CN104712601B - 内循环高速液压*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种内循环高速液压***，包括：液压缸组件，液压缸组件具有高压缸体、液压柱塞以及壳体，在高压缸体的底部设置有一个轴向孔，该轴向孔与液压柱塞底部下方的腔体相通，在高压缸体的靠近底部的位置还设置有至少一个径向油孔，这些径向油孔与轴向孔相交，液压柱塞在高压缸体内作往复运动，壳体包围高压缸体并在其外侧形成密封的内循环油腔，该内循环油腔能通过至少一个径向油孔与轴向孔相通，进而连通至液压柱塞底部下方的腔体，在壳体的上部设置有压缩空气入口；以及加压阀组件，其设置在液压缸组件的下方，该加压阀组件包括加压伺服电机和加压柱塞，加压柱塞能由加压伺服电机驱动而在设置于高压缸体底部的轴向孔内上下移动。

Description

内循环高速液压***
技术领域
本发明总的涉及液压伺服***，更具体地说，涉及一种内循环高速液压***，其是以内循环的方式高速地进行液压动作。
背景技术
传统的液压伺服***，基本上由液压泵、液压缸、伺服阀、蓄能***及管路等组成。此类传统的液压***的构件众多，结构复杂，因此维护成本很高，同时还存在效率低和噪声大的缺陷。
另外，目前现有的液压伺服***还不能使液压动作同时满足高速度、高压力和高精度这三方面的需求，也不能对液压动作的加压时间进行精确地控制和调整，因此有进一步改进的余地。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的在于，提供一种结构简单且高效的内循环高速液压***。
为实现上述目的，本发明提供了一种内循环高速液压***，包括：液压缸组件，液压缸组件具有高压缸体、液压柱塞以及壳体，在高压缸体的底部设置有一个轴向孔，该轴向孔与液压柱塞底部下方的腔体相通，在高压缸体的靠近底部的位置还设置有至少一个径向油孔，这些径向油孔与轴向孔相交，液压柱塞在高压缸体内作往复运动，壳体包围高压缸体并在其外侧形成密封的内循环油腔，该内循环油腔能通过至少一个径向油孔与轴向孔相通，进而连通至液压柱塞底部下方的腔体，在壳体的上部设置有压缩空气入口；以及加压阀组件，其设置在液压缸组件的下方，该加压阀组件包括加压伺服电机和加压柱塞，加压柱塞能由加压伺服电机驱动而在设置于高压缸体底部的轴向孔内上下移动。
较佳的是，液压柱塞的上端连接至动作元件，动作元件是动平台的动台板。
较佳的是，液压***还包括：动台板升降组件，动台板升降组件连接至动台板，并包括：升降伺服电机和升降机构，升降机构可由升降伺服电机驱动而使得动台板按预设的升降曲线作升降运动。
较佳的是，升降机构包括：升降滚珠丝杆和与升降滚珠丝杆啮合而移动的升降螺母，升降滚珠丝杆连接至升降伺服电机，而升降螺母则连接至动台板。
较佳的是，在加压伺服电机和加压柱塞之间设置有驱动机构。
较佳的是，驱动机构包括：同步带、加压滚珠丝杆和与加压滚珠丝杆啮合而移动的加压螺母，加压滚珠丝杆通过同步带连接至加压伺服电机，加压螺母连接至加压柱塞。
较佳的是，驱动机构还包括电机连接板。
较佳的是，加压柱塞由直线伺服电机直接驱动。
本发明的内循环高速液压***是将伺服电机技术与内循环加压技术结合。借助本发明的液压***，可省去传统技术中的液压泵、伺服阀、蓄能***及全部液压管路。由于本发明的***没有传统技术中所有管路及伺服阀，所以其液压损失极小，运行效率远高于现有技术。另外，本发明的***所使用的另部件仅为现有技术的五分之一，故成本很低。
重要的是，借助本发明的***，可实现高速度（例如高达13000次/小时的动作速率）、高压力（例如高达200kg／cm2的缸内压力）、以及高精度（例如高达±0.01mm的重复精度）的动作。而且，可根据需要精确地控制和调整加压时间。因此，可将本发明的这种技术很好地应用于动作频率高达8000次/小时的烫金模切机上，同时在其它需要高速度、高压力、高精度的加压设备上也有着非常广泛的用途。
附图说明
本发明的其它特征和优点将通过以下结合附图描述变得更加清楚，附图中：
图1是根据本发明较佳实施例的内循环高速液压***的静态示意图；
图2是上述内循环高速液压***在上升加压状态时的示意图；
图3是上述内循环高速液压***在开始下降状态时的示意图；以及
图4是上述内循环高速液压***在下降回归静止状态时的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明较佳实施例的内循环高速液压***的静止状态。如图1所示，根据本发明较佳实施例的液压***主要包括：液压缸组件5、加压阀组件4和动台板升降组件10。
液压缸组件5包括：高压缸体11、液压柱塞8以及壳体21。在高压缸体11的底部设置有一个轴向孔，该轴向孔与液压柱塞8底部下方的腔体相通。在高压缸体11的靠近底部的位置还设置有至少一个（在该实施例中是30个）径向油孔9，这些径向油孔9与所述轴向孔相交。液压柱塞8在高压缸体11内作往复运动，液压柱塞8的上端可连接至动作元件，在该较佳实施例中，动作元件是一个动平台的动台板17。壳体21包围高压缸体11并在其外侧形成密封的内循环油腔19，该内循环油腔19可通过前述的至少一个径向油孔9与轴向孔相通，进而可连通至液压柱塞8的底部。另外，在壳体21的上部设置有压缩空气入口16，用于引入压缩空气G。
加压阀组件4设置在液压缸组件5的下方，该加压阀组件4包括：加压伺服电机1和加压柱塞13。加压柱塞13可由加压伺服电机1驱动而在设置于高压缸体11底部的所述轴向孔内上下移动。在该实施例中，在加压伺服电机1和加压柱塞13之间设置有驱动机构，该驱动机构包括：同步带2、加压滚珠丝杆3和与加压滚珠丝杆3啮合而移动的加压螺母14。加压滚珠丝杆3通过同步带2连接至加压伺服电机1并支承在轴承15上旋转，加压螺母14连接至加压柱塞13。另外，出于结构支承的需要，还可以设置电机连接板18。
应该理解的是，如果需要，可采用由直线伺服电机直接驱动加压柱塞的方式。
加压阀组件4的作用如下。由加压伺服电机1，根据接收控制***发来的指令，使加压柱塞13适时关闭液压缸组件5上的至少一个（例如30个）径向油孔9中的液压油，继而使加压柱塞13进入液压柱塞8的底部。当加压柱塞13继续向上移动时，将会压缩液压柱塞8底部的液压油，从而使密封腔内的压强增高，例如增高至400kg／cm2，在液压柱塞8上产生巨大的推力。只要控制加压柱塞13向液压柱塞8底部的移动距离，即可控制液压柱塞8所产生的推力和高精度的位置，例如达到±0.01mm的位置重复精度。
较为理想的是，在该实施例中设置有动台板升降组件10。该动台板升降组件10连接至前述动台板17，动台板升降组件10包括：升降伺服电机6和升降机构。升降机构可由升降伺服电机6驱动而使得动台板17按预设的升降曲线作升降运动。在该实施例中，升降机构包括：升降滚珠丝杆20和与升降滚珠丝杆20啮合而移动的升降螺母12。升降滚珠丝杆20连接至升降伺服电机6，而升降螺母12则连接至动台板17。
以下将结合图1－4来描述根据本发明较佳实施例的液压***的动作过程。
在图1中，液压***处于静止状态。在此状态下，低压压缩空气G从压缩空气入口16进入内循环油腔19，使液压油L沿油流方向A，经过例如30个径向油孔9进入液压柱塞8的底部，从而使液压柱塞8产生向上的低压推力。此时，动台板升降组件10受到升降伺服电机6所产生的原点静止时的静转矩的制约，从而对动台板17，进而对液压柱塞8加以约束，于是停留在如图1所示的静止状态。此状态为本发明的液压***的“原点状态”。
参见图2，被低压压缩空气G所推动的液压油L，经径向油孔9进入液压柱塞8的底部。此时，升降伺服电机6根据控制***发出的指令而正转，使升降滚珠丝杆20带动升降螺母12，进而推动与液压柱塞8相固定的动台板17以预设的上升曲线向上朝着一个固定平台7运行，无冲击地接近并压紧到固定平台7。这样就完成了“低压充液”的动作。随后，加压伺服电机1启动，经同步带2，驱动加压滚珠丝杆3旋转，使加压螺母14推动加压柱塞13，向图中上部移动。在加压柱塞13的移动过程中，其首先会将进入液压柱塞8底部的径向油孔9关闭，从而在液压柱塞8底部的下方形成了一个密闭的“高压腔体”。当加压柱塞13继续向上移动时，密闭的高压腔体内的液压油被压缩，从而使该高压腔体内产生很高的压强（例如400kg/cm2），进而使液压柱塞8产生很大的推力。只要改变加压伺服电机1的转动角度，就能改变加压柱塞13的移动位置，相应也改变液压柱塞的推力或位置。
参见图3，当动台板17需要下落回归到图1中的静止状态时，加压伺服电机1，经同步带2，使加压滚珠丝杆3反转，于是加压螺母14会拉着加压柱塞13向下移动。当加压柱塞13移动至使径向油孔9开始暴露的位置时，前述“高压腔体”内的高压油，开始沿油流方向B，向内循环油腔19泄油。
参见图4，此时，升降伺服电机6反转，拉着动台板17和液压柱塞8一起向下移动，并使液压油L经径向油9完全泄出。这样就完成了一个行程的全部动作，回归至图1中的状态，并等待下一次动作指令的到来。
本发明中的关于“上”、“下”和其它类似的表述，例如“上方”、“下方”等，并不意味着限制附图中各部件在使用时的方向。
另外，根据不同的应用场合，还可以将本发明的内循环高速液压***上下颠倒地设置，从而至上而下地动作。在此其情况下，只要将壳体21上的压缩空气入口16保留在壳体上方即可，其余结构均保持不变。
虽然以上结合一个较佳实施例对本发明进行了详细的描述，但应理解的是，熟悉本技术领域的普通技术人员应该可以在上述揭示内容的基础上作出各种等同的变型和改动而不偏离本发明的实质，因此，本发明的保护范围应由所附权利要求书来限定。

Claims (8)

1.一种内循环高速液压***，包括：
液压缸组件(5)，所述液压缸组件(5)具有高压缸体(11)、液压柱塞(8)以及壳体(21)，在所述高压缸体(11)的底部设置有一个轴向孔，该轴向孔与所述液压柱塞(8)底部下方的腔体相通，在所述高压缸体(11)的靠近底部的位置还设置有至少一个径向油孔(9)，这些径向油孔(9)与所述轴向孔相交并能直接相通，所述液压柱塞(8)在高压缸体(11)内作往复运动，所述壳体(21)包围高压缸体(11)并在其外侧形成密封的内循环油腔(19)，该内循环油腔(19)能通过所述至少一个径向油孔(9)与所述轴向孔相通，进而连通至所述液压柱塞(8)底部下方的所述腔体，在所述壳体(21)的上部设置有压缩空气入口(16)；以及
加压阀组件(4)，其设置在所述液压缸组件(5)的下方，该加压阀组件(4)包括加压伺服电机(1)和加压柱塞(13)，所述加压柱塞(13)能由所述加压伺服电机(1)驱动而在设置于高压缸体(11)底部的所述轴向孔内上下移动。
2.如权利要求1所述的内循环高速液压***，其特征在于，所述液压柱塞(8)的上端连接至动作元件，所述动作元件是动平台的动台板(17)。
3.如权利要求2所述的内循环高速液压***，其特征在于，所述液压***还包括：动台板升降组件(10)，所述动台板升降组件(10)连接至所述动台板(17)，并包括：升降伺服电机(6)和升降机构，所述升降机构可由所述升降伺服电机(6)驱动而使得动台板(17)按预设的升降曲线作升降运动。
4.如权利要求3所述的内循环高速液压***，其特征在于，所述升降机构包括：升降滚珠丝杆(20)和与升降滚珠丝杆(20)啮合而移动的升降螺母(12)，所述升降滚珠丝杆(20)连接至升降伺服电机(6)，而所述升降螺母(12)则连接至所述动台板(17)。
5.如权利要求1所述的内循环高速液压***，其特征在于，在所述加压伺服电机(1)和所述加压柱塞(13)之间设置有驱动机构。
6.如权利要求5所述的内循环高速液压***，其特征在于，所述驱动机构包括：同步带(2)、加压滚珠丝杆(3)和与加压滚珠丝杆(3)啮合而移动的加压螺母(14)，所述加压滚珠丝杆(3)通过同步带(2)连接至所述加压伺服电机(1)，所述加压螺母(14)连接至所述加压柱塞(13)。
7.如权利要求6所述的内循环高速液压***，其特征在于，所述驱动机构还包括电机连接板(18)。
8.如权利要求1所述的内循环高速液压***，其特征在于，所述加压柱塞(13)由直线伺服电机直接驱动。
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