CN105114391A - 一种顺序动作液压缸 - Google Patents

Abstract

本发明属于液压技术领域，提供一种顺序动作液压缸，包括液缸体、活塞杆、下端盖、中心管、活门、活塞以及弹簧等，所述液缸体上设有进、出油口，所述下端盖上设有控制油口，所述活塞杆的下端开有盲孔，所述中心管穿过盲孔并通过螺纹止挡固定在下端盖上，所述中心管内腔与控制油口连通，所述活门由门盖和连杆组成，活门的连杆下端与中心管通过弹簧连接，活门的门盖在弹簧的作用下与中心管端面压紧在一起，所述活塞底部开孔直径小于活门的门盖直径，保证活塞底部能与活门凸缘相接触。本发明能够可靠、精确地实现顺序动作控制，又能够保证输入下级执行元件油路的液压油流量，保证活塞杆正常输出推力。

Description

一种顺序动作液压缸

技术领域

本发明属于液压技术领域，具体涉及一种顺序动作液压缸。

背景技术

在液压系统中，为保证由一个油源供给的多个执行元件按规定的顺序进行动作，常常需要借助行程阀、顺序阀、电气行程开关、压力继电器等外部元件构成专门的顺序动作回路。这种额外增加的外部元件，在一定程度上增加了系统的复杂性，降低了可靠性，增加了制造及维修成本，并且对系统的安装布置和使用环境提出了较高的要求。鉴于此，“一种新型顺序动作液压缸”这种具有复合功能的液压元件被提出来用于精简系统、提高可靠性、杜绝安全隐患。

目前，相关文献资料记载的“顺序动作液压缸”有以下两种：

（1）“李壮云，液压元件与系统，液压元件与系统，机械工业出版社，2005，316页；”记录一种“顺序缸”，除了两端的进、出油口外，还在液缸缸筒（类似于阀套）中间开有a和b两油口，顺序缸的活塞（类似于阀芯）在缸内运动时，对a、b油口起开闭作用。下级液缸的进、出油口与a、b口相联接，进入下级液缸的压力油必须通过顺序缸的a、b两油口，由此实现液缸的先后动作。由于a、b油口开在顺序缸缸筒中间，活塞不易采取密封圈密封，故该油缸的工作压力低，活塞杆输出的推力小。

（2）“陈国琳，冷文军，黎申等.顺序动作液压缸的设计及其应用.液压与气动，2002，（9）：41－42.”记录一种“顺序动作液缸”，将两个单向阀分别嵌入液缸的活塞和上端盖中，当活塞运动到上极限位置时，两单向阀打开，当活塞离开上极限位置时，两单向阀关闭。由此控制下级液缸油路的通断，实现液缸的顺序动作。该方案原理上虽然可行，但有如下几点局限：

1.为保证两单向阀始终对中，要求加工和装配达到较高的精度，且要求活塞、活塞杆在伸缩过程中不能发生转动。

2.该方案将活塞杆与单向阀置于同一平面，两者尺寸相互制约。为同时满足活塞杆的稳定性和进入下级液缸的油液流量，该液缸的尺寸将显著增加。

3.当负载较大时，单向阀可能因有杆腔压力升高而开启，致使液缸失效并引起下级液缸的误动作。

综上所述，现有技术为满足“顺序动作液压缸”的控制功能，或削弱了其执行功能，或较大程度增加了元件的尺寸和复杂程度，不能很好的保证其工作的效率、可靠性及安全性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术的不足之处，为了保证“顺序动作液压缸”既能可靠地实现顺序动作控制，又不影响其作为液压执行元件的基本功用，本发明提供一种新型顺序动作液压缸，该顺序缸利用其内部活动部件的运动行程直接控制下级执行元件油路的通断，既能够可靠、精确地实现顺序动作控制，又能够保证输入下级执行元件油路的液压油流量，保证活塞杆正常输出推力，且该顺序缸的尺寸较普通液缸无显著变化，其主要部件均采用便于拆卸的联接方式，具有很好的安装性和可维修性。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种顺序动作液压缸，包括液缸体、活塞杆、下端盖、中心管、活门、活塞以及弹簧等，所述液缸体上设有进、出油口，所述下端盖上设有控制油口，所述活塞杆的下端开有盲孔，所述中心管穿过盲孔并通过螺纹止挡固定在下端盖上，所述中心管内腔与控制油口M连通，所述活门由门盖和连杆组成，活门的连杆下端与中心管通过弹簧连接，活门的门盖在弹簧的作用下与中心管端面压紧在一起，所述活塞底部开孔直径小于活门的门盖直径，保证活塞底部能与活门凸缘相接触。

在上述技术方案中，所述活塞杆上设有用于防止活塞与活塞杆轴向相对运动的凸缘，活塞上设有与活塞杆上的凸缘相对应的卡槽，同时，活塞杆和活塞通过用于防止相对转动的止动器进行固联。

在上述技术方案中，所述中心管、活门、弹簧构成顺序动作机构，控制流过控制油口的油路通断。

在上述技术方案中，所述活门和中心管之间设有导向机构，使活门在中心管中平稳滑动，所述导向机构套接在活门的连杆上，导向机构的外缘与中心管内腔接触，在导向机构的外缘上开有若干导流槽，导向机构与中心管内腔之间的空隙保证流经所述控制油口的液压油流量。活门通过导向机构在中心管内来回滑动，不会发生晃动和卡滞，不受流体压力波动影响，保证顺序动作的高可靠性。

在上述技术方案中，所述液压缸设有调整活塞杆行程的结构，包括设于下端盖与活塞之间的调节螺帽和设于下端盖与中心管之间的调节垫片。调节螺帽高度可以调节活塞与下端盖的距离，更换不同高度的垫片可以调节活门与下端盖的距离，从而调节活门与活塞之间的相对距离，通过上述调整可以对活塞杆行程进行微调，从而调整活门的行程，保证流入控制油口的液压油流量。

本发明提供的顺序动作液压缸除了设有进、出油口以外，还设置有一个控制油口，用于控制下级元件的工作状态。多级元件共用同一液压源，顺序缸的控制油口与下级执行元件的进油口相连，有无液压油流过控制油口直接影响下级元件是否有液压驱动源，从而控制下级元件是否工作。控制油口与顺序缸的无杆腔之间设置有一道活门，活门的启闭决定了无杆腔与控制油口之间油路的通断。为了不影响活塞杆的伸缩，且充分利用缸体内部空间，本发明将顺序动作机构，主要包括活门、中心管、弹簧，设置在活塞杆的中空部位，保证液缸外形尺寸不变，同时减轻了活塞杆的重量。当活塞杆处于完全缩回状态或未完全伸出时，活门仅受到弹簧的作用处于关闭状态，此时控制油路处于切断状态，液压源无法通过控制油口为下级元件供油，下级执行元件不能工作。只有当活塞杆完全伸出时，活塞底部与活门的凸缘接触，活门在活塞的带动下，克服弹簧力与中心管端面脱离达到开启状态，此时顺序缸驱动的元件工作结束，控制油路连通，压力油从顺序缸的无杆腔经活门和中心管之间的间隙流向控制油口，控制油口流出的液压油为下级元件提供液压驱动源，从而驱动下级执行元件开始工作。当活塞杆缩回时，活塞对活门没有作用力，活门在弹簧力的作用下自动关闭，与中心管端面保持密封状态。经过设计和试验确定活门的行程，避免截止效应，减小流入下级执行元件液压油的流量及压力等损耗，保证控制油口提供的液压油能使下级元件能可靠准确的动作。本顺序缸不仅设计了一种新的顺序动作机构，增加可以调整活门行程的结构，而且对活塞和活塞杆之间的连接及其结构进行了改进。活塞杆上的凸缘对准活塞的卡槽插入后旋转90°，活塞杆与活塞卡紧，防止活塞与活塞杆的轴向相对运动；活塞杆底部和活塞底部通过止动器进行固联，防止活塞与活塞杆相对转动。改进后的结构保证活塞及活塞杆工作的可靠性及运动行程精度。

本发明的有益效果是，通过顺序缸本身的机械结构可靠准确的实现多级元件顺序动作控制及执行，保证前一元件工作结束后下级元件才能开始工作，设计的结构可以调整活门行程能保证下级元件更好的工作，改进活塞及活塞杆结构从而极大的限制其相对运动，结构简单易于实现，充分利用液缸内部空间布置顺序动作机构，在很好的实现顺序动作控制功能的基础上控制液缸尺寸及重量，避免传统电气控制方式存在的安全隐患，减少外部液压元件及电气元件的布置，保证顺序缸工作的可靠性及寿命，减小维修成本。

附图说明

图1是本发明的工作状态示意图一。

图2是本发明的工作状态示意图二。

图3是本发明实施例的结构示意图。

图4是本实施例中活门和中心管导向部分的局部构造图。

图5是本实施例中活塞和活塞杆的局部构造图。

图中：1液缸体，2活塞杆，3下端盖，4中心管，5活门，6活塞，7导向机构，8弹簧，9螺纹止档，10止动器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步描述。

本发明顺序动作液压缸，具备液缸体、活塞、活塞杆等普通液压缸的基本结构，活塞将缸体内部分为无杆腔和有杆腔，进、出油口分别与无杆腔和有杆腔相连通。

如图1、2所示，分别是本发明的顺序动作液压缸在活门关闭和开启两种状态下的工作状态图。中心管4、活门5和弹簧8构成顺序动作机构，通过活塞6与活塞杆2的共同运动控制活门5的开启，弹簧8的作用力实现活门5的自动关闭。在图1中，活塞杆2未完全伸出，活门5与活塞6之间没有接触，活门5在弹簧8的作用下与中心管4紧密的压紧在一起构成密闭空间，将无杆腔和控制油口M隔离开；在图2中，活塞杆2完全伸出，活塞6对活门5的作用力使活门5克服弹簧8的作用力与中心管4端面脱离，无杆腔和控制油口M联通，液压油经过无杆腔-中心管4内腔-控制油口M流入下级执行元件，下级元件在液压油的驱动下开始工作，实现顺序动作控制。

在图3、4所示实施例中，除了在液缸体1设有进出油口K和G以外，还在液压缸的下端盖3上设有控制油口M。活塞杆2的下端开有盲孔，为中心管4、活门5和弹簧8提供了布置空间，该空间拓展了顺序缸的无杆腔，对油压的有效作用面积无影响。中心管4通过螺纹止挡9被固定在下端盖3上。活门5在弹簧8的作用下与中心管4端面压紧在一起，构成封闭容腔，将控制油口M与顺序缸的无杆腔隔离开，使液压油不能进入下级元件。活门5与中心管4同心，在中心管4和活门5之间设置导向机构7，活门5可以在活塞6和弹簧8作用下通过导向机构7在中心管4内来回滑动，避免了活门5来回运动过程中可能产生的晃动、卡滞现象，所述导向机构套接在活门的连杆上，导向机构的外缘与中心管内腔接触，在导向机构的外缘上开有若干导流槽。导向机构7与中心管4之间的间隙可保证流经控制油口M的液压油流量。活门5与中心管4之间的接触密封既可以是机械密封，也可以是填料密封。活门5的行程直接关系到流入下级液缸元件中的液压油流量及压力，通过设计和试验得到活门5的较优行程，避免截止效应、减少损耗，所述液压缸上设有调整活塞杆行程的结构，包括设于下端盖与活塞之间的调节螺帽和设于下端盖与中心管之间的调节垫片。本发明的顺序缸可以对活塞杆行程进行微调实现活门行程的调整，保证流入控制油口M中的液压油流量及压力，从而确保下级元件工作的准确性。当压力油从K口进入无杆腔，推动活塞6及活塞杆2一起动作至活塞杆完全伸出时，活塞6与中心管4上的活门5相接触，活塞6对活门5的作用力将活门5打开一段距离，此时液压油从顺序缸无杆腔进入中心管4内腔并经M口流出，控制油口M为下级执行元件提供液压源，流出M口的液压油控制下级元件开始工作，实现顺序动作控制。如果活塞杆2部分伸出或没有伸出，也就是活塞6没有与活门5接触时，活门5在弹簧8的作用下与中心管4保持压紧闭合状态，液压油无法经过中心管4内腔流出控制油口M，驱动下级元件工作的液压源被切断，从而控制下级元件不能工作。

在上述实施例中，如图5所示，活塞杆2上设有用于防止活塞6与活塞杆2轴向相对运动的凸缘，活塞6上设有与活塞杆2上的凸缘相对应的卡槽，活塞6与活塞杆2的结构与连接方式为，将活塞杆2的凸缘对准活塞6中相应的卡槽插入后旋转90°，活塞杆2与活塞6卡紧，限制其轴向相对滑动；活塞杆2底部和活塞6底部通过止动器11进行固联，防止两者相对转动。改进的活塞杆2与活塞6通过凸缘与卡槽的相互配合限制两者轴向相对滑动，通过止动器10限制两者相对旋转，比传统的螺纹连接更可靠，保证活塞杆2与活塞6实现准确可靠的共同运动。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种顺序动作液压缸，其特征是：包括液缸体、活塞杆、下端盖、中心管、活门、活塞以及弹簧，所述液缸体上设有进、出油口，所述下端盖上设有控制油口，所述活塞杆的下端开有盲孔，所述中心管穿过盲孔并通过螺纹止挡固定在下端盖上，所述中心管内腔与控制油口连通，所述活门由门盖和连杆组成，活门的连杆下端与中心管通过弹簧连接，活门的门盖在弹簧的作用下与中心管端面压紧在一起，所述活塞底部开孔直径小于活门的门盖直径。

2.根据权利要求1所述的一种顺序动作液压缸，其特征是：所述活门和中心管之间有导向机构，所述导向机构套接在活门的连杆上，导向机构的外缘与中心管内腔接触，在导向机构的外缘上开有若干导流槽。

3.根据权利要求1所述的一种顺序动作液压缸，其特征是：所述活塞杆上设有用于防止活塞与活塞杆轴向相对运动的凸缘，活塞上设有与活塞杆上的凸缘相对应的卡槽，同时，活塞杆和活塞通过用于防止相对转动的止动器进行固联。

4.根据权利要求1所述的一种顺序动作液压缸，其特征是：所述液压缸上设有调整活塞杆行程的结构，包括设于下端盖与活塞之间的调节螺帽和设于下端盖与中心管之间的调节垫片。