[发明专利]一种交流伺服直驱增压式带油箱电动液压缸及其增压方法

权利要求书

1.一种交流伺服直驱增压式带油箱电动液压缸，其特征在于：包括交流伺服电动机（1）以及电机转轴上连接的电机减速器（2），电机减速器（2）的输出轴上连接一个小带轮（3），小带轮（3）通过齿形带（4）连接一个大带轮（5），大带轮（5）通过两个大圆螺母（6）与滚珠丝杠（7）联结为一体，大带轮（5）带动滚珠丝杠（7）一起旋转，滚珠丝杠（7）上装有滚珠丝杠螺母（10），滚珠丝杠螺母（10）与第一层活塞（11）径向配合联结为一体，第一层活塞（11）与缸体（16）上端面之间构成A腔（9），第一层活塞（11）的活塞杆与滚珠丝杠（7）之间构成B腔（14），第一层活塞（11）下方的缸体（16）上加工有小活塞腔（15），小活塞腔（15）所在缸体与第一层活塞（11）之间构成C腔（12），小活塞腔（15）下方有第二层活塞（18），第二层活塞（18）的活塞杆能够穿过缸底（31）在液压缸工作时对外施力，第二层活塞（18）的面积大于第一层活塞（11）的活塞杆面积，第二层活塞（18）与小活塞腔（15）所在缸体之间为D腔（17），D腔（17）为高压油腔，第二层活塞（18）与缸底（31）之间的空间为E腔（19），液压缸工作时A腔（9）、B腔（14）、C腔（12）、D腔（17）、E腔（19）以及小活塞腔（15）内均充满了液压油；

在E腔（19）与A腔（9）之间连接有液压管路（13），液压缸活塞快速下行和慢速增压阶段E腔（19）内的液压油通过液压管路（13）流入A腔（9）和B腔（14），液压缸活塞回程阶段A腔（9）和B腔（14）中的液压油通过液压管路（13）流入E腔（19）里；

在缸体（16）的下方装有第一背压阀（20），第一背压阀（20）两端分别连接E腔（19）和油箱（21），在液压缸活塞回程阶段，第一背压阀（20）开启，E腔（19）内所容纳不了的液压油通过第一背压阀（20）流入到油箱（21），油箱（21）是固定在缸体（16）内的，在缸体（16）的中部装有第二背压阀（22）和第一单向阀（23），第二背压阀（22）两端分别连接C腔（12）和油箱（21），在液压缸慢速增压阶段第一层活塞（11）的活塞杆堵住了小活塞腔（15），第一层活塞（11）下行时，第二背压阀（22）开启，C腔（12）的液压油通过第二背压阀（22）流入油箱（21），第一单向阀（23）两端也分别连接C腔（12）和油箱（21），在液压缸活塞回程时，第一层活塞（11）的活塞杆开始上行直到离开小活塞腔（15）的行程中，第一单向阀（23）开启，油箱（21）通过第一单向阀（23）给C腔（12）补充液压油；在缸体（16）的上部装有第二单向阀（24），第二单向阀（24）的两端分别连接A腔（9）和油箱（21），在液压缸活塞快速下行阶段A腔（9）内油压不足降低时，第二单向阀（24）开启，油箱（21）给A腔（9）补充液压油。

2.根据权利要求1所述的一种交流伺服直驱增压式带油箱电动液压缸，其特征在于：在上述结构的基础上去掉小带轮（3）、齿形带（4）、大带轮（5），电机减速器（2）的输出轴通过联轴器（28）与滚珠丝杠（7）联结，工作时交流伺服电机（1）通过电机减速器（2）、联轴器（28）直接驱动滚珠丝杠（7）转动。

3.根据权利要求1和2所述的一种交流伺服直驱增压式带油箱电动液压缸，其特征在于：为了提高液压缸的承载能力，将滚珠丝杠（7）和滚珠丝杠螺母（10）分别用行星滚柱丝杠（25）、行星滚柱丝杠螺母（26）替换，行星滚柱丝杠螺母（26）通过滚柱（27）与行星滚柱丝杠（25）径向配合。

4.根据权利要求1所述的一种交流伺服直驱增压式带油箱电动液压缸，其特征在于：在第二层活塞（18）的活塞杆的输出端安装位移传感器，以及在高压油腔D腔（17）上安装压力传感器，即可方便地通过对交流伺服电动机（1）的控制来实现位移、输出力的闭环控制。

5.根据权利要求1所述的一种交流伺服直驱增压式带油箱电动液压缸的增压方法，其特征在于，液压缸活塞快速下行阶段，交流伺服电动机（1）正转，通过小带轮（3）、齿形带（4）和大带轮（5）带动滚珠丝杠（7）旋转，滚珠丝杠（7）带动其上的滚珠丝杠螺母（10）下行，进而推动第一层活塞（11）下行，推动C腔（12）的液压油流向D腔（17），从而推动第二层活塞（18）以与第一层活塞（11）相同的速度快速下行，此时，E腔（19）内的液压油通过液压管路（13）排出到A腔（9）和B腔（14），当E腔（19）流入到A腔（9）的液压油不能满足A腔（9）的需要，即A腔（9）内油压不足时，第二单向阀（24）开启，油箱（21）的液压油流向A腔（9），给A腔（9）补油；液压缸慢速增压阶段，此时第一层活塞（11）的活塞杆刚进入小活塞腔（15），堵住了C腔（12）和D腔（17）之间的通路，C腔（12）和D腔（17）之间的液压油不再相互流通，当第一层活塞（11）继续下行时，C腔（12）的液压油通过第二背压阀（22）流入油箱（21），小活塞腔（15）内的液压油流向D腔（17），由于第二层活塞（18）的面积大于第一层活塞（11）的活塞杆面积，具有很大的增压比，因而D腔（17）为高压油腔，从而实现了增力，E腔（19）的液压油通过液压管路（13）也流回A腔（9）和B腔（14）中，A腔（9）内油压不足时，第二单向阀（24）开启，油箱（21）的液压油流向A腔（9），给A腔（9）补油，第一层活塞（11）的活塞杆下行至填满小活塞腔（15）时，第二层活塞（18）到达液压缸底（31）达到最大行程，液压缸工作结束；液压缸活塞上行回程阶段，交流伺服电动机（1）反转，滚珠丝杠（7）转动使滚珠丝杠螺母（10）上行，滚珠丝杠螺母（10）带动第一层活塞（11）上行，A腔（9）和B腔（14）的体积减小，其中的液压油通过液压管路（13）流入E腔（19）里，E腔（19）内所容纳不了的液压油则通过第一背压阀（20）流入到油箱（21），其中第一背压阀（20）的开启压力大于活塞的回程阻力，在第一层活塞（11）的活塞杆开始上行直到离开小活塞腔（15）的行程中，第一单向阀（23）开启，油箱（21）通过第一单向阀（23）给C腔（12）充液压油，当第一层活塞（11）的活塞杆完全离开小活塞腔（15）时，C腔（12）和D腔（17）连通，D腔（17）的液压油流入C腔（12），C腔（12）内压力增大，第一单向阀（23）关闭，油箱（21）不再给C腔（12）充油，继续上行时E腔（19）继续从A腔（9）吸油，E腔（19）的液压油继续推动第二层活塞（18）上行，直到其复位。