重力平衡式立式电液混合驱动装置的制作方法

本发明涉及工业自动化驱动，尤其涉及一种重力平衡式立式电液混合驱动装置。

背景技术：

1、在冲压成型及压铸合模等大负载应用场景中，通常需采用动力缸作为执行机构，现有的动力缸主要分为液压式与伺服电动式两类，其中，液压式动力缸虽具备大扭矩输出的优势，但存在响应滞后、定位精度不足以及能耗过高的问题；而伺服电动动力缸虽具有位置控制精度高以及响应快速等优势，但在需输出大推力的工况下，必须搭载大功率驱动电机，导致整机体积庞大且占用空间增大，同时大功率电机在高负载率运行时极易产生过热现象，必须额外集成复杂的热管理系统以维持热平衡，导致增加了设备的尺寸、成本及维护复杂度。为解决上述单一驱动方式的局限性，现有技术中已有将液压与电动结合的混合驱动装置，然而这些混合驱动装置仍存在动力切换不连贯，导致容易出现定位偏差或冲击振动等问题。

2、此外，若现有电液混合驱动设备采用缸体竖向安装的立式布置方式，由于其末端连接的负载具有一定的自重，负载自重会持续直接作用于滚珠丝杠传动机构。设备长期往复运行过程中，恒定的自重偏载会使滚珠丝杠长期承受单向压力，不仅会加剧丝杠的摩擦磨损，降低传动精度与使用寿命，还会增大驱动电机的运行负载，导致设备能耗升高、运行噪音增大，长期使用后易出现传动卡滞、定位精度偏移等问题，严重影响立式驱动设备的工作稳定性与可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种重力平衡式立式电液混合驱动装置，以解决上述背景技术中存在的一个或多个技术问题。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种重力平衡式立式电液混合驱动装置，包括缸体、油缸活塞、驱动电机、滚珠丝杠传动机构和配重部件；

4、所述缸体为立式安装，所述驱动电机及所述滚珠丝杠传动机构设在所述缸体的一端，所述油缸活塞滑动设置在所述缸体内，并将所述缸体的内腔分隔为有杆腔和无杆腔，所述油缸活塞的一端连接有活塞杆，所述活塞杆伸出所述缸体的另一端；

5、所述驱动电机的输出端与所述滚珠丝杠传动机构的输入端连接，所述滚珠丝杠传动机构的输出端与所述油缸活塞传动配合，且所述滚珠丝杠机构的输出端与所述油缸活塞之间可轴向相对滑动，所述滚珠丝杠传动机构用于将驱动电机输出的回转运动转化为所述油缸活塞在所述缸体内的轴向滑动；

6、所述配重部件包括补液油箱和背压蓄能器，所述补液油箱和所述背压蓄能器分别设在所述缸体的两侧，所述补液油箱和所述背压蓄能器分别通过管道与所述有杆腔连通，所述背压蓄能器用于为有杆腔提供恒定背压，抵消所述油缸活塞及负载的自重。

7、优选的，还包括吸油腔、高压油泵和电磁充液阀，所述高压油泵设在所述缸体内，所述吸油腔设在所述缸体的一侧，所述吸油腔分别与所述高压油泵的吸油端及所述电磁充液阀的输出端连通，所述高压油泵的排油口与所述无杆腔连通，所述电磁充液阀的输入端与所述无杆腔连通。

8、优选的，还包括蓄能器和电磁球阀，所述蓄能器连接于所述高压油泵与所述无杆腔之间的油路，所述电磁球阀串联于所述蓄能器与所述无杆腔之间的油路。

9、优选的，还包括单向阀、溢流阀和溢流油箱，所述单向阀的输入端与所述高压油泵的排油口连通，所述单向阀的输出端与所述蓄能器连通，所述溢流阀设在所述单向阀与所述蓄能器之间，所述溢流油箱与所述溢流阀的输出端连通。

10、优选的，所述滚珠丝杠传动机构包括传动丝杆和螺母座，所述传动丝杆的一端与所述驱动电机的输出端连接，所述螺母座与所述传动丝杆啮合，所述螺母座设在所述油缸活塞内，且可与所述油缸活塞轴向相对滑动。

11、优选的，所述油缸活塞内开设有与所述螺母座形状匹配的配合腔，所述螺母座的横截面呈非圆形，所述螺母座与所述配合腔滑动配合，所述配合腔的两端均设有轴向限位结构。

12、优选的，所述滚珠丝杠传动机构还包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承前后套设在所述传动丝杆的外侧，所述第一轴承和所述第二轴承分别设置在所述缸体的端面以及所述无杆腔的内端面

13、优选的，所述油缸活塞内还设有丝杆套管，所述丝杆套管的一端与所述配合腔连通，所述传动丝杆的另一端伸至所述丝杆套管内，所述丝杆套管的另一端为封闭端，所述丝杆套管与所述活塞杆的内壁之间设有内油腔，所述内油腔与所述有杆腔连通。

14、优选的，还包括第一密封圈和第二密封圈，所述第一密封圈套设在所述油缸活塞的外侧，用于密封所述油缸活塞与所述缸体内腔之间的间隙；所述第二密封圈嵌设于所述缸体的开口处，且所述第二密封圈的内周与所述活塞杆的外壁贴合，用于密封所述活塞杆与所述缸体开口之间的间隙。

15、优选的，所述活塞杆远离所述油缸活塞的一端固定连接有连接法兰，所述连接法兰用于与外部负载可拆卸连接。

16、本发明的有益效果为：通过设置滚珠丝杠传动机构的输出端与油缸活塞之间可轴向相对滑动，形成离合结构，实现了电机传动与液压驱动的快速切换。消除了传统混合驱动的动力切换不连贯，以及存在定位偏差或冲击振动等问题。

17、通过设置补液油箱及背压蓄能器与有杆腔的连通，利用背压蓄能器的压力储能特性，对油缸活塞提供持续、稳定的向上平衡力，从而持续抵消立式布置下油缸活塞及负载的自重载荷，避免负载自重持续压迫滚珠丝杠传动机构，有效减少滚珠丝杠传动机构的磨损，确保传动精度与使用寿命。

1.一种重力平衡式立式电液混合驱动装置，其特征在于，包括缸体、油缸活塞、驱动电机、滚珠丝杠传动机构和配重部件；

2.根据权利要求1所述的一种重力平衡式立式电液混合驱动装置，其特征在于，还包括吸油腔、高压油泵和电磁充液阀，所述高压油泵设在所述缸体内，所述吸油腔设在所述缸体的一侧，所述吸油腔分别与所述高压油泵的吸油端及所述电磁充液阀的输出端连通，所述高压油泵的排油口与所述无杆腔连通，所述电磁充液阀的输入端与所述无杆腔连通。

3.根据权利要求2所述的一种重力平衡式立式电液混合驱动装置，其特征在于，还包括蓄能器和电磁球阀，所述蓄能器连接于所述高压油泵与所述无杆腔之间的油路，所述电磁球阀串联于所述蓄能器与所述无杆腔之间的油路。

4.根据权利要求3所述的一种重力平衡式立式电液混合驱动装置，其特征在于，还包括单向阀、溢流阀和溢流油箱，所述单向阀的输入端与所述高压油泵的排油口连通，所述单向阀的输出端与所述蓄能器连通，所述溢流阀设在所述单向阀与所述蓄能器之间，所述溢流油箱与所述溢流阀的输出端连通。

5.根据权利要求1所述的一种重力平衡式立式电液混合驱动装置，其特征在于，所述滚珠丝杠传动机构包括传动丝杆和螺母座，所述传动丝杆的一端与所述驱动电机的输出端连接，所述螺母座与所述传动丝杆啮合，所述螺母座设在所述油缸活塞内，且可与所述油缸活塞轴向相对滑动。

6.根据权利要求5所述的一种重力平衡式立式电液混合驱动装置，其特征在于，所述油缸活塞内开设有与所述螺母座形状匹配的配合腔，所述螺母座的横截面呈非圆形，所述螺母座与所述配合腔滑动配合，所述配合腔的两端均设有轴向限位结构。

7.根据权利要求5所述的一种重力平衡式立式电液混合驱动装置，其特征在于，所述滚珠丝杠传动机构还包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承前后套设在所述传动丝杆的外侧，所述第一轴承和所述第二轴承分别设置在所述缸体的端面以及所述无杆腔的内端面。

8.根据权利要求6所述的一种重力平衡式立式电液混合驱动装置，其特征在于，所述油缸活塞内还设有丝杆套管，所述丝杆套管的一端与所述配合腔连通，所述传动丝杆的另一端伸至所述丝杆套管内，所述丝杆套管的另一端为封闭端，所述丝杆套管与所述活塞杆的内壁之间设有内油腔，所述内油腔与所述有杆腔连通。

9.根据权利要求1所述的一种重力平衡式立式电液混合驱动装置，其特征在于，还包括第一密封圈和第二密封圈，所述第一密封圈套设在所述油缸活塞的外侧，用于密封所述油缸活塞与所述缸体内腔之间的间隙；所述第二密封圈嵌设于所述缸体的开口处，且所述第二密封圈的内周与所述活塞杆的外壁贴合，用于密封所述活塞杆与所述缸体开口之间的间隙。

10.根据权利要求1所述的一种重力平衡式立式电液混合驱动装置，其特征在于，所述活塞杆远离所述油缸活塞的一端固定连接有连接法兰，所述连接法兰用于与外部负载可拆卸连接。