CN117803624A - 一种拨杆拨叉驱动的作动器 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械工程中流体压力执行机构技术领域，具体涉及一种拨杆拨叉驱动的作动器，包括活塞筒、活塞杆，活塞杆包括活塞头和导向杆，活塞筒两端连接有端盖，活塞头连接导向杆一端形成有回缩油腔，活塞头另一端形成有伸出油腔；可转动穿过伸出油腔一端端盖设有驱动杆，活塞头滑动套设在驱动杆上并随其同步转动；活塞筒中部周向间隔开设有进、出油孔；活塞头上周向间隔开设有多个配流槽，与回缩油腔连通的为回缩油槽，与伸出油腔连通的为伸出油槽；活塞杆转动至进油孔与任一伸出油槽连通时，出油孔与任一回缩油槽连通，活塞杆伸出，反转则活塞杆缩回。本发明可以实现活塞杆自转动切换伸缩动作，连接的进排油管无需切换，响应快速，效率高。

Description

一种拨杆拨叉驱动的作动器

技术领域

本发明属于机械工程中流体压力执行机构的技术领域，具体涉及一种拨杆拨叉驱动的作动器。

背景技术

液压作动器具有液压系统出力大、功率重量比大等核心优势，在工程机械、航空航天、机械装备制造、高端工业机床、机器人等众多重要领域得以广泛应用。传统阀控电液作动器在面对高精度控制需求时，往往使用价格高昂的伺服阀实现高控制精度，而其不可避免的节流能量损失使得系统能效降低，而且传统的电液作动器还存在着自身的局限性：一是需要复杂的配套系统，包括液压阀、液压缸、控制器复杂的油路；二是响应慢，液压油经过液压阀再经过管道作用到液压缸活塞上，这使得作动器动作具有延迟性；三是整体布局复杂，不能做到集成一体。

现有技术中如CN105937514A中，公开了一种蓄能式球形泵电液作动器，其虽然将电机、球形泵、活塞缸做成了集成一体的电液作动器，并通过电机驱动球形泵正反向旋转以切换油路，达到驱动活塞伸缩的效果，但其仍存在配套系统的球形泵结构复杂，需要切换进排油口、响应慢，作动器动作延迟的问题。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是如何提供一种拨杆拨叉驱动的作动器，取得结构简单紧凑、重量轻，切换响应快的效果。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种拨杆拨叉驱动的作动器，包括活塞筒，活塞筒内开设有轴向贯穿的活塞孔，活塞孔内活动连接有活塞杆，所述活塞杆包括活塞头和连接在活塞头一端的导向杆，活塞头的直径与活塞孔的孔径对应并大于导向杆的直径，活塞筒两端密封连接有端盖，导向杆密封穿过对应端的端盖且外端连接鱼眼接头；活塞筒内，活塞头连接导向杆一端端面至该端的端盖之间的空间形成回缩油腔，活塞头另一端至该端的端盖之间的空间形成伸出油腔；

可转动密封穿过伸出油腔一端的端盖设有驱动杆，活塞头的端面凹入开设有配合孔并通过所述配合孔滑动套设在驱动杆的内端上，驱动杆的内端伸入配合孔的长度大于活塞头在活塞筒内的滑动行程并同步转动驱动连接活塞头；

活塞筒侧壁的中部周向间隔开设有进油孔和出油孔，活塞头的外圆周面上周向间隔开设有多个轴向延伸的配流槽，活塞杆伸缩运动时，进油孔和出油孔始终在配流槽的长度范围内，配流槽一端封闭且另一端贯穿活塞头的端面从而与对应端的回缩油腔或伸出油腔连通，与回缩油腔连通的配流槽形成为回缩油槽，与伸出油腔连通的配流槽形成为伸出油槽，

驱动杆带动活塞杆转动至进油孔与任一伸出油槽连通时，出油孔与任一回缩油槽连通，活塞杆伸出；

驱动杆带动活塞杆转动至进油孔与任一回缩油槽连通时，出油孔与任一伸出油槽连通，活塞杆缩回。

进一步完善上述技术方案，活塞筒固定置于外筒内，外筒的侧壁上对应进油孔和出油孔分别开设有安装孔以便外接油管，外筒一端连接有外盖，导向杆的外端穿过外盖后连接所述鱼眼接头，外筒另一端安装固定在一连接板上，伸出油腔一端的端盖与连接板相抵接，驱动杆的外端可转动穿过连接板；

连接板与外筒相连的一面上还连接有电机，电机的输出端可转动穿过连接板；

连接板的另一面上设有拨杆拨叉传动机构并包括传动连接的拨杆和拨叉；拨杆通过其回转孔固定在电机输出端上；拨叉通过其回转孔固定在驱动杆上，拨杆随电机转动时驱动拨叉转动，从而带动驱动杆转动。

进一步地，伸出油槽的数量为两个，回缩油槽的数量为一个且在周向上位于两伸出油槽之间，进油孔和出油孔分别位于回缩油槽和两伸出油槽之间；

驱动杆带动活塞杆转动至进油孔与一个伸出油槽连通时，出油孔与回缩油槽连通，活塞杆伸出；

驱动杆带动活塞杆反向转动至进油孔与回缩油槽连通时，出油孔与另一个伸出油槽连通，活塞杆缩回。

进一步地，进油孔的数量为两个且周向间隔设置，两个进油孔为一组，一组进油孔位于回缩油槽和伸出油槽之间；

出油孔的数量为两个且周向间隔设置，两个出油孔为一组，一组出油孔位于回缩油槽和伸出油槽之间，

驱动杆带动活塞杆转动至一个进油孔与一个伸出油槽连通时，一个出油孔与回缩油槽连通，活塞杆伸出；

驱动杆带动活塞杆反向转动至另一个进油孔与回缩油槽连通时，另一个出油孔与另一个伸出油槽连通，活塞杆缩回。

进一步地，活塞筒的外侧壁凹入开设有周向间隔的连通槽，一组进油孔和一组出油孔分别开设在两连通槽的底壁，外筒侧壁上两安装孔分别与两连通槽连通。

进一步地，活塞筒与外筒之间设有轴向间隔的两个密封圈，两连接槽位于两个密封圈之间。

进一步地，伸出油槽的数量为两个且在活塞头的外圆周面上相对设置，回缩油槽的数量也为两个且在活塞头的外圆周面上相对设置，伸出油槽和回缩油槽相互错开90°。

进一步地，拨杆和拨叉的配合端相互作用连接，拨叉远离配合端的尾端通过连接板上的固定支撑架支撑连接，固定支撑架包括垂直凸起设于所述连接板的另一面上的两个侧翼板，两个侧翼板平行正对且之间连接有支撑轴，支撑轴与拨叉的长度方向垂直，拨叉的回转孔位于其配合端和尾端之间，尾端开设有朝向支撑轴的U形开口并通过所述U形开口活动卡接在支撑轴上。

进一步地，所述连接板的另一面上设有传感器支撑架，传感器支撑架上连接有用于感应驱动杆转动角度的传感器。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的拨杆拨叉驱动的作动器，通过可转动的驱动杆和活塞杆的配合，结合进油孔、出油孔与配流槽的适配，可以实现活塞杆自转动切换伸缩动作，活塞杆的平衡、稳定性好。

2、本发明的拨杆拨叉驱动的作动器，通过连接板将电机、传动机构和活塞单元集成一体，结构简单紧凑、重量轻。

3、本发明的拨杆拨叉驱动的作动器，连接的进排油管无需切换，通过电机、拨杆、拨叉、驱动杆以及活塞杆自转动切换的结构设计使本作动器的响应快速，效率高。

附图说明

图1为具体实施例的一种拨杆拨叉驱动的作动器的结构示意图；

图2为图1去掉连接板上的护盖示意拨杆拨叉传动机构的结构示意图；

图3为图1从活塞筒轴线剖视的结构示意图；

图4为图2进一步去掉外筒的结构示意图；

图5为具体实施例中活塞筒的结构示意图；

图6为图4进一步去掉活塞筒的结构示意图；

图7为图6进一步去掉活塞杆示意驱动杆的结构示意图；

图8为实施例的作动器的活塞杆活动过程说明用示意图；

其中，活塞筒1，回缩油腔11，伸出油腔12，进油孔13，出油孔14，端盖15，连通槽16，密封圈17，

活塞杆2，活塞头21，导向杆22，配流槽22，回缩油槽23，伸出油槽24，

鱼眼接头3，驱动杆4，连接板5，固定支撑架51，支撑轴52，传感器支撑架53，传感器54，护盖55，

外筒6，安装孔61，外盖62，电机7，拨杆8，拨叉9，配合端91，尾端92，U形开口93。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

请参见图3、图4和图6，具体实施例的一种拨杆拨叉驱动的作动器，包括活塞筒1，活塞筒1内开设有轴向贯穿的活塞孔，活塞孔内活动连接有活塞杆2，所述活塞杆2包括活塞头21和连接在活塞头21一端的导向杆22，活塞头21的直径与活塞孔的孔径对应并大于导向杆22的直径，活塞筒1两端密封连接有端盖15，导向杆22密封穿过对应端的端盖15且外端连接鱼眼接头3；活塞筒1内，活塞头21连接导向杆22一端端面至该端的端盖15之间的空间形成回缩油腔11，活塞头21另一端至该端的端盖15之间的空间形成伸出油腔12；

可转动密封穿过伸出油腔12一端的端盖15设有驱动杆4，活塞头21的端面凹入开设有配合孔并通过所述配合孔滑动套设在驱动杆4的内端上，驱动杆4的内端伸入配合孔的长度大于活塞头21在活塞筒1内的滑动行程并同步转动驱动连接活塞头21；实施时，采用花键连接，可参见图7，保证相对可轴向滑动的同时，可同步转动。

活塞筒1侧壁的中部周向间隔开设有进油孔13和出油孔14，活塞头21的外圆周面上周向间隔开设有多个轴向延伸的配流槽22，活塞杆2伸缩运动时，进油孔13和出油孔14始终在配流槽22的长度范围内，配流槽22一端封闭且另一端贯穿活塞头21的端面从而与对应端的回缩油腔11或伸出油腔12连通，与回缩油腔11连通的配流槽22形成为回缩油槽23，与伸出油腔12连通的配流槽22形成为伸出油槽24，

驱动杆4带动活塞杆2转动至进油孔13与任一伸出油槽24连通时，出油孔14与任一回缩油槽23连通，活塞杆2伸出；

驱动杆4带动活塞杆2转动至进油孔13与任一回缩油槽23连通时，出油孔14与任一伸出油槽24连通，活塞杆2缩回。

实施例的拨杆拨叉驱动的作动器，通过可转动的驱动杆4和活塞杆2的配合，结合进油孔13、出油孔14与配流槽22的适配，可以实现活塞杆2自转动切换伸缩动作，连接的进排油管无需切换，响应快速，效率高。

请继续参见图1-图3，其中，活塞筒1固定置于外筒6内，外筒6的侧壁上对应进油孔13和出油孔14分别开设有安装孔61以便外接油管，外筒6一端连接有外盖62，导向杆22的外端穿过外盖62后连接所述鱼眼接头3外盖62与导向杆22所在一端的端盖15轴向抵接，外筒6另一端安装固定在一连接板5上，伸出油腔12一端的端盖15与连接板5相抵接，驱动杆4的外端可转动穿过连接板5；

连接板5与外筒6相连的一面上还连接有电机7，电机7的输出端可转动穿过连接板5；

连接板5的另一面上设有拨杆拨叉传动机构并包括传动连接的拨杆8和拨叉9；拨杆8通过其回转孔固定在电机7输出端上；拨叉9通过其回转孔固定在驱动杆4上，拨杆8随电机7转动时驱动拨叉9转动，从而带动驱动杆4转动。连接板5的另一面上还扣设有护盖55，以封闭拨杆拨叉传动机构。

这样，通过连接板5将电机7、传动机构和活塞单元集成一体，结构简单紧凑、重量轻；通过电机7、拨杆8、拨叉9、驱动杆4以及活塞杆2自转动切换的结构设计可以使本作动器的响应效率更高。

实施时，可以是：伸出油槽24的数量为两个，回缩油槽23的数量为一个且在周向上位于两伸出油槽24之间，进油孔13和出油孔14分别位于回缩油槽23和两伸出油槽24之间；伸出油槽24和回缩油槽23相互错开90°。

驱动杆4带动活塞杆2转动至进油孔13与一个伸出油槽24连通时，出油孔14与回缩油槽23连通，活塞杆2伸出；

驱动杆4带动活塞杆2反向转动至进油孔13与回缩油槽23连通时，出油孔14与另一个伸出油槽24连通，活塞杆2缩回。

这样，适配于拨叉拨杆的左右摆动动作，实现驱动杆4的正方向转动；活塞杆2的结构也比较简单，强度高。

请继续参见图5、图6和图8，本实施例中，进油孔13的数量为两个且周向间隔设置，两个进油孔13为一组，一组进油孔13位于回缩油槽23和伸出油槽24之间；

出油孔14的数量为两个且周向间隔设置，两个出油孔14为一组，一组出油孔14位于回缩油槽23和伸出油槽24之间，

驱动杆4带动活塞杆2转动至一个进油孔13与一个伸出油槽24连通时，一个出油孔14与回缩油槽23连通，活塞杆2伸出；

驱动杆4带动活塞杆2反向转动至另一个进油孔13与回缩油槽23连通时，另一个出油孔14与另一个伸出油槽24连通，活塞杆2缩回。

这样，正反向只需要小角度转动，即可实现活塞杆2伸缩的切换，与拨叉拨杆机构适配，使本作动器响应更快速，效率更高。

具体地，如图8编号，进油孔c，进油孔d，出油孔a，出油孔b，活塞以图示情况外侧的回缩油槽23向上转动10-15°(结合实物的实际尺寸可能更大)时，进油孔d通过下方的伸出油槽24与左侧的伸出油腔12连通，形成高压腔，出油孔a通过中间的回缩油槽23与右侧的回缩油腔11连通，形成低压腔，在压差的作用下，活塞杆伸出；反向转动相同角度回到图示位置，再继续反向转动10-15°时，进油孔c通过中间的回缩油槽23与右侧的回缩油腔11连通，形成高压腔，出油孔b通过上方的伸出油槽24与左侧的伸出油腔12连通，形成低压腔，在压差的作用下，活塞杆缩回。

其中，活塞筒1的外侧壁凹入开设有周向间隔的连通槽16，一组进油孔13和一组出油孔14分别开设在两连通槽16的底壁，外筒6侧壁上两安装孔61分别与两连通槽16连通。

这样，便于通过安装孔61外接油管，一根进油管就可以对应与两个进油孔13连通，一根出油管也可以对应与两个出油孔14连通。为保证连接槽与安装孔61之间的间隙不泄漏油液，活塞筒1与外筒6之间设有轴向间隔的两个密封圈17，两连接槽位于两个密封圈17之间。

本实施例中可见，伸出油槽24的数量为两个且在活塞头21的外圆周面上相对设置，回缩油槽23的数量也为两个且在活塞头21的外圆周面上相对设置，伸出油槽24和回缩油槽23相互错开90°以在活塞头21的外圆周面上呈均布。

这样，便于加工和装配，不需要分辨周向角度，避免错装。活塞杆2的质心能位于轴线上，结构平衡、稳定性也更好。

其中，拨杆8和拨叉9的配合端91相互作用连接，拨叉9远离配合端91的尾端92通过连接板5上的固定支撑架51支撑连接，固定支撑架51包括垂直凸起设于所述连接板5的另一面上的两个侧翼板，两个侧翼板平行正对且之间连接有支撑轴52，支撑轴52与拨叉9的长度方向垂直，拨叉9的回转孔位于其配合端91和尾端92之间，尾端92开设有朝向支撑轴52的U形开口93并通过所述U形开口93活动卡接在支撑轴52上。拨杆8的尾端92也采用同样的支撑方式，用另一个固定支撑架51进行支撑。这样，可以更好地保持拨杆8、拨叉9工作的稳定性。

其中，所述连接板5的另一面上设有传感器支撑架53，传感器支撑架53上连接有用于感应驱动杆4转动角度的传感器54。这样，方便调试驱动杆4转动角度与活塞伸缩运动，便于数据的采集。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种拨杆拨叉驱动的作动器，包括活塞筒，活塞筒内开设有轴向贯穿的活塞孔，活塞孔内活动连接有活塞杆，所述活塞杆包括活塞头和连接在活塞头一端的导向杆，活塞头的直径与活塞孔的孔径对应并大于导向杆的直径，活塞筒两端密封连接有端盖，导向杆密封穿过对应端的端盖且外端连接鱼眼接头；活塞筒内，活塞头连接导向杆一端端面至该端的端盖之间的空间形成回缩油腔，活塞头另一端至该端的端盖之间的空间形成伸出油腔；

其特征在于：可转动密封穿过伸出油腔一端的端盖设有驱动杆，活塞头的端面凹入开设有配合孔并通过所述配合孔滑动套设在驱动杆的内端上，驱动杆的内端伸入配合孔的长度大于活塞头在活塞筒内的滑动行程并同步转动驱动连接活塞头；

活塞筒侧壁的中部周向间隔开设有进油孔和出油孔，活塞头的外圆周面上周向间隔开设有多个轴向延伸的配流槽，活塞杆伸缩运动时，进油孔和出油孔始终在配流槽的长度范围内，配流槽一端封闭且另一端贯穿活塞头的端面从而与对应端的回缩油腔或伸出油腔连通，与回缩油腔连通的配流槽形成为回缩油槽，与伸出油腔连通的配流槽形成为伸出油槽，

驱动杆带动活塞杆转动至进油孔与任一伸出油槽连通时，出油孔与任一回缩油槽连通，活塞杆伸出；

驱动杆带动活塞杆转动至进油孔与任一回缩油槽连通时，出油孔与任一伸出油槽连通，活塞杆缩回。

2.根据权利要求1所述一种拨杆拨叉驱动的作动器，其特征在于：活塞筒固定置于外筒内，外筒的侧壁上对应进油孔和出油孔分别开设有安装孔以便外接油管，外筒一端连接有外盖，导向杆的外端穿过外盖后连接所述鱼眼接头，外筒另一端安装固定在一连接板上，伸出油腔一端的端盖与连接板相抵接，驱动杆的外端可转动穿过连接板；

连接板与外筒相连的一面上还连接有电机，电机的输出端可转动穿过连接板；

连接板的另一面上设有拨杆拨叉传动机构并包括传动连接的拨杆和拨叉；拨杆通过其回转孔固定在电机输出端上；拨叉通过其回转孔固定在驱动杆上，拨杆随电机转动时驱动拨叉转动，从而带动驱动杆转动。

3.根据权利要求2所述一种拨杆拨叉驱动的作动器，其特征在于：伸出油槽的数量为两个，回缩油槽的数量为一个且在周向上位于两伸出油槽之间，进油孔和出油孔分别位于回缩油槽和两伸出油槽之间；

驱动杆带动活塞杆转动至进油孔与一个伸出油槽连通时，出油孔与回缩油槽连通，活塞杆伸出；

驱动杆带动活塞杆反向转动至进油孔与回缩油槽连通时，出油孔与另一个伸出油槽连通，活塞杆缩回。

4.根据权利要求3所述一种拨杆拨叉驱动的作动器，其特征在于：进油孔的数量为两个且周向间隔设置，两个进油孔为一组，一组进油孔位于回缩油槽和伸出油槽之间；

出油孔的数量为两个且周向间隔设置，两个出油孔为一组，一组出油孔位于回缩油槽和伸出油槽之间，

驱动杆带动活塞杆转动至一个进油孔与一个伸出油槽连通时，一个出油孔与回缩油槽连通，活塞杆伸出；

驱动杆带动活塞杆反向转动至另一个进油孔与回缩油槽连通时，另一个出油孔与另一个伸出油槽连通，活塞杆缩回。

5.根据权利要求4所述一种拨杆拨叉驱动的作动器，其特征在于：活塞筒的外侧壁凹入开设有周向间隔的连通槽，一组进油孔和一组出油孔分别开设在两连通槽的底壁，外筒侧壁上两安装孔分别与两连通槽连通。

6.根据权利要求4所述一种拨杆拨叉驱动的作动器，其特征在于：活塞筒与外筒之间设有轴向间隔的两个密封圈，两连接槽位于两个密封圈之间。

7.根据权利要求1-6任一项所述一种拨杆拨叉驱动的作动器，其特征在于：伸出油槽的数量为两个且在活塞头的外圆周面上相对设置，回缩油槽的数量也为两个且在活塞头的外圆周面上相对设置，伸出油槽和回缩油槽相互错开90°。

8.根据权利要求2-6任一项所述一种拨杆拨叉驱动的作动器，其特征在于：拨杆和拨叉的配合端相互作用连接，拨叉远离配合端的尾端通过连接板上的固定支撑架支撑连接，固定支撑架包括垂直凸起设于所述连接板的另一面上的两个侧翼板，两个侧翼板平行正对且之间连接有支撑轴，支撑轴与拨叉的长度方向垂直，拨叉的回转孔位于其配合端和尾端之间，尾端开设有朝向支撑轴的U形开口并通过所述U形开口活动卡接在支撑轴上。

9.根据权利要求2-6任一项所述一种拨杆拨叉驱动的作动器，其特征在于：所述连接板的另一面上设有传感器支撑架，传感器支撑架上连接有用于感应驱动杆转动角度的传感器。