專利名稱：液壓增力電動缸的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電氣、機械、液壓一體化傳動技術領域，具體來說涉及的是一種增壓缸，是一種利用帕斯卡液體增壓原理使電動缸高于原有驅動力的數(shù)十倍的輸出壓力的裝置。
背景技術：
以前為達到增加壓力或增加輸出力的目的，一般采用氣——液增力串聯(lián)缸和液——液增力串聯(lián)缸的方式，到目前為止已有多種氣——液增壓缸和液——液增壓缸投入使用。其共同特點是利用空壓機和液壓泵站提供的能源將低壓油液增壓到較高壓力，以達到增加輸出力，但其在應用時受到能源設備的局限和管路安裝的煩瑣限制，不但使其應用受到限制，而且輸出壓力也有一定的局限性，設備也比較大，噪音高。

發(fā)明內容
因此，針對現(xiàn)有的增壓缸的上述缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種液壓增力電動缸，本發(fā)明提出的電機拖動絲杠直接驅動活塞利用油液增壓的增力的新方案，無須具備液壓系統(tǒng)或氣源泵站，僅須電源供電即可直接達到增加輸出力的目的。它集電氣驅動和液壓增力的優(yōu)勢于一體，安裝簡便，易于使用，成本低、噪音小。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下技術方案液壓增力電動缸包括一個驅動電機、減速器、液壓缸及蓄能器，絲杠與減速器的輸出軸連接并通過減速器被驅動電機驅動，液壓缸由串聯(lián)的工作缸及增壓增速缸構成，工作缸與增壓增速缸同心安裝，在增壓增速缸內有增壓增速活塞，增壓增速活塞的活塞桿中空，絲杠通過增壓增速活塞上的螺母穿在增壓增速活塞的活塞桿內，增壓增速活塞桿伸入工作缸內；工作缸內的活塞的活塞桿有內孔，增壓增速活塞桿能夠伸入工作缸活塞桿的內孔內并可在工作缸活塞桿的內孔內運動；工作缸的前腔體通過油路與增壓增速缸的后腔體及蓄能器連通，工作缸的后腔體與增壓增速缸的前腔體通過油路連通。驅動電機通過減速器驅動絲杠轉動，絲杠使增壓增速缸的活塞作向前或向后的直線運動，增壓增速缸內的油液進入工作缸推動工作缸活塞往復直線運動，快進、快退行程時兩個活塞同步運動，實現(xiàn)增速目的。工作缸前腔體內的油通過油路回到增壓增速缸后腔體補充后腔體內的油，蓄能器補充由于工作缸活塞桿及絲杠的體積差造成的相差的油液。
所述的增壓增速缸的活塞桿可以為一個圓管或橢圓管，還可為花鍵管，管前端通過一個螺母堵死。
為了減少增壓增速缸的活塞桿端面積，以獲得更高的增壓比，在所述的增壓增速缸的活塞桿的前端的螺母上可以打有一個通孔，相應的在絲杠前端安裝密封環(huán)等密封元件，這樣可獲得70倍的輸出壓力。
所述的增壓增速活塞桿上的螺母可以為一個滾珠絲杠螺母或梯形絲杠螺母，螺母通過螺釘被固定在活塞上。
所述的蓄能器可以安裝固定在上述的液壓增力電動缸的缸筒上。
所述的增壓增速缸的缸筒可以由一個外缸筒及一個同心的套在外缸筒內的內缸筒組成，所述的蓄能器為位于上述的外缸筒及內缸筒之間的環(huán)隙內的充氮氣的環(huán)形皮囊構成。
為了獲得較高的輸出壓力，得到較大的增壓倍數(shù)，還可以對本發(fā)明的液壓增力電動缸作如下進一步的改進，在增壓增速缸前腔體與工作缸后腔體的連通油路上安裝有感應閥，增壓增速缸前腔體通過油路及一個功能轉換閥與增壓增速缸的后腔體及工作缸的前腔體的連通油路相通，一個壓力閥與上述的功能轉換閥及感應閥連接。在增速快進階段，增壓增速缸內的油通過油路及感應閥進入工作缸后腔體內推動工作缸的活塞桿運動，快進行程時由于前后兩個活塞大小相近或相同，工作缸活塞桿輸出的力約為絲杠的驅動螺母的力，兩者速度也基本相同或相近；當快進到工作位置時，由于工作負載變大，缸內的油液壓力升高，在行程中任意位置，受到負載變化時油液壓力增加，壓力閥在感應壓力作用下切換感應閥及功能轉換閥，使增壓增速缸前腔體與工作缸后腔體的油路切斷，同時功能轉換閥將工作缸前腔體、增壓增速缸后腔體及增壓增速缸前腔體油路導通，使增壓增速缸前腔體內的油液回流至后腔體，工作缸進入增壓階段。由于工作缸活塞后腔體油液通道被閉死，增壓增速活塞桿在絲杠的驅動下又不斷向前進給，使得腔內閉死容積壓力升高，當壓力升高后，工作缸活塞桿增加輸出力，克服了負載，使活塞繼續(xù)向前進給，直到缸內壓力達到用戶根據(jù)工作需要設定的設定值或后活塞前進到行程終點。增力行程的大小取決于后活塞桿進入前腔體積多少，一般設計為8～15mm，也可根據(jù)用戶需要特殊設計。
本發(fā)明的液壓增力電動缸由于沒有油泵、氣泵的工作，使設備工作噪音大大降低，節(jié)省空載時能源的耗費，利于環(huán)保。同時又可根據(jù)工況需要，便于實現(xiàn)計算機數(shù)字化的位置控制和力控制，符合現(xiàn)代技術的發(fā)展方向。本發(fā)明的液壓增力電動缸有如下特點1.本發(fā)明采用一個電機直接驅動絲杠活塞串聯(lián)套筒式設計，再由活塞推動油液使其產生增力作用，來完成快進、快退行程和自動適應負載轉換為油壓增力行程。整個工作過程無須依靠外來的信號控制，負載自動感應轉換集電氣驅動和液壓增力優(yōu)勢于一體，是本實用新型的獨到創(chuàng)建。
2.由于采用電動機、絲杠直接驅動活塞，推動油液產生增力作用，無須用液壓油源系統(tǒng)或氣源泵站裝置，使工作噪音大大降低，節(jié)省空載時能源的耗費、利于環(huán)保等優(yōu)勢。
3.由于采用絲杠與兩活塞前后串聯(lián)兩層套筒式的液壓增壓結構，在一定的安裝長度內可獲得最大有效行程，節(jié)約安裝空間，使整體結構更加緊湊。具有使用方便、工作穩(wěn)定、可靠性高、易于操作維護等特點。


圖1為本發(fā)明的一種液壓增力電動缸的實施方式結構圖；圖2為本發(fā)明的液壓增力電動缸另一種改進方式的結構圖；圖3為圖2所示的液壓增力電動缸的原理圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明的液壓增力電動缸作進一步說明，以助于理解本發(fā)明的內容。
實施例1如圖1所示，本實施例中的液壓增力電動缸的缸體由一個工作缸筒13、增壓增速缸筒、中間座11、前缸蓋17及后座3組成，工作缸筒13與增壓增速缸筒同心安裝，通過前缸蓋17、后座3及拉桿18把工作缸筒13和增壓增速缸筒串聯(lián)安裝起來。增壓增速缸筒由一個同心的內缸筒5和外缸筒8組合成。在內缸筒5及外缸筒8的環(huán)隙內有充氮氣的氣囊7構成的蓄能器6。工作缸內的工作缸活塞14的活塞桿15有內孔16，形成中空的套筒式活塞桿，活塞桿15穿過前缸蓋17，活塞桿15與前缸蓋17間有密封圈19密封。增壓增速缸內的活塞25中心有梯形絲杠螺母26，螺母26通過螺釘被固定在增壓增速缸活塞25上。增壓增速缸活塞25的活塞桿9為一根圓管，通過螺母與活塞25連接固定，在活塞桿9端部通過一個螺栓29將活塞桿9端部密封住，形成套筒式活塞。增壓增速缸的活塞桿9穿過中間座11后插在工作缸的活塞桿15的內孔16內并可在內孔16內作往復直線運動。中間座11上有油孔12將增壓增速缸的前腔體24與工作缸的后腔體23連通起來，使增壓增速缸前腔體24內的液壓油可以進入工作缸后腔體23。工作缸的前腔體21通過接頭20、油管22、油孔28與增壓增速缸的后腔體27連通起來，蓄能器6通過油路與增壓增速缸的后腔體27連通，以補充所需液壓油。絲杠4穿在增壓增速缸的螺母26及活塞桿9內，絲杠4前端安裝有密封環(huán)10。電機1通過減速器2驅動絲杠4。
電機1通過減速器2驅動絲杠3使絲杠3轉動，絲杠3通過活塞螺母26推動活塞25前進或后退。當驅動活塞25前進時，活塞25擠壓增壓增速缸前腔體24內的液壓油通過中間座11上的油孔12進入工作缸后腔體23，推動工作缸活塞14向前移動，實現(xiàn)增速及增壓目的。同時工作缸前腔體21內的液壓油通過油管22進入增壓增速缸的后腔體27內，補充由于活塞25前近造成的真空。由于絲杠3的直徑小于工作缸的活塞桿15的直徑，所以多余的液壓油將進入蓄能器6。此方式增壓比不高，但整個行程達到增加輸出力的目的，既電動1驅動絲杠3進行兩級力矩放大和一級液壓放大。此工作方式由于利用蓄能器6可進行長時間保壓，在保壓時間內由于減速器2等具有自鎖功能，電機1可斷電，利用蓄能器6的作用實現(xiàn)保壓，可節(jié)約大量的能源消耗。
實施例2如圖2所示，本實施例中的液壓增力電動缸的缸體由一個工作缸筒13、增壓增速缸筒32、中間座11、前缸蓋17及后座3組成，工作缸筒13與增壓增速缸筒32同心安裝，通過前缸蓋17、后座3及拉桿18把工作缸筒13和增壓增速缸筒32串聯(lián)安裝起來。工作缸內的活塞14的活塞桿15有內孔，形成中空的活塞桿，活塞桿15穿過前缸蓋17，活塞桿15與前缸蓋17間有密封圈19密封?；钊?4上有前壓板36。增壓增速缸內的活塞中心有滾珠絲杠螺母26，螺母26通過螺釘被固定在活塞上。增壓增速活塞的活塞桿9有一個內孔，活塞桿9通過螺母41與活塞連接固定。增壓增速缸的活塞桿9穿過中間座11后插在工作缸的活塞桿15的內孔內并可在內孔內作往復直線運動。中間座11上有油孔將增壓增速缸的前腔體與工作缸的后腔體連通起來，使增壓增速缸前腔體內的液壓油可以進入工作缸后腔體，在油孔的油路上安裝有感應閥34，以切換工作方式。中間座11上還有中壓板40，工作缸的前腔體通過接頭20、三通管38及功能轉換閥39與增壓增速缸的后腔體及前腔體連通起來，蓄能器6通過油路與增壓增速缸的后腔體連通，蓄能器6通過蓄能器座31及33安裝在缸體外面。絲杠4通過鍵48與減速器2的輸出軸聯(lián)接，絲杠4穿在增壓增速缸的螺母26及活塞桿內，絲杠4前端安裝有密封環(huán)10。電機1通過減速器2驅動絲杠4。
參考圖3，所示本實施例中的液壓增力電動缸的工作原理如下電機1通過減速器2驅動絲杠4使絲杠4轉動，絲杠4通過增壓增速活塞螺母26將轉矩放大并轉化為對活塞的推動力，使活塞向前滑動，增壓增速活塞前腔體內的液壓油壓入工作缸的后腔體內使工作缸活塞15向前運動，此階段為增速階段，當負載變化時油液壓力增加，壓力閥43在液壓油壓力作用下自動切換感應閥34及功能轉換閥39的工作方式，使增壓增速缸前腔體與工作缸后腔體的油路切斷，同時功能轉換閥39將工作缸前腔體、增壓增速缸后腔體及增壓增速缸前腔體油路導通，進入增壓階段。此時在絲杠4作用下增壓增速缸的活塞桿9繼續(xù)向工作缸的后腔體及工作缸活塞桿15內孔內插入，使得工作缸的后腔體內閉死容積壓力升高，達到原有輸出力數(shù)十倍至上百倍的力量。如果將增壓增速活塞桿9的端部穿孔后，由于活塞桿9端面由一個圓面變?yōu)橐粋€圓環(huán)，其向前運動阻力減少，增壓比可以更高，可以獲得更大的輸出力。
在電機1反向轉動時，絲杠4驅增壓增速缸活塞向后運動，增壓增速缸后腔體內的油液在活塞的擠壓下通過反流回工作缸的前腔體，使工作缸活塞在油液的壓力作用下向后運動。此時，感應閥已回位，工作缸后腔體內的油液通過感應閥流回到增壓增速缸前腔體。該行程為快退行程，回退力與快進時輸出力相同，速度也相同。
權利要求
1.一種液壓增力電動缸，包括一個驅動電機、減速器、液壓缸及蓄能器，其特征在于一個絲杠與減速器的輸出軸連接并通過減速器被驅動電機驅動；液壓缸由串聯(lián)的工作缸及增壓增速缸構成，工作缸與增壓增速缸同心安裝，在增壓增速缸內有增壓增速活塞，增壓增速活塞的活塞桿中空，絲杠通過增壓增速活塞上的螺母穿在增壓增速活塞的活塞桿內，增壓增速活塞桿伸入工作缸內；工作缸內的活塞的活塞桿有內孔，增壓增速活塞桿能夠伸入工作缸活塞桿的內孔內并可在工作缸活塞桿的內孔內運動；工作缸的前腔體通過油路與增壓增速缸的后腔體及蓄能器連通，工作缸的后腔體與增壓增速缸的前腔體通過油路連通。
2.如權利要求1所述的液壓增力電動缸，其特征在于所述的增壓增速缸的活塞桿為一個圓管或橢圓管、花鍵管，管前端通過一個螺母堵死。
3.如權利要求2所述的液壓增力電動缸，其特征在于所述的管前端的螺母上有通孔，絲桿的前端有密封元件，以提高增壓比。
4.如權利要求1所述的液壓增力電動缸，其特征在于所述的增壓增速活塞桿上的螺母為一個滾珠絲杠螺母或梯形絲杠螺母，螺母通過螺釘被固定在活塞上。
5.如權利要求1所述的液壓增力電動缸，其特征在于所述的蓄能器位于上述的液壓增力電動缸的缸筒上。
6.如權利要求1所述的液壓增力電動缸，其特征在于所述的增壓增速缸的缸筒由一個外缸筒及一個同心的套在外缸筒內的內缸筒組成，所述的蓄能器為位于上述的外缸筒及內缸筒之間的環(huán)隙內的充氮氣的環(huán)形皮囊構成。
7.如權利要求1所述的液壓增力電動缸，其特征在于在所述的增壓增速缸前腔體與工作缸后腔體的連通油路上安裝有感應閥，增壓增速缸前腔體通過油路及一個功能轉換閥與增壓增速缸的后腔體及工作缸的前腔體的連通油路相通，一個壓力閥與上述的功能轉換閥及感應閥連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液壓增力電動缸，包括一個驅動電機、減速器、絲杠、液壓缸及蓄能器，液壓缸由串聯(lián)的同心工作缸及增壓增速缸構成，增壓增速活塞的活塞桿中空，絲杠穿在增壓增速活塞的活塞桿內，增壓增速活塞桿伸入工作缸內；工作缸內的活塞的活塞桿有內孔，增壓增速活塞桿能夠伸入工作缸活塞桿的內孔內并可在工作缸活塞桿的內孔內運動；工作缸的前腔體通過油路及閥組與增壓增速缸的后腔體及蓄能器連通，工作缸的后腔體與增壓增速缸的前腔體通過油路連通。這種液壓增力電動缸由于采用整體設計，結構緊湊、工作穩(wěn)定可靠，維護、使用方便，而且有著同尺寸電動缸數(shù)十倍的出力。由于有了液壓做緩沖，大大地減小了到位時的沖擊震動。
文檔編號F15B3/00GK1485546SQ03153738
公開日2004年3月31日 申請日期2003年8月19日 優(yōu)先權日2003年8月19日
發(fā)明者焦讓, 焦炬, 焦 讓 申請人:焦讓, 焦炬, 焦 讓