CN107813336A - 液压锁紧回转关节 - Google Patents

Abstract

一种液压锁紧回转关节，其外壳中有两个相交贯通的通道，一个通道中用轴承支撑着一根芯轴，芯轴外部装有制动件，芯轴和外壳是回转关节的相对回转件。另一个通道中装有微型液压油缸，油缸筒后部顶紧在碟簧组上。油缸通入低压油时，碟簧组顶压油缸筒，使其前端油缸盖上的凸台斜面压紧制动件，抱紧芯轴，回转关节处于锁紧状态。油缸通入高压油时，活塞杆伸出顶住止销后，活塞杆停止运动，缸筒克服碟簧组推力后退，油缸盖上的凸台斜面离开制动件，松开芯轴，回转关节处于可转动状态。该回转关节体积和重量都相对较小，锁紧力大，承担回转扭矩大，而且控制方便。采用这种回转关节，可以明显提高杆状串联机构，特别是内窥镜支架等机构的性能。

Description

液压锁紧回转关节

技术领域

本发明涉及杆状串联机构的关键部件，尤其是一种液压锁紧回转关节。

背景技术

杆状串联机构广泛用于机械手、多自由度位置调节装置、末端执行器变位机构等场合，其动作主要是通过串联杆系中的各回转关节实现的，因此回转关节是关键部件。回转关节在工作时需要按工况要求变换转动或锁紧状态，也就是要配备可控的锁紧装置。目前锁紧装置已有多种类型，如中国专利《200510092591一种回转关节电磁锁紧装置》所公布的型式。但随着人机协同机械手、主从机械手、医疗器械、光学仪器等不断向小型化发展，现有各种回转关节的锁紧装置，其尺寸和重量已经很难满足设计指标。本发明利用液压器件功率重量比大的特点，提出了一种液压锁紧回转关节，可以达到新型杆状串联机构对回转关节的要求。

发明内容

本发明的目的，是提供一种尺寸小、重量轻、锁紧力大、锁紧放松转化快、控制简单的回转关节，用于新型杆状串联机构，特别是内窥镜支架等机构。

为实现这个目的，本发明所采取的技术方案如下：

一种液压锁紧回转关节，主要由外壳、芯轴、制动件、液压缸、碟簧组构成，其特征是外壳中有通道甲和通道乙，两个通道相交贯通，通道甲中通过轴承支撑着一根芯轴，芯轴外部装有制动件；通道乙后部装有压盖；通道乙中还装有油缸筒、油缸盖、活塞杆、回位弹簧组成的液压油缸，油缸筒后部顶紧在碟簧组前端面上，碟簧组后端面顶紧在压盖上。

进一步的特征是，通道甲两端有端盖，芯轴为台阶轴，两个轴承分别位于芯轴两端较细的轴颈上；芯轴的台阶、通道甲端盖、通道甲内的隔套限制轴承轴向移动；两个轴承限制芯轴轴向移动。

进一步的特征是，制动件是一个开口的环形件，活动的套装在芯轴上；环形开口处的两侧是向外的凸台，两个凸台外侧为斜面，两个斜面对称，两个斜面外端距离小，里端距离大。

进一步的特征是，油缸盖固定在油缸筒前端，油缸盖前端伸出两个对称的凸台，两个凸台的前端内侧为斜面；所述斜面与制动件凸台斜面相贴合。

进一步的特征是，通道乙接近通道甲的前部，有一个两端固定在外壳上的径向止销，活塞杆前端与止销接触。

进一步的特征是，油缸筒后部有通往油缸无杆腔的油口；油缸筒有杆腔中装有可使活塞杆缩回的回位弹簧，所述回位弹簧套在活塞杆外部，该回位弹簧一端顶在油缸盖上，另一端顶在活塞杆台阶上；油缸筒与通道乙是间隙配合，可在通道乙中轴向移动。

进一步的特征是，通道乙后部压盖在通道乙的轴向位置可以调节，能够挤压碟簧组推动油缸筒移动，使油缸盖凸台斜面压紧在制动件凸台斜面上。

这种液压锁紧回转关节工作过程是这样的：该回转关节的芯轴和外壳是相对回转件，初始状态时，油口通入低压油，回位弹簧使活塞杆缩回，活塞杆前端与止销之间出现间隙，碟簧组推动油缸筒移动，使油缸盖凸台斜面压紧在制动件凸台斜面上，导致环形的制动件发生向里缩小的弹性变形，将芯轴抱紧，芯轴不能相对外壳转动，回转关节为锁紧状态。若油口通入高压油，推动活塞杆克服回位弹簧的推力伸出，当活塞杆前端顶住止销后停止移动，高压油则推动油缸筒克服碟簧组的推力向后移动，油缸盖凸台斜面离开制动件凸台斜面，制动件弹性变形消除，将芯轴松开，芯轴就可以相对外壳转动，回转关节转变为可回转状态。可见只要改变通入油口油液的压力，就可以方便地控制该回转关节的锁紧和松开。

本发明的有益效果在于：由于采用了功率重量比大的液压油缸控制回转关节的锁紧和松开，使得回转关节体积和重量都相对较小，但可以获得大的锁紧力，可靠承担较大回转扭矩，同时控制方便。采用这种回转关节，可以明显提高杆状串联机构，特别是内窥镜支架等机构的性能。

附图说明

下面结合附图对本发明的结构作详细说明：

附图1是液压锁紧回转关节的三维外形图。

附图2是液压锁紧回转关节的中心剖面图。

附图3是附图2中的P-P剖面图。

在附图中，1是外壳、1a是通道甲、1b是通道乙、2是端盖、3是芯轴、4是轴承、5是隔套、6是制动件、7是止销、8是油缸盖、9是活塞杆、10是回位弹簧、11是油缸筒、11a是油口、、12是碟簧组、13是压盖。

具体实施方式

如附图所示，该液压锁紧回转关节，主要由外壳1、芯轴3、制动件6、油缸筒11、油缸盖8、活塞杆9、回位弹簧10、碟簧组12构成，其具体结构是外壳1中有通道甲1a和通道乙1b，两个通道相交贯通，通道甲1a中通过轴承4支撑着一根芯轴3，芯轴3外部装有制动件6；通道乙1b接近通道甲1a的前部，有一个两端固定在外壳1上的径向止销7，通道乙1b后部装有压盖13；通道乙1b中还装有油缸筒11、油缸盖8、活塞杆9、回位弹簧10组成的液压油缸，油缸盖8前端的凸台与制动件6接触，活塞杆9前端与止销7接触，油缸筒11后部顶紧在碟簧组12前端面上，碟簧组12后端面顶紧在压盖13上。

结构的细节是，通道甲1a两端有端盖2，芯轴3为台阶轴，两个轴承4分别位于芯轴3两端较细的轴颈上；芯轴3的台阶、通道甲1a端盖、通道甲1a内的隔套5限制轴承4轴向移动；两个轴承4限制芯轴3轴向移动。制动件6是一个开口的环形件，活动的套装在芯轴3上；环形开口处的两侧是向外的凸台，两个凸台外侧为斜面，两个斜面对称，两个斜面外端距离小，里端距离大。油缸筒11后部有通往油缸无杆腔的油口11a；油缸筒11有杆腔中装有可使活塞杆6缩回的回位弹簧10，回位弹簧10套在活塞杆9外部，该回位弹簧10一端顶在油缸盖上，另一端顶在活塞杆9台阶上；油缸筒11与通道乙1b是间隙配合。可在通道乙1b中轴向移动。油缸盖8固定在油缸筒11前端，油缸盖8前端伸出两个对称的凸台，两个凸台的前端内侧为斜面；所述斜面与制动件6凸台斜面相贴合。通道乙1b后部压盖13在通道乙1b的轴向位置可以调节，能够挤压碟簧组12推动油缸筒11移动，使油缸盖8凸台斜面压紧在制动件6凸台斜面上。

上述结构中回转关节的芯轴3和外壳1是相对回转件，初始状态时，油口11a通入低压油，回位弹簧10使活塞杆9缩回，活塞杆9前端与止销7之间出现间隙，碟簧组12推动油缸筒11移动，使油缸盖8上的凸台斜面压紧在制动件6上的凸台斜面上，导致环形的制动件6发生向里缩小的弹性变形，将芯轴3抱紧，芯轴3不能相对外壳1转动，回转关节为锁紧状态。若油口11a通入高压油，推动活塞杆9克服回位弹簧10的推力伸出，当活塞杆9前端顶住止销7后停止移动，高压油则推动油缸筒11克服碟簧组12的推力向后移动，油缸盖8上的凸台斜面离开制动件6上的凸台斜面，制动件6弹性变形消除，将芯轴3松开，芯轴3就可以相对外壳1转动，回转关节转变为可回转状态。可见只要改变通入油口11a油液的压力，就可以方便地控制该回转关节的锁紧和松开。

以上所述仅为本发明的一种较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明思路和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均包含于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种液压锁紧回转关节，主要由外壳、芯轴、制动件、液压缸、碟簧组构成，其特征是外壳中有通道甲和通道乙，两个通道相交贯通，通道甲中通过轴承支撑着一根芯轴，芯轴外部装有制动件；通道乙后部装有压盖；通道乙中还装有油缸筒、油缸盖、活塞杆、回位弹簧组成的液压油缸，油缸筒后部顶紧在碟簧组前端面上，碟簧组后端面顶紧在压盖上。

2.根据权利要求1所述的液压锁紧回转关节，其特征在于：通道甲两端有端盖，芯轴为台阶轴，两个轴承分别位于芯轴两端较细的轴颈上；芯轴的台阶、通道甲端盖、通道甲内的隔套限制轴承轴向移动；两个轴承限制芯轴轴向移动。

3.根据权利要求1所述的液压锁紧回转关节，其特征在于：制动件是一个开口的环形件，活动的套装在芯轴上；环形开口处的两侧是向外的凸台，两个凸台外侧为斜面，两个斜面对称，两个斜面外端距离小，里端距离大。

4.根根据权利要求1所述的液压锁紧回转关节，其特征在于：油缸盖固定在油缸筒前端，油缸盖前端伸出两个对称的凸台，两个凸台的前端内侧为斜面；所述斜面与制动件凸台斜面相贴合。

5.根根据权利要求1所述的液压锁紧回转关节，其特征在于：通道乙接近通道甲的前部，有一个两端固定在外壳上的径向止销，活塞杆前端与止销接触。

6.根根据权利要求1所述的液压锁紧回转关节，其特征在于：油缸筒后部有通往油缸无杆腔的油口；油缸筒有杆腔中装有可使活塞杆缩回的回位弹簧，所述回位弹簧套在活塞杆外部，该回位弹簧一端顶在油缸盖上，另一端顶在活塞杆台阶上；油缸筒与通道乙是间隙配合。

7.根根据权利要求1所述的液压锁紧回转关节，其特征在于：通道乙后部压盖在通道乙的轴向位置可以调节。