一种微型电液执行器制造技术

本发明专利技术公开一种微型电液执行器，包括壳体，壳体上部配合插设微型泵，壳体下部配合插设伺服缸，伺服缸包括液压缸和力矩马达，液压缸插设于壳体内，包括阶梯插设于壳体内的活塞套以及插设于活塞套内的活塞杆，力矩马达设置于液压缸一侧且与活塞杆配合连接；力矩马达上方设置无刷电机，该无刷电机与插设在壳体内的微型泵配合连接，且壳体内微型泵与液压缸配合导通；无刷电机和伺服缸分别连接控制器，通过控制器调节无刷电机转速从而调节微型泵的出口流量，以及通过控制器调节力矩马达的衔铁的转角从而控制伺服缸的位移，以实现通过无刷电机驱动微型泵的工作来调节液压缸的活塞杆的位移和/或通过调节输入力矩马达的信号来调节活塞杆的位移。活塞杆的位移。活塞杆的位移。

【技术实现步骤摘要】
一种微型电液执行器


[0001]本专利技术属于执行器
，具体涉及一种微型电液执行器。

技术介绍

[0002]电液执行器是由电机、液压泵、液压控制元件、液压执行元件等集成的动力单元，其具有液压系统固有的功重比大、可靠性高、效率高等优势，也有电液执行器特有的集成化程度高、响应速度快、控制精度高等突出优点。
[0003]目前，电液执行器一般分为泵控和阀控两种控制方式。泵控系统通过改变泵的排量来控制泵的输出流量，从而调节执行元件的运动速度。泵控系统没有流量控制阀，能耗相对较低，但受限于液压泵的低频响导致系统响应速度慢，控制精度低。阀控系统通过控制液压阀（一般为伺服阀或比例伺服阀）的开口大小控制执行元件的运动速度，该系统精度高，响应速度快，但一般使用定量泵，输出过多油液通过溢流阀，能耗相对较高。
[0004]电液执行器在航空航天、机器人等对质量体积有较高要求的行业也会有广泛应用。例如，微型电液执行器可用于飞机作动系统，飞机要求轻、小、输出功率大；也可用于空间站动力系统及阻尼调节系统；可作为微小型机器人关节处微型驱动系统及缓冲系统等等；所以电液执行器的体积重量的要求也是极高的。
[0005]因此，微型化、高频响、高精度、低能耗的电液执行器的是未来的发展趋势。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的在于提供一种微型电液执行器，能够兼具泵控模式、阀控模式以及泵控和阀控同步工作的组合模式，不仅具有伺服阀精度高、动态快的特性，同时，通过泵控同步补偿，既保证系统低能耗、高效率，又保证了系统的高精度、高频响。解决了现有电液执行器的体积大、高精度与低能耗不能双全的技术问题，为实现该目的，本申请的具体技术方案如下：一种微型电液执行器，包括壳体，所述壳体上部配合插设微型泵，所述壳体下部配合插设伺服缸，所述伺服缸包括液压缸和力矩马达，所述液压缸插设于壳体内，包括阶梯插设于所述壳体内的活塞套以及插设于活塞套内的活塞杆，所述力矩马达设置于所述液压缸一侧且与所述活塞杆配合连接；所述力矩马达上方设置无刷电机，该无刷电机与插设在所述壳体内的微型泵配合连接，且所述壳体内微型泵与液压缸配合导通；所述无刷电机和所述伺服缸分别连接控制器，通过所述控制器调节所述无刷电机转速从而调节微型泵的出口流量，以及通过所述控制器调节所述力矩马达的衔铁的转角从而控制伺服缸的位移，以实现通过无刷电机驱动微型泵的工作来调节液压缸的活塞杆的位移和/或通过调节输入力矩马达的信号来调节活塞杆的位移。
[0007]进一步地，所述微型泵内设有油箱T，所述微型泵的进油口与油箱T连通，油箱T的出油口与所述液压缸导通；所述壳体上设置与所述微型泵出油口连接的蓄能器和压力传感器；且所述微型泵远离所述无刷电机的一端设置用以调节微型泵的油箱T压力的增压螺塞。
[0008]进一步地，所述力矩马达包括连接座，连接座上设置衔铁，所述衔铁通过其后设置的异形弹簧与所述连接座配合固定，所述衔铁前后两侧嵌入两组绕有控制线圈的线圈骨架；所述衔铁上下两侧嵌入两个极靴，两个极靴之间设有四个磁钢。
[0009]进一步地，所述连接座远离活塞杆的一侧设有套环，该套环内设有用于检测所述活塞杆的位移量或对所述活塞杆位置实现闭环控制的直线位移传感器，所述直线位移传感器通过位移反馈，定位所述活塞杆的位移，以及在泵控时候给控制器反馈信号，控制所述无刷电机的停机、正转补压、反转泄压以及换向工作。
[0010]进一步地，所述活塞杆穿设所述活塞套和所述连接座后与所述衔铁配合连接；所述活塞杆与活塞套套接的两端分别设置左同心环和右同心环，右同心环设置于靠近力矩马达的一端。
[0011]进一步地，所述活塞杆上自左同心环至右同心环之间依次设有第一凸环、第二凸环、高压引油孔a2、低压引油孔b2、高压槽a3、低压槽b3，所述高压引油孔a2设置于左同心环与第一凸环之间的活塞杆上，所述低压引油孔b2设置于第二凸环与活塞杆的连接处，所述高压槽a3和低压槽b3设置于第二凸环上；且所述高压引油孔a2与所述高压槽a3连通，所述低压引油孔b2与所述低压槽b3连通，所述高压槽a3与所述低压槽b3绕第二凸环成对中心对称分布，所述高压槽a3与所述低压槽b3的工作边均为斜边或螺旋线。
[0012]进一步地，所述活塞套、左同心环和第一凸环之间的封闭容腔为高压腔A，所述高压腔A与所述微型泵的出油口通过单向阀连通；所述第一凸环、活塞套和第二凸环之间的封闭容腔为低压腔B，所述低压腔B与所述微型泵的进油口连接；所述活塞套、第二凸环和右同心环之间的封闭容腔为控制腔C；且所述活塞套自左同心环至右同心环之间依次设有高压孔a1、低压孔b1、控制槽c1，高压孔a1与高压腔A连通，低压孔b1与低压腔B连通，控制槽c1与控制腔C连通；高压孔a1与低压孔b1为径向均匀分布的孔道，控制槽c1为一对中心对称分布的斜槽；所述微型泵1出油口经过所述单向阀、高压孔a1、高压引油a2、高压槽a3流入控制腔C，并通过低压槽b3、低压引油孔b2、低压孔b1流回低压腔B后返回所述油箱T。
[0013]进一步地，所述微型泵出油口为高压腔压力Ps，其通过活塞套的高压孔a1、活塞杆312的高压引油孔a2与活塞杆的高压槽a3连通；所述微型泵进油口为低压腔压力Pt，其通过活塞套的低压孔b1、活塞杆的低压引油孔b2与活塞杆的低压槽b3连通；所述活塞套的控制槽c1与控制腔C连通，所述活塞杆的一对高压槽a3、低压槽b3和所述活塞套的对应的控制槽c1配合，形成液压阻尼半桥。
[0014]进一步地，所述活塞杆的运动规律由高压槽a3、低压槽b3、控制槽c1的斜边参数决定，所述活塞杆的控制转角θ由力矩马达的衔铁提供，控制转角θ与活塞杆位移呈线性关系；且活塞杆高压腔侧的高压腔A工作面积As与控制腔侧的控制腔C工作面积Ac，在任一平衡位置的关系式为：Ps*As=Pc*Ac，Ps为高压腔A的高压力，Pc为控制腔C的控制压力。
[0015]进一步地，所述微型泵出油口还设置安全阀，安全阀为常闭阀口，当压力超过其限定值时安全阀开启泄压至油箱T；所述微型泵上设置补油口，补油口经补油阀与系统导通；以及所述壳体上还设置与所述微型泵导通的排气口，排气口经排气阀与系统导通，以在系统首次加油过程中将各腔体气体的排出。
[0016]与现有技术相比，本专利技术有以下优点：1）伺服缸与微型泵一体化，减小体积，更容易实现微型化，同时兼顾伺服阀与液压
缸的功能，响应速度快，低能耗；且伺服缸实现机械反馈、电反馈双反馈，能够实现开闭环控制；2）本专利技术可实现泵控模式、阀控模式或泵控和阀控同步的组合模式，能够适应各种工况，适用范围广；3）本专利技术活塞杆输出位移能够实现无级调速，控制精度高，动力大；4）本专利技术模块化设计，通过微型泵与壳体以及伺服缸与壳体均为插装式安装方式，减少管路布置，便于生产制造、装配、维护，互换性好，使用方便。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的内部剖视图；图3为本专利技术的工作原理图。
[0018]图中：1
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微型泵，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微型电液执行器，其特征在于，包括壳体（9），所述壳体（9）上部配合插设微型泵（1），所述壳体（9）下部配合插设伺服缸（3），所述伺服缸（3）包括液压缸和力矩马达，所述液压缸插设于壳体（9）内，包括阶梯插设于所述壳体（9）内的活塞套（311）以及插设于活塞套（311）内的活塞杆（312），所述力矩马达设置于所述液压缸一侧且与所述活塞杆（312）配合连接；所述力矩马达上方设置无刷电机（2），该无刷电机（2）与插设在所述壳体（9）内的微型泵（1）配合连接，且所述壳体（9）内微型泵（1）与液压缸配合导通；所述无刷电机（2）和所述伺服缸（3）分别连接控制器，通过所述控制器调节所述无刷电机（2）转速从而调节微型泵（1）的出口流量，以及通过所述控制器调节所述力矩马达的衔铁（307）的转角从而控制伺服缸（3）的位移，以实现通过无刷电机（2）驱动微型泵（1）的工作来调节液压缸的活塞杆（312）的位移和/或通过调节输入力矩马达的信号来调节活塞杆（312）的位移。2.根据权利要求1所述的一种微型电液执行器，其特征在于，所述微型泵（1）内设有油箱T，所述微型泵（1）的进油口与油箱T连通，油箱T的出油口与所述液压缸导通；所述壳体（9）上设置与所述微型泵（1）出油口连接的蓄能器（11）和压力传感器（10）；且所述微型泵（1）远离所述无刷电机（2）的一端设置用以调节微型泵（1）的油箱T压力的增压螺塞（8）。3.根据权利要求2所述的一种微型电液执行器，其特征在于，所述力矩马达包括连接座（310），连接座（310）上设置衔铁（307），所述衔铁（307）通过其后设置的异形弹簧（305）与所述连接座（310）配合固定，所述衔铁（307）前后两侧嵌入两组绕有控制线圈（304）的线圈骨架（308）；所述衔铁（307）上下两侧嵌入两个极靴（300），两个极靴（300）之间设有四个磁钢（301）。4.根据权利要求3所述的一种微型电液执行器，其特征在于，所述连接座（310）远离活塞杆（312）的一侧设有套环（303），该套环（303）内设有用于检测所述活塞杆（312）的位移量或对所述活塞杆（312）位置实现闭环控制的直线位移传感器（302），所述直线位移传感器（302）通过位移反馈，定位所述活塞杆（312）的位移，以及在泵控时候给控制器反馈信号，控制所述无刷电机（2）的停机、正转补压、反转泄压以及换向工作。5.根据权利要求4所述的一种微型电液执行器，其特征在于，所述活塞杆（312）穿设所述活塞套（311）和所述连接座（310）后与所述衔铁（307）配合连接；所述活塞杆（312）与活塞套（311）套接的两端分别设置左同心环（313）和右同心环（309），右同心环（309）设置于靠近力矩马达的一端。6.根据权利要求5所述的一种微型电液执行器，其特征在于，所述活塞杆（312）上自左同心环（313）至右同心环（309）之间依次设有第一凸环（14）、第二凸环（15）、高压引油孔a2、低压引油孔b2、高压槽a3、低压槽b3，所述高压引油孔a2设置于左同心环（313）与第一凸环（14）之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮健，谢书林，宋占凯，赵建涛，黄家辉，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：