[发明专利]一种带位置传感装置的液压缸

说明书

技术领域

本发明涉及液压缸，尤其是涉及一种带位置传感装置的液压缸。

背景技术

现有的液压缸一般通过行程开关来控制活塞杆的伸出量，这种控制方式比较呆板，精确度不高，不能随便改变活塞杆的伸出量，必须通过人工操作进行行程开关的再定位，使得生产效率低下，当行程开关出现故障时，极有可能损坏液压缸。随着电子元器件的发展，电位计式、电容式、电磁式、光学式等传感测量方式都日益成熟，通过测量实时位置来控制液压缸的伸出量不仅可极大地方便生产、显著提高生产率，更重要的是执行机构精度的提升对产品精度的提升起到一种极大的促进作用。目前，已有一些对液压缸活塞杆的伸出量进行测量的位置测量装置，用来控制活塞杆的伸出量，它们各具特点。

中国专利CN201021684公开一种与液压缸配置使用的液压缸行程测量装置，设有编码器，该编码器的输入端连接有一齿轮，该齿轮与一齿条啮合，该齿条和被测液压缸的活塞杆平行，该齿条的一端通过连接件与凸出于该被测液压缸的前端盖的活塞杆的前端固定连接。

中国专利CN101144495公开一种用于液压缸的位置测量系统，其包括至少一个传感器、一个磁体以及活塞杆，活塞杆具有高磁化率的金属杆芯和沿大致轴向的凹槽结构，其中，凹槽结构填充有磁化率低于杆芯磁化率的金属，从而传感器测量跟随凹槽结构变化的杆芯磁场，由此可以确定活塞杆的相对位置和绝对位置。

发明内容

本发明的目的是提供一种可将活塞杆直线位移转化为角位移，实现对活塞杆的伸出量进行精确测量的带位置传感装置的液压缸。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明包括活塞、活塞杆、缸体及位置传感装置，缸体由缸套和设于缸套前后两端的密封盖构成；其特点在于：前端密封盖和后端密封盖均设有中心通孔；活塞杆设有中心孔；位置传感装置设有螺杆、螺套和角位移传感器，螺杆位于活塞杆的中心孔中，螺杆后端露出缸体后端密封盖，螺套与活塞杆后端固连，螺套套在螺杆上且与螺杆螺纹连接；角位移传感器设于缸体外部且与螺杆后端连接。

所述活塞杆与缸体的前端密封盖最好滑动配合。

所述螺杆与活塞杆的中心孔之间最好设有径向间隙。

螺杆后部最好设有止推台阶，止推台阶抵触在缸体后端密封盖上，后端密封盖内壁上最好固设拉紧盖，拉紧盖套在螺杆后部并压在所述止推台阶上，这样可防止螺杆轴向移动。

螺杆后端最好设有锁紧螺母。

角位移传感器最好选用现有的光学编码角位移传感器或磁编码角位移传感器等。

缸套、前端密封盖、后端密封盖、活塞杆和螺杆最好为同轴心线。

与现有技术比较，本发明具有以下突出优点：

本发明是将活塞杆的直线位移转换为螺杆的角位移，通过对螺杆的角位移测量，即得到活塞杆的伸出量，通过测量精度的要求，可以设计出相关结构参数。当活塞杆轴向移动时，与活塞杆相连的螺套必定带动螺杆转动，这就将活塞杆的直线位移转化为螺杆的角位移。通过传感器即可将信号传递至外部的测量仪器，从而实现对活塞杆伸出量实时测量。

计算方法如下：

假设螺距P为50mm，螺纹头数n为2，则导程为100mm，螺杆直径d₂为40mm，则有

可以求得升角为38.50°。当活塞杆往右移动一个导程时，则螺杆转过360°，即活塞杆要轴向移动螺杆就转过1°。测出螺杆转过的角度，即可得到活塞杆轴向移动数值(即活塞杆伸出量)。若要求活塞杆轴向移动的距离精确到0.01mm，则角度的测量需要精确到0.0277°。若采用磁编码传感器，当磁编码传感器的磁鼓的直径为200mm时，则其周长为628.32mm，0.0277°所对应的弧长为0.048mm，也就是说磁鼓上的磁栅刻度要达到10-2mm数量级的精度。由上可知，可以根据所需要的测量精度设计出螺杆的螺距、升角以及磁鼓直径等参数，这样就可实现所需要的测量精度。由于实时工况中活塞杆伸出量的直线位移测量较难，本发明通过将活塞杆伸出量转换为角位移进行测量，可以大大减小测量装置的尺寸，从而方便测量转置的安装和维护。本发明能实现自动控制，抗干扰能力强，可以实现活塞杆伸出量绝对位置的测量。通过对活塞杆伸出量的测量，就可实现自动控制液压缸的行程。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明包括活塞6、活塞杆23、缸体4、前端密封盖9、后端密封盖1及位置传感装置。前端密封盖9和后端密封盖1均设有中心通孔，均通过螺栓锁紧在缸套4端口上。活塞杆设有中心孔。活塞杆23与前端密封盖9滑动配合。位置传感装置设有螺杆7、螺套5和角位移传感器(选用磁编码角位移传感器，包括标记体17和传感器探头20)，18，螺杆7位于活塞杆23的中心孔10中，螺杆7与活塞杆23的中心孔10之间存在径向间隙。螺杆5后端露出后端密封盖1，螺杆7后端设有锁紧螺母18。螺套5紧固在活塞杆23后端，螺套5套在螺杆7上且与螺杆7螺纹连接。螺杆7后部设有止推台阶71，止推台阶71抵触在后端密封盖1内壁上，后端密封盖1上紧固有拉紧盖13，拉紧盖13套在螺杆7后部并压在所述止推台阶71上，这样可防止螺杆7轴向移动。缸套4、前端密封盖9、后端密封盖1、活塞杆23、螺杆7和拉紧盖13均为同轴心线。角位移传感器设于缸体外部且与螺杆7后端连接。角位移传感器选用现有的磁编码角位移传感器(也可以是光电编码角位移传感器等)，标记体17与螺杆7后端固连，传感器探头20与标记体17连接。传感器探头20的信号输出线与外部测量仪器连接，测量仪器采用现有测量仪器。标号11为活塞杆23前端连接件，标号19为后端密封盖1外设连接件，标号3和8分别为液体进出口，标号12、26均为密封圈，标号15为迷宫式密封件，迷宫式密封件15的作用是让液压缸的压力头下降后再到达密封圈26，防止液压缸内腔的压力过大使得密封圈26紧压在螺杆7上，从而避免螺杆7的转动受到较大阻力，可有效防止密封圈26的剧烈磨损和螺杆7受扭转力产生较大变形。