CN112777537A - 重载驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种重载驱动装置。本发明包括缸体内设置有朝上伸缩柱塞的纵向举升器和横向驱动器，纵向举升器还包括两个朝下伸缩的活塞杆，横向驱动器包括底盘座、长方外型的齿条缸、齿轮轴，底盘座上方设置容纳适配齿条缸外型的沉槽，齿条缸放置其中，缸体固定设置于底盘座上，齿条缸两端连接缸体朝下设置的活塞杆，齿条缸为包括外方缸体内装入齿条柱塞并且两端装设提升盖，外方缸体中段底部设置开口，底盘座设置齿轮轴并与齿条柱塞的齿条啮合，齿条缸供入油压驱动齿条柱塞往复轴向运动从而啮合驱动齿轮轴旋转输出扭矩，缸体的活塞杆升降提升齿条缸使齿条与齿轮轴的齿轮啮合或分离，上述驱动结构紧凑且载重大，扭矩强，拆卸维护便利。
Description
技术领域
本发明属于重载驱动技术领域，具体是一种重载驱动装置。
背景技术
在现代工业生产中，存在大载荷元器件的位移驱动，包括横向驱动进行长距离移动和纵向托举升降的工况，一般采用电驱动并通过常规机械传动机构实现，又或者采用液压马达等常规液压驱动实现，但是，在空间紧凑的环境中，上述方案不适用，因为无论是常规机械传动机构还是液压马达等驱动方式，都存在较大体积，尤其是在空间局限的情况下，上述驱动方式的驱动承载能力低，无法输出可匹配元件重量的扭矩或推力，机械结构或者传动强度不够，维护难，结构复杂，可靠性低，无法满足狭小空间下重载工况的苛刻要求。
发明内容
本发明为了解决紧凑空间下大载荷位移驱动的问题，发明一种重载驱动装置。
本发明采取以下技术方案：
重载驱动装置，包括纵向举升器和横向驱动器：纵向举升器包括缸体及缸体内设置有朝上伸缩的柱塞，缸体还对称设置有两个提升缸，提升缸的活塞杆朝下伸出，横向驱动器包括底盘座、齿条缸，齿轮轴，齿条缸为长方外型，底盘座上方设置容纳适配齿条缸外型的沉槽，齿条缸放置于底盘座的沉槽中间隙配合，缸体固定设置于底盘座上，齿条缸两端连接缸体朝下设置的活塞杆杆端，齿条缸包括：外方缸体、齿条柱塞和提升盖，外方缸体内装入齿条柱塞，外方缸体两端装设提升盖，外方缸体中段底部设置开口，齿条柱塞的齿形朝向外方缸体的开口，底盘座设置齿轮轴，齿轮轴包括齿轮和轴，轴端设置于底盘座的轴孔内，齿轮与齿条柱塞的齿条啮合，啮合部位于外方缸体的开口内，齿条缸供入油压驱动齿条柱塞往复轴向运动从而啮合驱动齿轮轴旋转输出扭矩，提升缸的活塞杆升降，与活塞杆连接的齿条缸在底盘座的沉槽内上下位移，使齿条柱塞的齿条与齿轮啮合或分离。
底盘座设置有锁止齿轮的锁紧器，包括齿型头、锁紧活塞、弹簧，底盘座体内设置有容纳齿型头的卡头腔，底盘座体内还设置有容纳锁紧活塞、弹簧（9）的活塞腔，锁紧活塞和齿型头通过活塞杆连接，活塞腔内被活塞分割有杆腔和无杆腔，无杆腔内设置弹簧，弹簧弹力推动齿型头啮合齿轮外齿，有杆腔输入压力分离齿型头和啮合齿轮。
外方缸体中段筒内设置有与圆柱齿条外圆适配的孔。
齿型头为一侧设置与齿轮外齿齿型不同的卡头，使二者在啮合状态下，齿型头的齿形与齿轮外齿留有啮合间隙。
齿轮轴端设置有轮。
提升盖上端设置有用于悬吊连接的吊耳，提升盖的端面设置圆柱凸台，圆柱凸台外周设置装设密封的沟槽，圆柱凸台外圆适配外方缸体两端的孔腔，圆柱凸台装入外方缸体的孔腔端，齿条缸的两端形成封闭的左腔、右腔，提升盖设置有油道，外部连接的油压从吊耳上端外接孔连通油道并从圆柱凸台端接入左腔\右腔内。
连接提升缸上无杆腔的回路中设置液控单向阀，液控单向阀的控制油连接提升缸下有杆腔。
连接锁紧器有杆腔的回路中设置分支回路连接右腔，分支回路中设置单向顺序阀。
缸体与底盘座限位连接或固定连接，限位连接是通过缸体与底盘座之间设置限位销，固定连接通过缸体与底盘座之间设置螺栓或焊接。
与现有技术相比，本发明可以获得以下技术效果：采用液动力的齿轮齿条啮合驱动承载能力大，紧凑设计的齿轮齿条液动分离\啮合，适配齿轮齿条啮合的液动分离锁紧方式，顺序控制的外部油压接入，简化紧固件的装配工艺。
本发明实现了大负载元器件的重载驱动，具有结构紧凑、驱动力强、性能可靠、维护方便等特点。
附图说明
图1是本发明正向示意图；
图2是本发明图1J-J剖面结构及控制连接示意图；
图3是本发明装有齿轮驱动轴的底盘座三维示意图；
图4是本发明齿条缸三维示意图；
图5是本发明图1J-J剖面结构及增设单向顺序阀的控制连接示意图。
其中，1-底盘座、2-缸体、3-外方缸体、4-齿条柱塞、5-提升盖、6-提升缸、7-柱塞、8-锁紧活塞、9-弹簧、10-齿型头、11-齿轮轴、12-轮、13-限位销、14-单向顺序阀、15-液控单向阀、601-活塞杆容腔、602-活塞杆、1101-齿轮、1102-轴。
具体实施方式
如图1-4，重载驱动装置，包括：横向驱动器和纵向举升器；
其中，横向驱动器包括底盘座1、缸体2、外方缸体3、齿条柱塞4、提升盖5、提升缸6、齿轮轴11、轮12，外方缸体3是外型为方型的长缸筒，外方缸体3中段底部设置开口，外方缸体3两端筒内同轴设置适配活塞动作的规则孔腔，齿条柱塞4为两端设置活塞的圆柱齿条，活塞外面设置沟槽并装设密封，齿条柱塞4装设于外方缸体3筒内，齿条柱塞4的齿形朝向外方缸体3的开口。
进一步的，外方缸体3中段筒内设置有与圆柱齿条外圆适配的孔，增强其啮合驱动时的承载力。
如图4，外方缸体3两端分别连接设置提升盖5，提升盖5上端设置有用于悬吊连接的吊耳，提升盖5的端面设置圆柱凸台，圆柱凸台外周设置装设密封的沟槽，圆柱凸台外圆适配外方缸体3两端的孔腔，圆柱凸台装入外方缸体3的孔腔端，外方缸体3内装入齿条柱塞4，外方缸体3两端装设提升盖5组合成一个齿条缸，齿条缸的两端形成封闭的左腔Z、右腔Y，左腔Z、右腔Y交替接入压力可实现齿条柱塞4的左右往复轴向移动，油压的接入是通过提升盖5设置的油道实现，外部连接的油压从吊耳上端外接孔连通油道并从圆柱凸台端接入左腔\右腔内。
如图3，底盘座1上方设置有容纳适配齿条缸外型的沉槽，齿条缸放置于底盘座1的沉槽中，缸体2设置于底盘座1上，二者之间设置定位销限位或者采用螺钉连接或焊接。
纵向举升器具体为缸体2设置朝上的柱塞容腔，容腔内设置上下伸缩的柱塞7，柱塞7受到油压驱动伸出缸体外从而实现纵向举升。
如图2，缸体2边侧还对称设置有两个朝下活塞杆容腔601，活塞杆容腔601内装设朝下伸缩的活塞杆602，构成两个对称设置的提升缸6，活塞杆602包括活塞和杆并连接一体，活塞杆容腔601被活塞分割为上无杆腔和下有杆腔，提升缸6的上无杆腔和下有杆腔分别外接油压。
如图1-2，齿轮轴11包括：齿轮1101和连接齿轮两端的轴1102，底盘座1设置适配齿轮轴11的轴孔和齿轮容腔，齿轮轴11装设于底盘座1，齿轮1101位于沉槽内，齿轮1101与齿条柱塞4的齿条啮合，啮合部位于外方缸体3的开口内；
齿条缸供入油压能够驱动齿条柱塞4往复轴向运动从而啮合驱动齿轮轴11旋转输出扭矩，缸体2边侧的提升缸6活塞杆升降，与活塞杆连接的齿条缸在底盘座1的沉槽内上下位移，使齿条柱塞4的齿条与齿轮1101啮合或分离，因此，底盘座1的沉槽深度满足齿条缸上下位移，位移的距离满足齿轮齿条由啮合状态转变为分离状态。
如图1，齿轮轴端设置有轮12。
如图1-2，底盘座1体内还设置有锁止齿轮1101防止其旋转的锁紧器，包括齿型头10、锁紧活塞8、弹簧9，齿型头10为一侧设置齿型的卡头，底盘座1体内设置有容纳齿型头10的卡头腔，底盘座1体内还设置有容纳锁紧活塞8、弹簧9的活塞腔，锁紧活塞8、弹簧9置于活塞腔内，锁紧活塞8与卡头腔的齿型头10通过活塞杆连接，活塞杆孔和锁紧活塞8外圆分别设置密封，活塞腔内被活塞分割有杆腔和无杆腔，无杆腔内设置弹簧9，弹簧9推动活塞、活塞杆及连接的齿型头10靠近齿轮1101外齿，齿型头10锁止齿轮1101，无杆腔内接入压力油驱动活塞、活塞杆及连接的齿型头10与齿轮1101的外齿分离脱开。
优选的，齿型头10的齿形与齿轮1101外齿形适配，但非紧密配合，预设啮合间隙，作用为预留齿轮便于微调旋转的间隙，为分离的齿轮齿条对位啮合创造条件。
工作方式为：
实施例一，如图2，左腔Z外接A口压力油,右腔Y外接A‘口压力油,锁紧器的有杆腔外接B口压力油，右腔Y外接B口压力油，B口压力油输入到右腔Y的回路中还设置单向顺序阀14，提升缸6的下有杆腔外接C口压力油，提升缸6的上无杆腔外接D口压力油,D口压力油输入到上无杆腔的回路中还设置液控单向阀15，液控单向阀15的控制油连接C口压力油，柱塞容腔外接E口压力油；
纵向举升器工作：E口压力油输入至柱塞容腔，柱塞7受到压力作用向上伸出推顶负载升起，E口压力油泄压，柱塞7下降。
横向驱动器工作：初始状态为：锁紧器锁止齿轮1101，齿轮1101与齿条柱塞4的的齿条啮合。
B口压力油输入锁紧器的有杆腔，锁紧器的有杆腔首先建立压力，锁紧活塞8压缩弹簧缩回活塞杆并分离齿型头10与齿轮1101，A‘口压力输入齿条缸的右腔Y，左腔Z泄压，齿条柱塞4由右腔Y向左腔Z轴向运动，齿条柱塞4的齿条啮合驱动齿轮1101旋转，如图2，锁紧器的有杆腔和齿条缸的右腔Y泄压，锁紧器锁紧齿轮1101，C口压力油输入提升缸6的下有杆腔，C口压力油输入控制打开液控单向阀15，提升缸6的上无杆腔经由液控单向阀15从D口泄压，与活塞杆602连接的齿条缸在底盘座1的沉槽内向上位移，使齿条柱塞4的齿条与齿轮1101从啮合状态变为分离状态，A口压力油接入左腔Z，右腔Y泄压，齿条柱塞4由左腔Z向右腔Y轴向运动到端头，D口压力油经由液控单向阀15输入提升缸6的上无杆腔，活塞杆602伸出，与其连接的齿条缸在底盘座1的沉槽内向下位移，使齿条柱塞4的齿条与齿轮1101从分离状态变为啮合状态，齿型头10的齿形与齿轮1101外齿非紧密配合，预留微调旋转的间隙，便于齿条与齿轮1101对位啮合，D口输入上无杆腔的压力油通过液控单向阀15保持其压力，保证齿条与齿轮1101可靠啮合，上述过程循环执行，驱动齿轮轴11旋转持续输出扭矩至轮12。
左腔Z、右腔Y、锁紧器的有杆腔分别独立输入控制油时，可单独控制齿型头10与齿轮1101分离，配合提升缸6的升降动作，实现驱动齿轮轴11的正反旋转。
齿条缸的组件无需采取紧固件连接，通过底盘座1的沉槽限位和限动，拆卸维修方便，结构简单。
如图1-3，缸体2和底盘座1的连接可以是限位销13固定限位，限位销13也可以是螺栓等紧固件，还可以采用焊接连接，当采用限位销13时，提升或压下齿条缸的力小于负载+缸体2的质量总和，防止其顶起。
实施例二，如图5，在图2基础上增设单向顺序阀14，右腔Y外接B口压力油，B口压力油输入到右腔Y的回路中设置单向顺序阀14，
横向驱动器工作：初始状态为：锁紧器锁止齿轮1101，齿轮1101与齿条柱塞4的的齿条啮合。
B口压力油输入锁紧器的有杆腔和齿条缸的右腔Y，因单向顺序阀14的存在，锁紧器的有杆腔首先建立压力，锁紧活塞8压缩弹簧缩回活塞杆并分离齿型头10与齿轮1101，B口压力油随后经过单向顺序阀14输入齿条缸的右腔Y，左腔Z泄压，齿条柱塞4由右腔Y向左腔Z轴向运动，齿条柱塞4的齿条啮合驱动齿轮1101旋转，如图2，锁紧器的有杆腔和齿条缸的右腔Y泄压，锁紧器锁紧齿轮1101，C口压力油输入提升缸6的下有杆腔，C口压力油输入控制打开液控单向阀15，提升缸6的上无杆腔经由液控单向阀15从D口泄压，与活塞杆602连接的齿条缸在底盘座1的沉槽内向上位移，使齿条柱塞4的齿条与齿轮1101从啮合状态变为分离状态，A口压力油接入左腔Z，右腔Y泄压，齿条柱塞4由左腔Z向右腔Y轴向运动到端头，D口压力油经由液控单向阀15输入提升缸6的上无杆腔，活塞杆602伸出，与其连接的齿条缸在底盘座1的沉槽内向下位移，使齿条柱塞4的齿条与齿轮1101从分离状态变为啮合状态，齿型头10的齿形与齿轮1101外齿非紧密配合，预留微调旋转的间隙，便于齿条与齿轮1101对位啮合，D口输入上无杆腔的压力油通过液控单向阀15保持其压力，保证齿条与齿轮1101可靠啮合，上述过程循环执行，驱动齿轮轴11旋转持续输出扭矩至轮12。
Claims (9)
1.重载驱动装置，包括纵向举升器和横向驱动器，其特征在于：所述纵向举升器包括缸体（2）及缸体（2）内设置有朝上伸缩的柱塞（7），所述缸体（2）还对称设置有两个提升缸（6），所述提升缸（6）的活塞杆（602）朝下伸出，所述横向驱动器包括底盘座（1）、齿条缸，齿轮轴（11），所述齿条缸为长方外型，所述底盘座（1）上方设置容纳适配齿条缸外型的沉槽，所述齿条缸放置于底盘座（1）的沉槽中间隙配合，所述缸体（2）固定设置于底盘座（1）上，所述齿条缸两端连接缸体（2）朝下设置的活塞杆（602）杆端，所述齿条缸包括：外方缸体（3）、齿条柱塞（4）和提升盖（5），外方缸体（3）内装入齿条柱塞（4），外方缸体（3）两端装设提升盖（5），外方缸体（3）中段底部设置开口，齿条柱塞（4）的齿形朝向外方缸体（3）的开口，所述底盘座（1）设置齿轮轴（11），所述齿轮轴（11）包括齿轮（1101）和轴，轴端设置于底盘座（1）的轴孔内，所述齿轮与齿条柱塞（4）的齿条啮合，啮合部位于外方缸体（3）的开口内，所述齿条缸供入油压驱动齿条柱塞（4）往复轴向运动从而啮合驱动齿轮轴（11）旋转输出扭矩，所述提升缸（6）的活塞杆（602）升降，与活塞杆（602）连接的齿条缸在底盘座（1）的沉槽内上下位移，使齿条柱塞（4）的齿条与齿轮啮合或分离。
2.根据权利要求1所述的重载驱动装置，其特征在于：所述底盘座（1）设置有锁止齿轮（1101）的锁紧器，包括齿型头（10）、锁紧活塞（8）、弹簧（9），所述底盘座（1）体内设置有容纳齿型头（10）的卡头腔，所述底盘座（1）体内还设置有容纳锁紧活塞（8）、弹簧（9）的活塞腔，所述锁紧活塞（8）和齿型头（10）通过活塞杆连接，所述活塞腔内被活塞分割有杆腔和无杆腔，所述无杆腔内设置弹簧（9），所述弹簧（9）弹力推动齿型头（10）啮合齿轮（1101）外齿，所述有杆腔输入压力分离齿型头（10）和啮合齿轮（1101）。
3.根据权利要求1所述的重载驱动装置，其特征在于：所述外方缸体（3）中段筒内设置有与圆柱齿条外圆适配的孔。
4.根据权利要求1所述的重载驱动装置，其特征在于：所述齿型头（10）为一侧设置与齿轮（1101）外齿齿型不同的卡头，使二者在啮合状态下，所述齿型头（10）的齿形与齿轮（1101）外齿留有啮合间隙。
5.根据权利要求1所述的重载驱动装置，其特征在于：所述齿轮轴端设置有轮（12）。
6.根据权利要求1所述的重载驱动装置，其特征在于：所述提升盖（5）上端设置有用于悬吊连接的吊耳，所述提升盖（5）的端面设置圆柱凸台，所述圆柱凸台外周设置装设密封的沟槽，所述圆柱凸台外圆适配外方缸体（3）两端的孔腔，所述圆柱凸台装入外方缸体（3）的孔腔端，所述齿条缸的两端形成封闭的左腔、右腔，所述提升盖（5）设置有油道，外部连接的油压从吊耳上端外接孔连通油道并从圆柱凸台端接入左腔\右腔内。
7.根据权利要求1所述的重载驱动装置，其特征在于：所述连接提升缸（6）上无杆腔的回路中设置液控单向阀（15），所述液控单向阀（15）的控制油连接提升缸（6）下有杆腔。
8.根据权利要求2所述的重载驱动装置，其特征在于：所述连接锁紧器有杆腔的回路中设置分支回路连接右腔，所述分支回路中设置单向顺序阀（14）。
9.根据权利要求1所述的重载驱动装置，其特征在于：所述缸体（2）与底盘座（1）限位连接或固定连接，所述限位连接是通过缸体（2）与底盘座（1）之间设置限位销（13），所述固定连接通过缸体（2）与底盘座（1）之间设置螺栓或焊接。
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