CN102434543A - 微型电磁脉冲式液压驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电磁脉冲控制的液压驱动装置，尤其是涉及微型、紧凑应用场合的微型电磁脉冲式液压驱动系统，包括：电磁式脉冲柱塞泵、三位四通电磁阀、执行机构、油箱组成，所述的油箱安装于电磁式脉冲柱塞泵侧面，通过油管分别与电磁式脉冲柱塞泵和三位四通电磁阀T口连接；电磁式脉冲柱塞泵由铁轭、线圈、动活塞、导套、支撑弹簧、隔磁环、支撑体、出油口单向阀、进油口单向阀、以及脉冲电源组成；出油口单向阀与三位四通电磁阀P口连通，三位四通电磁阀另外两口分别与执行机构的进出油口连通。该液压驱动系统不仅结构紧凑，传动链短，传动效率高，而且能方便地利用脉冲信号进行变频控制，适合应用于如移动机械手、仿人机器人关节驱动等微型、紧凑的场合。
Description
技术领域
本发明涉及一种电磁脉冲控制的液压驱动装置，尤其是涉及微型、紧凑应用场合的微型电磁脉冲式液压驱动系统。
背景技术
目前，液压系统通常由油箱、电机、液压泵、液压控制阀座总成、液压管路等组成，其工作过程：液压泵在电机拖动下产生高压油通过电磁换向阀由管路传输到执行机构，由执行机构对外做功。其工作方式由电机或电机与减速机组合拖动液压泵，在6.3MPa、25MPa、31MPa等压力左右工作。此传统的液压站系统结构庞大，工作效率低，难以使用于微型、紧凑等空间有限的应用场合。美国YOUNG & FRANKLIN公司专利US6974115B2公开了一种电液作动器（Electro-hydrostatic actuator），该系统由电机、双向定量泵、控制阀、液压执行元件等组成，该系统由电机驱动双向定量泵产生液压动力，直接推动液压执行元件工作，结构紧凑，但该装置仍采用电机驱动双向定量泵，功率-重量比较低，驱动液压泵的电机及控制用电子元件都沉浸在流体中，对元件及电机的密封绝缘性能提出更高要求，成本较高，维护不方便。
发明内容
为了克服现有的液压系统结构庞大，成本高，传动效率低的不足, 本发明提供一种微型电磁脉冲式液压驱动系统，该液压驱动系统不仅结构紧凑，传动链短，传动效率高，而且能方便地利用脉冲信号进行变频控制，适合应用于如移动机械手、仿人机器人关节驱动等微型、紧凑的场合。
本发明是通过以下措施来实现的：
本发明的微型电磁脉冲式液压驱动系统，包括：电磁式脉冲柱塞泵、三位四通电磁阀、执行机构、油箱组成，其特别之处在于：所述的油箱安装于电磁式脉冲柱塞泵侧面，通过油管分别与电磁式脉冲柱塞泵和三位四通电磁阀T口连接；电磁式脉冲柱塞泵由铁轭、安装在铁轭内部的线圈、位于线圈内可以左右移动的动活塞、位于动活塞外的导套、位于动活塞一端或两端的支撑弹簧、镶嵌在铁轭内圈上的隔磁环、用于固定铁轭的支撑体、位于动活塞前端的出油口单向阀、位于动活塞侧端的进油口单向阀、以及脉冲电源组成；出油口单向阀与三位四通电磁阀P口连通，三位四通电磁阀另外两口分别与执行机构的进出油口连通。
上述本发明的微型电磁脉冲式液压驱动系统，所述的脉冲电源优选采用以下技术方案：包括有控制器，相串联的外接直流电源、整流二极管、固态继电器，以及与输出端相并联的续流二极管。
上述本发明的微型电磁脉冲式液压驱动系统，为了反馈执行机构的动态信息，执行机构的回路上安装有传感器，传感器的反馈信号反馈给脉冲电源或控制器，通过调整脉冲信号频率来改变液压回路中液压油的流量大小。
上述本发明的微型电磁脉冲式液压驱动系统，所述执行机构的进、出油管路上分别设置有一个防止液压油回流的液压锁，液压锁可使执行元件能较长时间保持在静止状态。
上述本发明的微型电磁脉冲式液压驱动系统，为了系统安全，执行机构的进、出油管路上分别设置有安全阀；或者，在执行机构的进、出油管路之间设置有旁通阀。
本发明的控制器信号通过固态继电器控制线圈产生交变电磁场，与动活塞两端的支撑弹簧相互作用，促进动活塞往复运动，液压油由进油口单向阀进入压缩腔，经动活塞加压后通过三位四通电磁阀、液压锁进入执行机构，执行机构的状态信息经传感器反馈到控制器。
本发明的有益效果是：
微型电磁脉冲式液压驱动系统将电机和液压泵根据直线电机原理一体化集成为电磁式脉冲柱塞泵，无需传动链，控制器信号经固态继电器控制线圈产生交变磁场，促进动活塞的往复运动，实现能量从电能到机械能再到液压能的转换，转化效率高。
控制器通过调整脉冲信号频率来改变液压回路中液压油的流量大小。
微型电磁脉冲式液压驱动系统组成元件简单，外形结构紧凑，成本低廉，安装、维修方便。
附图说明
图1是发明的结构原理图。
图中：1.电磁式脉冲柱塞泵 ，2. 三位四通电磁阀，3.液压锁 ，4.旁通阀，5.安全阀，6.执行机构，7.传感器 ，8.油箱，9. 出油口单向阀，10. 支撑体，11. 进油口单向阀，12. 支撑弹簧，13. 隔磁环，14. 动活塞，15. 线圈，16.铁轭 ，17.导套，18. 续流二极管，19. 整流二极管，20.接线端子，21.固态继电器，22.控制器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作具体的说明。
参照图1，本发明的微型电磁脉冲式液压系统由电磁式脉冲柱塞泵（1）、三位四通电磁阀（2）、液压锁（3）、旁通阀（4）、安全阀（5）、执行机构（6）、传感器（7）、油箱（8）组成，小容积油箱（8）安装于电磁式脉冲柱塞泵（1）侧面，通过油管分别与电磁式脉冲柱塞泵（1）和三位四通电磁阀（2）T口连接，电磁式脉冲柱塞泵（1）由铁轭（16）、线圈（15），动活塞（14）、支撑弹簧（12）、支撑体（10）、出油口单向阀（9）、进油口单向阀（11）、导套（17）、隔磁环（13）、续流二极管（18）、整流二极管（19）、固态继电器（21）及控制器（22）等组成，电磁式脉冲柱塞泵（1）通过接线端子（20）外接直流电源，液压油由电磁式脉冲柱塞泵（1）加压后经出油口单向阀（9）连接到三位四通电磁阀（2）P口，由三位四通电磁阀（2）经过两个液压锁（3）连接到执行机构（6），传感器（7）将执行机构（6）的状态信号反馈给控制器（22）。
控制器（22）脉冲信号经固态继电器（21）、整流二极管（19）控制线圈（15）的外部电源通断，线圈（15）由接线端子（20）接入外部电源，线圈（15）两端并联续流二极管（18）。
线圈（15）安装在铁轭（16）内部，隔磁环（13）镶嵌在铁轭（16）内圈上，铁轭（16）固定在支撑体（10）侧面。
动活塞（14）在线圈（15）产生的交变磁场及支撑弹簧（12）作用下产生往复运动，油液从进油口单向阀（11）进入压缩腔，经动活塞（14）加压后由出油口单向阀输出。
液压油经三位四通电磁阀（2）、液压锁（3）输送到执行机构（6）。
旁通阀（4）并联在执行机构（6）液压回路两端。
两个安全阀（5）分别连接到执行机构（6）进、出油口。
Claims (7)
1.一种微型电磁脉冲式液压驱动系统，包括：电磁式脉冲柱塞泵（1）、三位四通电磁阀（2）、执行机构（6）、油箱（8）组成，其特征在于：所述的油箱（8）安装于电磁式脉冲柱塞泵（1）侧面，通过油管分别与电磁式脉冲柱塞泵（1）和三位四通电磁阀（2）T口连接；电磁式脉冲柱塞泵（1）由铁轭（16）、安装在铁轭（16）内部的线圈（15）、位于线圈（15）内可以左右移动的动活塞（14）、位于动活塞外的导套（17）、位于动活塞（14）一端或两端的支撑弹簧（12）、镶嵌在铁轭（16）内圈上的隔磁环（13）、用于固定铁轭（16）的支撑体（10）、位于动活塞前端的出油口单向阀（9）、位于动活塞侧端的进油口单向阀（11）、以及脉冲电源组成；出油口单向阀（9）与三位四通电磁阀（2）P口连通，三位四通电磁阀（2）另外两口分别与执行机构（6）的进出油口连通。
2.根据权利要求1所述的微型电磁脉冲式液压驱动系统，其特征是：所述的脉冲电源包括有控制器（22），相串联的外接直流电源、整流二极管（19）、固态继电器（21），以及与输出端相并联的续流二极管（18）。
3.根据权利要求1所述的微型电磁脉冲式液压驱动系统，其特征是：执行机构（6）的回路上安装有传感器（7），传感器（7）的反馈信号反馈给脉冲电源。
4.根据权利要求2所述的微型电磁脉冲式液压驱动系统，其特征是：执行机构（6）的回路上安装有传感器（7），传感器（7）的反馈信号反馈给控制器（22）。
5.根据权利要求1或2所述的微型电磁脉冲式液压驱动系统，其特征是：所述执行机构（6）的进、出油管路上分别设置有一个防止液压油回流的液压锁（3）。
6.根据权利要求1或2所述的微型电磁脉冲式液压驱动系统，其特征是：执行机构（6）的进、出油管路上分别设置有安全阀（5）。
7.根据权利要求1或2所述的微型电磁脉冲式液压驱动系统，其特征是：执行机构（6）的进、出油管路之间设置有旁通阀（4）。
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