一种液辅缓冲电动缸及其控制方法

本发明涉及机械、液压一体化传动，具体而言，涉及一种液辅缓冲电动缸及其控制方法。

背景技术：

1、传统机械装备的驱动方式主要包括气压驱动、电机驱动和液压驱动，气压驱动的工作介质是空气，具有沾度较低、流动阻力较小和可集中供气的特性，但受到压缩性的局限，位置控制精度都较弱，而且，采用气压驱动的装置的额定工作压力等级较低，无法匹配大功率装备的压力需求；电机驱动具有结构简单、控制简单和精度高的优点，但对于应用到大功率装备中时，电机驱动中的电机的尺寸较大，特别是电机安装在执行机构中时，不仅存在安装空间限制的问题，还额外给执行机构增加了外部载荷，极大的影响了执行元件的承载能力；液压驱动具有功率密度高、动态响应快、压力等级高和过载能力强的优点，在大功率机械装备中得到广泛应用，但液压驱动存在能耗高和控制精度低的缺点。综合考虑上述原因，本发明采用了电机驱动与液压驱动联合协同控制驱动的方案，对传统液压缸和电动缸进行了改造从而将电机驱动与液压驱动集成到了一起，使本发明同时具有电机驱动与液压驱动的优点。

技术实现思路

1、本发明公开了一种液辅缓冲电动缸，旨在改善上述技术问题。

2、本发明采用了如下方案：

3、一种液辅缓冲电动缸，包括液压缸、双向变转速伺服电机和用于集成所述液压缸和双向变转速伺服电机的电动缸壳体，所述液压缸包括伸出活塞杆、上端盖导向套、液压缸套、活塞和下端盖螺母活塞杆，所述伸出活塞杆的上端穿过上端盖导向套与活塞固定连接，所述液压缸套安装在所述上端盖导向套的下端，并连接在上端盖导向套和位于液压缸整体底部的下端盖螺母活塞杆之间，所述活塞连接在所述伸出活塞杆的下端外壁和所述液压缸套内壁之间；所述电动缸壳体安装在所述液压缸和双向变转速伺服电机之间；所述双向变转速伺服电机包括电机上端盖、安装在电机上端盖上的上端轴承，电机转子、电机壳体、固定在电机壳体内的电机定子，电机下端盖和安装在电机下端盖上的下端轴承，所述电机上端盖安装在所述电动缸壳体的下端，所述电机转子通过上端轴承和下端轴承固定在电机定子内，所述电机上端盖与电机下端盖通过电机转子轴与电机壳体固定连接。

4、作为进一步改进，所述电动缸壳体内部布置有用于液压缸自由滑动的气孔。

5、作为进一步改进，所述电动缸壳体外部通过法兰连接与所述双向变转速伺服电机部分紧固连接在一起。

6、作为进一步改进，包括丝杆，所述丝杆与所述电机转子传动连接，并与电机转子轴同轴插入电动缸壳体中，且轴心布置有气孔。

7、作为进一步改进，液压缸整体底部的所述下端盖螺母活塞杆内部布置了滚珠螺母结构，用于与所述丝杆配合，以形成滚珠丝杠螺母副；所述丝杠可伸入下端盖螺母活塞杆的空心缝隙中，并配置为在电机转子的控制下，能够带动液压缸和滚珠螺母在电动缸壳体中运动。

8、作为进一步改进，所述伸出活塞杆为空心结构且其上布置有气孔。

9、作为进一步改进，所述液压缸还包括紧固螺母，所述活塞通过所述紧固螺母固定在所述伸出活塞杆上。

10、一种基于上述所述的液辅缓冲电动缸的控制方法，包括：

11、通过控制双向变转速伺服电机的转向和转速来控制丝杠的转向和转速从而控制液压缸在电动缸壳体中运动的位置和速度；

12、通过控制液压缸两个腔体内部的压力与流量来控制伸出活塞杆的位移、速度与推拉力；

13、通过控制双向变转速伺服电机的转向、转速以及控制液压缸腔体的压力、流量能够分别同时控制液压缸和伸出活塞杆的综合位移、速度与推拉力，从而使得电机驱动与液压驱动协同控制驱动。

14、通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：

15、本申请的液辅缓冲电动缸，通过在液压缸和双向变转速伺服电机之间设置电动缸壳体，使其在进行驱动控制时，能够通过控制双向变转速伺服电机的转向和转速来控制丝杠的转向和转速从而控制液压缸在电动缸壳体中运动的位置和速度；通过控制液压缸两个腔体内部的压力与流量来控制伸出活塞杆的位移、速度与推拉力；通过控制双向变转速伺服电机的转向、转速以及控制液压缸腔体的压力、流量能够分别同时控制液压缸和伸出活塞杆的综合位移、速度与推拉力，从而使得电机驱动与液压驱动协同控制驱动。进而实现了机械传动和液压传动复合控制。

技术特征：

1.一种液辅缓冲电动缸，其特征在于，包括液压缸、双向变转速伺服电机和用于集成所述液压缸和双向变转速伺服电机的电动缸壳体，所述液压缸包括伸出活塞杆、上端盖导向套、液压缸套、活塞和下端盖螺母活塞杆，所述伸出活塞杆的上端穿过上端盖导向套与活塞固定连接，所述液压缸套安装在所述上端盖导向套的下端，并连接在上端盖导向套和位于液压缸整体底部的下端盖螺母活塞杆之间，所述活塞连接在所述伸出活塞杆的下端外壁和所述液压缸套内壁之间；所述电动缸壳体安装在所述液压缸和双向变转速伺服电机之间；所述双向变转速伺服电机包括电机上端盖、安装在电机上端盖上的上端轴承，电机转子、电机壳体、固定在电机壳体内的电机定子，电机下端盖和安装在电机下端盖上的下端轴承，所述电机上端盖安装在所述电动缸壳体的下端，所述电机转子通过上端轴承和下端轴承固定在电机定子内，所述电机上端盖与电机下端盖通过电机转子轴与电机壳体固定连接。

2.根据权利要求1所述的液辅缓冲电动缸，其特征在于，所述电动缸壳体内部布置有用于液压缸自由滑动的气孔。

3.根据权利要求1所述的液辅缓冲电动缸，其特征在于，所述电动缸壳体外部通过法兰连接与所述双向变转速伺服电机部分紧固连接在一起。

4.根据权利要求1所述的液辅缓冲电动缸，其特征在于，包括丝杆，所述丝杆与所述电机转子传动连接，并与电机转子轴同轴插入电动缸壳体中，且轴心布置有气孔。

5.根据权利要求4所述的液辅缓冲电动缸，其特征在于，液压缸整体底部的所述下端盖螺母活塞杆内部布置了滚珠螺母结构，用于与所述丝杆配合，以形成滚珠丝杠螺母副；所述丝杠可伸入下端盖螺母活塞杆的空心缝隙中，并配置为在电机转子的控制下，能够带动液压缸和滚珠螺母在电动缸壳体中运动。

6.根据权利要求1所述的液辅缓冲电动缸，其特征在于，所述伸出活塞杆为空心结构且其上布置有气孔。

7.根据权利要求1所述的液辅缓冲电动缸，其特征在于，所述液压缸还包括紧固螺母，所述活塞通过所述紧固螺母固定在所述伸出活塞杆上。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的液辅缓冲电动缸的控制方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供一种液辅缓冲电动缸，包括液压缸、双向变转速伺服电机和用于集成液压缸和双向变转速伺服电机的电动缸壳体,本发明能够通过控制双向变转速伺服电机的转向和转速来控制丝杠的转向和转速从而控制液压缸在电动缸壳体中运动的位置和速度；通过控制液压缸两个腔体内部的压力与流量来控制伸出活塞杆的位移、速度与推拉力；通过控制双向变转速伺服电机的转向、转速以及控制液压缸腔体的压力、流量能够分别同时控制液压缸和伸出活塞杆的综合位移、速度与推拉力，从而使得电机驱动与液压驱动协同控制驱动。实现了机械传动和液压传动复合控制。

技术研发人员：陈其怀,石家榕,张辉雨,林添良,缪骋,林元正,庄榕榕,任好玲,付胜杰
受保护的技术使用者：华侨大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13