单出杆电液直驱伺服缸装置的制作方法

本发明涉及钢铁冶金技术领域，更为具体地，涉及一种单出杆电液直驱伺服缸装置。

背景技术：

目前，结晶器振动作为连铸关键核心设备一直倍受关注，为有效控制结晶器的振频、振幅，现有的振动方式已经由传统的电机凸轮振动转变为电动缸/液压振动，通过设置不同的振动参数实现动态结晶器振动参数在线调整。相对于电动缸振动装置在驱动力上的不足，液压振动装置在响应频率和单位驱动功率方便具有明显优势。但是，传统液压振动装置也存在效率较低、系统发热大等问题，目前电液直驱伺服缸振动就是在这种环境下提出来的一种解决方案。

具体地，电液直驱伺服缸液压振动装置的工作原理是伺服电机带动液压泵直接控制液压缸运动。通过取消中间控制阀组，减少能量损失提高系统效率，为此需要将传统液压振动的开式系统，改成闭式系统，取消传统的液压站油箱，将回油直接接入液压泵的吸油口。该方式虽然能大幅提高系统效率，但由于回油直接进入泵的吸油口，没有中间过渡，泵排油和泵进油在体积上必须一致，否则闭式液压系统无法正常工作。

对于液压马达或者双作用油缸来说，动作时的进出油量完全一致不存在任何问题，但对于单出杆缸而言，由于油缸的一端有活塞杆，另外一端没有活塞杆导致腔体积不一样，普通的闭式回路无法正常工作。由于结晶器振动装置是垂直负载，结晶器向上运动时装置出力较大，向下运动时几乎可以不用出力。因此采用单出杆缸的方案更加适合，但是采用双作用缸会导致油缸的长度和直径比单出杆缸大一倍。这对结晶器振动动力装置的空间设计提出很高的要求，对多流小方坯而言振动装置的空间很难满足设计需求。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种单出杆电液直驱伺服缸装置，以解决目前单出杆缸方案存在的无法实现闭式回路工作，而采用双杠容易导致体积大，无法满足特殊场景的设计需求等问题。

本发明提供的单出杆电液直驱伺服缸装置，包括伺服电机、与伺服电机连接的闭式泵、与闭式泵连接的单出杆主油缸，以及与单出杆主油缸并联设置的单出杆副油缸；其中，单出杆主油缸的有杆腔室和无杆腔室的面积比与单出杆副油缸的有杆腔室和无杆腔室的面积比相等；伺服电机用于带动闭式泵向单出杆主油缸供油，并通过单出杆副油缸回油，以完成油液循环。

此外，优选的技术方案是，单出杆主油缸的有杆腔室与单出杆副油缸的有杆腔室通过连接件导通。

此外，优选的技术方案是，闭式泵包括出油口和进油口；单出杆主油缸的无杆腔室通过第一管路与出油口导通，单出杆副油缸的有杆腔室通过第二管路与进油口导通。

此外，优选的技术方案是，当单出杆主油缸与单出杆副油缸处于初始位置时，单出杆主油缸的驱动杆位于单出杆主油缸的中间位置，单出杆副油缸的驱动杆位于单出杆副油缸的中间位置。

此外，优选的技术方案是，还包括设置在单出杆主油缸的驱动杆上并用于检测单出杆主油缸的驱动杆位置的第一位置传感器，以及设置在单出杆副油缸的驱动杆上并用于检测单出杆副油缸的驱动杆位置的第二位置传感器。

此外，优选的技术方案是，还包括与闭式泵导通的闭式回路加油口和补油接头。

此外，优选的技术方案是，单出杆主油缸的有杆腔室与副油缸的有杆腔室之间的流量表示为：

q＝sb*v＝sb*v′

其中，sb表示单出杆主油缸的有杆腔室的面积，sb表示单出杆副油缸的有杆腔室的面积，v表示单出杆主油缸的驱动杆的活动速度，v’表示单出杆副油缸的驱动杆的活动速度。

此外，优选的技术方案是，闭式泵的出油口的流量表示为：

qa＝sa*v

闭式泵的进油口的流量表示为：

qa＝sa*v′

其中，当sb/sa＝sb/sa时，qa＝qa；qa表示闭式泵的进油口的流量，qa表示闭式泵的出油口的流量，sa表示单出杆主油缸的无杆腔室的面积，sb表示单出杆主油缸的有杆腔室的面积，sb表示单出杆副油缸的有杆腔室的面积，sa表示单出杆副油缸的无杆腔室的面积。

此外，优选的技术方案是，单出杆主油缸的驱动杆与外部负载连接；并且，在单出杆主油缸的驱动杆上设置有第一限位开关，第一限位开关用于控制单出杆主油缸的驱动杆的运动位置。

此外，优选的技术方案是，还包括设置在单出杆副油缸的驱动杆的的第二限位开关；第二限位开关用于控制单出杆副油缸的驱动杆的运动位置。

利用上述单出杆电液直驱伺服缸装置，设置伺服电机、与伺服电机连接的闭式泵、与闭式泵连接的单出杆主油缸，以及与单出杆主油缸并联设置的单出杆副油缸；其中，单出杆主油缸的有杆腔室和无杆腔室的面积比与单出杆副油缸的有杆腔室和无杆腔室的面积比相等；伺服电机能够带动闭式泵向单出杆主油缸供油，并通过单出杆副油缸回油，以完成油液循环，能够解决单出杆电液直驱伺服缸闭式回路中闭式泵进出油量不一致的问题，取消闭式回路中采用单出杆缸时设计的副油箱及控制油路，可节省体积，减小空间占用，方便操作和维护。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的单出杆电液直驱伺服缸装置的结构图；

图2为根据本发明实施例的单出杆电液直驱伺服缸装置的原理图。

其中的附图标记包括：单出杆主油缸101、单出杆副油缸102、闭式泵103、伺服电机104、第二限位开关105、补油接头106、闭式回路加油口107、第一位置传感器108、第一限位开关109。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

为详细描述本发明的单出杆电液直驱伺服缸装置结构，以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

图1和图2分别示出了根据本发明实施例的单出杆电液直驱伺服缸装置的示意结构及原理。

如图1和图2共同所示，本发明实施例的单出杆电液直驱伺服缸装置，包括伺服电机104、与伺服电机104连接的闭式泵103、与闭式泵103连接的单出杆主油缸101，以及与单出杆主油缸101并联设置的单出杆副油缸102；其中，单出杆主油缸101的有杆腔室和无杆腔室的面积比与单出杆副油缸102的有杆腔室和无杆腔室的面积比相等，伺服电机104用于带动闭式泵103向单出杆主油缸101供油，并通过单出杆副油缸102回油，以完成油液循环。

此外，本发明提供的单出杆电液直驱伺服缸装置还包括与闭式泵103导通的闭式回路加油口107和补油接头106，可通过闭式回路加油口107和补油接头106向单出杆主油缸101和单出杆副油缸102的闭式回路中添加或者补给液压油。

其中，单出杆主油缸101的有杆腔室与单出杆副油缸102的有杆腔室通过连接件导通，在工作过程中，可通过补油接头106和/或闭式回路加油口107使单出杆主油缸101和单出杆副油缸102及管路中充满液压油，并调整单出杆主油缸101及单出杆主油缸101的驱动杆(或活塞杆)至对应缸体的中间位置，以确保闭式泵103的出油口和进油口的流量相等。

为确保单出杆主油缸101的驱动杆位于单出杆主油缸101的中间位置，可以在单出杆主油缸101的驱动杆上设置用于检测单出杆主油缸101的驱动杆位置的第一位置传感器108；同理，可以在单出杆副油缸102上设置用于检测单出杆副油缸102的驱动杆位置的第二位置传感器，通过第一位置传感器108和第二位置传感器确保单出杆主油缸101和单出杆副油缸102的驱动杆的位置精度，继而确保电液直驱伺服缸液压振动装置的动作的准确性及稳定性。

在本发明的一个具体实施方式中，闭式泵103进一步包括出油口和进油口，单出杆主油缸101的无杆腔室通过第一管路与出油口导通，单出杆副油缸102的有杆腔室通过第二管路与进油口导通，进而通过第一管路和第二管路实现单出杆主油缸101和单出杆副油缸102的闭式循环。

在工作过程中，单出杆主油缸101的有杆腔室与副油缸的有杆腔室之间的流量表示为q，q的表达公式如下：

其中，sa表示单出杆主油缸的无杆腔室的面积，sb表示单出杆主油缸的有杆腔室的面积，sb表示单出杆副油缸的有杆腔室的面积，v表示单出杆主油缸的驱动杆的活动速度，v’表示单出杆副油缸的驱动杆的活动速度。

进一步地，闭式泵103的出油口的流量表示为：

qa＝sa*v

闭式泵103的进油口的流量表示为：

其中，当sb/sa＝sb/sa时，qa＝qa；qa表示闭式泵的进油口的流量，qa表示闭式泵的出油口的流量，sa表示单出杆主油缸的无杆腔室的面积，sb表示单出杆主油缸的有杆腔室的面积，sb表示单出杆副油缸的有杆腔室的面积，sa表示单出杆副油缸的无杆腔室的面积。

可知，本发明提供的单出杆电液直驱伺服缸装置，能够确保单出杆主油缸101的有杆腔流量和单出杆副油缸102的有杆腔流量相同，满足闭式泵103的需求，可减小油缸体积，通过单出杆副油缸102的限位功能对振动装置进行上下限位保护，更有利于传感器的安装和维护。

进一步地，在本发明的另一具体实施方式中，单出杆主油缸101的驱动杆与外部负载连接，通过单出杆主油缸101的驱动杆实现负载的直线运动，为确保单出杆主油缸101的驱动杆或单出杆副油缸102的驱动杆的运动精度，防止单出杆主油缸101的驱动杆或单出杆副油缸102的驱动杆超出预设位置，还可以在单出杆主油缸101的驱动杆上或者在对应的预设位置附近设置第一限位开关109，通过第一限位开关109控制单出杆主油缸101的驱动杆的运动位置。同理，在第二单出杆副油缸102的驱动杆上或者对应的预设位置附近设置第二限位开关105；通过第二限位开关105控制单出杆副油缸102的驱动杆的运动位置。

此外，需要说明的是，可通过控制伺服电机104的正向或反向运动，调整单出杆主油缸101的运动方向，此处不再一一赘述。

根据本发明提供的单出杆电液直驱伺服缸装置，单出杆主油缸的有杆腔室和无杆腔室的面积比与单出杆副油缸的有杆腔室和无杆腔室的面积比相等，通过伺服电机带动闭式泵向单出杆主油缸供油，并通过单出杆副油缸回油，能够解决单出杆电液直驱伺服缸闭式回路中闭式泵进出油量不一致的问题，取消闭式回路中采用单出杆缸时设计的副油箱及控制油路，可节省体积，减小空间占用，方便操作和维护。

如上参照图1和图2以示例的方式描述根据本发明实施例的单出杆电液直驱伺服缸装置。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的实施例的单出杆电液直驱伺服缸装置，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。