CN111412193B - 一种油缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油缸领域，公开了一种全新结构形式的油缸。该油缸包括缸体、活塞和锁紧组件；缸体上设有A口和B口，活塞位于缸体内部将缸体的内部分割为第一控制腔和第二控制腔，第一控制腔与A口保持连通，第二控制腔与B口保持连通，活塞在第一控制腔和第二控制腔之间的介质压力作用下进行往复运动；活塞的一端设有活塞杆，活塞杆穿过第一控制腔伸出至缸体的外部，活塞的另一端设有连接杆，连接杆沿缸体的轴线布设并且位于第二控制腔中；锁紧组件与缸体固定连接并且位于第二控制腔的端部，锁紧组件与连接杆可以进行机械连接。本发明的油缸可以形成对活塞的机械锁定，避免油液泄漏导致的锁定不稳定，提高对油缸状态锁定的可靠性。

Description

一种油缸

技术领域

本发明涉及油缸领域，具体是指一种可自身锁紧的油缸。

背景技术

油缸是将液压能转变为机械能并且执行直线往复运动(或摆动运动)的液压执行元件。利用油缸实现往复运动时，不仅可以免去减速装置，而且还没有传动间隙，运动平稳，在各种液压系统中得到广泛应用。其中，根据工作要求，有时需要工件在运动到某一位置后或者工件停止工作后的一定时间内需要保持位置不变，此时为了防止工件在外力、重力等其他力作用下发生位移，就需要对油缸进行锁紧。

目前，油缸的自锁主要依靠封堵压力油的方式来实现，然而这种锁紧方式易发生液压油泄露，而液压油泄漏后就会出现“负压效应”和“软腿现象”，虽然针对上述现象，做了很多的改进方案，但是均没有从根本上解决上述问题。为了实现油缸的自锁，还可以采用液压锁，但是液压锁在自锁过程中同样存在泄露问题，泄漏后发生自锁精度不高及工件位移现象，在发生油路故障时，精度和可靠性就更加无法保障，所以液压锁无法长时间实现对油缸的自锁，而且由于液压锁往往都需要单向阀、换向阀等多个辅助元件共同作用来实现油缸的自锁，这不但使自锁成本高，也使实现自锁时占用了更多的空间，增多了油路，使发生泄漏的可能性进一步增加，给维修和使用带来不便。

发明内容

为了解决采用封堵压力油和液压锁方式进行油缸自锁时存在的问题，本发明提出了一种全新结构形式的油缸。该油缸包括缸体、活塞和锁紧组件；其中，所述缸体上设有A口和B口，所述活塞位于所述缸体内部，并且将所述缸体的内部分割为互不连通的第一控制腔和第二控制腔，所述第一控制腔与A口保持连通，所述第二控制腔与B口保持连通，所述活塞在所述第一控制腔和所述第二控制腔之间的介质压力作用下进行往复运动；所述活塞的一端设有活塞杆，所述活塞杆穿过所述第一控制腔伸出至所述缸体的外部，所述活塞的另一端设有连接杆，所述连接杆沿所述缸体的轴线布设并且位于所述第二控制腔中；所述锁紧组件与所述缸体固定连接并且位于所述第二控制腔的端部，所述锁紧组件与所述连接杆可以进行机械连接；

当所述活塞在所述第一控制腔和所述第二控制腔之间介质压力的作用下向所述第一控制腔方向移动时，所述锁紧组件脱开与所述连接杆的机械连接；当所述活塞在所述第一控制腔和所述第二控制腔之间介质压力的作用下向所述第二控制腔方向移动并且移动至所述第二控制腔的终端位置时，所述锁紧组件与所述连接杆形成机械连接。

优选的，所述锁紧组件包括锁紧杆，所述锁紧杆与所述缸体活动连接，并且可以相对于所述缸体进行往复运动，形成与所述连接杆的反复连接。

进一步优选的，所述锁紧杆与所述缸体通过转销连接，使所述锁紧杆的两端可以绕所述转销进行往复同步摆动；所述锁紧杆的一端为连接端，另一端为驱动端；通过驱动所述锁紧杆的驱动端运动，带动所述锁紧杆的连接端绕所述转销转动，形成所述锁紧杆中连接端与所述连接杆的连接和脱离。

进一步优选的，所述锁紧组件包括锁紧座和第一弹性件；所述锁紧座与所述锁紧杆中的驱动端形成斜面相对滑动连接，所述锁紧座可以相对于所述缸体进行轴向往复运动，并且所述锁紧座相对于所述缸体向远离所述活塞方向运动时驱动所述锁紧杆中的驱动端绕所述转销转动，使所述锁紧杆中的连接端脱离与所述连接杆的连接；所述第一弹性件沿所述缸体的直径方向布设，并且一端与所述锁紧杆中靠近连接端的位置接触，另一端与所述缸体接触，以驱动所述锁紧杆中的连接端绕所述转销转动，使所述锁紧杆中的连接端向所述缸体的轴线方向运动。

进一步优选的，所述锁紧组件包括多个锁紧杆和多个第一弹性件，并且多个锁紧杆和多个第一弹性件沿所述连接杆的圆周方向均布，且所有锁紧杆的驱动端均与所述锁紧座形成斜面相对滑动连接。

进一步优选的，所述锁紧组件还包括第二弹性件，并且所述锁紧座作为所述第二控制腔的终端；所述第二弹性件沿所述缸体的轴线方向布设，并且一端与所述锁紧座接触，另一端与所述缸体接触，以驱动所述锁紧座向所述活塞方向运动；所述锁紧座承受所述第二控制腔中的介质压力以克服所述第二弹性件进行运动。

进一步优选的，所述锁紧组件还包括调节座；所述调节座与所述缸体采用螺纹连接，并且所述第二弹性件的一端与所述锁紧座接触，另一端与所述调节座接触。

进一步优选的，所述锁紧杆中的连接端为直钩形状并且上表面设有斜面，所述连接杆为T形结构；所述连接杆向所述第二控制腔的终端方向移动时，所述连接杆的水平杆与所述锁紧杆中连接端上的斜面接触，形成斜面相对滑动以驱动所述锁紧杆中的连接端绕所述转销转动打开，待所述连接杆中的水平杆划过所述锁紧杆的连接端后，所述锁紧杆的连接端在所述第一弹性件的作用下绕所述转销反向转动，形成所述锁紧杆对所述连接杆的限位固定。

进一步优选的，所述锁紧组件还设有定位杆，所述定位杆位于所述缸体的轴线位置，并且所述定位杆的直径尺寸等于或大于所述连接杆中水平杆的直径尺寸，以定位所述锁紧杆中连接端向所述缸体轴线方向运动的位置。

优选的，所述锁紧组件与所述缸体采用可拆卸式固定连接。

相较于现有结构形式的油缸，本发明的油缸具有以下有益技术效果：

1、在本发明的油缸中，通过在缸体内部的第二控制腔终端位置布设锁紧组件，利用锁紧组件对移动至第二控制腔终端位置活塞进行机械连接，从而形成对活塞的限位固定，达到对整个油缸状态的锁定。这样，不仅利用锁紧组件对活塞的机械连接形成机械锁定，提高对活塞位置固定的牢固稳定性，保证对油缸状态锁定的可靠性，而且通过在整个缸体内部完成对活塞的锁定，省去了对密封件的额外锁定密封要求，避免了现有油缸中利用密封锁定时发生的油液外漏问题，提高了对使用环境的保护和对油缸锁定的稳定可靠性。同时，也减少了现有油缸完成锁定和解锁过程中对单向阀、液压锁等辅助元件的使用，获得了结构简单、体积紧凑、制造成本低的有益技术效果。

2、在本发明中，通过布设可以绕转轴往复转动的锁紧杆，并且锁紧杆的连接端与活塞上的连接杆形成斜面相对滑动连接，锁紧杆的驱动端与锁紧座形成斜面相对滑动连接，并且在连接端与缸体之间布设第一弹性件。此时，活塞带动连接杆可以直接驱动锁紧杆进行打开运动，并在第一弹性件作用下完成对连接杆运动到位后的自动锁定限位，同时在第二控制腔介质压力作用下可以驱动锁紧座和活塞进行先后动作，依次完成对活塞的解锁和驱动。这样，就实现了活塞往复移动过程中的自动锁定和自动解锁操作，实现了对油缸进行锁定和解锁操作的自动化。

附图说明

图1为本实施例油缸中活塞处于锁定状态的结构示意图；

图2为本实施例油缸中活塞杆开始进行伸出运动时的结构示意图；

图3为本实施例油缸中活塞杆伸出运动过程中的结构示意图；

图4为本实施例油缸中连接杆与锁紧组件接触时的结构示意图；

图5为本实施例油缸中活塞进入锁定状态时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细介绍。

结合图1至图5所示，本实施例的油缸，包括缸体1、活塞2和锁紧组件3。其中，在缸体1上设有分别与不同管路连通的A口和B口，活塞2位于缸体1的内部，并且将缸体1的内部分割为互不连通的第一控制腔11和第二控制腔12，第一控制腔11与A口保持连通，第二控制腔12与B口保持连通，此时活塞2在第一控制腔11和第二控制腔12之间介质压力的作用下，可以沿缸体1的轴线方向进行往复运动。活塞2的一端设有活塞杆21，活塞杆21穿过第一控制腔11伸出至缸体1的外部，活塞2的另一端设有连接杆22，连接杆22位于第二控制腔12中。锁紧组件3与缸体1固定连接并且位于第二控制腔12的端部，用于对连接杆22进行机械连接，从而形成对活塞2位置的机械固定。

其中，当活塞2在第一控制腔11和第二控制腔12之间介质压力作用下向第一控制腔11方向移动时，锁紧组件3脱开与连接杆22的机械连接，使活塞杆21自由伸出至缸体1的外部。当活塞2在第一控制腔11和第二控制腔12之间介质压力作用下向第二控制腔12方向移动并且移动至第二控制腔12的终端位置时，锁紧组件3与连接杆22形成机械连接，对活塞2的位置进行机械固定，从而对整个油缸工作状态的锁定。

结合图1和图2所示，锁紧组件3包括锁紧杆31。锁紧杆31与缸体1活动连接，可以相对于缸体1进行往复运动。此时，通过控制锁紧杆31相对于缸体1的往复运动，就可以控制其与连接杆22的反复连接固定。

其中，在本实施例中，锁紧杆31与缸体1通过转销32连接，使锁紧杆31的两端可以绕转销32进行同时往复摆动。此时，以转销32的位置为参照，锁紧杆31的一端为连接端311，另一端为驱动端312，并且通过驱动驱动端312绕转销32进行往复运动，就可以带动连接端311绕转销32进行转动，从而控制连接端311与连接杆22之间的连接和脱离。

虽然，在本实施例中是通过锁紧杆绕转销的往复转动，实现锁紧杆与连接杆的反复连接固定，但是，在其他实施例中也可以采用其他结构形式的锁紧杆对连接杆进行连接固定，例如锁紧杆直接采用销轴结构形式，并且在连接杆上布设对应的销孔，当连接杆移动到固定位置后通过对销轴结构形式的锁紧杆进行往复插装移动，控制其与销孔的插装连接关系就可以完成对连接杆的固定，从而实现锁紧组件对活塞位置的锁定。

结合图1和图2所示，在本实施例的锁紧组件3还设有锁紧座33和第一弹性件34。其中，锁紧座33的上端设有卡槽，锁紧杆31中的驱动端312设有斜面3121，从而在锁紧座33与驱动端312之间形成斜面相对滑动连接，并且锁紧座33可以相对于缸体1进行轴向往复运动。第一弹性件34沿缸体1的直径方向布设，并且一端与锁紧杆31中靠近连接端311的位置接触，另一端与缸体1接触，以驱动连接端311绕转销32转向缸体的轴线，使连接端311与连接杆22形成连接。

此时，当锁紧座33相对于缸体1向远离活塞方向运动时，即沿图1所示向下运动时，锁紧座33的上端开槽与驱动端312的斜面3121形成接触并驱动驱动端312绕转销32转动，从而带动连接端311克服第一弹性件34的作用力，使连接端311向远离缸体轴线的方向运动形成打开状态，使连接杆22可以自由运动，解除对连接杆22的固定。当锁紧座33相对于缸体1向靠近活塞方向运动时，即沿图1所示向上运动时，锁紧座32的上端卡槽失去与驱动端312的接触，使连接端311在第一弹性件34的作用力下向缸体轴线方向运动形成闭合状态，阻断连接杆22沿轴向的自由运动，形成对连接杆22的固定。

这样，借助上端设有卡槽的锁紧座相对于设有斜面的连接端进行往复运动以及第一弹性件对连接端的驱动作用，就可以根据活塞在缸体内的往返运动以及连接杆的位置，通过控制锁紧座的运动形成锁紧杆对连接杆的固定和解除，从而完成对活塞位置的机械固定和解除。同样，在其他实施例中，也可以采用结构形式的锁紧座甚至其他形式机构来驱动锁紧杆进行动作，例如通过沿缸体直径方向布设电磁铁或其他直线运动机构，以此驱动端进行往返动作，同样也可以实现对连接端的打开和闭合控制，实现锁紧杆对连接杆位置的固定和解除。

结合图1所示，在本实施例的锁紧组件中布设了两个锁紧杆31和两个第一弹性件34，并且两个锁紧杆31和两个第一弹性件34沿连接杆22的圆周方向均布，同时两个驱动端312的斜面3121均与锁紧座33的卡槽接触形成斜面相对滑动连接。这样，锁紧座就可以同时驱动多个锁紧杆进行同步动作，形成闭合状态下多个锁紧杆同时对连接杆的固定，提高对活塞机械锁定的稳定性。

此外，结合图1和图2所示，锁紧组件3还设有一个第二弹性件35，并且锁紧座33直接作为第二控制腔12的终端，即第二控制腔12由缸体1、活塞2和锁紧座33构成。其中，第二弹性件35沿缸体1的轴线方向布设，并且一端与锁紧座33的下表面接触，另一端与缸体1接触，以驱动锁紧座33向活塞方向运动，同时，锁紧座33的上表面承受第二控制腔12中压力介质的作用力以克服第二弹性件35而向下运动。

此时，借助B口处的介质压力和第二弹性件35分别对锁紧座33产生的作用力就可以控制锁紧座33的运动，即当B口介质压力对锁紧座33的作用力大于第二弹性件35对锁紧座33的作用力时，锁紧座33向下运动，控制锁紧件31形成打开状态，反之，锁紧座33向上运动，控制锁紧件31形成闭合状态。这样，就实现了由B口处介质压力变化对锁紧座的动作控制，进而实现由B口介质压力变化对活塞固定和解除的控制。

同样，在其他实施例中，也可以采用其他方式控制锁紧座的动作，例如借助直线运动机构与锁紧座进行直接连接驱动，甚至是将A口处介质引流至锁紧座的下方替代第二弹性件，形成由A口和B口之间介质压力差控制锁紧座的运动，进而形成由A口和B口之间介质压力差对活塞的锁定控制。

进一步，结合图1和图2所示，在锁紧组件3中还设有一个调节座36。其中，调节座36与缸体1采用螺纹连接，并且第二弹性件35的一端与锁紧座33接触，另一端与调节座36接触。这样，不仅便于对第二弹性件的拆装更换，而且还可以通过对调节座的旋转操作，调整第二弹性件的预紧力，进而改变对锁紧座运动的控制，满足更多工况的使用，提高该油缸的使用效率。

结合图1和图2所述，在本实施例中，将锁紧杆31中的连接端311设计为直钩形状并且其上表面设有斜面3111，同时连接杆22采用T形结构。此时，当连接杆22移动至第二控制腔12的终端位置时，连接杆22的水平杆与连接端311的斜面3111形成接触，并直接通过连接杆22对斜面3111的作用驱动连接端311克服第一弹性件34而转动打开，并且待连接杆22中的水平杆划过连接端311后，连接端311在第一弹性件34的作用下再绕转销32反向转动，自动形成锁紧杆31对连接杆22的轴向限位固定，形成对活塞位置的锁定。

这样，就形成了由A口介质压力控制活塞进入锁定状态，由B口介质压力控制活塞解除锁定。即当A口处介质压力大于B口处介质压力而驱动活塞向第二控制室方向运动，并使连接杆运动至第二控制室终端时，在第一控制腔中介质对活塞的持续作用下，由连接杆驱动锁紧杆的连接端克服第一弹性件作用力，形成对锁紧杆打开以及自动闭合，从而完成对活塞的自动锁定；当B口处介质压力升高而要驱动活塞向第一控制室方向运动时，预先由第二控制腔中介质驱动锁紧座向下运动克服第二弹性件的作用力，使锁紧杆在锁紧座的作用下打开而脱离对连接杆的固定，接触对活塞的锁定，进而使活塞在B口处介质压力的驱动下向第一控制室方向运动。

此外，在本实施例的锁紧组件3还设有一个定位杆37。其中，定位杆37位于缸体1的轴线位置，并且定位杆37的直径尺寸等于或大于连接杆22中水平杆的直径尺寸。此时，不仅可以在锁紧杆的连接端向缸体轴线方向运动时，由定位杆的外表面对连接端的位置形成定位，避免连接端与连接杆之间形成直接接触碰撞，从而提高对连接杆的保护，而且还可以对活塞向第二控制腔方向运动的轴向位置以及连接杆的位置进行定位，提高锁紧组件对活塞的锁定精度。

另外，在本实施例中，锁紧组件3与缸体1之间采用可拆卸式固定连接，例如螺纹连接。这样，不仅便于对整个油缸进行拆装维护，而且还便于对各个零部件的加工制造，提高整个油缸的加工制造精度，保证油缸的工作稳定性。

结合图1至图5所示，本实施例的油缸进行工作时，通过将A口和B口分别与外界管路的连通，活塞2在第一控制腔11和第二控制腔12之间的介质压力作用下就可以进行往复运动，进而带动活塞杆21进行伸出和回收动作。

其中，当活塞2在第一控制腔11中介质压力和第二控制腔12中介质压力的共同作用下移动至第二控制腔12的终端位置时，连接杆22与锁紧杆31的连接端311接触并克服第一弹性件34将连接端311打开，当连接杆22划过连接端311移动至定位杆37处后，连接端311在第一弹性件34的驱动下再反向运动至关闭状态，从而完成对连接杆22的定位固定，形成对活塞的自动锁定。

其中，当第二控制腔12中介质压力升高至克服第二弹性件35驱动锁紧座34向下运动时，锁紧座34与锁紧杆31的驱动端312接触并驱动驱动端312绕转销32转动，从而带动连接端311克服第一弹性件34的作用力形成打开状态，当第二控制腔12中介质压力继续升高至可以驱动活塞2向第一控制腔11方向运动时，开始驱动活塞2向第一控制腔11的方向移动，使连接杆22脱离锁紧组件3，直至活塞2移动至第二控制腔11的终端位置，完成对活塞杆21的伸出动作。在此过程中，锁紧座34在第二控制腔12中介质压力作用下保持在最下端位置，使锁紧杆31处于打开状态，直至第二控制腔12中的介质压力降低，使锁紧座34在第二弹性件35的作用下向上运动，锁紧杆31在第一弹性件34的作用下反向转动形成关闭状态。

在本实施例中，第一弹性件和第二弹性件均采用螺旋弹簧结构，同样在他实施例中，也可以采用其他结构形式的弹性件，例如碟簧。

Claims (5)

1.一种油缸，其特征在于，包括缸体、活塞和锁紧组件；其中，所述缸体上设有A口和B口，所述活塞位于所述缸体内部，并且将所述缸体的内部分割为互不连通的第一控制腔和第二控制腔，所述第一控制腔与A口保持连通，所述第二控制腔与B口保持连通，所述活塞在所述第一控制腔和所述第二控制腔之间的介质压力作用下进行往复运动；所述活塞的一端设有活塞杆，所述活塞杆穿过所述第一控制腔伸出至所述缸体的外部，所述活塞的另一端设有连接杆，所述连接杆沿所述缸体的轴线布设并且位于所述第二控制腔中；所述锁紧组件与所述缸体固定连接并且位于所述第二控制腔的端部，所述锁紧组件与所述连接杆可以进行机械连接；

当所述活塞在所述第一控制腔和所述第二控制腔之间介质压力的作用下向所述第一控制腔方向移动时，所述锁紧组件脱开与所述连接杆的机械连接；当所述活塞在所述第一控制腔和所述第二控制腔之间介质压力的作用下向所述第二控制腔方向移动并且移动至所述第二控制腔的终端位置时，所述锁紧组件与所述连接杆形成机械连接；

所述锁紧组件包括锁紧杆，所述锁紧杆与所述缸体活动连接，并且可以相对于所述缸体进行往复运动，形成与所述连接杆的反复连接；所述锁紧杆与所述缸体通过转销连接，使所述锁紧杆的两端可以绕所述转销进行往复同步摆动；所述锁紧杆的一端为连接端，另一端为驱动端；通过驱动所述锁紧杆的驱动端运动，带动所述锁紧杆的连接端绕所述转销转动，形成所述锁紧杆中连接端与所述连接杆的连接和脱离；

所述锁紧组件包括锁紧座和第一弹性件；所述锁紧座与所述锁紧杆中的驱动端形成斜面相对滑动连接，所述锁紧座可以相对于所述缸体进行轴向往复运动，并且所述锁紧座相对于所述缸体向远离所述活塞方向运动时驱动所述锁紧杆中的驱动端绕所述转销转动，使所述锁紧杆中的连接端脱离与所述连接杆的连接；所述第一弹性件沿所述缸体的直径方向布设，并且一端与所述锁紧杆中靠近连接端的位置接触，另一端与所述缸体接触，以驱动所述锁紧杆中的连接端绕所述转销转动，使所述锁紧杆中的连接端向所述缸体的轴线方向运动；

所述锁紧组件还包括第二弹性件，并且所述锁紧座作为所述第二控制腔的终端；所述第二弹性件沿所述缸体的轴线方向布设，并且一端与所述锁紧座接触，另一端与所述缸体接触，以驱动所述锁紧座向所述活塞方向运动；所述锁紧座承受所述第二控制腔中的介质压力以克服所述第二弹性件进行运动；所述锁紧杆中的连接端为直钩形状并且上表面设有斜面，所述连接杆为T形结构；所述连接杆向所述第二控制腔的终端方向移动时，所述连接杆的水平杆与所述锁紧杆中连接端上的斜面接触，形成斜面相对滑动以驱动所述锁紧杆中的连接端绕所述转销转动打开，待所述连接杆中的水平杆划过所述锁紧杆的连接端后，所述锁紧杆的连接端在所述第一弹性件的作用下绕所述转销反向转动，形成所述锁紧杆对所述连接杆的限位固定。

2.根据权利要求1所述的油缸，其特征在于，所述锁紧组件包括多个锁紧杆和多个第一弹性件，并且多个锁紧杆和多个第一弹性件沿所述连接杆的圆周方向均布，且所有锁紧杆的驱动端均与所述锁紧座形成斜面相对滑动连接。

3.根据权利要求1所述的油缸，其特征在于，所述锁紧组件还包括调节座；所述调节座与所述缸体采用螺纹连接，并且所述第二弹性件的一端与所述锁紧座接触，另一端与所述调节座接触。

4.根据权利要求1所述的油缸，其特征在于，所述锁紧组件还设有定位杆，所述定位杆位于所述缸体的轴线位置，并且所述定位杆的直径尺寸等于或大于所述连接杆中水平杆的直径尺寸，以定位所述锁紧杆中连接端向所述缸体轴线方向运动的位置。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的油缸，其特征在于，所述锁紧组件与所述缸体采用可拆卸式固定连接。

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