一种利用自重势能反馈助力伺服电机输出力矩的液压装置的制作方法

本发明涉及伺服电机技术领域，具体为一种利用自重势能反馈助力伺服电机输出力矩的液压装置。

背景技术：

伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

当伺服电机使用时，输出的功率和控制需求较大，在控制电机进行最大转速时，由于电机旋转组内的摩擦产生阻力，导致启动时间较长，尤其是短时间内进行大功率输出作业时，输出的力矩和频率难以精确的控制和保持，并且增加驱动力的消耗，增加动力源的功率成本；在液机床在高压工作时使用期间，压机下降时产生的自重势能会增加电机的负载，影响电机的正常运行，并且电机驱动时，转子只能单靠电机轴的输出力进行旋转，长时间使用会导致电机内结构受损，降低电机内部结构的使用寿命，电机内的转子在偏心腔内旋转时，叶片会随着转速产生摩擦，若是配油盘内的密封性不足，很容易使液压油产生外漏，并且与配油盘和转子连接的电机轴难以拆装，增加操作人员维护检修工作的不便。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种利用自重势能反馈助力伺服电机输出力矩的液压装置，以解决上述背景技术中提出的相关问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括油箱、变速液压泵、助力机构、伺服电机和蓄能器，所述助力机构分别连接了变速液压泵和伺服电机，所述助力机构分别引到高压油口和低压回油口，所述低压回油口油腔间设置有第二电磁换向阀，所述第二电磁换向阀上方分别安设有四组上升辅助缸和主油缸，所述变速液压泵与第二电磁换向阀之间分别设有单向阀与安全阀，所述下方设有相互连通的，所述单向阀位于低压回油口的油腔处，所述低压回油口与系统的回油腔连接，所述单向阀串联在低压回油口通道上，所述高压油口与低压回油口之间设有相互连通的电磁通断阀。

优选的，所述助力机构包括油路控制部分、力矩输出部分、定子、转子、叶片和弹簧，所述油路控制部分和力矩输出部分位于助力机构的两侧，所述油路控制部分包括高压油口、低压回油口、单向阀和电磁通断阀，所述力矩输出部分包括定子、转子、叶片和弹簧，所述叶片装配在转子内的沟槽内，所述叶片的底部安装有弹簧，所述转子与定子同轴安装，所述转子内部的两端开设有不同大小的第一花键沟槽与第二花键沟槽，且第一花键沟槽与第二花键沟槽分别与伺服电机和变速液压泵相互连接，所述定子的两端分别设有左配油盘与右配油盘，所述左配油盘与右配油盘相互远离一端的中间位置处设有密封组件。

优选的，所述密封组件相互远离一端的中间位置处设有花键轴套，两组所述花键轴套外侧相互远离的一侧设有定位盘，两组所述定位盘的外侧皆设有四组定位板，所述左配油盘和右配油盘相互远离的一侧开设有四组弧形凹槽，且弧形凹槽与定位板相互适配，同端四组所述花键轴套的内侧套设有与定位板相互适配的固定销，两组所述定位盘相互靠近的一侧设有旋转油封。

优选的，所述伺服电机提供输出可控比例力矩和可控比例转速，变速液压泵将输入力矩转换为液压能输出到液压系统各支路。

优选的，所述助力机构分别联接了伺服电机和变速液压泵，助力机构内转子中间有轴孔别联接了伺服电机轴和变速液压泵轴，助力机构本体内有分别引导转子高压油口与低压回油口，其高低压油腔间设置有电磁通断阀，低压回油口有单向阀，当其工作时电磁通断阀关闭使高低压油腔隔断，高压油口引入压力油时推动转子，转子产生的的扭力直接作用于伺服电机轴和变速液压泵轴上。

优选的，所述叶片体下部设置有弹簧，使其产生一定的预压密封作用于定子内表面，转子两侧面设计有压力补偿配流盘使其容积效率更高，补偿配流盘上有高压油孔使其可以引入叶片低部，当越高叶片顶部作用力在定子内表面越大使其有更高容积效率。

优选的，所述伺服电机工作在最高力矩下，驱动器开关信断开使得电磁通断阀在导通状态，高低压油腔互通，高压油口入口关闭，低压回油口处有低压单向阀使其助力机构内充满低压油，使转子内的叶片得到充分润滑，减少磨损力使其造成的损失更少，转子处于伺服电机随动。

优选的，所述助力机构利用压机下降时产生的自重势能回收到蓄能器内保存，直到伺服电机达到功率触发点使其发出开关信号到蓄能器的第一电磁换向阀和电磁通断阀打开，蓄能器输出液压能，助力机构内高低压腔关闭，蓄能器输出液压能推动转子再带动伺服电机轴和变速液压泵轴，使其伺服电机用输出力矩加上转子液压能转换成机械能，从而可以达到较大力矩传递驱动变速液压泵，提供短时间大力矩使变速液压泵输出大于伺服电机最大输出，使液机床在高压工作时使用。

优选的，同端四组所述定位板的内部设有销孔，且销孔与固定销相互适配。

优选的，所述转子内部均匀开设有沟槽，且沟槽与叶片和弹簧相互配合。

与现有技术相比，本发明提供了一种利用自重势能反馈助力伺服电机输出力矩的液压装置，具备以下有益效果：

1、本发明利用液压推动转子再带动伺服电机轴和变速液压泵轴，使其伺服电机用较少的输出力矩达到较大力矩传递驱动变速液压泵，从而让小功率伺服电机可以短时间提供较大功率的输出，并且启动速度更快，输出及调节控制更加稳定精确，达到节能功效，取代联轴器，减少结构体积和动力源的功率成本。

2、本发明利用蓄能器将压机下降时产生的自重势能进行回收保存，直到伺服电机达到功率触发点使其发出开关信号到蓄能器电磁开关阀和是电磁通断阀打开，蓄能器输出液压能进入定子和转子内形成助力机构，加强电机启动时的辅助输出能力，进而提高电机的输出力矩，减少能源的消耗频率。

3、本发明通过密封组件的相互配合，不仅便于对变速液压泵和伺服电机的输出轴进行连接拆装，同时对定子内的液压腔进行密封，使定子内充满油液提供润滑减少助力机构内旋转组磨擦阻力，并防止油液外漏，增加装置的密封性和维护检修工作的便捷性，加强电机输出时的稳定性。

附图说明

图1为本发明的助力机构主视剖视图；

图2为本发明的助力机构侧视剖视图；

图3为本发明的连接结构整体示意图；

图4为本发明的左配油盘和右配油盘侧视剖视图；

图5为本发明的左配油盘和右配油盘侧视图。

图中：1、油路控制部分；2、力矩输出部分；3、高压油口；4、低压回油口；5、单向阀；6、电磁通断阀；7、定子；8、转子；9、叶片；10、弹簧；11、左配油盘；12、右配油盘；13、旋转油封；131、弧形凹槽；132、固定销；133、定位板；134、花键轴套；135、定位盘；14、第一花键沟槽；15、第二花键沟槽；16、油箱；17、变速液压泵；18、助力机构；19、伺服电机；20、第一电磁换向阀；21、蓄能器；22、安全阀；23、第二电磁换向阀；24、上升辅助缸；25、主油缸。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种利用自重势能反馈助力伺服电机输出力矩的液压装置，包括油箱16、变速液压泵17、助力机构18、伺服电机19和蓄能器21，助力机构18分别连接了变速液压泵17和伺服电机19，助力机构18分别引到高压油口3和低压回油口4，低压回油口4油腔间设置有第二电磁换向阀23，第二电磁换向阀23上方分别安设有四组上升辅助缸24和主油缸25，变速液压泵17与第二电磁换向阀23之间分别设有单向阀5与安全阀22，21下方设有相互连通的20，单向阀5位于低压回油口4的油腔处，低压回油口4与系统的回油腔连接，单向阀5串联在低压回油口4通道上，高压油口3与低压回油口4之间设有相互连通的电磁通断阀6。

作为本实施例的优选方案：助力机构18包括油路控制部分1、力矩输出部分2、定子7、转子8、叶片9和弹簧10，油路控制部分1和力矩输出部分2位于助力机构18的两侧，油路控制部分1包括高压油口3、低压回油口4、单向阀5和电磁通断阀6，力矩输出部分2包括定子7、转子8、叶片9和弹簧10，叶片9装配在转子8内的沟槽内，叶片9的底部安装有弹簧，转子8与定子7同轴安装，转子8内部的两端开设有不同大小的第一花键沟槽14与第二花键沟槽15，且第一花键沟槽14与第二花键沟槽15分别与伺服电机19和变速液压泵17相互连接，定子7的两端分别设有左配油盘11与右配油盘12，左配油盘11与右配油盘12相互远离一端的中间位置处设有密封组件。

作为本实施例的优选方案：密封组件相互远离一端的中间位置处设有花键轴套134，两组花键轴套134外侧相互远离的一侧设有定位盘135，两组定位盘135的外侧皆设有四组定位板133，左配油盘11和右配油盘12相互远离的一侧开设有四组弧形凹槽131，且弧形凹槽131与定位板133相互适配，同端四组花键轴套134的内侧套设有与定位板133相互适配的固定销132，两组定位盘135相互靠近的一侧设有旋转油封13。

作为本实施例的优选方案：伺服电机19提供输出可控比例力矩和可控比例转速，变速液压泵17将输入力矩转换为液压能输出到液压系统各支路，增加电机输出力和可控性。

作为本实施例的优选方案：助力机构18分别联接了伺服电机19和变速液压泵17，助力机构18内转子8中间有轴孔别联接了伺服电机19轴和变速液压泵17轴，助力机构18本体内有分别引导转子高压油口3与低压回油口4，其高低压油腔间设置有电磁通断阀6，低压回油口4有单向阀5，当其工作时电磁通断阀6关闭使高低压油腔隔断，高压油口3引入压力油时推动转子8，转子8产生的的扭力直接作用于伺服电机19轴和变速液压泵17轴上，增加电机启动的辅助输出功能。

作为本实施例的优选方案：叶片9体下部设置有弹簧10，使其产生一定的预压密封作用于定子7内表面，转子8两侧面设计有压力补偿配流盘使其容积效率更高，补偿配流盘上有高压油孔使其可以引入叶片9低部，当越高叶片9顶部作用力在定子7内表面越大使其有更高容积效率，提高定子7的润滑效果，减少叶片9旋转产生的摩擦力。

作为本实施例的优选方案：伺服电机19工作在最高力矩下，驱动器开关信断开使得电磁通断阀6在导通状态，高低压油腔互通，高压油口3入口关闭，低压回油口4处有低压单向阀5使其助力机构内充满低压油，使转子8内的叶片9得到充分润滑，减少磨损力使其造成的损失更少，转子8处于伺服电机19随动。

作为本实施例的优选方案：助力机构18利用压机下降时产生的自重势能回收到蓄能器21内保存，直到伺服电机19达到功率触发点使其发出开关信号到蓄能器21的第一电磁换向阀20和电磁通断阀6打开，蓄能器21输出液压能，助力机构18内高低压腔关闭，蓄能器21输出液压能推动转子8再带动伺服电机19轴和变速液压泵17轴，使其伺服电机19用输出力矩加上转子8液压能转换成机械能，从而可以达到较大力矩传递驱动变速液压泵17，提供短时间大力矩使变速液压泵17输出大于伺服电机19最大输出，使液机床在高压工作时使用。

作为本实施例的优选方案：同端四组定位板133的内部设有销孔，且销孔与固定销132相互适配，可以对左配油盘和右配油盘侧面进行连接，让密封结构和连接轴快速装配。

作为本实施例的优选方案：转子8内部均匀开设有沟槽，且沟槽与叶片9和弹簧10相互配合，便于叶片9在偏心腔内旋转。

实施例1，如图3所示，以某压力为例；

(1)、原使用45kw伺服驱动器、50kw伺服电机、80cc+80cc双联变速液压泵。

(2)、主油缸为单作用油缸，缸径510mm，行程1600mm，工进最高工作压力25mpa。

(3)、上升辅助缸单作用油缸，缸径120mm，行程1600mm,4缸并联。

(4)、主油缸自重下降蓄能器可从上升辅助缸回收72l/min.7mpa以上液压能。

(5)、助力机构设计200cc排量，蓄能器回收72l/min.7mpa液压能，可提供200n/m输出力矩，按最大2000转工作按容积效率80％可提供9秒力矩助力。

(6)、以上条件得出增加助力机构在不增加伺服电机功率下，使输出增加62％可以将工进高压25mpa增加到40mpa-2000转速度9秒时间内输出。

实施例2，如图4-5所示，当对变速液压泵17和伺服电机19拆装时，可事先将花键轴套134带动四组定位板133卡入弧形凹槽131内，并利用花键轴套134的移动带动旋转油封13对定子7内进行密封，然后转动花键轴套134带动定位板133在弧形凹槽131内移动，使定位板133移动指定位置处，通过固定销132对定位板133进行固定，进而将变速液压泵17和伺服电机19的输出轴安装，并增加定子7内的密封效果，以防电机运作时油液外漏。

工作原理：在压机下降时，通过蓄能器21将压机下降产生的自重势能进行回收保存，直到伺服电机19达到功率触发点使其发出开关信号到蓄能器21的第一电磁换向阀20和电磁通断阀6打开，蓄能器21输出液压能，促使助力机构18内高低压腔关闭，同时蓄能器21输出液压能使液压油进入转子8内，通过叶片9和弹簧10的弹性配合在定子7内的偏心腔旋转，进而将定子7内得到充分润滑，利用叶片9的转动推动转子8再带动伺服电机19轴和变速液压泵17轴旋转，使其伺服电机19用输出力矩加上转子8液压能转换成机械能传递驱动变速液压泵17，促使变速液压泵17在短时间内输出大于伺服电机19最大输出，伺服电机19提供输出可控比例力矩和可控比例转速，变速液压泵17将输入力矩转换为液压能输出到液压系统各支路，使液机床得以在高压工作时使用，增加装置的节能效果和输出及控制精度。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。