CN116336029B - 一种缓冲电动缸控制*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种缓冲电动缸控制***，包括：电机驱动单元、缓冲液压缸单元、主要控制单元和控制阀组单元，其中，所述主要控制单元电连接所述电机驱动单元和控制阀组单元，所述电机驱动单元连接所述缓冲液压缸单元以驱动所述缓冲液压缸单元运动；所述缓冲液压缸单元的两端通过活塞杆分别连接外部负载和所述电机驱动单元的输出端，以对所述电机驱动单元提供缓冲；所述控制阀组单元连接所述缓冲液压缸单元，控制阀组单元配置为能根据所述缓冲液压缸单元受到的外部负载的大小自动调节所述缓冲液压缸单元的缓冲能力。通过本发明方案，可以提高缓冲电动缸***的高能效驱动控制和耐冲击的效果。

Description

一种缓冲电动缸控制***
技术领域
本发明涉及电动缸技术领域，具体而言，涉及一种缓冲电动缸控制***。
背景技术
传统机械装备的直线驱动方式主要包括直线电机、电静液作动器以及电动缸，其中直线电机由于功率等级较低，难以应用于大型重载装备的功率驱动需求；电静液作动器能满足大功率驱动需求，但频响有限，难以适应高频外部负载驱动需求；而电动缸具有高效和高控制特性的优势，但是由于多采用滚珠丝杠的传动机械，无法直接应对来自外部负载的强冲击，可靠性低、寿命有限。
发明内容
本发明公开了一种缓冲电动缸控制***，结构简单，操作便利，旨在改善现有的电动缸由于多采用滚珠丝杠的传动机械，无法直接应对来自外部负载的强冲击，导致可靠性低、寿命有限的问题。
本发明采用了如下方案：
本申请提供了一种缓冲电动缸控制***，包括：电机驱动单元、缓冲液压缸单元、主要控制单元和控制阀组单元，其中，所述主要控制单元电连接所述电机驱动单元和控制阀组单元，所述电机驱动单元连接所述缓冲液压缸单元以驱动所述缓冲液压缸单元运动；所述缓冲液压缸单元的两端通过活塞杆分别连接外部负载和所述电机驱动单元的输出端，以对所述电机驱动单元提供缓冲；所述控制阀组单元连接所述缓冲液压缸单元，所述控制阀组单元配置为能根据所述缓冲液压缸单元受到的外部负载的大小自动调节所述缓冲液压缸单元的缓冲能力。
进一步地，电机驱动单元包括电机、联轴器、滚珠丝杠、丝杠螺母和连接元件；电机通过联轴器与所述滚珠丝杠相接，所述滚珠丝杠与丝杠螺母配合组成滚珠丝杠螺母副，所述连接元件连接所述缓冲液压缸单元和所述丝杠螺母。
进一步地，所述连接元件处设置有力传感器。
进一步地，所述缓冲液压缸单元包括缓冲液压缸和压力传感器，所述缓冲液压缸包括一个缸套和第一活塞杆、第二活塞杆，所述第一活塞杆和第二活塞杆沿相反方向安装在缸套的两端，以形成第一液压腔体、第二液压腔体和第三液压腔体，所述压力传感器设置于所述第二液压腔体和第三液压腔体内；其中，第一液压腔体靠近所述电机驱动单元且连通空气，所述第二液压腔***于所述第一液压腔体和第三液压腔体之间，且内部填充有缓冲油液，并连通至所述控制阀组单元；所述第三液压腔体靠近所述外部负载且其内部填充有缓冲油液，第三液压腔体连通至所述控制阀组单元。
进一步地，所述控制阀组单元包括电磁换向阀、第一高低压蓄能器以及第二高低压蓄能器，其中，所述电磁换向阀连接所述主要控制单元，所述第一高低压蓄能器以及第二高低压蓄能器通过所述电磁换向阀分别连接至所述第二液压腔体和第三液压腔体，所述电磁换向阀配置为能控制所述第一高低压蓄能器与所述第二液压腔体之间的连通或者关闭，以及控制所述第二高低压蓄能器与第三液压腔体之间的连通或者关闭。
进一步地，所述电磁换向阀为中位机能为O型的三位四通阀，当电磁换向阀处于中位时，缓冲液压缸的第二液压腔体和第三液压腔体闭死以保证缓冲液压缸可以保持大外部负载位置不变；当电磁换向阀向左移时，所述第二液压腔与第一高低压蓄能器相连，以调整第二液压腔的体积来调整缓冲击强度，且此时所述第二活塞杆闭死；当电磁换向阀右移时，所述第三液压腔体与所述第二高低压蓄能器相连，以使所述第一活塞杆和第二活塞杆进行伸出或者缩回动作。
进一步地，所述第一高低压蓄能器和第二高低压蓄能器连接有溢流阀。
进一步地，所述第一高低压蓄能器和第二高低压蓄能器连接有可调节流阀。
进一步地，所述主要控制单元包括控制器，所述控制器电气连接所述电机、电磁换向阀、压力传感器和可调节流阀。
有益效果：
该缓冲电动缸控制***主要用于控制缓冲电动缸在正常工作过程中的位移、速度和推力，保证其能充分发挥耐冲击的功能特性。通过对第二液压腔体和第三液压腔体内压力的感应，传递到控制器内，并通过控制器控制电磁换向阀实现相应动作，从而对缓冲液压缸内的油液量进行调节，以自动调节该缓冲液压缸的缓冲效果。该***动作反应迅速，可以在接收到外部负载时迅速根据外部负载大小调节缓冲液压缸所需的缓冲力，实现了高能效驱动控制和耐冲击的效果。
附图说明
图1是本发明实施例一种缓冲电动缸控制***的结构示意图；
图标：电机驱动单元A、电机1、联轴器2、滚珠丝杠3、丝杠螺母4、力传感器5、连接元件6、缓冲液压缸单元B、第一活塞杆7、第二活塞杆8、第一液压腔体9、第二液压腔体10、第三液压腔体11、缸套12、压力传感器13、外部负载14、主要控制单元C、电磁换向阀15、第一高低压蓄能器16、第二高低压蓄能器17、溢流阀18、可调节流阀19、控制阀组单元D、控制器20。
具体实施方式
实施例
结合图1所示，本实施例提供了一种缓冲电动缸控制***，包括：电机驱动单元A、缓冲液压缸单元B、主要控制单元C和控制阀组单元D，其中，所述主要控制单元C电连接所述电机驱动单元A和控制阀组单元D，所述电机驱动单元A连接所述缓冲液压缸单元B以驱动所述缓冲液压缸单元B运动;所述缓冲液压缸单元B的两端分别连接外部负载14和所述电机驱动单元A的输出端，以对所述电机驱动单元A提供缓冲；所述控制阀组单元D连接所述缓冲液压缸单元B，所述控制阀组单元D配置为能根据所述缓冲液压缸单元B受到的外部负载14的大小自动调节所述缓冲液压缸单元B的缓冲能力。
在本实施例中，主要控制单元C通过电信号控制电机驱动单元A和控制阀组单元D，电机驱动单元A与缓冲液压缸单元B通过连接元件6连接在一起，缓冲液压缸单元B的油液流入控制阀组单元D，四个单元相互协调作用组成缓冲电动缸控制***，保证缓冲电动缸可以正常运行。本实施例中所述的缓冲能力，是指所述缓冲液压缸受到外部负载14时，能通过活塞的运动以及液压腔体体积的变化将外部负载14的冲击力吸收的能力，通过调节液压腔体的体积来改变缓冲能力，以适应不同的外部负载14。
其中，所述电机驱动单元A包括电机1、联轴器2、滚珠丝杠3、丝杠螺母4、力传感器5和连接元件6；电机1通过联轴器2与所述滚珠丝杠3相接，所述滚珠丝杠3与丝杠螺母4配合组成滚珠丝杠螺母副，所述连接元件6连接所述缓冲液压缸单元B和所述丝杠螺母4。所述力传感器5设置在所述连接元件6处，所述力传感器5可以采用扭矩传感器或者压力传感器。这里电机驱动单元A的作用是作为动力单元控制缓冲液压缸的位移、速度和推力，通过控制器20给予的电信号控制电机1的转向、转速和转矩来驱动滚珠丝杠3，再通过滚珠丝杠螺母副将电机1的转向、转速和转矩转化为缓冲液压缸的位移、速度和推力，实现位移控制、速度控制和力控制。
所述缓冲液压缸单元B包括缓冲液压缸和压力传感器13，所述缓冲液压缸包括一个缸套12和第一活塞杆7、第二活塞杆8，所述第一活塞杆7和第二活塞杆8沿相反方向安装在缸套12的两端，以形成第一液压腔体9、第二液压腔体10和第三液压腔体11，所述压力传感器13设置于所述第二液压腔体10和第三液压腔体11内；其中，第一液压腔体9靠近所述电机驱动单元A且连通空气，保证第一活塞杆7能够自由滑动；所述第二液压腔体10位于所述第一液压腔体9和第三液压腔体11之间，且内部填充有缓冲油液，并连通至所述控制阀组单元D,其作为主要缓冲击区域，缓冲区域的体积由控制阀组单元D和主要控制单元C控制，缓冲区域体积越大则电动缸的耐缓冲性能越强，在缓冲电动缸工作过程中，第二液压腔体10的油路关闭以起缓冲作用；所述第三液压腔体11靠近所述外部负载14且其内部填充有缓冲油液，第三液压腔体11连通至所述控制阀组单元D，其作为辅助缓冲击区域，在电动缸运行过程中第三液腔体的油路连通至第二高低压蓄能器17，辅助承受第二液压腔体10受到的冲击，保证缓冲液压缸能够正常工作运行。本实施例中，所述第一活塞杆7伸出所述缸套12的端部通过连接元件6与所述电机驱动单元A连接，接收电机驱动单元A的推力或者拉力，以在所述电机驱动单元A的作用下实现位移、速度和推力的控制。所述第二活塞杆8的伸出端则适于连接至外部负载14，驱动物体运动，并承受外部负载14所带来的冲击力。压力传感器13则可以用于测量液压腔体内的压力数据，并将该数据反馈至所述控制器20内，这里压力传感器13也可以直接设置在连接所述第二液压腔体10和第三液压腔体11的油路上，通过油路的压力来测量液压腔体内的压力。
所述主要控制单元C包括有一个控制器20，所述控制器20电气连接所述电机1、电磁换向阀15、压力传感器13和可调节流阀19等电气元件。所述控制器20可以收集缓冲液压缸单元B的腔体压力与控制阀组单元D的可调节流阀19开度信号等，并能综合缓冲电动缸控制需要，对电机驱动单元A与控制阀组单元D进行调节控制。在控制过程中，控制器20会基于控制意图给予电机1电信号控制电机1的转向来控制缓冲电动缸的伸出与收回，控制电机1的转速和转矩来控制缓冲液压缸的速度与推拉力。同时在控制过程中，控制器20会基于控制意图给予电磁换向阀15电信号以切换电磁换向阀15的位置，实现工作模式的切换。这里控制器20为现有技术产品，其能根据设定的内容对各连接的电气元件实施信号控制，控制工作的开闭等。通过控制阀组单元D与所述主要控制单元C的配合，可以自动控制调节所述缓冲液压缸的缓冲能力。
所述控制阀组单元D包括电磁换向阀15、第一高低压蓄能器16以及第二高低压蓄能器17，其中，所述电磁换向阀15连接至所述主要控制单元C，所述第一高低压蓄能器16以及第二高低压蓄能器17通过所述电磁换向阀15可以分别连接至所述第二液压腔体10和第三液压腔体11，所述电磁换向阀15配置为能控制所述第一高低压蓄能器16与所述第二液压腔体10之间的连通或者关闭，以及控制所述第二高低压蓄能器17与第三液压腔体11之间的连通或者关闭。具体地，如附图1所示，这里所述电磁换向阀15可以采用中位机能为O型的三位四通阀，当电磁换向阀15处于中位时，缓冲电动缸的第二液压腔体10和第三液压腔体11闭死以保证缓冲液压缸可以保持大外部负载14位置不变；当电磁换向阀15向左移时，所述第二液压腔体10与第一高低压蓄能器16相连，以调整第二液压腔体10的体积来调整缓冲击强度，此时，所述第二活塞杆8闭死，第一活塞杆7可以活动；当电磁换向阀15右移时，所述第三液压腔体11与所述第二高低压蓄能器17相连，此时，所述第一活塞杆7和第二活塞杆8可以进行伸出或者缩回动作。在优选实施例中，所述第一高低压蓄能器16和第二高低压蓄能器17连接有溢流阀18或者可调节流阀19，当高低压蓄能器内压力过高时，可通过溢流阀18被动调整压力或通过可调节流阀19主动调整蓄能器压力。
本实施例方案中，采用了电机驱动结构与液压缓冲结构相结合的构造，通过缓冲电动缸划分的四个功能单元，相辅相成实现了高能效驱动控制和耐冲击的新型缓冲电动缸控制***。
应当理解的是：以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。
上面对实施方式中所使用的附图介绍仅示出了本发明的某些实施例，不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

Claims (7)

1.一种缓冲电动缸控制***，其特征在于，包括：电机驱动单元、缓冲液压缸单元、主要控制单元和控制阀组单元，其中，所述主要控制单元电连接所述电机驱动单元和控制阀组单元，所述电机驱动单元连接所述缓冲液压缸单元以驱动所述缓冲液压缸单元运动；所述缓冲液压缸单元的两端通过活塞杆分别连接外部负载和所述电机驱动单元的输出端，以对所述电机驱动单元提供缓冲；
所述控制阀组单元连接所述缓冲液压缸单元，所述控制阀组单元配置为能根据所述缓冲液压缸单元受到的外部负载的大小自动调节所述缓冲液压缸单元的缓冲能力；
电机驱动单元包括电机、联轴器、滚珠丝杠、丝杠螺母和连接元件；所述电机通过联轴器与所述滚珠丝杠相接，所述滚珠丝杠与丝杠螺母配合组成滚珠丝杠螺母副，所述连接元件连接所述缓冲液压缸单元和所述丝杠螺母；
所述缓冲液压缸单元包括缓冲液压缸和压力传感器，所述缓冲液压缸包括一个缸套和第一活塞杆、第二活塞杆，所述第一活塞杆和第二活塞杆沿相反方向安装在缸套的两端，以形成第一液压腔体、第二液压腔体和第三液压腔体，所述压力传感器设置于所述第二液压腔体和第三液压腔体内；其中，第一液压腔体靠近所述电机驱动单元且连通空气，所述第二液压腔***于所述第一液压腔体和第三液压腔体之间，且内部填充有缓冲油液，并连通至所述控制阀组单元；所述第三液压腔体靠近所述外部负载且其内部填充有缓冲油液，第三液压腔体连通至所述控制阀组单元。
2.根据权利要求1所述的缓冲电动缸控制***，其特征在于，所述连接元件处设置有力传感器。
3.根据权利要求1所述的缓冲电动缸控制***，其特征在于，所述控制阀组单元包括电磁换向阀、第一高低压蓄能器以及第二高低压蓄能器，其中，所述电磁换向阀连接所述主要控制单元，所述第一高低压蓄能器以及第二高低压蓄能器通过所述电磁换向阀分别连接至所述第二液压腔体和第三液压腔体，所述电磁换向阀配置为能控制所述第一高低压蓄能器与所述第二液压腔体之间的连通或者关闭，以及控制所述第二高低压蓄能器与第三液压腔体之间的连通或者关闭。
4.根据权利要求3所述的缓冲电动缸控制***，其特征在于，所述电磁换向阀为中位机能为O型的三位四通阀，当电磁换向阀处于中位时，缓冲液压缸的第二液压腔体和第三液压腔体闭死以保证缓冲液压缸保持大外部负载位置不变；当电磁换向阀向左移时，所述第二液压腔与第一高低压蓄能器相连，以调整第二液压腔的体积来调整缓冲击强度，且所述第二活塞杆闭死；当电磁换向阀右移时，所述第三液压腔体与所述第二高低压蓄能器相连，以使所述第一活塞杆和第二活塞杆进行伸出或者缩回动作。
5.根据权利要求4所述的缓冲电动缸控制***，其特征在于，所述第一高低压蓄能器和第二高低压蓄能器连接有溢流阀。
6.根据权利要求4所述的缓冲电动缸控制***，其特征在于，所述第一高低压蓄能器和第二高低压蓄能器连接有可调节流阀。
7.根据权利要求6所述的缓冲电动缸控制***，其特征在于，所述主要控制单元包括控制器，所述控制器电气连接所述电机、电磁换向阀、压力传感器和可调节流阀。
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