CN113107925B - 一种可复合动作的双作用液压缸 - Google Patents

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Abstract

本发明属于液压伺服执行元件相关技术领域，其公开了一种可复合动作的双作用液压缸，双作用液压缸包括活塞杆部件、活塞部件、缸筒及止位筒，止位筒固定设置在缸筒内，活塞部件与止位筒活动连接，且其设置在缸筒内；止位筒上开设有导向槽，导向槽包括相连接的直线段及螺旋段；活塞组件与导向槽滑动连接；活塞杆部件的一端穿过止位筒，另一端与活塞部件活动连接；通过切换所述缸筒的工作油口的进油和排油来调节双作用液压缸的工作状态，工作状态包括两个，分别为活塞杆部件的活塞杆光轴先直线运动再转动的工作状态及活塞杆光轴先转动后直线运动的工作状态。本发明实现了直线运动与转动，适用性较强。

Description

一种可复合动作的双作用液压缸
技术领域
本发明属于液压伺服执行元件相关技术领域，更具体地，涉及一种可复合动作的双作用液压缸。
背景技术
双作用液压缸是将液压能转换为机械能、能实现往复直线运动的液压执行元件，通常由缸筒、活塞、活塞杆、端盖、密封装置等组成，在工程机械、装备制造领域中应用广泛。
然而在许多实际应用中，往往需要执行元件完成直线运动后再转动一定角度，此时单纯地依靠液压缸无法满足功能需求。对于上述问题，现有技术主要是将能实现旋转运动的液压马达与液压缸组合使用，但是这样会增加液压系统的结构和其他附属机构，整个系统复杂且成本较高。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种可复合动作的双作用液压缸，所述双作用液压缸是能够在活塞杆直线伸出到位后再转动一定角度，同时保证结构紧凑，运动平稳可靠且控制方便的可复合动作的双作用液压缸。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种可复合动作的双作用液压缸，所述双作用液压缸包括活塞杆部件、活塞部件、缸筒及止位筒，所述止位筒固定设置在所述缸筒内，所述活塞部件与所述止位筒活动连接，且其设置在所述缸筒内；所述止位筒上开设有导向槽，所述导向槽包括相连接的直线段及螺旋段；所述活塞组件与所述导向槽滑动连接；所述活塞杆部件的一端穿过所述止位筒，另一端与所述活塞部件活动连接；
通过切换所述缸筒工作油口的进油和排油来调节所述双作用液压缸的工作状态，所述工作状态包括两个，分别为所述活塞杆部件的活塞杆光轴先直线运动再转动的工作状态及所述活塞杆光轴先转动后直线运动的工作状态。
进一步地，所述活塞杆光轴转动时，所述活塞部件的活塞不随所述活塞杆光轴转动。
进一步地，所述双作用液压缸还包括前端盖，所述前端盖设置在所述缸筒的开口端；所述缸筒为阶梯状的圆柱体，其包括相连接的大端及小端，所述大端开设有第一凹槽，所述第一凹槽的底面分别开设有导通孔及第二凹槽；所述小端的一侧还开设有第一工作油口及第二工作油口，所述第一工作油口及所述第二工作油口分别与所述导通孔及所述第二凹槽相连通；所述前端盖收容于所述第一凹槽的一端开设有第三凹槽，所述第三凹槽的底面连接有所述止位筒。
进一步地，所述活塞部件包括依次相连接的活塞顶盖、活塞筒部及活塞，所述活塞顶盖与所述导向槽活动连接，所述活塞设置在所述第二凹槽；所述活塞筒部朝向所述活塞杆部件的一端形成有花键结构。
进一步地，所述活塞杆组件还包括滚珠丝杠，所述活塞杆光轴的一端穿过所述前端盖，另一端收容于所述止位筒内且与所述滚珠丝杠的一端螺纹连接，所述滚珠丝杠的另一端设置于所述活塞筒部内。
进一步地，所述活塞杆组件还包括设置在所述活塞筒部上的中间推块、与所述中间推块通过花键耦合的螺母套筒、连接于所述螺母套筒的丝杠螺母、以及设置于所述丝杠螺母上的螺母垫块，所述丝杠螺母套设在所述滚珠丝杠上。
进一步地，所述止位筒用于限制所述螺母套筒、所述丝杠螺母及所述螺母垫块绕所述滚珠丝杠转动。
进一步地，所述丝杠螺母的最大位移为所述中间推块的厚度，通过调节所述中间推块的厚度和所述滚珠丝杠的导程来调节所述活塞杆光轴的最大转动角度。
进一步地，所述滚珠丝杠上还设置有推力球轴承、深沟球轴承及自锁螺母，所述自锁螺母与所述滚珠丝杠上的轴肩进行配合来对所述滚珠丝杠上设置的部件进行轴向限位。
进一步地，所述第一工作油口进油时，所述活塞部件沿所述导向槽的直线段移动，所述活塞筒部推动所述中间推块，继而使得所述活塞杆光轴做伸出动作；当所述活塞部件继续沿所述螺旋段运动时，所述活塞筒部转动而切换位置，在所述止位筒的限位作用下，所述活塞筒部与所述中间推块脱离，其推动所述螺母套筒运动，并带动所述丝杠螺母运动，使得所述滚珠丝杠带动所述活塞杆光轴做旋转运动。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的可复合动作的双作用液压缸主要具有以下有益效果：
1.通过切换所述缸筒工作油口的进油和排油来调节所述双作用液压缸的工作状态，所述工作状态包括两个，分别为所述活塞杆部件的活塞杆光轴先直线运动再转动的工作状态及所述活塞杆光轴先转动后直线运动的工作状态；在液压系统的控制下，通过缸筒上的第一工作油口进油，可以使活塞杆光轴直线伸出到位后，再转动一定角度，当第二工作油口进油时，活塞杆光轴实现先转动再缩回的动作，且其结构紧凑、运动平稳可靠且控制方便，在工程机械、装备制造领域中有着广泛的应用前景和良好的经济效益。
2.在转动过程中，所述活塞不随所述活塞杆光轴转动，如此一方面可以减小活塞杆光轴转动时的摩擦力，另一方面可以避免活塞因大幅度转动而导致磨损加速。
3.活塞杆光轴的转动角度可以通过丝杠螺母的位移来调节，而最大转动角度则可以通过改变中间推块的厚度和滚珠丝杠的导程来调节。
4.所述滚珠丝杠上还设置有推力球轴承、深沟球轴承及自锁螺母，所述自锁螺母与所述滚珠丝杠上的轴肩进行配合来对所述滚珠丝杠上设置的部件进行轴向限位；所述轴承用于降低所述滚珠丝杠转动过程中的摩擦。
附图说明
图1是本发明提供的可复合动作的双作用液压缸的剖视图；
图2是图1中的可复合动作的双作用液压缸的局部示意图；
图3是图1中的可复合动作的双作用液压缸的中间推块的示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-活塞杆光轴，2-活塞杆密封，3-前端盖，4-端盖密封，5-止位筒，6-螺母垫块，7-丝杆螺母，8-推力球轴承，9-深沟球轴承，10-自锁螺母，11-活塞筒部，12-活塞密封，13-活塞，14-缸筒，15-第一工作油口，16-接口螺母，17-第二工作油口，18-中间推块，19-螺母套筒，20-活塞顶盖，21-滚珠丝杠，22-导向槽，23-插销。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图1、图2及图3，本发明提供的可复合动作的双作用液压缸，所述双作用液压缸包括活塞杆部件、活塞部件、缸筒14及前端盖13，所述前端盖13设置在所述缸筒14的开口端，所述活塞杆部件连接于所述活塞部件，且两者设置于所述缸筒14内，所述活塞杆部件部分地穿过所述前端盖13。
所述缸筒14为阶梯状的圆柱体，其包括相连接的大端及小端，所述大端开设有第一凹槽，所述第一凹槽的底面分别开设有导通孔及第二凹槽，所述第一凹槽的中心轴、所述第二凹槽的中心轴及所述缸筒14的中心轴重合。所述导通孔的中心轴与所述第二凹槽的中心轴平行。所述小端的一侧还开设有第一工作油口15及第二工作油口17，所述第一工作油口15及所述第二工作油口17分别与所述导通孔及所述第二凹槽相连通，且所述第一工作油口15的中心轴与所述第二工作油口17的中心轴平行，所述第二工作油口17的中心轴与所述第二凹槽的中心轴垂直。此外，所述第一工作油口15及所述第二工作油口17内分别设置有接口螺母16。所述前端盖3呈阶梯状，其部分的收容于所述第一凹槽内；所述前端盖3与所述缸筒14通过螺栓相连接。所述前端盖3与所述第一凹槽的内壁之间设置有端盖密封4。
所述前端盖3收容于所述第一凹槽的一端开设有第三凹槽，所述第三凹槽的底面连接有止位筒5，所述止位筒5上开设有导向槽22，所述导向槽22沿所述缸筒14的轴向设置，其包括相连接的直线段及螺旋段，所述螺旋段邻近所述前端盖3设置。
所述活塞部件包括活塞筒部11、活塞13及活塞顶盖20，所述活塞13呈L形，其部分的收容于所述第二凹槽内。所述活塞13开设有第四凹槽，且其一侧还开设有开口，所述开槽的侧壁与所述第一凹槽的底面相对应，两者相配合以对所述活塞13进行轴向限位。所述活塞13与所述第二凹槽之间设置有活塞密封12。
所述活塞筒部11部分的收容于所述第四凹槽内，其远离所述第四凹槽的端面上形成有花键结构。所述活塞顶盖20呈L形，其一端连接于所述活塞13远离所述活塞筒部11的一端，且其圆柱侧连接于插销23的一端，所述插销23的另一端滑动地设置在所述导向槽22内。
所述活塞杆部件包括活塞杆光轴1、螺母垫块6、丝杠螺母7、中间推块18、螺母套筒19及滚珠丝杠21，所述活塞杆光轴1的一端穿过所述前端盖3后伸入所述止位筒5内，且其位于所述止位筒5内的一端形成有第一轴肩，所述第一轴肩用于与所述止位筒5的顶端相配合来限制所述活塞杆光轴1的位移。所述活塞杆光轴1伸入所述止位筒5内的一端还开设有第一螺纹孔。
所述滚珠丝杠21为阶梯状的圆柱体，其上形成有第二轴肩、第三轴肩及第四轴肩，所述第三轴肩形成在所述第二轴肩及所述第四轴肩上。所述滚珠丝杠21的一端与所述第一螺纹孔形成螺纹连接，另一端设置于所述活塞筒部11。所述中间推块18套设在所述滚珠丝杠21上，其与所述滚珠丝杠21之间设置有深沟球轴承9，所述自锁螺母10套设在所述滚珠丝杠21上，且其与所述深沟球轴承9位于所述第四凹槽的底面与所述第四轴肩之间。
本实施方式中，所述推力球轴承8与所述深沟球轴承9用于降低所述滚珠丝杠21转动过程中的摩擦；所述自锁螺母10配合轴肩对所述滚珠丝杠21上的零部件进行轴向限位。
所述滚珠丝杠21还设置在推力球轴承8上，所述推力球轴承8位于所述第三轴肩与所述中间推块8之间。其中，所述中间推块8基本呈齿轮状。所述螺母套筒19通过花键结构与所述中间推块18相耦合。本实施方式中，所述活塞筒部11、所述中间推块18及所述螺母套筒19之间均是通过花键结构连接的，所述中间推块18与所述螺母套筒19耦合在一起，开始运动时，所述活塞筒部11推动所述中间推块18，所述中间推块18推动所述螺母套筒19，继而带动所述活塞光轴做直线运动，当运动到所述螺旋段后，所述活塞筒部11切换了角度，其与所述中间推块18没有了接触，而是直接推动所述螺母套筒19运动，与所述螺母套筒19相连接的丝杠螺母7被所述止位筒5限制了转动，使得所述活塞杆光轴1实现转动，而所述活塞13并不随所述活塞杆光轴1转动。
所述丝杠螺母7呈圆筒状，其中部形成有第五轴肩。所述丝杠螺母7套设在所述第二轴肩上。所述螺母套筒19及所述螺母垫块6分别连接于所述丝杠螺母7的两端，且分别位于所述第五轴肩相背的两侧。本实施方式中，所述止位筒5用于限制所述螺母套筒19及其连接件只能沿所述滚珠丝杠21移动而不转动。
其中，所述螺母垫块6部分地位于所述止位筒5内。具体地，所述止位筒5远离所述前端盖3的一端开设有通孔，所述通孔用于供所述滚珠丝杠21及所述丝杠螺母7穿过。
所述第一工作油口15进油时，所述活塞部件沿所述导向槽22的直线段移动，所述活塞筒部11推动所述中间推块18，继而使得所述活塞杆光轴1做伸出动作；当所述活塞部件继续沿所述螺旋段运动时，所述活塞筒部11转动而切换位置，在所述止位筒5的限位作用下，所述活塞筒部11与所述中间推块18脱离，其推动所述螺母套筒19运动，并带动所述丝杠螺母7运动，使得所述滚珠丝杠21带动所述活塞杆光轴1做旋转运动。
反之，当所述第二工作油口17进油时，所述活塞杆光轴1受到向上的压力作用，所述活塞13受到向下的压力作用，所述活塞13带动所述丝杠螺母7向下运动，所述滚珠丝杠21转动而不缩回，待所述丝杠螺母7到位后，所述活塞13受到的向下压力克服所述活塞杆光轴1受到的向上的压力，再带动所述活塞杆光轴1缩回，完成先转动再缩回的动作。
本实施方式中，所述活塞筒部11的上部为花键结构，其用于在初始状态时推动中间推块18并带动螺母套筒19及其连接件一起移动，在活塞筒部11经转动切换位置后，推动螺母套筒19及其连接件移动，而中间推块18与螺母套筒19逐渐分离，直至与活塞筒部11耦合。
所述丝杠螺母7的最大位移为所述中间推块18的厚度，所述活塞杆光轴1的最大转动角度由所述中间推块18的厚度及所述滚珠丝杠21的导程共同决定。本实施方式中，所述丝杠螺母7的最大位移为10mm，所述滚珠丝杠21的导程为40mm，所述活塞杆光轴1可转动的最大角度为90度；其中，所述活塞杆光轴1的转动角度可以通过所述丝杠螺母7的位移来调节，而最大转动角度则可以通过改变所述中间推块18的厚度和所述滚珠丝杠21的导程来调节。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可复合动作的双作用液压缸，其特征在于：
所述双作用液压缸包括活塞杆部件、活塞部件、缸筒及止位筒，所述止位筒固定设置在所述缸筒内，所述活塞部件与所述止位筒活动连接，且其设置在所述缸筒内；所述止位筒上开设有导向槽，所述导向槽包括相连接的直线段及螺旋段；所述活塞部件与所述导向槽滑动连接；所述活塞杆部件的一端穿过所述止位筒，另一端与所述活塞部件活动连接；
通过切换所述缸筒工作油口的进油和排油来调节所述双作用液压缸的工作状态，所述工作状态包括两个，分别为所述活塞杆部件的活塞杆光轴先直线运动再转动的工作状态及所述活塞杆光轴先转动后直线运动的工作状态；
所述双作用液压缸还包括前端盖，所述前端盖设置在所述缸筒的开口端；所述缸筒为阶梯状的圆柱体，其包括相连接的大端及小端，所述大端开设有第一凹槽，所述第一凹槽的底面分别开设有导通孔及第二凹槽；所述小端的一侧还开设有第一工作油口及第二工作油口，所述第一工作油口及所述第二工作油口分别与所述导通孔及所述第二凹槽相连通；所述前端盖收容于所述第一凹槽的一端开设有第三凹槽，所述第三凹槽的底面连接有所述止位筒。
2.如权利要求1所述的可复合动作的双作用液压缸，其特征在于：所述活塞杆光轴转动时，所述活塞部件的活塞不随所述活塞杆光轴转动。
3.如权利要求1所述的可复合动作的双作用液压缸，其特征在于：所述活塞部件包括依次相连接的活塞顶盖、活塞筒部及活塞，所述活塞顶盖与所述导向槽活动连接，所述活塞设置在所述第二凹槽；所述活塞筒部朝向所述活塞杆部件的一端形成有花键结构。
4.如权利要求3所述的可复合动作的双作用液压缸，其特征在于：所述活塞杆部件还包括滚珠丝杠，所述活塞杆光轴的一端穿过所述前端盖，另一端收容于所述止位筒内且与所述滚珠丝杠的一端螺纹连接，所述滚珠丝杠的另一端设置于所述活塞筒部内。
5.如权利要求4所述的可复合动作的双作用液压缸，其特征在于：所述活塞杆部件还包括设置在所述活塞筒部上的中间推块、与所述中间推块通过花键耦合的螺母套筒、连接于所述螺母套筒的丝杠螺母、以及设置于所述丝杠螺母上的螺母垫块，所述丝杠螺母套设在所述滚珠丝杠上。
6.如权利要求5所述的可复合动作的双作用液压缸，其特征在于：所述止位筒用于限制所述螺母套筒、所述丝杠螺母及所述螺母垫块绕所述滚珠丝杠转动。
7.如权利要求5所述的可复合动作的双作用液压缸，其特征在于：所述丝杠螺母的最大位移为所述中间推块的厚度，通过调节所述中间推块的厚度和所述滚珠丝杠的导程来调节所述活塞杆光轴的最大转动角度。
8.如权利要求5所述的可复合动作的双作用液压缸，其特征在于：所述滚珠丝杠上还设置有推力球轴承、深沟球轴承及自锁螺母，所述自锁螺母与所述滚珠丝杠上的轴肩进行配合来对所述滚珠丝杠上设置的部件进行轴向限位。
9.如权利要求5所述的可复合动作的双作用液压缸，其特征在于：所述第一工作油口进油时，所述活塞部件沿所述导向槽的直线段移动，所述活塞筒部推动所述中间推块，继而使得所述活塞杆光轴做伸出动作；当所述活塞部件继续沿所述螺旋段运动时，所述活塞筒部转动而切换位置，在所述止位筒的限位作用下，所述活塞筒部与所述中间推块脱离，其推动所述螺母套筒运动，并带动所述丝杠螺母运动，使得所述滚珠丝杠带动所述活塞杆光轴做旋转运动。
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