一種交流伺服直驅增壓式三層活塞電動液壓缸及增壓方法，該液壓缸省去了傳統液壓缸中的泵站、油箱、繁雜的液壓管路和液壓閥，結構簡單緊湊，故障率低，在活塞桿輸出端安裝位移傳感器，以及在高壓油腔內安裝壓力傳感器，即可方便地通過對交流伺服電機的控制來實現位移、輸出力的閉環控制；交流伺服電機直驅絲杠帶動活塞直線運動，采用三層活塞獲得增壓效果，液壓油在液壓缸體內部進行循環，在液壓缸工作時可以迅速反應充液和排液，并且根據不同的使用要求可以變換其結構方式。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于液壓缸制造
，具體涉及。
技術介紹
傳統的液壓缸需要液壓泵站、油箱、若干個液壓閥、液壓管路以及電控系統等，結構復雜，占地面積大，并且故障率高；電動缸是將電動及與絲杠一體化設計的模塊化產品，結構簡單，輸出力小，也不具備增壓功能，要實現規定輸出力的閉環控制，往往需要添加荷重式壓力傳感器。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的缺點，本專利技術提供了一種交流伺服直驅增壓式三層活塞電動液壓缸及其增壓方法，結構簡單，故障率低，如果在活塞桿輸出端安裝位移傳感器，以及在高壓油腔內安裝壓力傳感器，即可方便地通過對交流伺服電機的控制來實現位移、輸出力的閉環控制；交流伺服電機直驅絲杠帶動活塞直線運動，采用三層活塞獲得增壓效果，液壓油在液壓缸體內部進行循環，省去了油箱，工作腔可以迅速充液和排液。為了達到上述目的，本專利技術采用的技術方案為:一種交流伺服直驅增壓式三層活塞電動液壓缸，包括交流伺服電動機I以及電機轉軸上連接的電機減速器2，電機減速器2的輸出軸上連接一個小帶輪3，小帶輪3通過齒形帶4連接一個大帶輪5，大帶輪5通過兩個大圓螺母6與滾珠絲杠7聯結為一體，大帶輪5帶動滾珠絲杠7 —起旋轉，滾珠絲杠7上裝有滾珠絲杠螺母10，滾珠絲杠螺母10與第一層活塞11徑向配合聯結為一體，第一層活塞11的活塞桿上套著彈簧12，彈簧12的上端和下端分別與第一層活塞11和第二次活塞13相接觸，第二層活塞13與第一層活塞11的活塞桿徑向配合，在第一層活塞11與第二層活塞13之間的空腔與大氣相通,第一層活塞11與缸體18的上端面之間的空間為A腔9，第一層活塞11的活塞桿與滾珠絲杠7之間構成B腔16，第二層活塞13下方的缸體18上加工有小活塞腔19，小活塞腔19所在的缸體、第一層活塞11的活塞桿、第二層活塞13之間構成C腔17，小活塞腔19下方有第三層活塞21，第三層活塞21的活塞桿能夠穿過與缸體18固定聯結的缸底30，在液壓缸工作時對外施力，第三層活塞21的面積大于第一層活塞11的活塞桿面積，第三層活塞21與小活塞腔19所在缸體之間為D腔20，小活塞腔19連通了 C腔17和D腔20，第三層活塞21與缸底30之間的空間為E腔22，液壓缸工作時A腔9、B腔16、C腔17、D腔20、E腔22以及小活塞腔19內均充滿了液壓油；在E腔22與A腔9之間連接有液壓管路23，在液壓缸活塞快速下行和慢速增壓階段，E腔22內的液壓油通過液壓管路23排出到A腔9和B腔16，在液壓缸活塞回程階段，A腔9和B腔16內的液壓油通過液壓管路23流入E腔22里；在缸體18的上方裝有背壓閥14和單向閥15，背壓閥14的兩端分別連接A腔9和C腔17，在液壓缸活塞快速下行階段，當A腔9內油壓不足時，背壓閥14開啟，C腔17內的液壓油在彈簧12的彈力作用給A腔9補充液壓油；在液壓缸慢速增壓階段，第一層活塞11的活塞桿堵小活塞腔19，第一層活塞11下行時，背壓閥14開啟，C腔17的液壓油通過背壓閥14流入A腔9和B腔16 ;單向閥15的兩端分別接A腔9和C腔17，在液壓缸活塞回程階段，單向閥15開啟，C腔17從A腔9中吸油。在上述結構的基礎上去掉小帶輪3、齒形帶4、大帶輪5，電機減速器2的輸出軸通過聯軸器27與滾珠絲杠7聯結，工作時交流伺服電機I通過電機減速器2、聯軸器27直接驅動滾珠絲杠7轉動。為了提高液壓缸的承載能力，將滾珠絲杠7和滾珠絲杠螺母9分別用行星滾柱絲杠24、行星滾柱絲杠螺母25替換，行星滾柱絲杠螺母25通過滾柱26與行星滾柱絲杠24徑向配合。在第三層活塞21的活塞桿的輸出端安裝位移傳感器，以及在高壓油腔D腔20內安裝壓力傳感器，即可方便地通過對交流伺服電機I的控制來實現位移、輸出力的閉環控制。一種交流伺服直驅增壓式三層活塞電動液壓缸的增壓方法，液壓缸活塞快速下行階段，交流伺服電動機I正轉，通過小帶輪3、齒形帶4和大帶輪5帶動滾珠絲杠7旋轉，滾珠絲杠7帶動其上的滾珠絲杠螺母9下行，進而推動第一層活塞11、彈簧12、第二層活塞13下行，推動C腔17內的液壓油流向D腔20，從而推動第三層活塞21以與第一層活塞11和第二層活塞13相同的速度快速下行，此時，E腔22內的液壓油通過液壓管路23流入A腔9和B腔16，此時如果A腔9內油壓仍不足，則背壓閥14開啟，C腔17內的液壓油在彈簧12的彈力作用下流入A腔9 一部分，而C腔17內剩余部分的液壓油繼續推動第三層活塞21向下運動；液壓缸慢速增壓階段，此時第一層活塞11的活塞桿剛進入小活塞腔19，堵住了C腔17和D腔20之間的通路，C腔17和D腔20之間的液壓油不再相互流通，當第一層活塞11繼續下行時，C腔17的液壓油通過背壓閥14流回入A腔9和B腔16中，小活塞腔19內的液壓油流入D腔20，由于第三層活塞21的面積大于第一層活塞11的活塞桿面積，具有很大的增壓比，因而D腔20為高壓油腔，從而實現了增力；E腔22的液壓油通過液壓管路23也流入A腔9和B腔16中，第一層活塞11的活塞桿下行至填滿小活塞腔19時，第三層活塞21到達液壓缸底達到最大行程，液壓缸工作結束；液壓缸活塞上行回程階段，交流伺服電動機I反轉，滾珠絲杠7轉動使滾珠絲杠螺母9上行，滾珠絲杠螺母9帶動第一層活塞11、第二層活塞13上行，A腔9和B腔16的體積減小，其中的液壓油通過液壓管路23流入E腔22，在第一層活塞11的活塞桿開始上行直到離開小活塞腔19的行程中，單向閥15開啟，A腔9中的液壓油通過單向閥15流入C腔17，當第一層活塞11的活塞桿完全離開小活塞腔19時，C腔17和D腔20連通，D腔20的液壓油流入C腔17，C腔內壓力增大，單向閥15關閉，A腔9不再給C腔17補充液壓油，繼續上行時E腔22繼續從A腔9吸油，E腔的液壓油繼續推動第三層活塞21上行，直到其復位。本專利技術與現有技術相比，省去傳統液壓缸中的泵站、油箱、繁雜的液壓管路和液壓閥，結構簡單緊湊，故障率低，在活塞桿輸出端安裝位移傳感器，以及在高壓油腔內安裝壓力傳感器，即可方便地通過對交流伺服電機的控制來實現位移、輸出力的閉環控制；交流伺服電機直驅絲杠帶動活塞直線運動，采用三層活塞獲得增壓效果，液壓油在液壓缸體內部進行循環，在液壓缸工作時可以迅速反應充液和排液，并且根據不同的使用要求可以變換其結構方式。附圖說明圖1為本專利技術液壓缸結構示意圖。圖2為本專利技術液壓缸第一種改進型結構示意圖。圖3為本專利技術液壓缸第二種改進型結構示意圖。圖4為本專利技術液壓缸第三種改進型結構示意圖。圖5為本專利技術液壓缸增壓示意圖。具體實施方式下面結合附圖及實施例對本專利技術作進一步詳細說明。如圖1所示，一種交流伺服直驅增壓式三層活塞電動液壓缸，包括交流伺服電動機I以及電機轉軸上連接的電機減速器2，電機減速器2的輸出軸上連接一個小帶輪3，電機減速器2與機身28固定連接，小帶輪3通過齒形帶4連接一個大帶輪5，大帶輪5通過兩個大圓螺母6與滾珠絲杠7聯結為一體，滾珠絲杠7與軸承8徑向配合連接，軸承8與缸蓋29通過螺釘聯結，缸蓋29與其上方的機身28以及其下方的缸體18固定聯結，大帶輪5帶動滾珠絲杠7 —起旋轉，滾珠絲杠7上裝有滾珠絲杠螺母10，滾珠絲杠螺母10與第一層活塞11徑向配合聯結為一體，第一層活塞11的活塞桿上套著彈簧12，彈簧12的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種交流伺服直驅增壓式三層活塞電動液壓缸，其特征在于：包括交流伺服電動機（1）以及電機轉軸上連接的電機減速器（2），電機減速器（2）的輸出軸上連接一個小帶輪（3），小帶輪（3）通過齒形帶（4）連接一個大帶輪（5），大帶輪（5）通過兩個大圓螺母（6）與滾珠絲杠（7）聯結為一體，大帶輪（5）帶動滾珠絲杠（7）一起旋轉，滾珠絲杠（7）上裝有滾珠絲杠螺母（10），滾珠絲杠螺母（10）與第一層活塞（11）徑向配合聯結為一體，第一層活塞（11）的活塞桿上套著彈簧（12），彈簧（12）的上端和下端分別與第一層活塞（11）和第二次活塞（13）相接觸，第二層活塞（13）與第一層活塞（11）的活塞桿徑向配合，在第一層活塞（11）與第二層活塞（13）之間的空腔與大氣相通，第一層活塞（11）與缸體（18）的上端面之間的空間為A腔（9），第一層活塞（11）的活塞桿與滾珠絲杠（7）之間構成B腔（16），第二層活塞（13）下方的缸體（18）上加工有小活塞腔（19），小活塞腔（19）所在的缸體、第一層活塞（11）的活塞桿、第二層活塞（13）之間構成C腔（17），小活塞腔（19）下方有第三層活塞（21），第三層活塞（21）的活塞桿能夠穿過與缸體（18）固定聯結的缸底（30），在液壓缸工作時對外施力，第三層活塞（21）的面積大于第一層活塞（11）的活塞桿面積，第三層活塞（21）與小活塞腔（19）所在缸體之間為D腔（20），小活塞腔（19）連通了C腔（17）和D腔（20），第三層活塞（21）與缸底（30）之間的空間為E腔（22），液壓缸工作時A腔（9）、B腔（16）、C腔（17）、D腔（20）、E腔（22）以及小活塞腔（19）內均充滿了液壓油；在E腔（22）與A腔（9）之間連接有液壓管路（23），在液壓缸活塞快速下行和慢速增壓階段，E腔（22）內的液壓油通過液壓管路（23）排出到A腔（9）和B腔（16），在液壓缸活塞回程階段，A腔（9）和B腔（16）內的液壓油通過液壓管路（23）流入E腔（22）里；在缸體（18）的上方裝有背壓閥（14）和單向閥（15），背壓閥（14）的兩端分別連接A腔（9）和C腔（17），在液壓缸活塞快速下行階段，當A腔（9）內油壓不足時，背壓閥（14）開啟，C腔（17）內的液壓油在彈簧（12）的彈力作用給A腔（9）補充液壓油；在液壓缸慢速增壓階段，第一層活塞（11）的活塞桿堵小活塞腔（19），第一層活塞（11）下行時，背壓閥（14）開啟，C腔（17）的液壓油通過背壓閥（14）流入A腔（9）和B腔（16）；單向閥（15）的兩端分別接A腔（9）和C腔（17），在液壓缸活塞回程階段，單向閥（15）開啟，C腔（17）從A腔（9）中吸油。...
【技術特征摘要】
1.一種交流伺服直驅增壓式三層活塞電動液壓缸，其特征在于:包括交流伺服電動機(O以及電機轉軸上連接的電機減速器(2)，電機減速器(2)的輸出軸上連接一個小帶輪(3)，小帶輪(3)通過齒形帶(4)連接一個大帶輪(5)，大帶輪(5)通過兩個大圓螺母(6)與滾珠絲杠(7)聯結為一體，大帶輪(5)帶動滾珠絲杠(7) —起旋轉，滾珠絲杠(7)上裝有滾珠絲杠螺母(10)，滾珠絲杠螺母(10)與第一層活塞(11)徑向配合聯結為一體，第一層活塞(11)的活塞桿上套著彈簧(12)，彈簧(12)的上端和下端分別與第一層活塞(11)和第二次活塞(13)相接觸,第二層活塞(13)與第一層活塞(11)的活塞桿徑向配合，在第一層活塞(11)與第二層活塞(13)之間的空腔與大氣相通，第一層活塞(11)與缸體(18)的上端面之間的空間為A腔(9)，第一層活塞(11)的活塞桿與滾珠絲杠(7)之間構成B腔(16)，第二層活塞(13)下方的缸體(18)上加工有小活塞腔(19)，小活塞腔(19)所在的缸體、第一層活塞(11)的活塞桿、第二層活塞(13)之間構成C腔(17)，小活塞腔(19)下方有第三層活塞(21)，第三層活塞(21)的活塞桿能夠穿過與缸體(18)固定聯結的缸底(30)，在液壓缸工作時對外施力，第三層活塞(21)的面積大于第一層活塞(11)的活塞桿面積，第三層活塞(21)與小活塞腔(19)所在缸體之間為D腔(20)，小活塞腔(19)連通了 C腔(17)和D腔(20)，第三層活塞(21)與缸底(30)之間的空間為E腔(22)，液壓缸工作時A腔(9)、B腔(16)、C腔(17)、D腔(20)、E腔(22)以及小活塞腔(19)內均充滿了液壓油； 在E腔(22)與A腔(9)之間連接有液壓管路(23)，在液壓缸活塞快速下行和慢速增壓階段，E腔(22)內的液壓油通過液壓管路(23)排出到A腔(9)和B腔(16)，在液壓缸活塞回程階段，A腔(9)和B腔(16)內的液壓油通過液壓管路(23)流入E腔(22)里； 在缸體(18)的上方裝有背壓閥(14)和單向閥(15)，背壓閥(14)的兩端分別連接A腔(9)和C腔(17)，在液壓缸活塞快速下行階段，當A腔(9)內油壓不足時，背壓閥(14)開啟，C腔(17)內的液壓油在彈簧(12)的彈力作用給A腔(9)補充液壓油；在液壓缸慢速增壓階段，第一層活塞(11)的活塞桿堵小活塞腔(19)，第一層活塞(11)下行時，背壓閥(14)開啟，C腔(17)的液壓油通過背壓閥(14)流入A腔(9)和B腔(16);單向閥(15)的兩端分別接A腔(9)和C腔(17)，在液壓缸活塞回程階段，單向閥(15)開啟，C腔(17)從A腔(9)中吸油。2.根據權利要求1所述的液壓缸，其特征在于:在上述結構的基礎上去掉小帶輪(3)、齒形帶(4)、大帶輪(5)，電機減速器(2)的輸出軸通過聯軸器(27)與滾珠絲杠(7)聯結，工作時交流伺服電機(I)通過電機減速器(2 )、聯軸器(27 )...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙升噸，范淑琴，李靖祥，趙永強，徐凡，陳超，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：
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