CN110701130B - 舵机的柱塞缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种舵机的柱塞缸，属于舵机领域。柱塞缸包括油缸、柱塞、压紧盖、导向套和密封装置，油缸为开口油缸，柱塞的第一端可滑动地插设于油缸内，柱塞的第二端伸出油缸的开口，压紧盖套设于柱塞的第二端、且固定于油缸的开口，导向套和密封装置分别卡设在油缸的内壁与柱塞的第一端之间，密封装置位于压紧盖与导向套之间，密封装置包括多层唇形密封圈和固定组件，多层唇形密封圈套设于柱塞的第一端，固定组件用于将多层唇形密封圈固定在一起。通过固定组件将多层唇形密封圈固定在一起，可将密封装置作为一个整体安装在油缸与柱塞之间的狭小间隙中，简化了密封装置的安装过程。

Description

舵机的柱塞缸

技术领域

本发明涉及舵机领域，特别涉及一种舵机的柱塞缸。

背景技术

舵机包括柱塞式舵机。柱塞缸是柱塞式舵机的主要执行部件，包括油缸和柱塞。柱塞的一端位于油缸，柱塞的另一端伸出油缸。当油缸中充满液压油时，柱塞的另一端将在液压油的作用下沿油缸轴线做往复运动。油缸与柱塞的另一端之间设有密封装置，密封装置实现了液压油的密封。

发明内容

本发明实施例提供了一种舵机的柱塞缸，能够将密封装置作为一个整体安装在油缸与柱塞之间的狭小间隙中。所述技术方案如下：

本发明提供了一种舵机的柱塞缸，所述舵机的柱塞缸包括油缸、柱塞、压紧盖、导向套和密封装置，

所述油缸为开口油缸，所述柱塞的第一端可滑动地插设于所述油缸内，所述柱塞的第二端伸出所述油缸的开口，所述压紧盖套设于所述柱塞的第二端、且固定于所述油缸的开口，所述导向套和所述密封装置分别卡设在所述油缸的内壁与所述柱塞的第一端之间，所述密封装置位于所述压紧盖与所述导向套之间，所述密封装置包括多层唇形密封圈和固定组件，所述多层唇形密封圈套设于所述柱塞的第一端，所述固定组件用于将所述多层唇形密封圈固定在一起。

可选地，所述固定组件包括多个安装螺柱和支撑环，各所述安装螺柱相互平行，各所述安装螺柱的第一端分别固定于所述支撑环，各所述安装螺柱的第二端分别穿插于所述多层唇形密封圈，各所述安装螺柱的第二端分别伸出所述多层唇形密封圈，所述支撑环位于所述导向套和所述多层唇形密封圈之间。

可选地，所述压紧盖通过螺纹锁紧件固定于所述油缸的开口，所述螺纹锁紧件用于调整所述压紧盖与所述油缸的开口之间的距离，所述压紧盖上设有凸台，

所述固定组件还包括压紧环，所述压紧环套设于各所述安装螺柱，所述多层唇形密封圈位于所述支撑环与所述压紧环之间，所述压紧环夹设在所述多层唇形密封圈与所述凸台之间。

可选地，所述凸台上设有多个安装孔，所述安装孔用于安装所述安装螺柱的第二端。

可选地，所述固定组件还包括多个与所述安装螺柱的第二端相配合的配对螺母。

可选地，所述舵机的柱塞缸还包括压紧力监测装置，所述压紧力监测装置包括压力传感器和控制器，所述压力传感器安装在所述压紧环与所述凸台之间，所述压力传感器用于检测所述多层唇形密封圈的压紧力，

所述控制器用于，基于所述压力传感器检测的所述多层唇形密封圈的压紧力，输出提示，所述提示用于指示增大所述多层唇形密封圈的压紧力。

可选地，所述控制器用于，当所述压力传感器检测到的所述多层唇形密封圈的压紧力小于目标压紧力时，输出所述提示。

可选地，所述螺纹锁紧件包括锁紧螺母和锁紧螺柱。

可选地，所述唇形密封圈为V型密封圈。

可选地，所述导向套为铜套。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过固定组件将多层唇形密封圈固定在一起，可将密封装置作为一个整体安装在油缸与柱塞之间的狭小间隙中，简化了密封装置的安装过程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明实施例提供的一种舵机的柱塞缸的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的密封装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的安装螺柱的装配示意图；

图4是本发明实施例提供的安装螺柱的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的压力传感器的装配示意图；

图6是本发明实施例提供的压力传感器的结构示意图。

附图中，1油缸、2柱塞、4压紧盖、3螺纹锁紧件、5导向套、100密封装置、6压紧环、7唇形密封圈、8安装螺柱、9支撑环、10压力传感器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

柱塞式舵机的柱塞缸(包括油缸和柱塞)中，油缸的最高设计压力可达29.4MPa，油缸与柱塞之间的密封装置属于高压动密封。目前，高压动密封采用的是多层唇形密封结构形式。但是，油缸与柱塞之间的间隙非常狭小，多层唇形密封结构的密封装置难以安装。

图1是本发明实施例提供的一种舵机的柱塞缸的结构示意图。参见图1，该舵机的柱塞缸包括油缸1、柱塞2、压紧盖4、导向套5和密封装置100。油缸1为开口油缸1，柱塞2的第一端可滑动地插设于油缸1内，柱塞2的第二端伸出油缸1的开口，压紧盖4套设于柱塞2的第二端、且固定于油缸1的开口，导向套5和密封装置100分别卡设在油缸1的内壁与柱塞2的第一端之间，密封装置100位于压紧盖4与导向套5之间。图2是本发明实施例提供的密封装置100的结构示意图。参加图2，密封装置100包括多层唇形密封圈7和固定组件，多层唇形密封圈7套设于柱塞2的第一端，固定组件用于将多层唇形密封圈7固定在一起。

由于油缸1与柱塞2之间的间隙小，通过固定组件将多层唇形密封圈7固定在一起，可将密封装置100作为一个整体进行安装，例如，先将密封装置100套在柱塞2上，再将柱塞2嵌入油缸1中，这样，简化了安装过程。

其中，油缸1上设有油孔，油孔用于通过液压油，液压油填充在油缸1与柱塞2的第一端之间的空腔。示例性地，油缸1可以为圆桶状。

示例性地，导向套5可以为铜套。铜套具有耐磨、使用寿命长的优点。

示例性地，唇形密封圈7可以为V型密封圈。在设计上采用多层V型唇形密封圈7(优选为5层)既可以保证良好的密封作用，同时也不至于摩擦阻力过大。其中，多层唇形密封圈7的唇口朝向一致，唇形密封圈7的唇口安装时需将朝向高压侧(油缸1)。

示例性地，参见图2(是图1中上面的圆圈所圈出部分放大后的示意图)，固定组件包括多个安装螺柱8和支撑环9。各安装螺柱8相互平行，各安装螺柱8的第一端分别固定于支撑环9，各安装螺柱8的第二端分别穿插于多层唇形密封圈7，各安装螺柱8的第二端分别伸出多层唇形密封圈7，支撑环9位于导向套5和多层唇形密封圈7之间。

在安装时，支撑环9在最里层，可通过安装螺柱8直接调节支撑环9的安装位置，安装方便。

在本实施例中，“多个”指2个及2个以上。图3是本发明实施例提供的安装螺柱8的装配示意图，参加图3，示例性地，安装螺柱8的数量可以为6。多个安装螺柱8可以均匀地布置在多层唇形密封圈7上。

示例性地，参见图1，压紧盖4通过螺纹锁紧件3固定于油缸1的开口。螺纹锁紧件3用于调整压紧盖4与油缸1的开口之间的距离。压紧盖4上设有凸台。参见图2，固定组件还包括压紧环6，压紧环6套设于各安装螺柱8，多层唇形密封圈7位于支撑环9与压紧环6之间，压紧环6夹设在多层唇形密封圈7与凸台之间。

示例性地，螺纹锁紧件3包括锁紧螺母和锁紧螺柱。压紧盖4在锁紧螺母作用下压在压紧环6上，使得唇型密封圈的唇口张大贴紧柱塞2表面，在柱塞2移动过程中实现对高压油的密封。

示例性地，凸台上设有多个安装孔，安装孔用于安装安装螺柱8的第二端。

在实现时，可以将固定组件中的安装螺柱替换为螺钉。与安装螺柱8的安装方式类似，螺钉的头端位于支撑环9与导向套5之间，螺钉的螺杆端顺次穿过支撑环9、多层唇形密封圈7、以及压紧环6，并伸出于压紧环6。

在舵机运行过程中，无法避免的唇形密封圈7会出现磨损，导致泄漏，本发明所设计的密封装置100可通过逐步上紧锁紧螺母，油缸1与压紧盖4之间的间隙X减小，凸台压紧唇形密封圈7，使唇型密封圈的唇口进一步张大贴紧柱塞2表面。通过螺纹锁紧件3调节压紧盖4与油缸1之间的间隙X可实现对密封装置100磨损的补偿。

示例性地，固定组件还包括多个与安装螺柱8的第二端相配合的配对螺母(图未示出)。在拆卸密封装置100时，可在安装螺柱8的第二端上安装一个配对螺母，方便将密封装置100拉出，具备拆检方便的优点。

图4是本发明实施例提供的安装螺柱8的结构示意图。参见图4，安装螺柱8可以为双头螺柱。安装螺柱8的第一端和第二端分别设有螺纹。螺纹规格可以采用M5，压紧环6和各唇形密封圈7在相应位置钻孔，钻孔直径可以是6mm。支撑环9上的钻孔可以攻丝M5。

图5是本发明实施例提供的压力传感器10的装配示意图(也是图1中下面的圆圈所圈出部分放大后的示意图)。参见图5，示例性地，舵机的柱塞缸还包括压紧力监测装置。压紧力监测装置包括压力传感器10和控制器，压力传感器10安装在压紧环6与凸台之间。压力传感器10用于检测多层唇形密封圈7的压紧力。

控制器用于，基于压力传感器10检测的多层唇形密封圈7的压紧力，输出提示，提示用于指示增大多层唇形密封圈7的压紧力。

示例性地，压力传感器10可以通过变送器或数字转换模块与控制器电连接。控制器可以是PLC或者PC。由于压紧环6在圆周方向受力一致，因此只需安装一个压力传感器10即可。

示例性地，控制器用于，当压力传感器10检测到的多层唇形密封圈7的压紧力小于目标压紧力时，输出提示。

控制器位于舵机的柱塞缸的外部。

压力传感器10可以采用电阻应变式压力传感器。图6是本发明实施例提供的压力传感器10的结构示意图。参见图6，电阻应变式压力传感器主要由电阻应变片(R2～R5)组成的测量电路和弹性敏感元件(虚线框所示)组合而成。当弹性敏感元件受到压力作用(密封圈的压紧力)时，将会产生应变，粘贴在其表面的电阻应变片(R2～R5)也会产生应变，表现为电阻值的变化。把4个电阻应变片(R2～R5)按照惠斯顿电桥方式连接，两输入端施加一定的电压值(由电源E提供)，两输出端输出的共模电压△V随着桥路上电阻值R0的变化增加或者减少。这种压力变化对应电压变化具有近似线性关系。找到压力变化与输出共模电压△V变化的对应关系，就可以测量共模电压值△V得到压力值(密封圈压紧力的大小)。示例性地，测量电路除包括惠斯顿电桥之外，还可以包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R6。

如附图6所示，唇形密封圈7压紧力作用在压力传感器10端面(弹性敏感元件)上，电阻R2～R5在所受压力改变时，输出的阻抗就会随之变化，对应的输出信号

也会随之改变。从而实现了唇形密封圈7压紧力的在线监测。另外，压力传感器10与控制器之间的接线为压力传感器10提供不间断电源E，同时将传感器信号ΔV输出到变送器或数字转换模块，供控制器进行数据处理。在安装和使用初期，会有一个初始压力值，目标压紧力可以为该初始压力值。当使用一段时间后，当压力传感器10输出压力小于初始压力值的70％(该值可根据实际经验调整，不限于70％)，则需要上紧锁紧螺母，提高唇形密封圈7的压紧力。

示例性地，压紧盖4的凸台上设有安装槽，压力传感器10安装在该安装槽内。需要注意的是，压力传感器10与压紧环6接触面应与压紧盖4共同加工配车，保证压力传感器10受力面与压紧盖4压紧平面齐平。

通过设置压力传感器10监测唇形密封圈7所受压紧力，在唇形密封圈7磨损后，压紧力下降，可根据压力传感器10监测数据反映出唇形密封圈7的磨损情况，实现产品的事前维修。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。

Claims (9)

1.一种舵机的柱塞缸，其特征在于，所述舵机的柱塞缸包括油缸(1)、柱塞(2)、压紧盖(4)、导向套(5)和密封装置(100)，

所述油缸(1)为开口油缸，所述柱塞(2)的第一端可滑动地插设于所述油缸(1)内，所述柱塞(2)的第二端伸出所述油缸(1)的开口，所述压紧盖(4)套设于所述柱塞(2)的第二端、且固定于所述油缸(1)的开口，所述导向套(5)和所述密封装置(100)分别卡设在所述油缸(1)的内壁与所述柱塞(2)的第一端之间，所述密封装置(100)位于所述压紧盖(4)与所述导向套(5)之间，所述密封装置(100)包括多层唇形密封圈(7)和固定组件，所述多层唇形密封圈(7)套设于所述柱塞(2)的第一端，所述固定组件用于将所述多层唇形密封圈(7)固定在一起，

所述固定组件包括多个安装螺柱(8)和支撑环(9)，各所述安装螺柱(8)相互平行，各所述安装螺柱(8)的第一端分别固定于所述支撑环(9)，各所述安装螺柱(8)的第二端分别穿插于所述多层唇形密封圈(7)，各所述安装螺柱(8)的第二端分别伸出所述多层唇形密封圈(7)，且活动插装在所述压紧盖(4)上，所述支撑环(9)位于所述导向套(5)和所述多层唇形密封圈(7)之间。

2.根据权利要求1所述的舵机的柱塞缸，其特征在于，所述压紧盖(4)通过螺纹锁紧件(3)固定于所述油缸(1)的开口，所述螺纹锁紧件(3)用于调整所述压紧盖(4)与所述油缸(1)的开口之间的距离，所述压紧盖(4)上设有凸台，所述固定组件还包括压紧环(6)，所述压紧环(6)套设于各所述安装螺柱(8)，所述多层唇形密封圈(7)位于所述支撑环(9)与所述压紧环(6)之间，所述压紧环(6)夹设在所述多层唇形密封圈(7)与所述凸台之间。

3.根据权利要求2所述的舵机的柱塞缸，其特征在于，所述凸台上设有多个安装孔，所述安装孔用于安装所述安装螺柱(8)的第二端。

4.根据权利要求1所述的舵机的柱塞缸，其特征在于，所述固定组件还包括多个与所述安装螺柱(8)的第二端相配合的配对螺母。

5.根据权利要求2所述的舵机的柱塞缸，其特征在于，所述舵机的柱塞缸还包括压紧力监测装置，所述压紧力监测装置包括压力传感器(10)和控制器，所述压力传感器(10)安装在所述压紧环(6)与所述凸台之间，所述压力传感器(10)用于检测所述多层唇形密封圈(7)的压紧力，

所述控制器用于，基于所述压力传感器(10)检测的所述多层唇形密封圈(7)的压紧力，输出提示，所述提示用于指示增大所述多层唇形密封圈(7)的压紧力。

6.根据权利要求5所述的舵机的柱塞缸，其特征在于，所述控制器用于，当所述压力传感器(10)检测到的所述多层唇形密封圈(7)的压紧力小于目标压紧力时，输出所述提示。

7.根据权利要求2所述的舵机的柱塞缸，其特征在于，所述螺纹锁紧件(3)包括锁紧螺母和锁紧螺柱。

8.根据权利要求1-7任一项所述的舵机的柱塞缸，其特征在于，所述唇形密封圈(7)为V型密封圈。

9.根据权利要求1-7任一项所述的舵机的柱塞缸，其特征在于，所述导向套(5)为铜套。

Images