一种数控液压缸系统的制作方法

1.本发明涉及液压领域，具体而言，涉及一种数控液压缸系统。


背景技术：

2.液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动(或摆动运动)的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。
3.在现有技术中，液压系统主要是靠液压泵持续提供液压油，提供油路压力，液压泵需要持续运转噪音大，消耗大，一般的液压缸伸缩范围较为固定且调整性不足。因此现有技术有待改进。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种数控液压缸系统，其能够针对于现有技术的不足，提出解决方案，具有控制精准，运行稳定，节能环保的特点。
5.本发明的实施例是这样实现的：
6.一种数控液压缸系统，包括液压泵，工作液压缸，驱动液压缸以及动力组件，所述液压泵与工作液压缸的两端通过液压管道连通，所述驱动液压缸包括彼此连接的上腔体、驱动活塞和下腔体，所述工作液压缸通过液压管道分别与所述上腔体、下腔体连通，所述动力组件包括控制器、上电机、下电机、丝杠以及连接结构，所述控制器与所述上电机和下电机均电连接，所述上电机和下电机的输出端之间设置有丝杠，所述丝杠上设置有连接结构，所述连接结构与所述驱动活塞连接。
7.进一步地，在本发明的一些实施例中，上述工作液压缸包括套筒、缸体和工作活塞，所述缸体内设置有工作活塞，所述工作活塞的上端与缸体之间空间为第一腔体，所述工作活塞的下端与缸体之间的空间为第二腔体，所述套筒与工作活塞固定连接，所述第一腔体和所述上腔体连通，所述第二腔体和所述下腔体连通。
8.进一步地，在本发明的一些实施例中，上述缸体外设置有螺栓，所述套筒顶端环绕设置有圆环板，所述圆环板与所述工作活塞固定连接，所述圆环板上开设有螺孔，所述螺栓滑动贯穿所述螺孔。
9.进一步地，在本发明的一些实施例中，上述上腔体设置有上出入口，所述上出入口连通有第一出入管和第二出入管，所述下腔体设置有下出入口，所述下出入口连通有第三出入管和第四出入管，所述第二出入管与所述第一腔体、第四出入管均连通，所述第一出入管与所述第三出入管、第二腔体连通。
10.进一步地，在本发明的一些实施例中，上述第一出入管、第二出入管、第三出入管和第四出入管上均对应设置有第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀，所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀均与控制器电连接。
11.进一步地，在本发明的一些实施例中，上述上电机与丝杠之间设置有第一电磁离
合器，所述下电机与所述丝杠之间设置有第二电磁离合器，所述第一电磁离合器和第二电磁离合器均与控制器电连接。
12.进一步地，在本发明的一些实施例中，上述连接结构包括连接板，所述连接板的一端与驱动活塞固定连接，所述连接板的另一端与丝杠转动连接。
13.进一步地，在本发明的一些实施例中，上述连接板远离所述驱动活塞的一端开设有连接孔，所述连接孔内固定设置有滚珠螺母，所述丝杠通过滚珠螺母与所述连接板转动连接。
14.进一步地，在本发明的一些实施例中，上述液压泵的两端均设置有保压阀。
15.进一步地，在本发明的一些实施例中，上述控制器为可编程plc控制器。
16.本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：
17.本发明通过设置液压泵，工作液压缸，驱动液压缸以及动力组件，工作液压缸，驱动液压缸，利用驱动液压缸与动力组件连接，实现双缸控制，当工作液压缸和套筒位于最顶端时，第一阶段，控制器控制上电机和下电机启动，并且给出信号使得第二电磁离合器分开，此时，控制器给予下电机空转信号，下电机以较小的电流进行空转，同时第一电磁离合器合上，上电机转动，上电机带动丝杠旋转，使得连接板上移，进而带动驱动活塞上移，同时控制器打开第二电磁阀和第三电磁阀，关闭第一电磁阀和第四电磁阀，使得液压油从驱动液压缸的上腔体进入到工作液压缸的第一腔体中，液压油同时从工作液压缸的第二腔体流向驱动液压缸的下腔体，进而使得工作活塞带动套筒下移，套筒输出力矩；第二阶段，当连接板带动驱动活塞上移到最顶端时，控制器给出信号使得第二电磁离合器合上，第一电磁离合器分开，控制器给予上电机空转信号，上电机此时同样以一个较小的电流保持空转，下电机带动丝杠旋转反向旋转，使得连接板下移，进而带动驱动活塞下移，同时控制器关闭第二电磁阀和第三电磁阀，打开第一电磁阀和第四电磁阀，使得液压油从驱动液压缸的下腔体进入到工作液压缸的第一腔体中，液压油同时从工作液压缸的第二腔体流向驱动液压缸的上腔体，进而使得工作活塞带动套筒继续下移，套筒继续输出力矩；重复第一阶段和第二阶段，直到套筒达到预设位置。可以看到，当工作液压缸中的活塞运动单程的距离时，而动力组件配合驱动液压缸实现来回双程多次；因此，通过控制动力组件的连接结构的位移次数和距离，就可以实现对工作液压缸的精准控制，避免了传统液压系统，通过单电机的换向阀实现正反旋转，只能对液压缸的自身的行程实现控制，提高了控制精度。
18.同时，本发明才用的动力组件为控制器、上电机、下电机、丝杠以及连接结构，上电机和下电机相对设置，两个电机完全相同，转动方向相同，由于相对设置，进而一个反转，一个正转，同时运转，利用第一电磁离合器和第二电磁离合器，可以实现不停机切换，使得运行平稳。
19.还利用液压泵的两端设置有保压阀，可以实现在液压泵给足了足够油压后，进行关闭液压泵，同时锁住保压阀，保持整体系统的油路压力，避免了液压泵的持续开启，产生较大的噪音，节能环保。同时还由于使用双电机工作，在具体实施时，当一个电机工作时，另一个电机以较小的电流实现空转，在保证能够平稳切换的前提下，实现能量的节省，节省电力成本。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
21.图1为本发明实施例整体工作一段示意图；
22.图2为本发明实施例整体工作二段示意图；
23.图3为本发明实施例整体工作三段示意图；
24.图4为本发明实施例整体工作四段示意图；
25.图5为本发明实施例整体工作五段示意图；
26.图6为本发明实施例整体工作六段示意图。
27.图标：1
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液压泵，2
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工作液压缸，3
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驱动液压缸，4
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动力组件，5
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上腔体，6
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驱动活塞，7
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下腔体，8
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上电机，9
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下电机，10
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丝杠，11
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套筒，12
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工作活塞，13
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第一腔体，14
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第二腔体，15
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圆环板，16
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螺栓，17
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保压阀，18
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上出入口，19
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第一出入管，20
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第二出入管，21
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下出入口，22
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第三出入管，23
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第四出入管，24
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第一电磁阀，25
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第二电磁阀，26
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第三电磁阀，27
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第四电磁阀，28
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第一电磁离合器，29
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第二电磁离合器，30
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连接板。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
33.在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
34.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现
术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.实施例
36.请参照图1
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图6所示，具体如图1
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图6所示为本发明的一种实施例。
37.本发明提供一种数控液压缸系统，包括液压泵1，工作液压缸2，驱动液压缸3以及动力组件4，液压泵1与工作液压缸2的两端通过液压管道连通，驱动液压缸3包括彼此连接的上腔体5、驱动活塞6和下腔体7，工作液压缸2通过液压管道分别与上腔体5、下腔体7连通，动力组件4包括控制器(附图未具体示意出)、上电机8、下电机9、丝杠10以及连接结构，控制器与上电机8和下电机9均电连接，上电机8和下电机9的输出端之间设置有丝杠10，丝杠10上设置有连接结构，连接结构与驱动活塞6连接。
38.具体实施时，首先利用液压泵1对整个回路施加油路压力，然后利用控制器启动上电机8和下电机9，两个电机相同型号和款式，且相对设置，从而使得其一个为正转，一个为反转。在具体实施时，当一个电机工作时，另一个电机以较小的电流实现空转；工作时，利用上电机8和下电机9带动丝杠10进行旋转，进而带动连接结构，连接结构带动驱动液压缸3的驱动活塞6上下移动，从而使得液压油从上腔体5和下腔体7不断向工作液压缸2送入，使得工作液压缸2实现伸缩，进而输出动力和力矩，对外做功。
39.为了更清楚的描述工作液压缸2的具体构成和实现原理，上述工作液压缸2包括套筒11、缸体和工作活塞12，缸体内设置有工作活塞12，工作活塞12的上端与缸体之间空间为第一腔体13，工作活塞12的下端与缸体之间的空间为第二腔体14，套筒11与工作活塞12固定连接，第一腔体13和上腔体5连通，第二腔体14和下腔体7连通。上述缸体外设置有螺栓16，套筒11顶端环绕设置有圆环板15，圆环板15与工作活塞12固定连接，圆环板15上开设有螺孔，螺栓16滑动贯穿螺孔。
40.在实际工作中，当上电机8和下电机9带动驱动液压缸3的活塞移动时，液压油往工作液压缸2使得第一腔体13和第二腔体14其中之一进行挤压，使得第一腔体13和第二腔体14中的另一个中的液压油往上腔体5或者下腔体7流动，从而带动工作活塞12移动，进而带动套筒11移动，由套筒11输出动力，对外做功。
41.为了实现更好的实现对工作液压缸2实现精准控制，在本实施例中，上述上腔体5设置有上出入口18，上出入口18连通有第一出入管19和第二出入管20，下腔体7设置有下出入口21，下出入口21连通有第三出入管22和第四出入管23，第二出入管20与第一腔体13、第四出入管23均连通，第一出入管19与第三出入管22、第二腔体14连通。上述第一出入管19、第二出入管20、第三出入管22和第四出入管23上均对应设置有第一电磁阀24、第二电磁阀25、第三电磁阀26和第四电磁阀27，第一电磁阀24、第二电磁阀25、第三电磁阀26和第四电磁阀27均与控制器电连接。
42.通过第一出入管19、第二出入管20、第三出入管22和第四出入管23，和第一电磁阀24、第二电磁阀25、第三电磁阀26和第四电磁阀27的相互配合开关，可以实现上腔体5和下腔体7跟工作液压缸2中的第一腔体13和第二腔体14实现液压油的流动，实现能量传导。
43.为了提高本发明的运行稳定性，在本实施例中，上述上电机8与丝杠10之间设置有
第一电磁离合器28，下电机9与丝杠10之间设置有第二电磁离合器29，第一电磁离合器28和第二电磁离合器29均与控制器电连接。上述连接结构包括连接板30，连接板30的一端与驱动活塞6固定连接，连接板30的另一端与丝杠10转动连接。上述连接板30远离驱动活塞6的一端开设有连接孔，连接孔内固定设置有滚珠螺母(附图中未具体示意)，丝杠10通过滚珠螺母与连接板30转动连接。在实际使用中，可以根据具体情况对第一电磁离合器28和第二电磁离合器29的打开和关闭时刻进行适应性的调整，实现良好的彼此配合，尽可能的保持连接时的稳定性。
44.当需要连接板30带动驱动活塞6上移时，第一电磁离合器28接合，第二电磁离合器29断开，上电机8带动丝杠10正转(这里我们假定上电机8带动丝杠10的旋转方向为正向)，使得连接板30中的滚珠螺母在丝杠10的纹路之间进行滑动，使得连接板30平稳上移，进而使得驱动活塞6上移，当然也就使得整个系统的油路压力局部实现均匀变化，令工作活塞12移动均匀，保持平稳移动。而当连接板30到达极限位置后，需要返回时，第一电磁离合器28断开，第二电磁离合器29接合，从而使得下电机9带动丝杠10反转。
45.为了提高本发明的节能环保性，在本实施例中，上述液压泵1的两端均设置有保压阀17。当液压泵1对整个系统施加足够的油路压力后，就可以关闭液压泵1，利用两端保压阀17对整个系统的油路压力进行锁止，保证油路压力的同时，实现而上述控制器为可编程plc控制器。技术成熟，可编程控制，实现数字控制，采购成本不高，有利于降低成本。
46.本发明的工作原理和实施方法：
47.前期准备：将数控液压缸系统进行彼此连接，进行前期检查，无误后将待输出动力设备连接到工作液压缸2的套筒11上；
48.调整油路：启动液压泵1，开启保压阀17，使得液压油充满整个数控液压缸系统，并进行加压，当系统达到工作所需要的油压时，关闭液压泵1，保压阀17进行锁止，使得整个数控液压缸系统保持一个相对稳定的油压环境，此时，工作液压缸2和套筒11在最顶端或者最低端。
49.工作液压缸2第一阶段(即传统液压缸的伸出或者收缩动作，这里假定是伸出动作)：这里假定此时工作液压缸2和套筒11位于最顶端时，且驱动液压缸3小于工作液压缸2；在本实施例中，第一阶段包括六段，第一段到第六段，如图1
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图6所示，在其他实施例中，根据实际情况，也可以是适当增加或减少段数。
50.s1，控制器控制上电机8和下电机9启动旋转，并且给出信号使得第二电磁离合器29分开，下电机9以较小的电流空转，第一电磁离合器28合上，上电机8带动丝杠10正向旋转，使得连接板30上移，进而带动驱动活塞6上移，同时控制器打开第二电磁阀25和第三电磁阀26，关闭第一电磁阀24和第四电磁阀27，使得液压油从驱动液压缸3的上腔体5进入到工作液压缸2的第一腔体13中，液压油同时从工作液压缸2的第二腔体14流向驱动液压缸3的下腔体7，导致第一腔体13油压增大，第二腔体14中的油压减小，工作活塞12由于上下油压不一致，进而使得工作活塞12带动套筒11下移，套筒11输出力矩，对外做功；
51.s2，当连接板30带动驱动活塞6上移到最顶端时(此时工作活塞12只是下移了一部分，还未到达指定位置)，控制器给出信号使得第二电磁离合器29合上，第一电磁离合器28分开，上电机8此时空转，下电机9带动丝杠10旋转反向旋转，使得连接板30下移，进而带动驱动活塞6下移，同时控制器关闭第二电磁阀25和第三电磁阀26，打开第一电磁阀24和第四
电磁阀27，使得液压油从驱动液压缸3的下腔体7进入到工作液压缸2的第一腔体13中，液压油同时从工作液压缸2的第二腔体14流向驱动液压缸3的上腔体5，依然导致第一腔体13油压增大，第二腔体14中的油压减小，进而使得工作活塞12带动套筒11继续下移，套筒11继续输出力矩；
52.s3，重复s1
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s2，直到套筒11下移达到预设位置，套筒11从而完成对外做功；
53.此时的预设位置，可能是工作液压缸2的最大下移位置，也可能不是。根据实际情况而定。
54.s4，对工作活塞12上移，带动套筒11上移，完成类似于传统液压缸的收缩段。这里原理类似s1
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s2，只不过，开启阀门和s1
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s2相反。连接板30上移时，带动驱动活塞6上移，同时控制器关闭第二电磁阀25和第三电磁阀26，打开第一电磁阀24和第四电磁阀27，使得液压油从驱动液压缸3的上腔体5挤压进入到工作液压缸2的第二腔体14中，液压油同时从工作液压缸2的第一腔体13流向驱动液压缸3的下腔体7，导致第二腔体14油压增大，第一腔体13中的油压减小，工作活塞12由于上下油压不一致，使得工作活塞12上移。
55.s5，同理，连接板30上移到最高位置后，工作活塞12还未到达顶部，此时，连接板30下移，带动驱动活塞6下移，同时控制器打开第二电磁阀25和第三电磁阀26，关闭第一电磁阀24和第四电磁阀27，继续使得液压油从驱动液压缸3的下腔体7挤压进入到工作液压缸2的第二腔体14中，液压油同时从工作液压缸2的第一腔体13挤压流向驱动液压缸3的上腔体5，继续导致第二腔体14油压增大，第一腔体13中的油压减小，工作活塞12由于上下油压不一致，使得工作活塞12上移。
56.s6，重复s4
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s5,直到工作活塞12到达顶部，完成传统技术中的收缩动作。
57.这里需要强调的是，由于工作活塞12工作时，最远伸出距离(即预设位置)，不一定是工作液压缸2的最远距离，并且连接板30带动驱动活塞6也不一定是最极限距离，因此s4和s5的顺序不代表先后顺序，这里只是为了描述原理。
58.综上所述，本发明实施例通过设置液压泵1，工作液压缸2，驱动液压缸3以及动力组件4，工作液压缸2，驱动液压缸3，利用驱动液压缸3与动力组件4连接，实现双缸控制，当工作液压缸2和套筒11位于最顶端时，第一阶段，控制器控制上电机8和下电机9启动，并且给出信号使得第二电磁离合器29分开，此时，控制器给予下电机9空转信号，下电机9以较小的电流进行空转，同时第一电磁离合器28合上，上电机8转动(额定功率运转)，上电机8带动丝杠10旋转，使得连接板30上移，进而带动驱动活塞6上移，同时控制器打开第二电磁阀25和第三电磁阀26，关闭第一电磁阀24和第四电磁阀27，使得液压油从驱动液压缸3的上腔体5进入到工作液压缸2的第一腔体13中，液压油同时从工作液压缸2的第二腔体14流向驱动液压缸3的下腔体7，进而使得工作活塞12带动套筒11下移，套筒11输出力矩；第二阶段，当连接板30带动驱动活塞6上移到最顶端时，控制器给出信号使得第二电磁离合器29合上，第一电磁离合器28分开，控制器给予上电机8空转信号，上电机8以较小的电流旋转，下电机9(额定功率运转)带动丝杠10旋转反向旋转，使得连接板30下移，进而带动驱动活塞6下移，同时控制器关闭第二电磁阀25和第三电磁阀26，打开第一电磁阀24和第四电磁阀27，使得液压油从驱动液压缸3的下腔体7进入到工作液压缸2的第一腔体13中，液压油同时从工作液压缸2的第二腔体14流向驱动液压缸3的上腔体5，进而使得工作活塞12带动套筒11继续下移，套筒11继续输出力矩；重复第一阶段和第二阶段，直到套筒11达到预设位置。可以看
到，当工作液压缸2中的活塞运动单程的距离时，而动力组件4配合驱动液压缸3实现来回双程多次；因此，通过控制动力组件4的连接结构的位移次数和距离，就可以实现对工作液压缸2的精准控制，避免了传统液压系统，通过单电机控制液压缸，只能对液压缸的自身的行程实现控制，提高了控制精度。
59.同时，本发明才用的动力组件4为控制器、上电机8、下电机9、丝杠10以及连接结构，上电机8和下电机9相对设置，两个电机完全相同，转动方向相同，由于相对设置，进而一个反转，一个正转，同时运转，利用第一电磁离合器28和第二电磁离合器29，可以实现不停机切换，使得运行平稳；避免了传统技术中利用电机的正反转切换时的停顿。
60.另外，还利用液压泵1的两端设置有保压阀17，可以实现在液压泵1给足了足够油压后，进行关闭液压泵1，同时锁止保压阀17，保持整体系统的油路压力，避免了液压泵1的持续开启，产生较大的噪音，节能环保。同时，为了保证平稳性采用的双电机，在其中一个工作时，另一个则以较小的电流实现空转，以备下次电磁离合器结合，平稳过渡的同时，能够节约电力能源。
61.综上，本发明的实施例提供一种数控液压缸系统，其能够针对于现有技术的不足，提出解决方案，具有控制精准，运行稳定，节能环保的特点。非常适合在液压技术领域内推广使用，具备较好的市场推广前景。
62.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。