CN1224809A - 带锁定机构的液压缸 - Google Patents

Abstract

一种带锁定机构的液压缸,在其锁定机构用盖上确保了用于控制缸与锁定机构动作的阀的搭载区域。在缸上,于锁定机构用盖内,由制动弹簧驱动并靠释放活塞复位的锥环,通过在轴承保持架上的滚珠、以制动瓦将活塞杆夹持。在上述锁定机构用盖的缸一侧,设有给排活塞驱动用压缩空气的缸口,在相反一侧开设有通向驱动释放活塞的压力室和解锁口;并设有手动释放操作件;在解锁口周围,确保了搭载控制阀平的面形搭载区域,该控制阀用来控制通过上述孔供给的压缩空气。

Description

带锁定机构的液压缸

本发明涉及在液压缸上附设有用以夹持活塞杆并将该活塞杆保持在任意停止状态的锁定机构的带锁定机构的液压缸。

作为内藏于液压缸内、并使活塞杆停止于任意位置的锁定机构，从现有技术看，由内周面做成锥面的锥环，通过滚珠将制动在压接在活塞杆上的形式已为共知。在这种锁定机构中，由制动弹簧将上述锥环往制动方向推，通过滚珠锁定活塞杆，由被解锁用空气压力驱动的释放活塞将上述锥环保持在解锁侧。

这样的带锁定机构的液压缸，不仅以空气压力驱动缸，也以空气压力对上述锁定机构进行解锁。为此，必须在其上连接多个由阀控制给排的空气压力管路；在这种场合，在将控制多个液压缸的阀群总括起来配置而由控制器进行控制时，在液压缸上仅连接多个空气压力管路即可，但在单独使用液压缸的场合，或需要明确以怎样的阀控制怎样的液压缸的场合，或者在阀以下的流路容积变小，而必须提高锁定机构的应答性能的情况下等，最好是在液压缸上搭载阀。

但在上述带锁定机构的液压缸中，在其内藏锁定机构的缸的活塞杆一侧的盖上，不仅需要设置活塞杆侧的缸口和用以缓冲停止活塞的缓冲阀，上述活塞杆侧缸口用来给排驱动活塞的压缩空气，而且在供给用以解锁由上述锁定机构锁定的活塞杆的压缩空气的解锁口，不能供给解锁用压缩空气的情况下，必须设置手动释放用操作件，以便以手动来对活塞杆解锁，尤其是，为将该缸安装于任意机械装置往往需要固定托架，而且由于也要求锁定机构尽可能小型化，故要在内藏锁定机构的缸的活塞杆一侧的盖上确保上述阀的搭载区域是极为困难的。

本发明的目的是，在上述带锁定机构的液压缸中，于内藏锁定机构的缸的活塞杆一侧的盖上可确保上述阀的搭载区域。

本发明的另外一个目的是提供在锁定机构的响应性能与制动力的稳定性等方面性能优良的带锁定机构的液压缸。

为了解决上述课题，本发明采用如下构成，即，在由通过缸口向活塞两侧的压力室给排压缩空气来驱动的缸中，附设着借夹持活塞杆而将活塞杆锁定的锁定机构，其特征在于，在锁定机构用盖内，将夹持活塞杆并使活塞停止的制动瓦保持在其内侧；而将对制动瓦作用制动力的瓦托限制其在活塞杆轴线方向移动地保持着；在上述锁定机构用盖内，可自由滑动地嵌插着释放活塞(リリ-スピストン)；在该释放活塞的上述缸一侧的面上，抵接着位于上述瓦托周围的锥环的端面；且在该锥环周围使制动弹簧作用于释放活塞；同时，在该释放活塞的与上述缸相反的一侧形成压力室；在上述锥环中，在其内侧面的释放活塞一侧形成大直径的锥面；在瓦托周围与上述锥面间，由轴承保持架保持、配置着多个滚珠；由预压用弹簧对该轴承保持架在其所保持的滚珠抵接于锥环内面的方向进行赋能；再在上述锁定机构用盖上，设置手动释放用操作件，用以从外侧以手动操作由压力室一侧推压释放活塞；由以上这些构成上述锁定机构。

另外，在具有这种锁定机构的带锁定机构的液压缸中，在锁定机构用盖的缸一侧，设有给排用于驱动活塞的压缩空气的缸口，在该锁定机构用盖的与其相反一侧，开设有通往上述压力室的解锁口；同时，设有上述手动释放用操作件；在上述锁定机构用盖上的解锁口周围，确保了平面形的用于搭载阀的搭载区域，该阀用于控制通过解锁口供给的压缩空气。

本发明这样的带锁定机构的液压缸，一旦将压缩空气从解锁口供入释放活塞一侧的压力室，依靠它的驱动力，释放活塞即克服制动弹簧的弹簧力被驱动，在这种状态下，由于锥环没有压接到滚珠上，所以制动瓦对活塞杆的夹紧被解锁，由锁定机构对活塞杆的锁定也被解除。一旦压力室的压缩空气从解锁口排出，释放活塞在制动弹簧的弹簧力的作用下回复到压力室一侧，随之，锥环的锥面压接滚珠，由这些滚珠、通过瓦托将制动瓦压贴在活塞杆上，该活塞杆即被锁定着。

由于将释放活塞设于锁定机构用盖的外端侧，且将驱动该释放活塞的压力室设于释放活塞的外端侧；故可在锁定机构用盖上，于近缸位置设置给排用于驱动活塞的压缩空气的缸口、以及用于缓冲停止活塞的缓冲阀；可在上述盖的外端侧设置供给用于解锁活塞杆的压缩空气的解锁口，和手动释放用操作件；因此，由于上述孔等在锁定用盖上可分散配置，故可在上述锁定机构用盖上的包括缸口附近的解锁口周围，确保用于搭载控制缸与锁定机构动作的阀的平面形区域，使得这些阀的设置成为可能。结果，在单独使用液压缸的场合，或要明确阀与液压缸的对应关系的场合，或者必须提高锁定机构等的应答性能的场合，可以得到有利的带锁定机构的液压缸。

另外，在上述锁定机构中，在锁定机构用盖内沿径向可滑动地设置制动瓦与瓦托；同时，锥环与轴承保持架也处于径向浮动状态，在轴承保持架周围设有收容滚珠的2列多个收容球兜孔，在释放活塞一侧的收容球兜孔收容大直径的滚珠；在相反一侧的收容球兜孔中收容小直径的滚珠；在该轴承保持架的2列滚珠收容球兜孔的外周一侧设置的V型沟中卷装着弹性环，防止各滚珠的脱落，同时，可将滚珠往与瓦托外周接触的方向推。由此，随着活塞杆的偏心，不仅可以对活塞杆作用改善平衡状态的制动力，而且可以作用上应答性能与稳定性都优良的制动力。

根据本发明的带锁定机构的液压缸，可以在内藏锁定机构的缸的锁定机构用盖上，确保搭载用于控制缸与锁定机构动作的阀的搭载区域；在单独使用液压缸的场合，或要明确阀与液压缸的对应关系的场合，或者需要提高锁定机构的应答性能等场合，变得十分有利。同时，还可以得到锁定机构的应答性能与制动力的稳定性等方面十分优良的液压缸。

图1是表示本发明的带锁定机构的液压缸的实施例的剖面图；图2是图1所示实施例的平面图；图3是表示前述实施例的手动释放用操作件的构成的局部横剖面图；图4是表示前述实施例的缓冲阀构成的局部横剖面图；图5是表示在上述带锁定机构的液压缸上搭载阀的状态的要部平面图；图6是搭裁着该阀的状态下的要部侧视图；图7是由象征性标识示出的上述阀与液压缸的连接状态的说明图。

实施例说明

图1～4示出了本发明的带锁定机构液压缸的实施例。在该带锁定机构液压缸中，缸1包括有：缸管2、安装于该缸管2两端的杆盖3与头盖4、可自由滑动地嵌入上述缸管2中的活塞5、与活塞5相连、并通过杆盖3导出外部的活塞杆6；通过杆盖3与头盖4上设置的缸口8、9，对活塞5两侧的压力室给排压缩空气。

在上述缸1中，具有众所周知的缓冲地使活塞5停止的空气缓冲机构。即，在上述活塞杆6上的活塞5的两侧嵌装着缓冲环11、12，在杆盖3与头盖4中形成了在行程终点、缓冲环11、12与活塞杆6一同嵌入的凹部13、14，该凹部13、14的口缘部，嵌装着当缓冲环11、12嵌入该凹部13、14时，用来密封与缓冲环11、12之间的缓冲垫15、16。对活塞5两侧的压力室给排压缩空气的缸口8、9，通过上述凹部13、14，连通各压力室。另外，在上述压力室，开设着通过图2、图3所示的缓冲阀17、18，与缸口8、9连通的缓冲用流路(图中未示出)。

在上述缸1上附设的锁定机构20，具有与上述杆盖3一体、形成锁定机构用盖21的端盖22；在盖21的中心，通过密封件、气密性地贯穿着上述缸1的活塞杆6，并将其向外部导出。上述锁定机构用盖21，即上述的杆盖3与端盖22，从图3与图4可以看清，与头盖4一起，差不多形成四角筒状，因此，杆盖3与端盖22上面形成平面状，故有可能搭载图5与图6所示的阀60。

在杆盖3与端盖22间夹持着活塞杆6、并使其停止的制动瓦24、24，在包覆着活塞杆6的圆筒状构件的一部分上设有开口，由此构成可以缩径的结构；在其内侧保持着该制动瓦24、并对其作用着制动力的瓦托25中，也设有同样的开口，可缩径，在其内周面收容保持着上述制动瓦24、24。该制动瓦24与瓦托25，为了限制活塞杆的沿轴线方向(推力方向)的移动，其被收容于杆盖3的轴孔周边部与保持在端盖22上的活塞导向件26间，于径向可滑动地收容着。

上述活塞导向件26，其外周面作为释放活塞28通过密封件气密性地滑动的滑动面，平滑形成，在端盖22的内周面与上述活塞导向件26之间，气密性地且可自由滑动地嵌插着释放活塞28。该释放活塞28，在缸1一侧(杆盖3一侧)的面上，与朝缸一侧伸展、并位于上述瓦托周围的单一锥环30的端面相抵接，而在该锥环30的周围，于安装于该锥环上的止动环与杆盖3一侧的弹簧承接部间，缩设着制动弹簧31。由该制动弹簧31将释放活塞28向端盖22一侧、即制动作动方向推。上述锥环30，其内侧面的释放活塞28一侧形成较大直径的锥面，该锥环30也沿径向无约束地，使端面抵接锥环30，形成浮动状态。

在释放活塞28的与上述缸1相反的一侧，即释放活塞28与端盖22之间，形成压力室33，为了向该压力室33送入压缩空气，克服弹簧31的弹力而将释放活塞28往杆盖3一侧推(解除锁定)，在上述端盖22上，开设有连通压力室33的解锁口34(见图2)。并且，释放活塞28与杆盖3之间的空间，由设在杆盖3上的通气口(图中未示出)对外部开口。

在上述瓦托25周围、保持着滚珠36a,36b的轴承保持架38，在其周围设有2列多个收容球兜孔38a,38b，用来收容那些滚珠36a,36b，在释放活塞28一侧的收容球兜孔38a收容大直径的滚珠36a，在相反一侧的收容球兜孔38b中收容小直径的滚珠36b；在各收容球兜孔38a,38b内，使所收容的滚珠36a,36b与瓦托25的表面接触的同时，并使其对锥环30的内面成接离状态。上述轴承保持架38，由合成树脂一体成形，能使滚珠间距保持一定，并可使滚珠得以正确排列。

在上述轴承保持架38的2列球兜孔38a,38b外周的一侧，分别设有V型沟，在该沟的周围卷装着弹性环40a,40b，可以防止各滚珠的脱落；同时，可在经常使大小滚珠接触到瓦托25的外周上的方向赋能。另外，上述轴承保持架38以及保持在它上面的滚珠36a,36b，由圆锥形螺旋预压用弹簧41向着将它们推压向锥环30的内面上的方向赋能，该弹簧41缩设于轴承保持架与安装在锥环30的内周沟中的止动环间。

在由于停电等事故，不能从压缩空气源供给压缩空气的状态下，为了可以以手动对活塞杆6解锁，如图1与图4所示，设有从压力室33一侧推压释放活塞28的手动用释放操作件45，以进行从端盖22外侧的操作。该手动释放用操作件45，包括有操作头45a与凸轮45b，操作头45a气密性地突出于端盖22的外部，并以市售工具即可使其转动；凸轮45b，由上述操作头45a的转动，即可在压力室33内推压释放活塞28。在由操作头45a转动、以凸轮45b推压释放活塞28期间，即对活塞杆6解锁，而当上述转动一停止，借制动弹簧31的弹簧力，凸轮45b复位，锁定机构再一次构成作动状态。

如上所述，在锁定机构用盖21上设置着：在图2上明白示出的，为给排驱动活塞5的压缩空气的、活塞杆一侧的缸口8，用以缓冲停止活塞5的缓冲阀17，供给用于解锁活塞杆6的压缩空气的解锁口34，以及在不能供给解锁用压缩空气的情况下，操作用手动释放用操作件45等；由于将上述释放活塞28设于端盖22一侧，而将被供给驱动该释放活塞28的压缩空气的压力室33设置于闭锁机构用盖21的外端侧，所以解锁口34与手动释放用操作件45必然设于端盖22的外端侧，缸口8与缓冲阀17则设于接近杆盖3的缸管2的位置。

因此，在锁定机构盖21上，上述各孔等成分散配置，与上述锁定机构用盖21、即上述杆盖3与端盖22形成大致成四角筒状，在锁定机构用盖21上的包含缸口8附近的解锁口34的周围，确保了用于搭载控制缸1以及锁定机构20的动作的切换阀的平面形区域48；如图5、图6所示，在该区域可搭载切换阀60。如图7上的象征性标识所示，该切换阀60由电磁驱动的三通阀所构成，该阀连接于锁定机构20的解锁口34上的输出孔，由于该阀的驱动，压缩空气从压力源供给解锁口34，由停止通电，切换为从解锁口34排出压力室33的压缩空气。

如图5、图6所示，61,62是切换阀60的供给孔与排出孔，63是为驱动切换阀60的通电接头，64是将阀60固定在端盖22上的螺钉。

由于搭载了这种切换阀60，在单独使用液压缸的情况下，或在要明确阀与液压缸对应关系的场合，或在需要提高锁定机构等的应答性能的情况下等都是有利的。这样的问题，对于头盖4也一样，只是由于在头盖4一侧未设锁定机构，就没有什么特殊问题。在确保上述阀的搭载区域时，如还考虑用以将这种带锁定机构的液压缸安装于任意机械装置等上面的托架的固定，下面侧与两端盖的端面等的利用是比较困难的；同时，在离开孔8、34的位置上要确保安装阀的区域也是不适宜的。

如图中所示，50是锥环30为释放活塞28所推压时的压接挡板；51是将缸管2与杆盖3及头盖4结合起来的拉杆；52是拉杆螺母；53是将杆盖3与端盖22连接起来的连接螺钉。

下边，对上述带锁定机构的液压缸的动作加以说明。

图1所示为通过解锁口34向压力室33送入解锁用压缩空气的状态。在这种状态下，供入压力室33的压缩空气，克服制动弹簧31的弹簧力、推压释放活塞28，一直驱动到杆盖3一侧的行程终点，因此，锥环30压接到挡板50上，轴承保持架38的端部也压接到杆盖3上。在这种状态下，由于锥环30没有压接到为轴承保持架38所保持的滚珠36a，36b上，所以制动瓦24对活塞杆6的夹紧被解除；锁定机构20对活塞杆6的锁定亦被解除。

在这种状态下，将压力室33内的压缩空气从解锁口34一排出，释放活塞28即在制动弹簧31的弹簧力作用下回到压力室33一侧，随之，锥环30的内面亦压接到滚珠36a,36b上，通过这些滚珠，制动瓦24压贴到活塞杆6上。这时，释放活塞28与锥环30分开，锥环30不再有径向约束，而保持浮动状态；另外，由于制动瓦24与瓦托25也设计成可径向滑动，所以随着活塞杆6的偏心，可以有使平衡改善的制动力作用于活塞杆6上。再者，由于对上述轴承保持架38以及由其保持的滚珠36a，36b由预压用弹簧41进行了预压，活塞杆6与制动瓦24以及瓦托25间的间隙都设得极小；同时，制动时，不会在瓦托25上滑动，故可得到确实滚动，可以瞬时得到制动。

在上述带锁定机构的液压缸中，在机构上显示出：向着活塞杆6突出出来的方向的制动力要比相反方向的制动力大的倾向，而如图示的缸1那样，活塞杆6是向单侧突出，由于基于活塞5两侧的压力室的面积差，向活塞6突出一侧的驱动力变大，所以上述锁定机构20也与该活塞的驱动力相对应。但，本发明也不限于活塞在其单侧突出来的结构。

在上述带锁定机构的液压缸中，由单一构件构成了锥环30，可以尽可能提高其加工精度；另外，可提高瓦托25的加工精度(表面光洁度、圆度、圆筒度)，锥环30的倾斜角度，可望形成于摩擦角以上。

Claims (3)

1．一种带锁定机构的液压缸，它通过缸口对活塞两侧的压力室给排压缩空气而被驱动，该液压缸上设有通过夹持活塞杆而锁定该活塞杆的锁定机构，

其特征在于，

锁定机构的构成是，在锁定机构用盖内，将夹持活塞杆并使其停止的制动瓦保持在内侧，使对其作用制动力的瓦托以限制沿活塞轴线方向移动地被保持；在上述锁定机构用盖内可自由滑动地嵌插着释放活塞，在该释放活塞的上述缸一侧的面上，抵接着位于上述瓦托周围的锥环的端面，且在锥环周围，对该释放活塞作用制动弹簧；同时，在该释放活塞的与上述缸相反的一侧形成压力室；在上述锥环的内侧面，于释放活塞一侧形成大直径的锥面；在瓦托周围与该锥面间，配设着由轴承保持架保持着的多个滚珠，用预压弹簧将轴承保持架朝着其保持着的滚珠与锥形环内面相接的方向推压，另外，在上述锁定机构用盖上，并设有从外侧以手动操作的、从压力室一侧推压释放活塞的手动释放用操作件；

在锁定机构用盖的缸一侧，设有给排驱动活塞的压缩空气的缸口；而在该锁定机构用盖的与其相反的一侧，开设有通向上述压力室的解锁口；同时，设有上述手动释放用操作件，

在上述锁定机构用盖上的解锁口的周围，确保了平面形的搭载区域，该搭载区域用于搭载控制通过解锁口供入的压缩空气的阀。

2．如权利要求1所记述的带锁定机构的液压缸，其特征在于，

将制动瓦与瓦托沿径向可移动地设置于锁定机构用盖内，同时，也使锥环与轴承保持架在径向处于浮动状态；

在轴承保持架周围，设有两列用于收容滚珠的多个收容球凹兜，释放活塞一侧的收容球凹兜收容大直径的滚珠；相反一侧的收容球凹兜收容小直径的滚珠；在轴承保持架的2列滚珠收容球凹兜的外周一侧上设置的V型沟内卷装着弹性环，可防止各滚珠的脱落；同时，将滚珠朝着与瓦托外周接触的方向推压。

3．如权利要求1或2所记述的带锁定机构的液压缸，其特征在于，在用于搭载阀的平面形搭载区域，搭载着对锁定机构给排压缩空气的切换阀。

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