一种集成式同步液压缸及其同步升降系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种集成式同步液压缸及其同步升降系统，属于液压传动技术领域。


背景技术：

2.同步液压回路在液压传动方面应用很多，根据不同的使用要求所使用的元件不同。在同步要求不高的同步回路中通常使用节流阀、分流集流阀即可满足要求，在同步要求较高的回路中使用调速阀、同步马达能满足要求。而在同步要求很高的回路中，需要使用比例流量阀和同步缸来实现。然而，使用比例流量阀控制同步时需在每个同步回路中配备比例流量阀，还需在执行液压缸上安装位移传感器，使回路形成带反馈的闭环控制系统。此外，在同步液压缸以外还需要另外配作油路块用来安装控制阀组以实现同步要求。因此，使用比例阀的同步回路系统管路多，占用空间大，电气控制系统复杂，成本高。
3.需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。


技术实现要素：

4.本实用新型为了解决现有技术所存在的问题，提供了一种集成式同步液压缸及其同步升降系统，提高了同步精度，并且简化了驱动系统的管路安装。
5.本实用新型通过采取以下技术方案实现上述目的：
6.一方面，本实用新型提供了一种集成式同步液压缸，包括n个缸筒单元、n
‑
1个过渡端盖、前端盖、后端盖、活塞杆和n个活塞；第i个缸筒单元的后端口和第i+1个缸筒单元的前端口分别与第i个过渡端盖的前端面和后端面连接，第1个缸筒单元的前端口与前端盖的后端面连接，第n个缸筒单元的后端口与后端盖的前端面连接；n个活塞分别置于n个缸筒单元内，n个活塞均套装在活塞杆上，所述活塞杆贯穿n个缸筒单元；
7.所述前端盖上开设有第1个插装单向阀安装口、第1个插装溢流阀安装口、以及与第1个活塞前侧的油腔连通的a1口；第i个过渡端盖上开设有与第i+1个活塞前侧的油腔连通的第i+1个插装单向阀安装口、第i+1个插装溢流阀安装口、以及与第i+1个活塞前侧的油腔连通的a
i+1
口，其中，i∈(1，n
‑
1)；
8.各缸筒单元、过渡端盖及后端盖的侧壁上开设有相互连通的a口油路，所述a口油路与各活塞后侧的油腔连通；所述后端盖上开设有a0口，所述a0口与a口油路连通；
9.各缸筒单元、过渡端盖及后端盖的侧壁上开设有相互连通的预充油路，所述预充油路与各活塞前侧的油腔连通，每个插装单向阀安装口与预充油路连通；
10.各缸筒单元、过渡端盖及后端盖的侧壁上开设有相互连通的t口油路，所述t口油路与各活塞前侧的油腔连通，每个插装溢流阀安装口与t口油路连通；所述后端盖上开设有t口，所述t口与t口油路连通。
11.可选的，所述集成式同步液压缸还包括设置在所述后端盖上的同步控制阀组和油液预充控制阀组，所述同步控制阀组包括三位四通电磁阀，所述油液预充控制阀组包括二
位四通电磁阀、n个插装溢流阀和n个插装单向阀；
12.所述三位四通电磁阀的工作油口a与a0口连通，所述二位四通电磁阀的工作油口b与预充油路连通；
13.n个插装溢流阀分别插装在n个插装溢流阀安装口上，n个插装单向阀分别插装在插装单向阀安装口上。
14.可选的，所述同步控制阀组还包括液控单向阀，所述液控单向阀连通在三位四通阀的工作油口a与同步液压缸的a0口之间。
15.可选的，所述同步控制阀组还包括单向节流阀，所述单向节流阀连通在液控单向阀与同步液压缸的a0口之间。
16.可选的，所述油液预充控制阀组还包括减压阀，所述减压阀与所述二位四通电磁阀的进油口p连通。
17.可选的，所述活塞杆由n根活塞杆单元组装构成，n个活塞分别套装在n根活塞杆单元上。
18.可选的，所述活塞杆单元的其中一端设置有螺纹孔，另一端设置有缩径台阶，所述活塞套装在对应活塞杆单元的缩径台阶上，所述缩径台阶的外端设置有外螺纹，第i根活塞杆单元的后端与第i+1根活塞杆单元的前端通过所述螺纹孔和外螺纹配合连接，以将第i个活塞夹紧在两根活塞杆单元之间。
19.可选的，所述活塞中部供活塞杆单元穿过的孔为阶梯孔。
20.可选的，所述前端盖、缸筒单元、过渡端盖和后端盖通过连接杆紧固连接成一体。
21.另一方面，本实用新型还提供了一种同步升降系统，包括n个执行液压缸、以及所述的同步液压缸、同步控制阀组和油液预充控制阀组；
22.所述同步液压缸的a1口及a
i+1
口分别通过连接管路与n个执行液压缸的无杆腔对应连通，n个执行液压缸的有杆腔分别通过连接管路与三位四通电磁阀的工作油口b对应连通；
23.所述三位四通电磁阀的进油口p和二位四通电磁阀的进油口p均与液压动力源连通，三位四通电磁阀的回油口t和二位四通电磁阀的回油口t均与油箱连通。
24.本技术的有益效果包括但不限于：
25.本实用新型提供的集成式同步液压缸及其同步升降系统，(1)可根据实际需要的同步回路的数量将所需数量的缸筒单元、过渡端盖、活塞、活塞杆单元以及前端盖、后端盖组装同步液压缸，安装灵活，通用性、互换性强，更易于实现设计制造标准化，易于实现批量生产，提高了工作效率；(2)将各控制阀组一起集成到同步液压缸上实现同步要求，集成化成度更高；(3)除了同步液压缸与执行液压缸相连的管路之外，都在同步液压缸内实现连通，节省了安装空间，提高了管路的密封可靠性；(4)同步液压缸和执行液压缸之间的连接管路内在工作前预先充满油液，故进入(流出)执行液压缸内的油液体积也均相等，进而使执行液压缸的活塞杆伸出(缩回)的距离也相等。而且，同步缸内的活塞与活塞杆单元采用机械连接，减少了油液因挤压产生体积变化而产生的累积误差，提高了同步精度，从而实现了同步上升(下降)，只要保证同步液压缸及执行液压缸的较高制造精度即可以实现高精度同步要求，与使用比例流量阀进行同步控制的系统使用效果一致，但经济性更高。
附图说明
26.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
27.图1为本实用新型提供的集成式同步液压缸的剖视结构示意图；
28.图2为本实用新型提供的集成式同步液压缸中过渡端盖的结构示意图；
29.图3为本实用新型提供的集成式同步液压缸中缸筒单元的结构示意图；
30.图4为本实用新型提供的集成式同步液压缸中后端盖的结构示意图；
31.图5为本实用新型提供的同步升降系统的油路示意图；
32.图中，10、同步液压缸；11、缸筒单元；12、过渡端盖；13、前端盖；14、后端盖；15、活塞；16、活塞杆单元；161、缩径台阶；21、插装单向阀安装口；22、插装溢流阀安装口；23、a
i+1
口；24、a口油路；25、预充油路；26、t口油路；30、同步控制阀组；31、三位四通电磁阀；32、液控单向阀；33、单向节流阀；40、油液预充控制阀组；41、二位四通电磁阀；42、插装溢流阀；43、插装单向阀；44、减压阀；50、执行液压缸。
具体实施方式
33.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。
34.需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施。因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
35.如图1
‑
图4中所示，本实用新型提供的集成式同步液压缸，包括n个缸筒单元11、n
‑
1个过渡端盖12、前端盖13、后端盖14、活塞杆和n个活塞15；第i个缸筒单元的后端口和第i+1个缸筒单元的前端口分别与第i个过渡端盖的前端面和后端面连接，第1个缸筒单元的前端口与前端盖13的后端面连接，第n个缸筒单元的后端口与后端盖14的前端面连接；n个活塞15分别置于n个缸筒单元11内，n个活塞15均套装在活塞杆上，活塞杆贯穿n个缸筒单元11。为了方便描述，定义活塞杆伸出的方向为前侧或前端，最靠近前端盖13的缸筒单元为第1个缸筒单元，最靠近前端盖13的过渡端盖为第1个过渡端盖。
36.例如4路同步时，同步液压缸中的油腔数量为4个，需要3个过渡端盖12和4个缸筒单元11，活塞15的数量为4个。如6路同步，同步液压缸中的油腔数量为6个，则需要5个过渡端盖12和6个缸筒单元11，活塞15的数量为6个。
37.通常，前端盖13、过渡端盖12、后端盖14的外周均设置有四个连接通孔，如图1中所示，前端盖13的后端面、后端盖14的前端面以及过渡端盖12的前后端面上均设置有止口台，使缸筒单元11的端部抵靠在相应的止口台上，再通过穿过前端盖13、过渡端盖12、后端盖14上连接通孔的连接杆将各部件拉紧固定为一体，构成完整的同步液压缸。
38.同步液压缸选用轻质合金材料，市场上随处可购，不用进行材料定制，价格相对便宜。在满足功能性的前提下同时为同步液压缸减重，提高了其经济性。所有的过渡端盖12、缸筒单元11尺寸均一致，拿出任何一个过渡端盖12、缸筒单元11均可与备件进行互换，互换性强；而且，除前端盖13、后端盖14外，其余零件使用量大，易于批量生产，从而使生产成本降低。如此，可根据实际需要的同步回路的数量将所需数量的缸筒单元11、过渡端盖12、活
塞15以及前端盖13、后端盖14组装同步液压缸，安装灵活，通用性、互换性强，更易于实现设计制造标准化，易于实现批量生产，提高了工作效率。
39.在其中一具体实施方式中，缸筒单元11、过渡端盖12、前端盖13和后端盖14的外部呈方形，缸筒单元11的内部形成截面为圆形的油腔，活塞15呈圆柱形。
40.如图2
‑
图4中所示，本实用新型提供的集成式同步液压缸中，前端盖13上开设有第1个插装单向阀安装口21、第1个插装溢流阀安装口22、以及与第1个活塞15前侧的油腔连通的a1口；第i个过渡端盖12上开设有与第i+1个活塞15前侧的油腔连通的第i+1个插装单向阀安装口21、第i+1个插装溢流阀安装口22、以及与第i+1个活塞15前侧的油腔连通的a
i+1
口23，其中，i∈(1，n
‑
1)；
41.各缸筒单元11、过渡端盖12及后端盖14的侧壁上开设有相互连通的a口油路24，a口油路24与各活塞15后侧的油腔连通；后端盖14上开设有a0口，a0口与a口油路24连通。a口油路24用于将油液输送至各个活塞15后侧的油腔内，推动活塞15向前移动。
42.各缸筒单元11、过渡端盖12及后端盖14的侧壁上开设有相互连通的预充油路25，预充油路25与各活塞15前侧的油腔连通，每个插装单向阀安装口21与预充油路25连通。预充油路25用于将油液输送至同步液压缸的各个油腔与各个执行液压缸之间的连接管路内，插装单向阀安装口21用于安装插装单向阀43，只允许油液进入同步液压缸和执行液压缸之间的连接管路而不能倒流。
43.各缸筒单元11、过渡端盖12及后端盖14的侧壁上开设有相互连通的t口油路26，t口油路26与各活塞15前侧的油腔连通，每个插装溢流阀安装口22与t口油路26连通；后端盖14上开设有t口，t口与t口油路26连通。
44.在优选的实施方式中，本实用新型提供的集成式同步液压缸还包括设置在后端盖14上的同步控制阀组30和油液预充控制阀组40，同步控制阀组包括三位四通电磁阀31，油液预充控制阀组包括二位四通电磁阀41、n个插装溢流阀42和n个插装单向阀43。
45.n个插装溢流阀42分别插装在n个插装溢流阀安装口22上，n个插装单向阀43分别插装在插装单向阀安装口21上。
46.进一步的，同步控制阀组还包括液控单向阀32，液控单向阀32连通在三位四通阀的工作油口a与同步液压缸的a0口之间。
47.更进一步的，同步控制阀组还包括单向节流阀33，单向节流阀33连通在液控单向阀32与同步液压缸的a0口之间。在工件下降时，单向节流阀33能够使油路中建立回油阻力，控制工件下降速度，保证执行油缸平稳下降，而不是瞬间下落到底。
48.更进一步的，油液预充控制阀组还包括减压阀44，减压阀44与二位四通电磁阀41的进油口p连通。二位四通电磁阀41和三位四通电磁阀31回路利用一个液压源供油，在进行工件顶起时，三位四通电磁阀31回路需要的压力大，而二位四通电磁阀41则不需要太大的压力，只要保证油液流进预充油路25保证充满油路即可，故减压阀44能够对油液预充管路进行减压，降低此回路的压力。
49.本实用新型提供的液压驱动系统中，将各阀组一起集成到同步液压缸上实现同步要求，集成化成度更高。使用时，同步液压缸及控制阀组可作为标准部件直接领用，不用再进行其他二次装配，方便快捷，提高了工作效率，降低了二次安装带来的错误率风险。
50.在另一优选的实施方式中，活塞杆由n根活塞杆单元16组装构成，n个活塞15分别
套装在n根活塞杆单元16上。如此，同步液压缸中的活塞15在连接上用的是机械连接，故无论同步液压缸内哪个活塞15先行移动，都将通过活塞杆带动其他的活塞15同步同方向同位移进行移动，使各个油腔向外(内)输出(入)的油液体积相等，减少了油液因挤压产生体积变化而产生的累积误差。
51.进一步的，活塞杆单元16的其中一端设置有螺纹孔，另一端设置有缩径台阶161，活塞15套装在对应活塞杆单元16的缩径台阶161上，缩径台阶161的外端设置有外螺纹，第i根活塞杆单元的后端与第i+1根活塞杆单元的前端通过螺纹孔和外螺纹配合连接，以将第i个活塞15夹紧在两根活塞杆单元16之间。如图1中所示，每个活塞15的前端面通过自身活塞杆单元上的缩径台阶161进行定位，后端面通过下一个活塞杆单元的前端面进行固定，限制了活塞15的轴向移动。
52.更进一步的，活塞15中部供活塞杆单元16穿过的孔为阶梯孔，能够更紧密的限定活塞15的位置。
53.可以理解的，活塞杆单元16与活塞15的接触面上、活塞15与缸筒单元11的接触面上、缸筒单元11与过渡端盖12、前端盖13和后端盖14的接触面上均设置有密封件。具体的，每个活塞杆单元16在尺寸收缩前的圆周面设有环形的密封槽，每个活塞15的外圆周面设置有环形的密封槽，每个止口台的外圆周面设置有环形的密封槽，密封槽内设置密封圈，使相应的接触面形成密封。
54.另一方面，如图5中所示，本实用新型还提供了一种同步升降系统，包括n个执行液压缸50、以及上述的同步液压缸10、同步控制阀组30和油液预充控制阀组40，各执行液压缸的油缸参数均相同且制造精度较高。
55.同步液压缸的a1口及a
i+1
口分别通过连接管路与n个执行液压缸的无杆腔对应连通，n个执行液压缸的有杆腔分别通过连接管路与三位四通电磁阀31的工作油口b对应连通；
56.三位四通电磁阀31的进油口p和二位四通电磁阀41的进油口p均与液压动力源连通，三位四通电磁阀31的回油口t和二位四通电磁阀41的回油口t均与油箱连通。
57.后端盖14上开设有t口，t口与t口油路26连通。二位四通电磁阀41的工作油口t和三位四通电磁阀31的工作油口t与t口连通，t口还与油箱连通；在向同步液压缸的各个油腔与各个执行液压缸之间的连接管路内预充油液时，溢出的油液通过插装溢流阀42进入t口油路26，再从t口流回油箱。
58.后端盖上还开设有b0、b1口和p口，二位四通电磁阀41的工作油口p和三位四通电磁阀31的工作油口p与p口连通，p口还与液压动力源连通；
59.预充油路25连通b1口，b1口还与二位四通电磁阀41的工作油口b连通；
60.三位四通电磁阀31的工作油口a与a0口连通；
61.三位四通电磁阀31的工作油口b与b0口连通，b0口还与执行液压缸的有杆腔连通。
62.二位四通电磁阀41的工作a口未使用，在油路上进行了封堵。
63.后端盖上开设的a0口、b0、b1口、t口和p口配开设在后端盖内部的工艺通道，将各阀门、油路以及液压动力源、油箱进行连接，具体连接方式为本领域的常规技术手段，在此不进行赘述。
64.可见，本实用新型提供的同步升降系统中，除了同步液压缸与执行液压缸相连的
管路之外，都在同步液压缸内实现连通，节省了安装空间，提高了管路的密封可靠性。
65.工作前，液压动力源供油，先使二位四通电磁阀41通电，控制油液进入同步液压缸和执行液压缸之间的连接管路，使同步液压缸和执行液压缸空载运行几个回合，保证油液充满同步液压缸和执行液压缸之间的连接管路且空气排除完全后二位四通电磁阀41断电。
66.上述过程的作用是在同步升降系统工作前，向同步液压缸和执行液压缸之间的连接管路中充油，并利用插装溢流阀42排除连接管路以及执行液压缸内的空气。插装溢流阀42在此还具有管路安全阀的作用，插装单向阀43只允许油液进入同步液压缸和执行液压缸之间的连接管路而不能倒流。
67.工件需要上升时，液压动力源供油，先使三位四通电磁阀31的一端通电，p
→
a及b
→
t方向连通，控制油液通过a0口进入同步液压缸的各个活塞15后侧的油腔，推动活塞杆向前伸出，而活塞15前侧油腔内的油液将受挤压通过同步液压缸和执行液压缸之间的连接管路进入各个执行液压缸的无杆腔，使各个执行液压缸的活塞杆被同步推动向上伸出，顶起工件，实现同步上升。执行液压缸有杆腔内的油液受挤压进入三位四通电磁阀31的工作b口，最后流回油箱。
68.工件需要回落时，三位四通电磁阀31的另一端通电，p
→
b及a
→
t方向连通，控制油液通过b0口进入各个执行液压缸的有杆腔，使油液推动执行液压缸的活塞15缩回，带动活塞杆下降，工件回落，实现同步下降。而执行液压缸的无杆腔中的油液经过第三连接管路进入同步液压缸的各个活塞15前侧的油腔，活塞15后侧油腔的油液受挤压进入第一连接管路，然后送入三位四通电磁阀31的工作b口，最后流回油箱。
69.因为同步液压缸和执行液压缸之间的第三连接管路内已经预先充满油液，故进入(流出)执行液压缸内的油液体积也均相等，进而使执行液压缸的活塞杆伸出(缩回)的距离也相等，实现了同步上升(下降)。
70.综上，本实用新型提供的液压驱动系统，同步液压缸和执行液压缸之间的连接管路内在工作前预先充满油液，故进入(流出)执行液压缸内的油液体积也均相等，进而使执行液压缸的活塞杆伸出(缩回)的距离也相等。而且，同步缸内的活塞与活塞杆单元采用机械连接，减少了油液因挤压产生体积变化而产生的累积误差，增加了同步精度，从而实现了同步上升(下降)，与使用比例流量阀进行同步控制的系统使用效果一致，但经济性更高。
71.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
72.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
73.上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在实用新型的保护
范围内。
74.本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。