超高压螺旋式伺服加压器的制作方法

本发明属于超高压技术领域，尤其涉及一种超高压螺旋式伺服加压器。

背景技术：

目前超高压装置的液压油缸主要由超高压油泵或增压器提供压力油源，超高压加压器主要是通过活塞的往复运动增加高压缸内的介质压力，以达到增压目的，在很多领域都有应用，比如超高压成型设备、超高压水切割机等。目前在一些科研项目上需要能精确控压的超高压加压器，而现有超高压加压器的增压比和高压容积都是固定的，压力等级和高压容积改变时，必须重新设计制造，并且控压精度不高，不能满足高调速比及升压和降压均可精确控制的要求。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中的问题，提供一种超高压螺旋式伺服加压器，其实现了压力的精确控制和大调速比，结构也更紧凑。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：超高压螺旋式伺服加压器，它包括底座、梁柱结构、驱动结构、位移进给结构和超高压油缸结构；

所述梁柱结构沿竖向方向安装于底座上，所述梁柱结构包括立柱、固定连接于立柱下端部的下梁、固定连接于立柱上端部的上梁和滑动套设于立柱上的滑梁，下梁通过支撑板固定设置于底座上方；

所述位移进给结构包括竖向设置的滚珠丝杠，滚珠丝杠的下端部通过轴承结构安装于下梁上，所述轴承结构包括固定安装于下梁上的轴承座和安装于轴承座内的轴承，滚珠丝杠安装在轴承内并与所述驱动结构传动连接，滚珠丝杠的螺母上固定设有螺母座，螺母座上固定安装有沿竖向方向的顶套，顶套的上端部与滑梁固定连接；

所述超高压油缸结构包括竖向设置的缸筒及配设于缸筒内的活塞杆，活塞杆的下端部伸出缸筒并与滑梁连接，缸筒与上梁固定连接，且缸筒顶部设置有进出油口。

所述梁柱结构的立柱平行设置有四个，四个所述立柱按四边形的顶点排布，四个所述立柱与所述下梁、滑梁和上梁构成三梁四柱式结构。

所述滚珠丝杠设置于四个所述立柱围合的空间内。

所述立柱位于滑梁上下两侧的位置处均套设有与所述立柱滑动配合的导向套，导向套与滑梁固定连接。

所述立柱的上下两端部均固定连接有与其同轴的锁紧螺杆，立柱上端部处的锁紧螺杆穿过上梁，且该锁紧螺杆位于上梁上下两侧位置处均配设有锁紧螺母；立柱下端部处的锁紧螺杆穿过下梁，且该锁紧螺杆位于下梁上下两侧位置处均配设有锁紧螺母。

所述活塞杆的下端部与滑梁连接的设置方式如下：滑梁上固定设置有球面垫压盖，球面垫压盖内设置有球面垫，活塞杆的下端部穿过球面垫压盖并与所述球面垫固定连接。

所述缸筒与上梁固定连接的设置方式如下：上梁下方固定设置有连接法兰，缸筒穿过上梁并与连接法兰固定连接。

所述缸筒与活塞杆之间设置有超高压密封。

所述驱动结构包括设置于所述底座、支撑板及下梁围合空间内的减速机，减速机的输入轴连接有伺服电机，减速机的输出轴与所述滚珠丝杠连接。

所述减速机为涡轮蜗杆减速机。

本发明的有益效果是：

通过上述技术方案，由驱动结构驱动高精度滚珠丝杠和螺母座组成的滚珠丝杠副，实现高精度位移的进给，以此实现活塞杆上升或下降位移的精确进给，进而精确控制超高压油缸部件与外部油缸构成的密封容积，实现加压和降压的精确控制，而且结构也更紧凑。

本发明通过控制滚珠丝杠转动速度，可以调节滚珠丝杆副的进给速度，以此实现活塞杆上升或下降位移的进给速度，进而控制超高压油缸部件与外部油缸构成密封容积的变化速度，实现大调速比。

本发明调节控制过程如下：驱动结构驱动滚珠丝杠旋转，以此带动固定连接于螺母座上的顶套下降，顶套固定连接于滑梁下方，因此滑梁将沿着立柱向下运动，滑梁的向下运动带动与滑梁连接的活塞杆向下运动，此时超高压油缸的缸筒内部和活塞杆的有效容积增大，油液从缸筒的进出油口进入到超高压油缸的缸筒内部，此时超高压油缸部件与外部油缸构成密封容积，完成降压或充液过程。

伺服电机正转带动减速机旋转，驱动滚珠丝杠旋转，以此带动固定连接于螺母座上的顶套上升，顶套固定连接于滑梁下方，因此滑梁将沿着立柱向上运动，滑梁的向上运动带动与滑梁连接的活塞杆向上运动，此时超高压油缸的缸筒内部和活塞杆的有效容积减小，油液从缸筒的进出油口进入到外部油缸内，此时超高压油缸部件与外部油缸构成密封容积，完成加压过程。

滚珠丝杠的下端部通过轴承结构安装于下梁上，滚珠丝杠下端采用轴承结构支撑，轴向力由轴承及轴承座承受，滚珠丝杠下方的驱动结构不受力。

所述梁柱结构的立柱平行设置有四个，四个所述立柱按四边形的顶点排布，四个所述立柱与所述下梁、滑梁和上梁构成三梁四柱式结构，三梁四柱式结构保证运行时结构框架的稳固，以适应超高压领域。

所述立柱位于滑梁上下两侧的位置处均套设有与所述立柱滑动配合的导向套，导向套与滑梁固定连接，导向套对滑梁在立柱上滑动起到导向作用，保证滑梁平稳的滑动。

所述立柱的上下两端部均固定连接有与其同轴的锁紧螺杆，立柱上端部处的锁紧螺杆穿过上梁，且该锁紧螺杆位于上梁上下两侧位置处均配设有锁紧螺母；立柱下端部处的锁紧螺杆穿过下梁，且该锁紧螺杆位于下梁上下两侧位置处均配设有锁紧螺母，上述结构实现了上梁和下梁与立柱的便捷安装及拆卸。

所述活塞杆的下端部与滑梁连接的设置方式如下：滑梁上固定设置有球面垫压盖，球面垫压盖内设置有球面垫，活塞杆的下端部穿过球面垫压盖并与所述球面垫固定连接，上述设计便于活塞杆的下端部与滑梁的连接安装，且球面垫压盖与球面垫的配合还起到自动调整位置使受力均匀的效果。

所述缸筒与上梁固定连接的设置方式如下：上梁下方固定设置有连接法兰，缸筒穿过上梁并与连接法兰固定连接，上述设计便于缸筒与上梁的连接安装，连接法兰的选用保证缸筒的稳固。

所述驱动结构包括设置于所述底座、支撑板及下梁围合空间内的减速机，减速机的输入轴连接有伺服电机，减速机的输出轴与所述滚珠丝杠连接，减速机与伺服电机的配合能够灵活、精准控制滚珠丝杆的转动速度，以实现灵活、精准调节滚珠丝杆副的进给速度。

所述减速机为涡轮蜗杆减速机，其便于安装、易于维护、运行可靠。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的左视图；

图3是图1中A处的放大图；

图4是图1中B处的放大图；

图5是图1中C处的放大图。

图中各部件的附图标记：1-底座、2-支撑板、3-涡轮蜗杆减速机、4-伺服电机、5-下梁、6-轴承座、7-轴承、8-轴承盖、9-螺母座、10-滚珠丝杠、11-顶套、12-立柱、13-滑梁、14-导向套、15-球面垫、16-球面垫压盖、17-连接法兰、18-螺母、19-上梁、20-锁紧螺母、21-活塞杆、22-超高压密封、23-缸筒、24-进出油口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

如图1至图5所示，本发明的.超高压螺旋式伺服加压器，它包括底座1、梁柱结构、驱动结构、位移进给结构和超高压油缸结构；

所述梁柱结构沿竖向方向安装于底座1上，所述梁柱结构包括立柱12、固定连接于立柱12下端部的下梁5、固定连接于立柱12上端部的上梁19和滑动套设于立柱12上的滑梁13，下梁5通过左右对称设置的支撑板2固定设置于底座1上方。所述立柱平12行设置有四个，四个所述立柱12按四边形的顶点排布，四个所述立柱12与所述下梁5、滑梁13和上梁19构成三梁四柱式结构。

每个立柱12位于滑梁13上下两侧的位置处均套设有与所述立柱12滑动配合的导向套14，导向套14与滑梁13固定连接。

每个立柱12的上下两端部均固定连接有与其同轴的锁紧螺杆，立柱12上端部处的锁紧螺杆穿过上梁19，且该锁紧螺杆位于上梁19上下两侧位置处均配设有锁紧螺母20；立柱12下端部处的锁紧螺杆穿过下梁5，且该锁紧螺杆位于下梁5上下两侧位置处均配设有锁紧螺母20。

所述驱动结构包括设置于所述底座1、支撑板2及下梁5围合空间内的涡轮蜗杆减速机3，涡轮蜗杆减速机3的输入轴连接有伺服电机4。

所述位移进给结构包括竖向设置的滚珠丝杠10，滚珠丝杠10布置于四个所述立柱12围合的空间内，且滚珠丝杠10的下端部通过轴承结构安装于下梁5上，所述轴承结构包括固定安装于下梁5上的轴承座6和安装于轴承座6内的轴承7，轴承座6的轴承盖8位于轴承7上方，滚珠丝杠10安装在轴承7内，且滚珠丝杠10插入涡轮蜗杆减速机3的空心输出轴里，滚珠丝杠10的螺母上固定设有螺母座9，螺母座9上固定安装有沿竖向方向的顶套11，顶套11的上端部与滑梁13固定连接，顶套11的下端部与螺母座9固定连接。

所述超高压油缸结构包括竖向设置的缸筒23及配设于缸筒23内的活塞杆21，缸筒23下部设置有超高压密封22，超高压密封22位于缸筒23与活塞杆21之间，活塞杆21的下端部伸出缸筒23并与滑梁13连接，缸筒23与上梁19固定连接，且缸筒23顶部设置有进出油口24。

所述活塞杆21的下端部与滑梁13连接的设置方式如下：滑梁13上设置有球面垫压盖16，球面垫压盖16通过螺栓固定连接于滑梁13，球面垫压盖16内设置有球面垫15，活塞杆21的下端部穿过球面垫压盖16并与所述球面垫15固定连接。

所述缸筒23与上梁19固定连接的设置方式如下：上梁19下方设置有连接法兰17，连接法兰17通过螺栓固定连接于上梁19，缸筒23穿过上梁19并与连接法兰17固定连接。

此外，由于滚珠丝杠10下端采用轴承结构支撑，轴向力由轴承7及轴承座6承受，滚珠丝杠10下方的涡轮蜗杆减速机3和伺服电机4不受力。

本发明的工作方式如下：

伺服电机4反转带动涡轮蜗杆减速机3旋转，驱动滚珠丝杠10旋转，以此带动固定连接于螺母座9上的顶套11下降，顶套11固定连接于滑梁13下方，因此滑梁13将沿着立柱11向下运动，滑梁13的向下运动带动固定连接于滑梁13上方的球面垫压盖16向下运动，以此带动超高压油缸的活塞杆21向下运动，此时超高压油缸的缸筒23内部和活塞杆21的有效容积增大，油液从缸筒23的上方进油口进入到超高压油缸的缸筒23内部，此时超高压油缸部件与外部油缸构成密封容积，完成降压或充液过程。

伺服电机4正转带动涡轮蜗杆减速机3旋转，驱动滚珠丝杠10旋转，以此带动固定连接于螺母座9上的顶套11上升，顶套11固定连接于滑梁13下方，因此滑梁13将沿着立柱11向上运动，滑梁13的向上运动带动固定连接于滑梁13上方的球面垫压盖16向上运动，以此带动超高压油缸的活塞杆21向上运动，此时超高压油缸的缸筒23内部和活塞杆21的有效容积减小，油液从缸筒23的上方出油口进入到外部油缸内，此时超高压油缸部件与外部油缸构成密封容积，完成加压过程。

本发明通过控制伺服电机4驱动高精度滚珠丝杠10和螺母座9组成的滚珠丝杠副实现高精度位移的进给，以此实现活塞杆21上升或下降位移的精确进给，进而精确控制超高压油缸部件与外部油缸构成的密封容积，实现加压和降压的精确控制，而且结构也更紧凑。

本发明通过控制伺服电机4的转速，可以调节滚珠丝杆副的进给速度，以此实现活塞杆21上升或下降位移的进给速度，进而控制超高压油缸部件与外部油缸构成密封容积的变化速度，实现大调速比。具体应用中通过具体参数设置可实现调速比大于1:1000（螺旋升降采用伺服电机驱动的，设置不同的参数可以实现不同调速比），实现该调速比的参数设置为本领域技术人员的常规技术能力，本实施例不再详述。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。