CN107605818A - 一种电液驱动摆动机构 - Google Patents

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赵静
赵静一
李文雷
刘杰
茹强
司少朋
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Abstract

一种电液驱动摆动机构，其主要是：伺服电机与双向定量泵相连，该双向定量泵的两个出口各与一个单向阀的出口相连，两个单向阀的进口均与补油蓄能器相连，所述双向定量泵分别通过设压力传感器的管路与液压缸两端油孔相连，该液压缸为双出杆结构，在液压缸上设有其与摆动轴的连接机构，即液压缸缸筒通过连接件与一个轴线与缸筒垂直的滚动轴承内圈相连，该滚动轴承外圈置于摇杆的滑槽内，摇杆的另一端与摆动轴相连，摇杆的长度根据摆动轴转动角度决定。本发明响应快、摆动角度控制精度高、结构简单、驱动扭矩大，可满足一些高精尖的特殊场合对体积小的要求。

Description

一种电液驱动摆动机构
技术领域
本发明涉及一种摆动机构，特别是电液驱动与机械摆动机构集成一起的设备。
背景技术
现有的摆动机构主要通过曲柄摇杆机构、回转面凸轮机构、控制输入轴的正反转或齿轮机构等几种方法来实现顺时针和逆时针摆动。采用曲柄摇杆机构实现将旋转运动变为摆动时，当旋转运动为匀速转动时，摆动速度是不均匀的，且摆动的两个方向上的运动时间不同；采用回转面凸轮机构实现将转动变为摆动时，回转面上的沟槽难以保证摆动时的速度均匀且难加工；采用控制输入轴正反转的方式来实现摆动，对控制部分要求比较高，且通常较难实现输出轴的摆动速度是稳定不变的；采用齿轮机构方式来实现摆动时组合机构较复杂，且维护相对困难噪声大。
现在的摆动机构一般都是由电机直接驱动，从而使得驱动的力矩较小且产生的噪声较大，不能实现在较小的空间里实现较大的力矩等问题。当采用电机驱动时，若将两个或两个以上摆动机构串联并且有相位差要求时就会给电机以反电动势，从而在瞬间出现了电源正反极接通的情况，这是很难避免的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有响应快、精度高、结构简单、驱动扭矩大的电液驱动摆动机构。本发明主要应用于对摆动角度与速度等有精密要求的高精尖特殊场合，通过伺服电机与双向定量泵，精密控制液压缸实现机械结构的摆动。两个蓄能器实现补油与提供额外动力，可以适应更为复杂的工况。
本发明主要包括：伺服电机、液压泵、液压油蓄能器、补油蓄能器、液压缸、压力传感器、位移传感器、安全阀、单向阀和液压缸与摆动轴连接机构。其中，伺服电机与液压泵相连，该液压泵为双向定量泵，该双向定量泵的两个出口各与一个单向阀的出口相连，两个单向阀的进口均与补油蓄能器相连，补油蓄能器相当于常规闭式***中的补油泵，用于向***中补充油液。最好，在两个单向阀与双向定量泵相连的两个管路上各设一个液压油蓄能器。最好，双向定量泵两个工作油口还分别与两个安全阀并联。所述双向定量泵分别通过设压力传感器的管路与液压缸两端油孔相连。该液压缸为双出杆结构，活塞杆固定，缸筒运动，位移传感器为油缸内置式位移传感器，磁环与非导磁垫片安装在活塞断面上。在液压缸上设有其与摆动轴的连接机构，即液压缸缸筒通过连接件与一个轴线与缸筒垂直的滚动轴承内圈相连，该滚动轴承外圈置于摇杆的滑槽内，摇杆的另一端与摆动轴相连，摇杆的长度根据摆动轴转动角度决定。为将摆动轴转角固定，最好在摇杆滑槽内设限制轴承行程的限位机构。
本发明的工作过程大致如下：伺服电机驱动液压泵，并可调控其转向和转速，补油蓄能器与两单向阀配合可对***进行补油。液压缸筒在液压泵输出的液压油作用下进行移动，并带动与其相连的滚动轴承在摇杆的滑槽内滑动，进而带动与摇杆相连的摆动杆转动。压力传感器与位移传感器可以实时进行基本物理量的监测，将采集的信号反馈至伺服电机放大器，控制液压泵输出的流量大小与方向，进而控制液压缸的运动与位置，以实现位置与力的闭环控制。本发明其他两个液压油蓄能器可以为运动缸体提供瞬间脉动，在特殊工况下实现快速运动，稳定工作压力。另外安全阀可防止冲击载荷对***造成损坏。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)采用伺服电液驱动，响应快、摆动角度控制精度高、结构简单、驱动扭矩大。
(2)采用伺服电液驱动，避免了直接采用电机驱动并且有相位差要求时电机附加的反电动势。
(3)采用伺服电液驱动，驱动方式简单，维护方便、噪声小。
(4)溢流阀、单项阀插装在集成阀块上，可满足一些高精尖的特殊场合对体积小的要求。
附图说明
图1为本发明的三维结构示意简图；
图2为本发明液压驱动***原理图；
图3为图1的局部放大示意简图；
图中：1、伺服电机，2、液压油蓄能器，3、双向定量泵，4、补油蓄能器，5、单向阀，6、安全阀，7、液压传感器，8、液压缸，9、位移传感器，10、滚动轴承，11、摇杆，12、摆动轴。
具体实施方式
在图1和图2所示的电液驱动摆动机构的示意图中，伺服电机1与双向定量泵3相连，该双向定量泵的两个出口各与一个单向阀5的出口相连，两个单向阀的进口均与补油蓄能器4相连。在两个单向阀与双向定量泵相连的两个管路上各设一个液压油蓄能器2，该两个液压油蓄能器分别通过环箍连接在双向定量泵上。双向定量泵两个工作油口还分别与两个的安全阀6并联。为缩小体积、方便连接，将所述两个单向阀和两个安全阀集中设在一个箱体内。所述双向定量泵分别通过设压力传感器7的管路与液压缸8两端油孔相连。该液压缸为双出杆结构，活塞杆固定，缸筒运动，位移传感器为油缸内置式位移传感器，磁环与非导磁垫片安装在活塞断面上，在液压缸上设有其与摆动轴的连接机构，即液压缸缸筒通过短轴与一个轴线与缸筒垂直的滚动轴承10内圈相连，该滚动轴承外圈置于摇杆11的滑槽内，摇杆的另一端与摆动轴12相连，如图3所示。

Claims (4)

1.一种电液驱动摆动机构，其特征在于：伺服电机与双向定量泵相连，该双向定量泵的两个出口各与一个单向阀的出口相连，两个单向阀的进口均与补油蓄能器相连，所述双向定量泵分别通过设压力传感器的管路与液压缸两端油孔相连，该液压缸为双出杆结构，活塞杆固定，缸筒运动，位移传感器为油缸内置式位移传感器，磁环与非导磁垫片安装在活塞断面上，在液压缸上设有其与摆动轴的连接机构，即液压缸缸筒通过连接件与一个轴线与缸筒垂直的滚动轴承内圈相连，该滚动轴承外圈置于摇杆的滑槽内，摇杆的另一端与摆动轴相连，摇杆的长度根据摆动轴转动角度决定。
2.根据权利要求1所述的电液驱动摆动机构，其特征在于：在两个单向阀与双向定量泵相连的两个管路上各设一个液压油蓄能器。
3.根据权利要求1所述的电液驱动摆动机构，其特征在于：双向定量泵两个工作油口还分别与两个安全阀并联。
4.根据权利要求1所述的电液驱动摆动机构，其特征在于：在摇杆滑槽内设限制轴承行程的限位机构。
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