1.本发明涉及机械设备技术领域，尤其涉及一种阀控一体数字油缸。
背景技术：2.油缸又称液压缸，是动力传动过程中的执行元件，在各种机械的液压系统中广泛运用。油缸在实际应用过程中，其控制系统通常由位移传感器、控制器和电磁阀组成。位移传感器安装在油缸上，以用于监测油缸活塞的位移，但控制器和电磁阀独立于油缸缸体设置，使得油缸和控制系统的集成度较低，造成故障排查和检修困难且耗费时间较多，从而影响机械设备生产的速度。并且，当油缸离阀组过远时，油缸的启动和停止有明显地延迟。此外，油缸与电磁阀分设时，两者之间的连接需要较长的液压管路，若机械设备具有多个油缸，多根液压管路在布设过程中，为防止现场杂乱，还需另外设置归纳组件，从而造成施工麻烦且耗资高的问题。
技术实现要素：3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
4.为此，本发明的实施例提出一种集成度高的阀控一体数字油缸，该阀控一体数字油缸能够快速精准地控制活塞的位置。
5.本发明实施例的阀控一体数字油缸包括：缸体、活塞杆、行程传感器、控制器和电磁阀，所述缸体包括相连的主缸和副缸，所述缸体具有第一通油孔和第二通油孔，所述活塞杆沿所述主缸的轴向可移动地设在所述主缸内，所述活塞杆将所述主缸限定出有杆腔和无杆腔，所述第一通油孔与所述有杆腔连通，所述第二通油孔与所述无杆腔连通，所述行程传感器设在所述副缸内并封堵所述副缸，所述行程传感器用于监测所述活塞杆的位移量，所述控制器设在所述副缸内，所述行程传感器与所述控制器相连以将监测产生的电信号传输给所述控制器，所述电磁阀与所述副缸相连，且所述控制器与所述电磁阀相连以控制所述电磁阀的开关。
6.本发明实施例的阀控一体数字油缸，行程传感器、控制器和电磁阀均为油缸的控制组件，通过将控制组件设在副缸上，以提高油缸和控制组件的集成度。并且，由于油缸与控制组件之间的距离较短，从而减少油缸与控制组件之间的管路的长度，进而实现控制组件快速精准地控制活塞杆的位置。并且，还避免了油缸和阀组分设距离过远造成油缸启动和停止出现延迟的问题。
7.在一些实施例中，还包括密封件，所述行程传感器位于所述副缸的靠近所述主缸的一端，所述密封件环绕所述行程传感器的外周壁设置，所述密封件用于阻隔所述主缸内的油液流至所述行程传感器的远离所述主缸的一侧，所述控制器和所述电磁阀均位于所述行程传感器的远离所述主缸的一侧。
8.在一些实施例中，所述密封件为弹性密封圈，所述行程传感器的外周壁上设有环形卡槽，所述弹性密封圈的至少部分卡设在所述环形卡槽内，所述弹性密封圈的外周壁与
所述副缸的内周壁相抵。
9.在一些实施例中，所述行程传感器为拉绳位移传感器，所述拉绳位移传感器的拉绳的移动端与所述活塞杆的靠近所述拉绳位移传感器的一端相连。
10.在一些实施例中，还包括连接环，所述连接环绕自身中心轴线可转动地设在所述活塞杆的靠近所述拉绳位移传感器的端面上，所述连接环的内周壁上设有内螺纹，所述拉绳位移传感器的拉绳的移动端具有柱形连接件，所述柱形连接件的外周壁上设有与所述内螺纹相匹配的外螺纹，所述柱形连接件与所述连接环螺纹连接。
11.在一些实施例中，所述电磁阀的阀体与所述副缸的远离所述主缸的一端相连，所述电磁阀的先导阀位于所述副缸内。
12.在一些实施例中，所述副缸具有导线通道，所述导线通道包括连通的第一导线段和第二导线段，所述第一导线段沿所述副缸的径向延伸且与所述副缸的腔室连通，所述第二导线段沿所述副缸的轴向延伸且与外界连通。
13.在一些实施例中，所述第一通油孔设在所述主缸上，所述第一通油孔沿所述主缸的径向延伸，所述阀控一体数字油缸还包括延伸管，所述延伸管设在所述主缸的外周壁上，所述延伸管的一端与所述第一通油孔连通，所述延伸管的另一端邻近所述主缸的靠近所述副缸的一端。
14.在一些实施例中，所述第二通油孔设在所述副缸上，所述第二通油孔包括第一段、第二段和第三段，所述第一段沿所述副缸的轴向延伸且与所述无杆腔连通，所述第三段沿所述副缸的轴向延伸且与外界连通，所述第二段沿所述副缸的径向延伸，且所述第二段的两端分别与所述第一段和所述第三段连通。
15.在一些实施例中，所述副缸的外周壁上具有多根支撑柱，多根所述支撑柱沿所述副缸的周向间隔分布，所述支撑柱沿所述副缸的径向设置。
附图说明
16.图1是本发明实施例的阀控一体数字油缸的示意图。
17.图2是本发明实施例的阀控一体数字油缸的内部结构示意图。
18.图3是图2中a部分的放大示意图。
19.图4是图2中b部分的放大示意图。
20.图5是本发明实施例的阀控一体数字油缸的导线通道的结构示意图。
21.图6是本发明实施例的阀控一体数字油缸的第一通油孔的结构示意图。
22.图7是本发明实施例的阀控一体数字油缸的第二通油孔的结构示意图。
23.附图标记：
24.缸体1、主缸11、有杆腔111、无杆腔112、副缸12、第一通油孔13、第二通油孔14、导线通道15、
25.活塞杆2、连接环21、
26.行程传感器3、拉绳位移传感器31、柱形连接件32、
27.控制器4、电磁阀5、延伸管6、支撑柱7。
具体实施方式
28.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
29.下面结合附图描述本发明实施例的阀控一体数字油缸。
30.如图1至图7所示，本发明实施例的阀控一体数字油缸包括：缸体1、活塞杆2、行程传感器3、控制器4和电磁阀5。缸体1包括相连的主缸11和副缸12，缸体1具有第一通油孔13和第二通油孔14。活塞杆2沿主缸11的轴向可移动地设在主缸11内，活塞杆2将主缸11限定出有杆腔111和无杆腔112。第一通油孔13与有杆腔111连通，第二通油孔14与无杆腔112连通。行程传感器3设在副缸12内并封堵副缸12，行程传感器3用于监测活塞杆2的位移量。控制器4设在副缸12内，行程传感器3与控制器4相连以将监测产生的电信号传输给控制器4。电磁阀5与副缸12相连，且控制器4与电磁阀5相连以控制电磁阀5的开关。
31.可选地，如图1所示，缸体1包括主缸11和副缸12，主缸11和副缸12均呈圆筒状。主缸11和副缸12均沿左右方向设置，且主缸11的中心轴线和副缸12的中心轴线共轴。主缸11的右端和副缸12的左端相连，以使主缸11和副缸12的内部空间相互连通。主缸11的左端具有缸盖，缸盖上开设有滑孔。活塞杆2沿左右方向设置，活塞杆2贯穿滑孔，活塞杆2的右端沿左右方向可移动地设在主缸11内。并且，滑孔内设有密封环，以防止主缸11内的油液在活塞杆2滑动过程中从滑孔处流出。
32.进一步地，如图2所示，活塞杆2的右端套设有活塞筒，活塞筒的外周壁与主缸11的内周壁密封滑动接触。活塞筒将主缸11限定出有杆腔111和无杆腔112，有杆腔111位于活塞筒的左侧，无杆腔112位于活塞筒的右侧。第一通油孔13与有杆腔111相连通，第二通油孔14与无杆腔112相连通。例如，当第一通油孔13通油时，油液推动活塞筒并带动活塞杆2向右移动。当第二通油孔14通油时，油液推动活塞筒并带动活塞杆2向左移动。其中，通入主缸11内的油液为乳化液。
33.可选地，如图2和图3所示，行程传感器3卡设在副缸12内，行程传感器3为拉线式机械结构的传感器或者非接触式的感应磁环传感器。例如，磁致伸缩位移传感器、拉绳位移传感器31等。行程传感器3用于监测活塞杆2的位移量，并且行程传感器3还用于封堵副缸12，以防止主缸11内的油液通过副缸12流出。控制器4设在副缸12内，控制器4位于行程传感器3的右侧，从而实现油液和控制器4之间的物理隔离。行程传感器3与控制器4通过导线相连，行程传感器3将监测产生的电信号传输给控制器4。电磁阀5通过螺栓连接的方式与副缸12的右端面相连，且控制器4与电磁阀5相连以控制电磁阀5的开关，从而实现控制活塞杆2的位置。
34.由此，本发明实施例的阀控一体数字油缸，行程传感器3、控制器4和电磁阀5均为油缸的控制组件，通过将控制组件设在副缸12上，以提高油缸和控制组件的集成度。并且，由于油缸与控制组件之间的距离较短，从而减少油缸与控制组件之间的管路的长度，进而实现控制组件快速精准地控制活塞杆2的位置。并且，还避免了油缸和阀组分设距离过远造成油缸启动和停止出现延迟的问题。
35.此外，本发明实施例的阀控一体数字油缸适用于需要对油缸进行精准位置控制的场合，尤其在使用单一油缸，并且需要保障生产不间断或者对油缸反应速度敏感的场合。例如，矿下巷道支护工作中，巷道支护板上的油缸。或者，截割作业中，截割设备上的油缸。
36.在一些实施例中，还包括密封件。行程传感器3位于副缸12的靠近主缸11的一端，密封件环绕行程传感器3的外周壁设置，密封件用于阻隔主缸11内的油液流至行程传感器3的远离主缸11的一侧，控制器4和电磁阀5均位于行程传感器3的远离主缸11的一侧。
37.可选地，如图2和图3所示，行程传感器3位于副缸12的左端，密封件环绕行程传感器3的外周壁设置，密封件用于阻隔主缸11内的油液流至行程传感器3的右侧。控制器4和电磁阀5均位于行程传感器3的右侧，从而避免油液影响控制器4和电磁阀5运行。进一步地，密封件不仅用于密封油液的作用，还起到将行程传感器3卡设在副缸12内的作用。
38.具体地，密封件为弹性密封圈。行程传感器3的外周壁上设有环形卡槽，弹性密封圈的至少部分卡设在环形卡槽内，弹性密封圈的外周壁与副缸12的内周壁相抵。
39.在一些实施例中，如图2至图4所示，行程传感器3为拉绳位移传感器31，拉绳位移传感器31的拉绳的移动端与活塞杆2的靠近拉绳位移传感器31的一端相连。
40.可以理解的是，拉绳位移传感器31固定不动，传感器的拉绳与移动物件(活塞杆2)相连。并且，拉绳直线运动和移动物体运动轴线对准。运动发生时，拉绳伸展和收缩。一个内部弹簧保证拉绳的张紧度不变。带螺纹的轮毂带动精密旋转感应器旋转，输出一个与拉绳移动距离成比例的电信号。测量输出信号可以得出运动物体的位移、方向或速率。
41.在一些实施例中，如图2至图4所示，还包括连接环21，连接环21绕自身中心轴线可转动地设在活塞杆2的靠近拉绳位移传感器31的端面上，连接环21的内周壁上设有内螺纹，拉绳位移传感器31的拉绳的移动端具有柱形连接件32，柱形连接件32的外周壁上设有与内螺纹相匹配的外螺纹，柱形连接件32与连接环21螺纹连接。
42.可选地，如图4所示，连接环21可转动地设在活塞杆2的右端面上，连接环21的中心轴线与活塞杆2的中心轴线共轴。连接环21的内周壁上设有内螺纹(图中未示出)，柱形连接件32的外周壁上设有外螺纹(图中未示出)，柱形连接件32的左端与连接环21螺纹连接。
43.由此，在安装柱形连接件32时，先使连接环21处于固定状态，将柱形连接件32旋入连接环21内后，此时拉绳跟随柱形连接件32一同旋转。待柱形连接件32与连接环21安装完成后，再旋转连接环21并同步带动柱形连接件32和拉绳旋转，使拉绳恢复初始状态，从而避免柱形连接件32在装配过程中拉绳旋拧形变，所造成的拉绳位移传感器31的监测误差。
44.在一些实施例中，如图1至图3所示，电磁阀5的阀体与副缸12的远离主缸11的一端相连，电磁阀5的先导阀位于副缸12内。
45.具体地，如图1至图3所示，电磁阀5的阀体通过螺栓连接的方式与副缸12的右端面相连，且电磁阀5的阀体将副缸12的右端的开口封堵，从而避免外界因素(例如水、灰尘、煤渣等)对副缸12内的元件造成影响。
46.进一步地，如图1至图5所示，副缸12具有导线通道15。导线通道15包括连通的第一导线段和第二导线段，第一导线段沿副缸12的径向延伸且与副缸12的腔室连通，第二导线段沿副缸12的轴向延伸且与外界连通。
47.可以理解的是，拉绳位移传感器31、控制器4和电磁阀5均需要通电，因此在副缸12上开设导线通道15，以使用于连接的电线可通过导线通道15进入副缸12内，从而满足副缸12内元件的通电需求。
48.可选地，如图5所示，副缸12的外周壁上具有导线凸起，第一导线段开设在导线凸起上，第二导线段开设在导线凸起和副缸12上。第一导线段沿左右方向延伸，且第一导线段
的左端位于导线凸起的左端面上，第一导线段的右端位于导线凸起的右端面上。第二导线段沿副缸12的径向延伸，第二导线段的远离副缸12的中心轴线的一端与第一导线段连通，第二导线段的靠近副缸12的一端与副缸12的腔室连通。
49.在一些实施例中，如图1和图6所示，第一通油孔13设在主缸11上，第一通油孔13沿主缸11的径向延伸。本发明实施例的阀控一体数字油缸还包括延伸管6，延伸管6设在主缸11的外周壁上，延伸管6的一端与第一通油孔13连通，延伸管6的另一端邻近主缸11的靠近副缸12的一端。
50.可选地，如图1和图6所示，第一通油孔13沿主缸11的径向延伸，第一通油孔13位于主缸11的左端，延伸管6沿左右方向设置。第一通油孔13的靠近主缸11的中心轴线的一端与有杆腔111连通，第一通油孔13的远离主缸11的中心轴线的一端与延伸管6的左端连通，延伸管6的右端相对于主缸11的左右两端而言，延伸管6的右端更接近于主缸11的右端。
51.例如，若本发明实施例的阀控一体数字油缸用于矿下采煤的截割设备上，通过设置延伸管6使第一通油孔13的液压管路连接在缸体1的尾部，从而避免液压管路距离截割煤层过近导致截割的煤块对液压管路造成影响。
52.在一些实施例中，如图1和图7所示，第二通油孔14设在副缸12上。第二通油孔14包括第一段、第二段和第三段，第一段沿副缸12的轴向延伸且与无杆腔112连通，第三段沿副缸12的轴向延伸且与外界连通，第二段沿副缸12的径向延伸，且第二段的两端分别与第一段和第三段连通。
53.可选地，如图1和图7所示，副缸12的外周壁上具有导油凸起。第二通油孔14的第一段开设在副缸12上，第二通油孔14的第二段开设在导油凸起和副缸12上，第二通油孔14的第三段开设在导油凸起上。其中，第二通油孔14的第一段和第三段均沿左右方向延伸，第二通油孔14的第二段沿副缸12的径向延伸。第二通油孔14的第一段的左端与无杆腔112连通，第二通油孔14的第三段的左端与外界连通，第二通油孔14的第二段的靠近副缸12的中心轴线的一端与第二通油孔14的第一段的右端连通，第二通油孔14的第二段的远离副缸12的中心轴线的一端与第二通油孔14的第三段的右端连通。
54.在一些实施例中，如图1所示，副缸12的外周壁上具有多根支撑柱7，多根支撑柱7沿副缸12的周向间隔分布，支撑柱7沿副缸12的径向设置。
55.可以理解的是，本发明实施例的阀控一体数字油缸在实际应用时，通过油缸的支撑柱7以将油缸安装在机械设备上。可选地，如图1所示，支撑柱7为两根，两个支撑柱7沿前后方向对称设在副缸12的外周壁上。
56.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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。
57.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
58.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。
59.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
60.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
61.尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。
技术特征：1.一种阀控一体数字油缸，其特征在于，包括：缸体，所述缸体包括相连的主缸和副缸，所述缸体具有第一通油孔和第二通油孔；活塞杆，所述活塞杆沿所述主缸的轴向可移动地设在所述主缸内，所述活塞杆将所述主缸限定出有杆腔和无杆腔，所述第一通油孔与所述有杆腔连通，所述第二通油孔与所述无杆腔连通；行程传感器，所述行程传感器设在所述副缸内并封堵所述副缸，所述行程传感器用于监测所述活塞杆的位移量；控制器，所述控制器设在所述副缸内，所述行程传感器与所述控制器相连以将监测产生的电信号传输给所述控制器；电磁阀，所述电磁阀与所述副缸相连，且所述控制器与所述电磁阀相连以控制所述电磁阀的开关。2.根据权利要求1所述的阀控一体数字油缸，其特征在于，还包括密封件，所述行程传感器位于所述副缸的靠近所述主缸的一端，所述密封件环绕所述行程传感器的外周壁设置，所述密封件用于阻隔所述主缸内的油液流至所述行程传感器的远离所述主缸的一侧，所述控制器和所述电磁阀均位于所述行程传感器的远离所述主缸的一侧。3.根据权利要求2所述的阀控一体数字油缸，其特征在于，所述密封件为弹性密封圈，所述行程传感器的外周壁上设有环形卡槽，所述弹性密封圈的至少部分卡设在所述环形卡槽内，所述弹性密封圈的外周壁与所述副缸的内周壁相抵。4.根据权利要求1所述的阀控一体数字油缸，其特征在于，所述行程传感器为拉绳位移传感器，所述拉绳位移传感器的拉绳的移动端与所述活塞杆的靠近所述拉绳位移传感器的一端相连。5.根据权利要求4所述的阀控一体数字油缸，其特征在于，还包括连接环，所述连接环绕自身中心轴线可转动地设在所述活塞杆的靠近所述拉绳位移传感器的端面上，所述连接环的内周壁上设有内螺纹，所述拉绳位移传感器的拉绳的移动端具有柱形连接件，所述柱形连接件的外周壁上设有与所述内螺纹相匹配的外螺纹，所述柱形连接件与所述连接环螺纹连接。6.根据权利要求1所述的阀控一体数字油缸，其特征在于，所述电磁阀的阀体与所述副缸的远离所述主缸的一端相连，所述电磁阀的先导阀位于所述副缸内。7.根据权利要求6所述的阀控一体数字油缸，其特征在于，所述副缸具有导线通道，所述导线通道包括连通的第一导线段和第二导线段，所述第一导线段沿所述副缸的径向延伸且与所述副缸的腔室连通，所述第二导线段沿所述副缸的轴向延伸且与外界连通。8.根据权利要求1所述的阀控一体数字油缸，其特征在于，所述第一通油孔设在所述主缸上，所述第一通油孔沿所述主缸的径向延伸，所述阀控一体数字油缸还包括延伸管，所述延伸管设在所述主缸的外周壁上，所述延伸管的一端与所述第一通油孔连通，所述延伸管的另一端邻近所述主缸的靠近所述副缸的一端。9.根据权利要求1所述的阀控一体数字油缸，其特征在于，所述第二通油孔设在所述副缸上，所述第二通油孔包括第一段、第二段和第三段，所述第一段沿所述副缸的轴向延伸且与所述无杆腔连通，所述第三段沿所述副缸的轴向延伸且与外界连通，所述第二段沿所述副缸的径向延伸，且所述第二段的两端分别与所述第一段和所述第三段连通。
10.根据权利要求1所述的阀控一体数字油缸，其特征在于，所述副缸的外周壁上具有多根支撑柱，多根所述支撑柱沿所述副缸的周向间隔分布，所述支撑柱沿所述副缸的径向设置。
技术总结本发明公开了一种阀控一体数字油缸，所述阀控一体数字油缸包括：缸体、活塞杆、行程传感器、控制器和电磁阀，缸体包括主缸和副缸，缸体具有第一通油孔和第二通油孔，活塞杆沿主缸的轴向可移动地设在主缸内，活塞杆将主缸限定出有杆腔和无杆腔，第一通油孔与有杆腔连通，第二通油孔与无杆腔连通，行程传感器和控制器均设在副缸内，电磁阀与副缸相连，控制器与行程传感器和电磁阀相连。将行程传感器、控制器和电磁阀均设在副缸上，以提高油缸的集成度。并且，由于油缸的集成度较高，减少油缸与电磁阀之间的管路的长度，实现了控制组件快速精准地控制活塞杆的位置，还避免了油缸和阀组分设距离过远造成油缸启动和停止出现延迟的问题。离过远造成油缸启动和停止出现延迟的问题。离过远造成油缸启动和停止出现延迟的问题。
技术研发人员：任怀伟 赵叔吉 文治国 周杰 马英 张德生 徐亚军 李世军 李帅帅
受保护的技术使用者：中煤科工开采研究院有限公司
技术研发日：2022.07.22
技术公布日：2022/11/1
