一種數字伺服液壓缸的制作方法

本實用新型屬于機電裝備領域，具體涉及一種數字伺服液壓缸。

背景技術：

數字伺服液壓缸是一種高端智能基礎液壓元器件，是一種將油缸、數字伺服/比例閥、數字伺服控制器有機結合，集成為一個單體器件的高科技液壓傳動及控制產品。其特別適用于高精度速度、位置控制、協同運動控制等傳動系統，尤其在大流量或超大流量（千升/分鐘）、高頻或者超高頻伺服控制方面，數字液壓系統具有無可比擬的競爭優勢和高性價比。其應用領域主要有：注塑機液壓節能、船舶數字液壓舵機系統、船艦的減搖鰭系統、懸臂掘進機行程控制、六自由度振動試驗臺、機器人等。

與由傳統的液壓元件組成的液壓系統相比，要完成相同的功能，數字伺服液壓缸有如下突出優點：結構簡單，故障率小；控制過程簡單；對油液的清潔度要求低；在外界環境的影響下(如溫度、載荷的變化)，能根據檢測反饋信息實現自動調節，實現精確控制；高抗干擾性。但現有數字伺服液壓缸穩定可靠性不強，例如在2010年6月29日，深圳東部華僑城大俠谷游樂項目"太空迷航"發生垮塌安全事故，造成6人死亡，10人受傷，其中重傷5人。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種新型數字伺服液壓缸結構，保證其穩定性、快速性和控制精度，使其適用于高精度速度、位置控制、協同運動控制等傳動系統。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

所述的數字伺服液壓缸主要由活塞桿、滾珠絲桿、活塞、絲杠螺母、伺服方向控制閥芯、限位塊、軸向間隙補償器和控制電機組成。

所述的活塞桿為中空活塞桿；所述的數字伺服液壓缸有桿腔一直通高壓油，無桿腔的活塞表面積是有桿腔活塞表面積的兩倍，無桿腔的液壓油壓為有桿腔液壓油壓的二分之一，初始階段活塞左右兩側壓力一致，數字伺服液壓缸處于平衡狀態。

所述的伺服方向控制閥芯所在的伺服方向控制閥為三位零開口閥，伺服方向控制閥芯與滾珠絲桿成為整體，滾珠絲桿伸入活塞桿中心孔內，并與該中心孔的絲杠螺母相嚙合；所述的伺服方向控制閥芯的另一端與限位塊一端連接，限位塊的另一端與軸向間隙補償器一端連接，軸向間隙補償器的另一端與控制電機的軸相連；當控制電機轉動時，帶動伺服方向控制閥芯及滾珠絲桿一起轉動。

本實用新型具有的性能及優點是：

1、頻率響應高，起動頻率高，單位功率的成本低，容易達到很大的輸出力。

2、具有傳動環節少，無游隙，精度高的特點。

3、應用范圍廣，如注塑機液壓節能、船舶數字液壓舵機系統、船艦的減搖鰭系統、懸臂掘進機行程控制、六自由度振動試驗臺、機器人等。

附圖說明

圖1為數字伺服液壓缸的結構圖。

圖中：1-前端蓋，2-缸筒，3-活塞桿，4-滾珠絲桿，5-活塞，6-絲杠螺母，7-伺服方向控制閥芯，8-后端蓋，9-限位塊，10-軸向間隙補償器，11-控制電機。

具體實施方式

如圖1所示，本實施例數字伺服液壓缸主要由前端蓋1、缸筒2、活塞桿3、滾珠絲桿4、活塞5、絲杠螺母6、伺服方向控制閥芯7、后端蓋8、限位塊9、軸向間隙補償器10、控制電機11等組成。

圖1中，活塞桿3為中空活塞桿。液壓缸有桿腔一直通高壓油Ps，無桿腔的活塞表面積是有桿腔活塞表面積（A1）的2倍，無桿腔的液壓油壓為有桿腔液壓油壓（Ps）的0.5倍，初始階段活塞5的左右兩側壓力一致，數字伺服液壓缸處于平衡狀態。

圖1中，伺服方向控制閥為三位零開口閥，伺服方向控制閥芯7與滾珠絲桿4成為整體，滾珠絲桿4伸入活塞桿3中心孔內，并與該中心孔的絲杠螺母6相嚙合。伺服方向控制閥芯7的另一端與限位塊9連接，限位塊9的另一端與軸向間隙補償器10連接，軸向間隙補償器10的另一端與控制電機11的軸相連。當控制電機11轉動時，可帶動伺服方向控制閥芯7及滾珠絲桿4一起轉動。

圖1中，軸向間隙補償器10在軸線方向能夠伸長和壓縮，使活塞5運動的同時能直接驅動伺服方向控制閥芯7。

本實施例液壓系統的工作過程為：

高壓油液Ps進入閥體后，由伺服方向控制閥芯7上的凸肩密封而處于待分配狀態。當控制電機11接收到數字脈沖信號而轉動時，帶動伺服方向控制閥芯7轉過一定的角度，由于伺服方向控制閥芯7和滾珠絲桿4剛性連接，因而在轉動的同時還產生軸向的位移。

如果伺服方向控制閥芯7向右移動，則高壓油脫離凸肩密封，經過閥口和內部流道進入數字液壓缸的無桿腔。此時，無桿腔的壓力升高，使無桿腔與有桿腔的壓力差為Ps?A1，從而推動數字液壓缸活塞桿3向左運動。活塞桿3向左運動的同時，帶動絲杠螺母6一起向左運動，和活塞5連成一體的絲杠螺母6帶動伺服方向控制閥芯7左移，使伺服方向控制閥芯7的閥口逐漸關閉，數字液壓缸又處在一個新的平衡狀態，實現了直接的位置負反饋。輸入連續的脈沖信號，則控制電機11連續旋轉，活塞桿3便隨之外伸。

輸入反向脈沖時，控制電機11反轉，伺服方向控制閥芯7向左移動，數字液壓缸無桿腔中的液壓油經內部流道從T口排出。數字液壓缸有桿腔與無桿腔的壓力差為Ps?A1，從而推動數字液壓缸活塞桿3向右縮回。滾珠絲桿4轉動一周的導程就是數字液壓缸活塞桿3移動的距離，此時，控制電機11也旋轉了一周。