力平衡式流體循環電動缸的製作方法

2023-10-10 08:46:04 1

專利名稱：力平衡式流體循環電動缸的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動直線執行器技術領域，具體為一種電動缸。
技術背景 電動缸是一種將電機的旋轉運動轉化為直線伸縮運動的一體化機械機構，也稱為 電動直線執行器。 一般由電機驅動滾珠絲杆付(或行星絲杆、體型絲杆等)完成動力傳動。 根據電機的安裝方式分為直線式、折返式、垂直式等結構類型。 電動缸可實現位置控制、直線拉壓力控制，同時具有斷電位置自鎖功能。電動缸應 用於工業機器人、數控工具機、夾持設備、升降設備、多自由度運動平臺、造波機、往復震動篩 等領域。 電動缸在存在軸向壓縮載荷的應用領域，電動缸電機輸出正反扭矩不均衡，如正 向平均輸出扭矩大於負向平均輸出扭矩一倍以上，用戶往往選用大負荷電機來解決，可是 帶來了資源和成本浪費的問題。
發明內容 本實用新型所要解決的技術問題是提供一種工作時壓縮和伸長軸向力均衡、能減 少電機峰值扭矩輸出、改善電動缸力輸出動態性能、降低工作噪音、延長設備使用壽命的電 動缸。 本發明的技術方案是 —種力平衡式流體循環電動缸，包括軸承、絲杆、絲杆螺母、油缸體，油缸體包括缸
筒、前端蓋、後端蓋和可在缸筒內前後運動的活塞杆，缸筒前後分別設置有前端蓋、後端蓋，
絲杆通過滾動軸承支撐安裝在後端蓋上，絲杆螺母和活塞杆剛性連接，絲杆和活塞杆之間
形成第一盛油腔，在所述油缸體的缸筒活塞杆之間形成第二盛油腔，第一盛油腔和第二盛
油腔通過內孔溝通，在缸體上設置有第一液壓油路接口和第二液壓油路接口 ，第一液壓油
路接口和第二液壓油路接口上通過管路分別連接流向相反的第一單向閥和第二單向閥，第
一單向閥和第二單向閥之間通過管路連接有蓄能器，第一盛油腔、第二盛油腔、第一單向
閥、第二單向閥、蓄能器以及連接管路中充滿有壓力的液壓循環介質。 第一液壓油路接口和第二液壓油路接口之間設置有過濾器； 第一液壓油路接口和第二液壓油路接口之間還可設置有冷卻器。 所述缸筒的前端設置有至少一組第一磁性感應開關，後端設置有至少一組第二磁
性感應開關，活塞杆後端上設置有永磁體導向滑塊，缸筒的一側設置有導軌。 缸體和活塞杆之間設置有伸長極限保護液壓阻尼緩衝機構，缸體和活塞杆之間還
設置有收縮極限保護液壓阻尼緩衝機構。 前端蓋和活塞杆之間設置有第一密封組件，後端蓋和絲杆之間設置有第二密封組 件，後端蓋、前端蓋和缸筒之間設置有第三密封組件。
有益效果本實用新型是均衡動態和靜態時應用設備對電動缸所施加的軸向壓縮載荷，即電動缸活塞杆所受壓縮載荷調整為較小範圍，這樣有利於在動態時電機正反輸出 扭矩均衡，最大限度的利用了電機在額定容量下的工作特性。這使得該電動缸所配置的電 機性能得到充分利用，節能減排、成本降低、使用壽命提高，同時液壓流體循環也改善了絲 杆傳動的潤滑、冷卻、降噪能力，液壓迴路還具有循環過濾能力，進一步增加了電動缸工作 可靠性、可維護性、降低了使用成本。 在存在軸向壓縮載荷的電動缸應用領域，本發明為優化的電動缸動力性能，將電 動缸和液壓流體相結合，解決了一定條件下電動缸工作時壓縮和伸長軸向力不均衡問題、 實現了一種力平衡式流體循環電動缸，它包括電動缸本體和液壓附件及油路。減少了電機 峰值扭矩輸出、改善了電動缸力輸出動態性能，降低了工作噪音、提高了絲杆潤滑性能、延 長設備使用壽命、還方便了電動缸冷卻、這樣降低了伺服電機配置級別，並大幅降低了應用 設備生產維護使用成本。

圖1是本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的力平衡式流體循環電動缸做進一步說明。 —種力平衡式流體循環電動缸，包括機座24、電機20、電機同步輪21、同步帶22、 絲杆同步輪23、軸承2、絲杆1、絲杆螺母3、油缸體19，油缸體19包括缸筒6和可在缸筒6 內前後運動的活塞杆4，油缸體19前後分別設置有前端蓋7、後端蓋5，絲杆1通過滾動軸承 2支撐安裝在後端蓋5上，絲杆螺母3和活塞杆4剛性連接，絲杆1和活塞杆4之間形成第 一盛油腔19A，在所述油缸體19的缸筒6和活塞杆4之間形成第二盛油腔19B，第一盛油腔 19A和第二盛油腔19B通過內孔27溝通，在油缸體19的缸筒6上設置有第一液壓油路接口 25和第二液壓油路接口 26，第一液壓油路接口 25和第二液壓油路接口 26上通過管路分別 連接流向相反的第一單向閥14和第二單向閥15，第一單向閥14和第二單向閥15之間通過 管路連接有蓄能器17。 缸筒6的前端設置有兩組第一磁性感應開關9，後端設置有兩組第二磁性感應開 關9A，活塞杆4後端上設置有永磁體導向滑塊ll，缸筒6的一側設置有導軌10。 前端蓋7和活塞杆4之間設置有伸長極限保護液壓阻尼緩衝機構13，絲杆1前端 和活塞杆4前端內腔之間設置有收縮極限保護液壓阻尼緩衝機構12。 本實施例第一單向閥14和蓄能器17之間以及第二單向閥15和蓄能器17之間分 別設置有過濾器16和冷卻器18，實際應用中過濾器16和冷卻器18可以設置在流體循環油 路中任意環節。 前端蓋7和活塞杆4之間設置有第一密封組件8A，後端蓋5和絲杆1之間設置有 第二密封組件8B，後端蓋5、前端蓋7和缸筒6之間設置有第三密封組件8C，所有密封組件 用於缸體19內有壓液壓油的密封和活塞杆導向。 軸承2可以從角接觸球軸承、深溝球軸承、圓錐滾子軸承、推力軸承等類型單件或 複合選擇，角接觸軸承最佳；蓄能器17可以為膠囊式蓄能器、活塞式蓄能器等；電機20可 以為伺服電機、步進電機，一般選擇伺服電機。[0023] 電機20輸出轉速及扭矩通過電機同步輪21、同步帶22、絲杆同步輪23、機座24 等傳動機構驅動滾珠絲杆1作旋轉運動，絲杆1通過後端蓋5內部角接觸軸承2支撐，而活 塞杆4則由前端蓋7密封組件8作伸縮導向，絲杆螺母3與活塞杆4剛性連接並始終浸泡 在由電動缸前端蓋7、後端蓋5、油缸體19的缸筒6和活塞杆4之間形成的第二盛油腔19B 內，絲杆螺母3和活塞杆之間形成第一盛油腔19A，並設置油路孔使得活塞杆4內外部液壓 油連通。 電機20也可以通過齒輪機構、聯軸器等與絲杆1直接連接。 缸筒6前端設置兩組第一磁性感應開關9，缸筒後端也設置兩組磁性第二感應開 關9A，活塞杆4上設置永磁體導向滑塊11，第一磁性感應開關9和第二感應開關9A可以感 應永磁體位置，第一磁性感應開關9和第二感應開關9A輸出信號用於活塞杆4電氣信號保 護和零位判斷，缸體前端蓋7和活塞杆4之間設置伸長極限保護液壓阻尼緩衝機構13，絲杆 1前端和活塞杆4前端內腔則設置收縮極限保護液壓阻尼緩衝機構12，用於活塞杆4高速 運動時前後極限位置衝擊保護；活塞杆上的永磁體滑塊11沿缸體軸嚮導軌IO運動，可避免 活塞杆4無序旋轉； 這樣缸體19、兩組單向閥第一單向閥14和第二單向閥15、過濾器16、冷卻器18、 蓄能器17就構成了液壓流體循環迴路，工作前液壓流體循環迴路預充滿具有潤滑作用的 有壓液壓油，該壓力大於蓄能器17預置壓力並接近電動缸平衡的目標壓力，蓄能器17氣囊 或彈簧被部分壓縮，進而使得活塞杆4受到預置均衡的軸向伸長方向液壓作用力，並在活 塞杆4伸縮運動過程中基本保持不變。 蓄能器17有效壓縮容積選擇一般要大於4倍電動缸內部最大液壓體積變化量，這 樣活塞杆4預置液壓作用力才能相對穩定。活塞杆預置液壓作用力為活塞杆截面積乘以液 壓平均壓力。外部可設置油箱和微型泵用於電動缸液壓充壓和卸壓。流體介質可選用包括 潤滑油、液壓油或者壓縮氣體。 液壓流體循環油路工作原理當電動缸活塞杆4伸長時，缸體19內壓力低缸體外 壓力高從而使第二單向閥15打開、第一單向閥14關閉，蓄能器17所儲存的液壓油通過第 二單向閥15注入缸體，由於蓄能器17的蓄能保壓作用電動缸活塞杆所受的軸向伸長作用 力能夠基本保持不變；當電動缸活塞杆4收縮時，缸體19內壓力高缸體外壓力低從而使第 二單向閥15關閉、第一單向閥14打開，缸體12內所多餘的液壓油通過第一單向閥14注入 蓄能器17儲存，由於蓄能器17的蓄能保壓作用電動缸活塞杆4所受的軸向伸長作用力同 樣能夠基本保持不變，過濾器16則利用流體循環完成液壓介質的過濾，冷卻器18則利用液 壓流體循環充分完成與外部強排空氣的熱力交換。 電動缸傳動絲杆付、活塞杆、活塞杆滑塊均浸入液壓潤滑油中運動，可顯著降低電
動缸工作噪音，降低摩擦，延長電動缸使用壽命。可使用液壓油、低粘度潤滑油甚至壓縮氣 體作為工作介質。 同時使用多臺力平衡式流體循環電動缸時，蓄能器、冷卻器、過濾器等配置可共 用，優化應用配置。 蓄能器氣囊或彈簧根據實際需要調整到一定預置壓力，工作前液壓流體循環迴路 預充滿具有潤滑作用的有壓液壓油，該壓力大於蓄能器預置壓力並接近電動缸平衡的目標 壓力，蓄能器氣囊或彈簧被部分壓縮，進而使得活塞杆受到預置均衡的軸向伸長方向液壓
5作用力，並在活塞杆伸縮運動過程中基本保持不變。
權利要求一種力平衡式流體循環電動缸，包括軸承(2)、絲杆(1)、絲杆螺母(3)、油缸體(19)，油缸體(19)包括缸筒(6)、前端蓋(7)、後端蓋(5)和可在缸筒(6)內前後運動的活塞杆(4)，缸筒(6)前後分別設置有前端蓋(7)、後端蓋(5)，其特徵在於所述絲杆(1)通過軸承(2)支撐在後端蓋(5)上、絲杆螺母(3)和活塞杆(4)剛性連接，絲杆(1)和活塞杆(4)之間形成第一盛油腔(19A)，在所述油缸體(19)的缸筒(6)和活塞杆(4)之間形成第二盛油腔(19B)，第一盛油腔(19A)和第二盛油腔(19B)通過內孔(27)溝通，在所述油缸體(19)上設置有第一液壓油路接口(25)和第二液壓油路接口(26)，所述第一液壓油路接口(25)和第二液壓油路接口(26)上通過管路分別連接流向相反的第一單向閥(14)和第二單向閥(15)，所述第一單向閥(14)和第二單向閥(15)之間通過管路連接有蓄能器(17)，第一盛油腔(19A)、第二盛油腔(19B)、第一單向閥(14)、第二單向閥(15)、蓄能器(17)以及連接管路中充滿有壓力的液壓循環介質。
2. 根據權利要求1所述的力平衡式流體循環電動缸，其特徵在於在第一液壓油路接 口 (25)和第二液壓油路接口 (26)之間設置有過濾器(16)。
3. 根據權利要求1所述的力平衡式流體循環電動缸，其特徵在於在第一液壓油路接 口 (25)和第二液壓油路接口 (26)之間設置有冷卻器(18)。
4. 根據權利要求l所述的力平衡式流體循環電動缸，其特徵在於所述缸筒(6)的前 端設置有至少一組第一磁性感應開關(9)，後端設置有至少一組第二磁性感應開關(9A)， 所述活塞杆(4)後端上設置有永磁體導向滑塊(ll)，所述缸筒(6)的一側設置有導軌 (10)。
5. 根據權利要求1所述的力平衡式流體循環電動缸，其特徵在於所述缸體(19)和活 塞杆(4)之間設置有伸長極限保護液壓阻尼緩衝機構，缸體(19)和活塞杆(4)之間還設置 有收縮極限保護液壓阻尼緩衝機構。
6. 根據權利要求1所述的力平衡式流體循環電動缸，其特徵在於所述前端蓋(7)和 活塞杆(4)之間設置有第一密封組件(8A)，後端蓋(5)和絲杆(1)之間設置有第二密封組 件(8B)，後端蓋(5)、前端蓋(7)和缸筒(6)之間設置有第三密封組件(8C)。
專利摘要本實用新型公開了一種力平衡式流體循環電動缸，包括軸承、絲杆、絲杆螺母、油缸體，油缸體包括缸筒、前端蓋、後端蓋和可在缸筒內前後運動的活塞杆，缸筒前後分別設置有前端蓋、後端蓋，絲杆螺母和活塞杆剛性連接，絲杆和活塞杆之間形成第一盛油腔，在油缸體的缸筒和活塞杆之間形成第二盛油腔，在油缸體上設置有第一液壓油路接口和第二液壓油路接口，第一液壓油路接口和第二液壓油路接口上通過管路分別連接流向相反的第一單向閥和第二單向閥，第一單向閥和第二單向閥之間通過管路連接有蓄能器，缸筒的前端設置有至少一組第一磁性感應開關，後端設置有至少一組第二磁性感應開關，活塞杆後端上設置有永磁體導向滑塊，缸筒的一側設置有導軌，油缸體和活塞杆之間設置有伸長極限保護液壓阻尼緩衝機構和收縮極限保護液壓阻尼緩衝機構。第一盛油腔、第二盛油腔、單向閥、單向閥、蓄能器以及連接管路中充滿了有壓力的液壓循環介質。
文檔編號F15B15/14GK201475083SQ200920230809
公開日2010年5月19日 申請日期2009年9月4日 優先權日2009年9月4日
發明者王傳峰 申請人:無錫智航控制技術有限公司