CN110864029A - 一种机械锁紧动力缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及动力缸领域，具体涉及一种机械锁紧动力缸。本发明提供的一种机械锁紧动力缸，包括缸筒、活塞杆，活塞杆和缸筒之间设有钢球锁紧机构,活塞杆上设有钢球安装部，钢球锁紧机构包括沿径向方向导向移动设置在钢球安装部上的钢球以及沿左右方向导向移动设置在钢球安装部的内腔中的支撑件，缸筒的内腔中设有用于插装到钢球安装部的内腔中的连接台，连接台上设有用于与钢球配合的锁紧槽，钢球安装部上沿左右方向导向移动装配有锁紧件。第一油口流出压力油时，通过钢球安装部和连接台的配合自动锁紧，第二油口流出压力油时，通过钢球安装部和锁紧件的配合自动解锁以实现动力缸的机械自锁效果。

Description

一种机械锁紧动力缸

技术领域

本发明涉及动力缸领域，具体涉及一种机械锁紧动力缸。

背景技术

在环卫清扫设备及动力缸末端有锁紧要求的通用设备中，动力缸在完全伸出及缩回状态时，主要是依靠液压锁或者电磁球阀等油路通断元件进行动力缸末端锁紧。但是，随着设备运行时间较长，动力缸密封磨损、老化及由于油液污染等因素，要想实现动力缸较长时间的存在一定位置状态，仅仅依靠液压锁或者电磁球阀等对动力缸行程末端锁紧，而使油缸行程不发生变化是不可能实现的。动力缸由于行程变化，导致对施工造成影响，严重的话导致工作设备损坏，处理的方式一般是更换动力缸密封或者更换新的锁紧元件，这就使得设备使用风险加大，维修成本增高。

随着技术的革新，对现有动力缸的行程末端设计一种自锁结构，通过液压油的压力作用，推动活塞杆伸入、缩回，使液压缸内各部件的配合，从而实现内部结构自动机械锁紧的效果。比如授权公告号为CN104763706B的中国专利文献公开了一种机械自锁液压缸，在活塞杆全缩回时，能够通过锁紧块、钢球架以及钢球的配合实现机械自动锁紧。液压缸锁定过程中，钢球架带着钢球一起运动至制动块的锥面上，通过锥面的顶升作用，钢球被顶入锁紧块的连接台凹陷槽内，制动块向有杆腔内运动，直至被挡板阻挡，从而完成液压缸的机械锁定过程。但是，钢球置于钢球架上并随着钢球架活动时，钢球架需要对钢球进行限位，从而防止钢球从钢球架上脱落。这样需要在钢球架上设置精度较高的限位结构，加工制造难度很大，而且对工艺材质要求也很高。另外，在活动过程中，钢球会产生磨损很大，同时钢球架上的限位结构也会产生磨损，这样导致钢球易从钢球架上脱落，造成稳定性差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械锁紧动力缸，以解决钢球采用钢球架限位造成的稳定性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种机械锁紧动力缸，包括轴线沿左右方向延伸的缸筒以及设置在所述缸筒中的活塞杆，所述活塞杆和所述缸筒之间设有钢球锁紧机构,其特征在于：所述活塞杆处于缸筒内部的一端设有中空结构的钢球安装部，所述钢球锁紧机构包括沿径向方向导向移动设置在所述钢球安装部上的钢球以及沿左右方向导向移动设置在所述钢球安装部的内腔中的支撑件，所述支撑件具有与钢球支撑配合的支撑位以及与钢球脱离支撑的脱离位，所述支撑件上连接有用于使其保持在支撑位的第一弹性件，所述缸筒的内腔中设有用于插装到所述钢球安装部的内腔中的连接台，所述连接台上设有用于与钢球配合的锁紧槽，所述钢球安装部上沿左右方向导向移动装配有锁紧件，所述锁紧件具有用于将钢球挡止在锁紧槽中的锁紧位和用于避让所述钢球以使其从所述锁紧槽中脱离的解锁位。

进一步地，所述钢球安装部为可拆安装在所述活塞杆端部的中空结构的长支撑套。

进一步地，所述长支撑套通过螺纹结构可拆安装在所述活塞杆的端部。

进一步地，所述钢球安装部的内腔中设有沿左右方向延伸的导向杆，所述支撑件为导向移动设置在所述导向杆上的短支撑套。

进一步地，所述第一弹性件为套装在所述导向杆上的第一弹簧。

进一步地，所述钢球安装部上导向移动套装有活塞，所述活塞上设有用于避让所述钢球径向向外移动的避让槽，所述避让槽具有用于与所述钢球顶压配合以带动活塞移动的顶压面。

进一步地，所述钢球安装部的上设有用于与所述活塞的左端挡止配合的挡台。

进一步地，所述锁紧件上连接有用于使其保持在锁紧位的第二弹性件。

进一步地，所述第二弹性件为第二弹簧。

进一步地，所述连接台上设有用于在插装到所述钢球安装部的内腔中时排出的阻尼通道 。

本发明的有益效果：本发明提供一种机械锁紧动力缸，包括缸筒和活塞杆，活塞杆和缸筒之间设有钢球锁紧机构，活塞杆上设有中空结构的钢球安装部，钢球锁紧机构包括钢球以及支撑件，钢球能够沿径向方向移动。支撑件具有与钢球支撑配合的支撑位以及与钢球脱离支撑的脱离位，液压缸解锁状态时，钢球处于支撑件的支撑位；液压缸上锁状态时，钢球处于支撑件的脱离位。支撑件上连接有用于使其保持在支撑位的第一弹性件。缸筒的内腔中设有用于插装到钢球安装部的内腔中的连接台，连接台上设有用于与钢球配合的锁紧槽，钢球安装部上沿左右方向导向移动装配有锁紧件，锁紧件具有用于将钢球挡止在锁紧槽中的锁紧位和用于避让钢球以使其从锁紧槽中脱离的解锁位。钢球脱离支撑件后，落入连接台的锁紧槽，通过锁紧件的移动以及钢球实现动力缸的上锁和解锁。钢球通过支撑件、钢球安装部以及锁紧件进行安装限位，结构简单，相对于现有技术中的卡装限位对加工精度要求较低，钢球的磨损也对钢球的限位影响较小，稳定性较好。

附图说明

图1为本发明的机械锁紧动力缸具体实施例的解锁状态结构示意图；

图2为图1中的活塞位置处的局部放大图；

图3为本发明的机械锁紧动力缸具体实施例的锁紧状态结构示意图；

图4为图3中的活塞位置处的局部放大图；

图中：1、连接耳环；2、活塞杆；3、前端盖；301、前端盖挡台；302、前端盖密封圈；4、阻尼孔；5、缸筒；6、长支撑套；601、长支撑套挡台；7、复位弹簧；8、活塞；801、活塞挡台；802、活塞密封圈；9、短支撑套弹簧；10、卡轴后端盖；100、后端盖挡台；11、螺钉杆；101、螺钉杆凸台；12、短支撑套；13、钢球；14、调节螺母；15、螺钉杆挡台；16、连接台；17、活塞凹陷槽；18、连接台凹陷槽；19、第一油口；20、第二油口；21、通孔；22、挡台；23、活塞凹陷槽左侧面；24、活塞凹陷槽右侧面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明机械锁紧动力缸的具体实施例，如图1至图4所示：在本实施例中，以液压油缸为例进行说明。当然，在其他实施例中，动力缸还可以为气缸。

本发明的具体实施例中，连接耳环方向上为左侧，卡轴后端盖方向上为右侧。

连接耳环1与活塞杆2相连，最优选连接耳环1与活塞杆2螺纹连接。

本发明的其他实施例中，连接耳环1与活塞杆2的连接方式也可以是焊接或者卡扣连接。

连接耳环1与活塞杆2之间设有调节螺母14，调节螺母14用于调节连接耳环1与活塞杆2的相对位置，以使连接耳环1能够向外旋转伸出。

机械锁紧动力缸，包括轴线沿左右方向延伸的缸筒5以及设置在缸筒中的活塞杆2，最优选为前端盖3设置在缸筒5左侧的有杆腔入口处，置于缸筒5与活塞杆2组成的腔隙之间。前端盖3的末端正好与第一油口19的出油口左侧在径向方向上对齐，以便第一油口19能够顺畅流出油液，且油液流向只能朝右侧流动。前端盖3的左侧设有前端盖挡台301，用于挡止配合缸筒5的外侧壁，使得前端盖固定在缸筒内。前端盖上设有多个前端盖密封圈302，用于密封油缸，防止油液泄露。

活塞杆处于缸筒内部的一端设有中空结构的钢球安装部，钢球安装部最优选为长支撑套6。

活塞杆2上设有挡台22，长支撑套6与挡台22采用螺纹连接，从而使长支撑套6能够固定到活塞杆2上。

本发明的其他实施例中，钢球安装部还可以与活塞杆一体设置或者钢球安装部与活塞杆的连接方式采用焊接、螺钉紧固。

活塞8套装在长支撑套6上，活塞8上设有活塞挡台801，长支撑套6的左侧设有长支撑套挡台601，复位弹簧7连接在活塞挡台801与长支撑套挡台601之间。长支撑套6与活塞8相对滑动，长支撑套挡台601挡止活塞8向左侧移动，并将活塞8限位在长支撑套挡台601的右侧。

如图4所示，动力缸在锁紧状态时，复位弹簧7处于压缩状态，使复位弹簧7对活塞挡台801有向右的推动力。此时，第一油口19只需要一点点压力油对活塞挡台801施加向右的推动力，就能够使活塞8保持在卡轴后端盖10左侧端面的位置处，从而使锁紧机构持续保持锁紧状态。

活塞8上设置有多个密封圈802，用于密封油缸，防止油液泄露。

活塞杆2和缸筒5之间设有钢球锁紧机构,钢球锁紧机构包括沿径向方向导向移动设置在所述钢球安装部上的钢球以及沿左右方向导向移动设置在所述钢球安装部的内腔中的支撑件。支撑件最优选为短支撑套12，具有结构简单、方便安装的作用。支撑件具有与钢球支撑配合的支撑位以及与钢球脱离支撑的脱离位。最优选，长支撑套6套装在短支撑套12上，螺钉杆11上设有螺钉杆挡台15，短支撑套弹簧9连接在短支撑套12的左侧端面与螺钉杆挡台15之间，以便短支撑套12只能在短支撑套弹簧9右侧区域内移动。短支撑套12与长支撑套6相对滑动，当通孔21位置处始终与短支撑套相接时，短支撑套与钢球的连接处即为支撑位；当通孔21位置处与短支撑套脱离时，短支撑套12无法用于支撑钢球，即为脱离位。支撑件上连接有用于使其保持在支撑位的第一弹性件，第一弹性件最优选为短支撑套弹簧9。

本发明的其他实施例中，支撑件还可以是块状结构。

钢球安装部的内腔中设有沿左右方向延伸的导向杆，最优选导向杆为螺钉杆11。

本发明的其他实施例中，短支撑套还可以不设置导向杆，直接导向安装在长支撑套的内腔中。

螺钉杆11的末端设有螺钉杆凸台101，短支撑套12套装在螺钉杆11上，螺钉杆凸台101用于限制短支撑套的位移范围并避免短支撑套脱离螺钉杆11，使短支撑套12只能在螺钉杆挡台15与螺钉杆凸台101之间移动。

短支撑套弹簧9用于调节短支撑套12与螺钉杆挡台15相对距离的变化，如图4所示，动力缸在锁紧状态时，短支撑套弹簧9处于压缩状态。解锁过程中，第一油口19停止压力油流出，压力油对活塞挡台801的向右推动力停止，第二油口20的压力油推动活塞向左移动，同时短支撑套弹簧9由于处于压缩状态对螺钉杆挡台15有向左的推动力。短支撑套弹簧9推动螺钉杆挡台15向左移动，此时，第二油口只需要一点点油压就可以推动活塞，从而带动长支撑套、螺钉杆11向左移动。

活塞8上设有用于避让钢球径向向外移动的避让槽，避让槽具有用于与钢球顶压配合以带动活塞移动的顶压面。最优选，避让槽为活塞凹陷槽17，顶压面为活塞凹陷槽左侧面23、活塞凹陷槽右侧面24。上锁过程，活塞凹陷槽左侧面23顶压钢球，对钢球施加向右的作用力，从而带动长支撑套一起右移。解锁过程，活塞凹陷槽右侧面顶压钢球，对钢球施加向左的作用力，从而带动长支撑套一起左移。

如图2所示，长支撑套6上设有通孔21，钢球13安装在通孔21内，通孔直径比钢球略大，与通孔21径向方向上相对应的活塞的位置处设有活塞凹陷槽17，活塞凹陷槽17的大小最优选略大于钢球13置于通孔21的突出部分。最优选，活塞凹陷槽17截面为梯形。

本发明的其他实施例中，活塞凹陷槽17的截面也可以是弧形槽、V型槽等。

短支撑套12与长支撑套的通孔21之间的相对位置能够随着短支撑套的滑动而变化，钢球13置于通孔21与活塞凹陷槽17以及短支撑套12组成的空腔中。最优选，钢球在同一径向方向上均匀分布，钢球的数量为4个。活塞杆处于缸筒内部的一端设有中空结构的钢球安装部，钢球安装部最优选为长支撑套上的通孔21。

本发明的其他实施例中，钢球的数量也可以是2、3、5、6等，钢球的数量越多，机械自锁的锁紧力越大。

动力缸的末端设有卡轴后端盖10，卡轴后端盖10的左侧端设有连接台16，连接台16上设有连接台凹陷槽18。最优选，连接台凹陷槽18的大小与活塞凹陷槽17的大小一致，连接台凹陷槽18的截面为梯形。

本发明的其他实施例中，连接台凹陷槽18的截面也可以是弧形槽、V型槽等。

缸筒5的内腔中设有用于插装到钢球安装部的内腔中的连接台，连接台上设有用于与钢球配合的锁紧槽。最优选，长支撑套6能够插装到连接台16，锁紧槽为连接台凹陷槽18。

连接台16的直径与短支撑套12的直径相同，以便长支撑套6在右移过程中，正好可以将长支撑套6套装在连接台16上。

钢球安装部上沿左右方向导向移动装配有锁紧件，锁紧件具有用于将钢球挡止在锁紧槽中的锁紧位和用于避让所述钢球以使其从所述锁紧槽中脱离的解锁位。最优选，锁紧件为活塞8，锁紧槽为连接台凹陷槽18。当钢球落入连接台凹陷槽18时，钢球处于锁紧状态，此时钢球置于连接台凹陷槽的位置为锁紧位。当钢球从连接台凹陷槽18中移出时，钢球置于连接台凹陷槽的位置为解锁位。

本发明的其他实施例中，锁紧件还可以和活塞分体设置，即单独设置一个锁紧件。

锁紧件上连接有用于使其保持在锁紧位的第二弹性件，第二弹性件最优选为复位弹簧7。

本发明的其他实施例中，各个弹簧还可以采用碟簧。

连接台16上设有阻尼孔19，包括横向段和与其相交的竖向段上的阻尼孔。在动力缸上锁过程中，长支撑套6向右移动，短支撑套的右侧端面与连接台的左侧端面贴合在一起，短支撑套12向左移动，螺钉杆凸台101推动短支撑套内的油液通过横向段的阻尼孔流向右侧，然后经过竖向段的阻尼孔向上流回第二油口20。阻尼孔的作用是对油液产生阻力，使油液的流速降低，避免油液对动力缸内的部件造成大的冲击而致使部件损坏。

本发明的工作过程包括上锁过程和解锁过程。

上锁过程为：如图1和图2，压力油经第一油口19进入动力缸有杆腔，活塞8受液压油的作用，推动活塞8向右移动，同时活塞8上的活塞凹陷槽17在右移时被钢球卡住，钢球又卡在长支撑套6的通孔21中。这样，活塞8向右移动，同时带动长支撑套6、钢球13右移，长支撑套6又通过挡台22带动活塞杆2右移，使得活塞杆收回。随着压力油的持续施压，钢球13右移过程中，右移至卡轴后端盖10的连接台16处，连接台16挡住短支撑套12使其向左移动。短支撑套12左移过程中脱离钢球，钢球落入连接台16的连接台凹陷槽18内，此时，短支撑套弹簧9处于压缩状态。活塞8由于压力油的推动，继续向右移动，活塞凹陷槽17移动至钢球的右侧。如图4所示，活塞8继续向右移动，移动至后端盖挡台100时，由于后端盖挡台100对活塞8的挡止，使活塞停止移动。最终，钢球13置于活塞8、通孔21、连接台凹陷槽18组成的空腔中，钢球将长支撑套6与连接台16锁定在一起，使得长支撑套无法移动。压力油对活塞挡台801有持续向右的作用力，使得活塞8也无法移动。活塞8、长支撑套6、卡轴后端盖10、钢球13之间的相对位置被锁定，达到了机械自锁的目的，机械锁紧状态见图3和图4所示。活塞在右移过程中，液压缸无杆腔内的油经第二油口20流回油箱。此时，第一油口进口压力达到设定最大值，系统泄压。

解锁过程为：如图3和图4，压力油经第二油口20进入动力缸无杆腔，活塞8受液压油向左的作用力，使活塞8向左移动。当活塞凹陷槽17移动至钢球13径向方向上的相应位置时，连接台凹陷槽18对于钢球13始终有一个向右的作用力，向右的作用力将钢球推入通孔21与活塞凹陷槽17形成的空腔中。钢球继续向左移动，进而移出连接台凹陷槽18，回到短支撑套上，最终，钢球13置于短支撑套12、通孔21与活塞凹陷槽17组成的空腔内。长支撑套6与卡轴后端盖10的锁定状态也随着钢球从连接台凹陷槽18中移出而被解除。由于短支撑套弹簧9处于压缩状态，短支撑套弹簧9对螺钉杆挡台15有向左的推动力，推动螺钉杆11向左移动。压力油持续加压，继续推动活塞8向左移动，活塞8移动至长支撑套挡台601并推动长支撑套挡台601，从而带动长支撑套6、螺钉杆向左移动。向左移动过程中，长支撑套带动活塞杆2伸出，并将有杆腔内的油液经第一油口19流回油箱。如图1和图2所示，当活塞8移动至前端盖3时遇阻而停止移动，油缸运动到最大行程。此时，第二油口20进油压力达到系统最大压力，动力缸完成伸出过程。

Claims (10)

1.一种机械锁紧动力缸，包括轴线沿左右方向延伸的缸筒以及设置在所述缸筒中的活塞杆，所述活塞杆和所述缸筒之间设有钢球锁紧机构,其特征在于：所述活塞杆处于缸筒内部的一端设有中空结构的钢球安装部，所述钢球锁紧机构包括沿径向方向导向移动设置在所述钢球安装部上的钢球以及沿左右方向导向移动设置在所述钢球安装部的内腔中的支撑件，所述支撑件具有与钢球支撑配合的支撑位以及与钢球脱离支撑的脱离位，所述支撑件上连接有用于使其保持在支撑位的第一弹性件，所述缸筒的内腔中设有用于插装到所述钢球安装部的内腔中的连接台，所述连接台上设有用于与钢球配合的锁紧槽，所述钢球安装部上沿左右方向导向移动装配有锁紧件，所述锁紧件具有用于将钢球挡止在锁紧槽中的锁紧位和用于避让所述钢球以使其从所述锁紧槽中脱离的解锁位。

2.根据权利要求1所述的机械锁紧动力缸，其特征在于：所述钢球安装部为可拆安装在所述活塞杆端部的中空结构的长支撑套。

3.根据权利要求2所述的机械锁紧动力缸，其特征在于：所述长支撑套通过螺纹结构可拆安装在所述活塞杆的端部。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的机械锁紧动力缸，其特征在于：所述钢球安装部的内腔中设有沿左右方向延伸的导向杆，所述支撑件为导向移动设置在所述导向杆上的短支撑套。

5.根据权利要求4所述的机械锁紧动力缸，其特征在于：所述第一弹性件为套装在所述导向杆上的第一弹簧。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的机械锁紧动力缸，其特征在于：所述钢球安装部上导向移动套装有活塞，所述活塞上设有用于避让所述钢球径向向外移动的避让槽，所述避让槽具有用于与所述钢球顶压配合以带动活塞移动的顶压面。

7.根据权利要求6所述的机械锁紧动力缸，其特征在于：所述钢球安装部的上设有用于与所述活塞的左端挡止配合的挡台。

8.根据权利要求1-3中任意一项所述的机械锁紧动力缸，其特征在于：所述锁紧件上连接有用于使其保持在锁紧位的第二弹性件。

9.根据权利要求8所述的机械锁紧动力缸，其特征在于：所述第二弹性件为第二弹簧。

10.根据权利要求1-3中任意一项所述的机械锁紧动力缸，其特征在于：所述连接台上设有用于在插装到所述钢球安装部的内腔中时排出的阻尼通道。

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