一种三腔控制的多功能伺服液压缸及其液压控制回路的制作方法

本实用新型涉及一种三腔控制的多功能伺服液压缸及其液压控制回路。

背景技术：

液压伺服控制经常用于带有重力负载机构的位置控制，特别是在用于大型海上六自由度接货平台、多自由度摇摆台等位姿控制，要求控制精度高，机构紧凑，效率高。由于空间结构限制，目前所采用的伺服液压缸均为单活塞杆伺服液压缸，有杆腔和无杆腔的作用面积不相等，液压参数不对称，不能实现对称控制。同时为了克服重力负载也有平衡缸平衡和伺服阀平衡两种方式，如果采用单独的平衡缸，需要连接蓄能器，负责平衡重力负载，两种液压缸会使平台的结构复杂，过多占用了空间。如果采用伺服阀平衡重力负载，不管上行还是下行，则会消耗功率，能量不能回收，造成系统装机功率过大，系统效率低，易发热。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种三腔控制的多功能伺服液压缸及其液压控制回路，使伺服液压缸虽然在结构上为单活塞杆液压缸，但是既具有双活塞杆伺服液压缸的压力油在上下两腔作用面积相等，液压参数对称，可以实现对称控制的特点，又具有单活塞杆伺服液压缸尺寸短，结构简单的优点；同时，既可以进行精确的伺服控制，又可以平衡重力负载，使一个液压缸具备两个的液压缸的功能，占用空间小，结构简单，节约能量；在复杂多变的工作条件下，可以实现多种功能的切换；将位移传感器设计安装在液压缸内部，保证输出的信号具有足够的精度。

为了达到以上目的，本实用新型的技术方案是：一种三腔控制的多功能伺服液压缸及其液压控制回路，伺服液压缸包括端盖，缸底，缸底法兰，活塞杆，芯柱，缸筒，缸头法兰，缸头，导向套，缸盖，位移传感器，隔套，耳环，磁环，非导磁垫片，所述的缸头上安装有导向套和缸盖，所述的活塞杆可沿导向套的内壁和缸盖的内壁密封滑动，所述的缸头法兰通过螺钉与缸头和缸盖连接，所述的缸筒通过焊接与缸底法兰和缸头法兰相连接，所述的缸底通过螺钉和缸底法兰连接，所述的缸底上安装有端盖，所述的端盖通过螺钉和缸底连接，所述的缸底安装有芯柱，所述的芯柱固定在端盖上，所述的芯柱通过螺钉和端盖连接，所述的活塞杆为空心结构，所述的芯柱伸进活塞杆的内腔中，所述的活塞杆与所述芯柱形成活塞杆内腔，所述的活塞杆能沿芯柱密封滑动，所述的缸筒的内腔被活塞杆分隔成液压缸下腔和液压缸上腔，所述的活塞杆能沿缸筒的内壁密封滑动，所述的芯柱具有深孔，所述的深孔与芯柱同轴心，所述的芯柱上端面安装有磁环和非导磁垫片，磁环和非导磁垫片与芯柱同轴心，所述的活塞杆上端面的中心开有通孔，通孔和活塞杆同轴心，所述的通孔内安装有位移传感器，所述的位移传感器的磁杆穿过通孔、磁环和非导磁垫片，并伸入深孔中，所述的活塞杆上端面安装有隔套，所述的隔套通过螺钉和活塞杆连接，所述的位移传感器的杆头位于所述隔套内，所述的隔套上安装有耳环，隔套和耳环通过螺纹连接，所述的芯柱具有内部油路，所述的内部油路处于偏心位置，所述的内部油路与活塞杆内腔连通，所述的缸底具有内腔进油口和下腔进油口，所述的内腔进油口与内部油路连通，所述的下腔进油口与液压缸下腔连通，所述的缸头具有上腔进油口，所述的上腔进油口与所述液压缸上腔连通。

所述的活塞杆内腔具有第一端面，所述的液压缸上腔具有第二端面，所述的第一端面和第二端面的面积相等。

所述的内腔进油口和上腔进油口连接电液伺服阀，电液伺服阀连接恒压变量液压泵，所述的下腔进油口连接蓄能器所在支路，并通过比例溢流阀来调整平衡压力，所述的下腔进油口还连接电磁换向阀所在支路，电磁换向阀的B口不通油液，A口连入下腔进油口，P口连接比例溢流阀，单向阀和液压泵，T口连接油箱。

本实用新型的有益效果是：1、本实用新型伺服液压缸虽然为单活塞杆液压缸，但是既具有双活塞杆伺服液压缸的压力油在上下两腔作用面积相等，液压参数对称，可以实现对称控制的特点，又具有单活塞杆伺服液压缸尺寸短，结构简单的优点。2、本实用新型伺服液压缸既可以进行精确的伺服控制，又可以平衡重力负载，使一个液压缸具备两个的液压缸的功能，占用空间小，结构简单，节约能量3、本实用新型伺服液压缸可以实现多种不同功能的切换，以满足复杂多变的工作条件。4、位移传感器安装在液压缸内部，保证输出的信号具有足够的精度。

附图说明

图1是本实用新型伺服液压缸完全缩回时的结构示意图。

图2是本实用新型伺服液压缸完全伸出时的结构示意图。

图3是本实用新型伺服液压缸的侧视图。

图4是本实用新型液压控制回路的原理简图。

具体实施方式

下面结合附图，进一步详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，一种三腔控制的多功能伺服液压缸及其液压控制回路，伺服液压缸包括端盖1，缸底2，缸底法兰3，活塞杆4，芯柱5，缸筒6，缸头法兰7，缸头8，导向套9，缸盖10，位移传感器11，隔套12，耳环13，磁环14，非导磁垫片15，所述的缸头8上安装有导向套9和缸盖10，所述的活塞杆4可沿导向套9的内壁和缸盖10的内壁密封滑动，所述的缸头法兰7通过螺钉a4与缸头8和缸盖10连接，所述的缸筒6通过焊接与缸底法兰3 和缸头法兰7相连接，所述的缸底2通过螺钉a1和缸底法兰3连接，所述的缸底2上安装有端盖1，所述的端盖1通过螺钉a2和缸底2连接，所述的缸底2安装有芯柱5，所述的芯柱 5固定在端盖1上，所述的芯柱5通过螺钉a3和端盖1连接，所述的活塞杆4为空心结构，所述的芯柱5伸进活塞杆4的内腔中，所述的活塞杆4与所述芯柱5形成活塞杆内腔γ，所述的活塞杆4能沿芯柱5密封滑动，所述的缸筒6的内腔被活塞杆4分隔成液压缸下腔α和液压缸上腔β，所述的活塞杆4能沿缸筒6的内壁密封滑动，所述的芯柱5具有深孔5-1，所述的深孔5-1与芯柱5同轴心，所述的芯柱5上端面安装有磁环14和非导磁垫片15，磁环14和非导磁垫片15与芯柱5同轴心，所述的活塞杆4上端面的中心开有通孔4-1，通孔 4-1和活塞杆4同轴心，所述的通孔4-1内安装有位移传感器11，所述的位移传感器11的磁杆穿过通孔4-1、磁环14和非导磁垫片15，并伸入深孔5-1中，所述的活塞杆4上端面安装有隔套12，所述的隔套12通过螺钉a5和活塞杆4连接，所述的位移传感器11的杆头位于所述隔套12内，所述的隔套12上安装有耳环13，隔套12和耳环13通过螺纹连接，所述的芯柱5具有内部油路5-2，所述的内部油路5-2处于偏心位置，所述的内部油路5-2与活塞杆内腔γ连通，所述的缸底2具有内腔进油口b1和下腔进油口b2，所述的内腔进油口b1与内部油路5-2连通，所述的下腔进油口b2与液压缸下腔α连通，所述的缸头8具有上腔进油口b3，所述的上腔进油口b3与所述液压缸上腔β连通。

所述的活塞杆内腔γ具有第一端面S1，所述的液压缸上腔β具有第二端面S2，所述的第一端面S1和第二端面S2的面积相等。

如图4所示，所述的内腔进油口b1和上腔进油口b3连接电液伺服阀16，电液伺服阀 16连接恒压变量液压泵19，所述的下腔进油口b2连接蓄能器17所在支路，并通过比例溢流阀21来调整平衡压力，所述的下腔进油口b2还连接电磁换向阀22所在支路，电磁换向阀 22的B口不通油液，A口连入下腔进油口b2，P口连接比例溢流阀21，单向阀23和液压泵 20，T口连接油箱18。

工作过程如下：

活塞杆4向上伸出时，恒压变量液压泵19输出压力油，电液伺服阀16控制压力油换向，压力油再依次通过内腔进油口b1和内部油路5-2进入活塞杆内腔γ，推动活塞杆4向上伸出，液压缸上腔β中的油液依次通过上腔进油口b3和电液伺服阀16返回油箱，蓄能器17 所在支路处于切断状态，电磁换向阀22切换至右位，油箱18向液压缸下腔α补油，防止液压缸下腔α真空；活塞杆4向下缩回时，恒压变量液压泵19输出压力油，电液伺服阀16控制压力油换向，压力油通过上腔进油口b3进入活塞杆上腔β，推动活塞杆4向下缩回，活塞杆内腔γ中的油液依次通过内部油路5-2、内腔进油口b1和电液伺服阀16返回油箱；

恒压变量液压泵19输出的压力油在端面S1和端面S2的作用面积相等，电液伺服阀 16对液压缸进行伺服控制，使液压缸既能够实现对称控制，又能够实现精确的伺服控制。

伺服液压缸需要平衡重力负载时，电磁换向阀22处于中位状态，液压缸下腔α与蓄能器17所在支路连通，蓄能器17向液压缸下腔α供油，用来平衡重力负载，从而大大节约了能量；活塞杆4向下缩回时，电磁换向阀22处于中位状态，液压缸下腔α与蓄能器17所在支路连通，液压缸下腔α的油液被压入蓄能器17，将大部分的位能转化为液压能储存于蓄能器17中，以备下次使用。

蓄能器17平衡重力负载时，如果需要调节平衡压力，电磁换向阀22切换至左位，比例溢流阀21所在支路连入，调节平衡压力；

电磁换向阀22切换至中位时，比例溢流阀21调节至较低的溢流压力，比例溢流阀21 所在支路处于卸荷状态。

电磁换向阀22切换至右位时，液压缸下腔α与油箱18所在支路连通，蓄能器17中的油液全部放空，流入油箱18，本实用新型伺服液压缸相当于是可实现对称控制的单活塞杆伺服液压缸，油箱18起补油作用。当活塞杆4向上伸出时，恒压变量液压泵19向活塞杆内腔γ供油，活塞杆4在压力的作用下向上伸出，油箱18向液压缸下腔α补油；活塞杆4向下缩回时，恒压变量液压泵19向液压缸上腔β供油，活塞杆4在压力的作用下向下缩回，液压缸下腔α的油液被压回油箱18。

伺服液压缸工作时，位移传感器11随塞杆4一起上下移动，磁环14和非导磁垫片15 安装在芯柱5上，固定不动，位移传感器11和磁环14、非导磁垫片15之间产生相对位移，输出位移信号。