CN1439080A - 具有轴向锁紧装置的双作用液压缸 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有轴向锁紧装置的液压缸(1)，该液压缸包括一个液压缸室，液压缸室由两个具有不同直径的同轴圆柱形壁(26，27)限定，这两个同轴圆柱形壁由一个圆锥形的壁连接。液压缸还包括一个在较小直径圆柱形壁(26)中滑动的导向活塞(7)，该活塞固定在液压缸拉杆(9)的末端，所述液压缸拉杆(9)包括一个环形突起(33)，该环形突起的直径等于圆柱形壁(26)的直径，还包括一个环形锥形活塞(40)，该活塞紧贴在两个液压缸室之间，它在液压缸拉杆的中间区段(34)滑动，该区段位于活塞(7)和环形突起(33)之间，液压缸伸出时，环形活塞(40)的锥形末端压在两个半环(41a，41b)的圆锥形表面(46)上，趋向于将后者向后向外压，当半环面向较大直径圆柱形壁时，半环(41a、41b)被向外推动，环形活塞(40)的锥形末端(44)被插进半环和液压缸拉杆的中间区段之间。

Description

具有轴向锁紧装置的双作用液压缸
本发明涉及双作用液压传动装置，该传动装置包括一个液压缸体，其一端为端壁所封闭，另一端为液压缸盖所封闭，一个滑动地安装在液压缸体中的导向活塞，一个固定在导向活塞上的传动装置拉杆，该拉杆以密封方式穿过液压缸盖，驱动传动装置拉杆的液压装置，和机械锁紧装置，该锁紧装置用于将传动装置拉杆锁定在预定的伸出位置。
在大量的申请中，传动装置都用于移动零件和工具，在整个工作过程中，所述零件和工具需要保持在固定位置。
特别是当所讨论的零件为用于用塑料注射成模的多零件模具中的元件时，一般地说，每个模具元件都固定在传动装置拉杆的末端，并驱动传动装置拉杆使该元件直线移动，为了防止塑料材料在高压下被注入时传动装置拉杆回缩，可在该元件和固定结构上形成的孔中装一个销状装置，以阻止移动元件相对于固定结构移动，该孔在垂直于传动装置拉杆轴的方向上伸展，该销也被第二个双作用传动装置来操纵，这样，为了相对于该结构定位和固定一个模具元件，要用两个带拉杆的双作用传动装置，两拉杆形成一个直角，其中的一个传动装置用于移动模具元件，而另一个用于移动固定销。成模过程中由于压力产生的应力由固定销来承受。
在这种技术中，每个模具元件中都需要做一个孔，每个模具元件还需要两个双作用传动装置，除此之外，其缺点是：因为两个传动装置必须连续驱动，所以需要相当长的时间来将模具放到位，以及进行取模。在模具放入位时，与元件连接的传动装置拉杆首先被驱动，然后，一旦元件被定位，与销连接的传动装置就被驱动。为了从已注入的零件上取模，需要进行反向的过程。
DE1257583中披露了一种液压气动传动装置，其中：
a)液压缸体有两个不同内径的同轴圆柱形壁，由一个截头圆锥形的环形部分相互连接，较大直径的圆柱形壁位于液压缸盖的旁边，较小直径的圆柱形壁用于引导导向活塞；
b)传动装置拉杆上有一个环形突起，该突起位于导向活塞和液压缸盖之间，该突起的直径不大于较小直径圆柱形壁的直径，当传动装置拉杆位于预定的伸出位置时，所述突起与较大直径圆柱形壁对齐；
c)导向活塞上有一个装置，该装置能使所述导向活塞两侧流体地连通；
d)一个环形活塞放置在传动装置拉杆上位于导向活塞和环形突起之间的一个部位，在压力介质的驱动下，环形活塞能以密封方式紧靠着较小直径圆柱形壁滑动，在压力介质的驱动下也能以密封方式紧靠着传动装置拉杆的所述部位滑动。滑动位于两个位置之间，一个位置是在传动装置拉杆被松开后环形活塞顶住导向活塞的位置，另一个位置是环形活塞顶着环形突起的锁紧位置。所述环形活塞有一个窄端部分与环形突起相靠近；和
e)锁紧装置包括锁紧元件和推动所述锁紧元件径向移动的装置，在传动装置拉杆的松开位置时，所述锁紧元件被轴向容纳于该突起的一个径向面和环形活塞之间，并且被径向地放置(housed)在传动装置拉杆的一部分和较小直径圆柱形壁之间。在锁紧位置时，被径向容纳于较大直径圆柱形壁和环形活塞的窄端部分之间，并且被轴向地放置在该突起的所述径向面和液压缸体的截头圆锥部分之间；
在这篇文献中，环形活塞的窄端是截头圆锥形的，其前端为平面。用于径向移动锁紧元件的装置中包括倒角销，该销轴向穿过环形突起，并且有位于该锁紧元件之间的倒角，在传动装置拉杆的最大伸出位置时，该销压在液压缸盖上，以使它们移开。在锁紧位置，锁紧元件顶住液压缸体的截头圆锥环形部分，并顶住环形活塞的截头圆锥形窄端，这就是为什么在该文献中在环形活塞和导向活塞之间提供一个弹簧。
在注模操作中当传动装置拉杆受力时，弹簧需要施加相当的力以防止传动装置全部或部分解锁，另外，倒角销的长度是固定的，这阻止了较大直径圆柱形壁长度的改变，以调整注模过程中传动装置的伸出位置，另外，流体的压力必须足以补偿弹簧的力。
本发明的一个目的是提供一种双作用传动装置，该传动装置能将模具元件定位在一个精确的位置，并且在成模操作中，比如注模操作中，能经受施加在传动装置拉杆上的外部压力。
本发明的另一个目的是提供一种双作用传动装置，其中，活塞拉杆能保持机械稳定，能精确地预定出伸出位置。
由本领域的上述状态出发，本发明液压传动装置的特征是：环形活塞的窄端部分是圆柱形的，末端为一个圆锥形表面，以与锁紧元件的圆锥形表面配合，当压力介质沿伸出的传动装置拉杆的方向上施加给所述环形活塞时，可以推动锁紧元件径向向外移动。
这样，在锁紧位置，当传动装置拉杆受力，趋于回撤时，锁紧元件顶在传动装置体的截头圆锥环形部分上，只在环形活塞的圆柱形窄部分上施加径向力。这样，现有技术中的弹簧就没有必要了，移动传动装置拉杆只需要很小的压力就足够了，现有技术中的倒角销也被取消了。
由于在锁紧位置上，锁紧元件向外分开，并与液压缸体的截头圆锥部分相配合，支撑表面积就较大，轴向施加在传动装置拉杆头上的压力能被锁紧元件单独承受，无须任何压力介质的帮助。
为了显著地增加支撑表面积，锁紧元件有一个径向向外的圆锥形表面，在锁紧位置时，这个表面和液压缸体的截头圆锥部分相配合。
优选地，锁紧元件由两个半环组成。
在传动装置拉杆扣住时，为了便于维修传动装置，传动装置拉杆由两个独立的圆柱形部件组成，这两个部件由螺纹紧固件连接在一起，其中一个部件上有环形突起和活塞拉杆部分，在活塞拉杆部分装有一个环形活塞；另一部件在液压缸盖内滑动。
这样，在传动装置拉杆扣住的状态下，保证了传动装置内部的整体性，用一个备用件来取代在液压缸盖内滑动的部分就足够了。
为了能精确地调整锁紧位置，液压缸体由两个同轴部分组成，其中，外面的部分包括液压缸盖、固定于一种结构的装置、连接流体源的管接头、和一个有内螺纹的圆柱形外壁，另一个内部部分包括液压缸体的端壁和液压缸室体，其上有外螺纹，用于与所述内螺纹配合，以便预定的伸出位置能相对于该结构进行调整，在管接头和液压缸室的末端之间的所述两个部分中装有内部管道。
这种结构还有另外一个优点：由于管接头位于固定在结构上的外面部分上，用于输送和排出液压流体的外部管道在调整过程中不会有任何改变，所以它们由刚性金属管道而不是柔性软管制成。
通过阅读下面举例的方式的描述并参考附图将会明白本发明的其他优点和特征，其中：
图1为包含本发明传动装置的液压缸轴在内的平面剖面图，图的顶部是传动装置拉杆在最大回缩和解锁位置的半剖面，底部是传动装置拉杆在锁紧位置的半剖面。
图2A-2E示出传动装置拉杆在液压缸中最大回缩位置和锁紧位置之间的不同位置。
图3为锁紧半环的透视图。
图4为锁紧半环在锁紧位置的轴向视图。
图5为图4中的半环在线V-V处的剖视图。
在图中，附图标记1表示双作用液压传动装置，包括一个液压缸体2，其一端为壁3所封闭，另一端为液压缸盖4所封闭，液压缸盖4上有一个支撑物5，支撑物的轴线X上有一个孔6。
活塞7固定在传动装置拉杆9的内部末端8上，传动装置拉杆9穿过孔6，拉杆上有密封圈10。
如图1所示，液压缸体2由两个同轴部分2a，2b组成，沿轴X互相嵌套，外面部分2a形成一个刚性容器，其圆柱形外壁11上有内螺纹12，其端壁与支撑物5安装在一起。内部部分2b形成一个反向容器，其外壁13有外螺纹14，其端壁形成液压缸体2的端壁3。螺纹12和螺纹14直径相同，以互相配合，使内部部分2b轴向地固定在外面部分2a内侧。在外面部分2a和内部部分2b之间装有密封圈15。孔18内放有一个螺母16和一个螺钉21，以阻止内部部分2b相对于外面部分2a旋转。外面部分的圆柱形外壁11装有管接头17和19，管接头用于连接压力介质输送管和排出管，所述介质优选为油。管接头17通过形成在圆柱形外壁11内的管道20与靠近支撑物5的液压缸体2的内腔末端相连通，管接头19通过在圆柱形外壁11内形成的管道22与环形室23相连通，环形室由外壁13和圆柱形外壁11中的外面部分2a和内部部分2b之间形成，管道24装在内部部分2b的外壁13上，将环形室23与位于端壁3旁边的液压缸体2的内腔末端相连通，外面部分2a上也有一个固定于一个外部结构上的装置，为清楚起见，这些固定装置在图中被省略了。这样内部部分2b就能以轴向可调方式定位在固定的外面部分2a上，管接头17和19相对于结构来说就是固定的，它也支承压力介质源。
从图中可以看出，内部部分2b的内腔由两个绕轴线X的圆柱形壁限定，这两个圆柱形壁直径不同，由一个绕轴线X的截头圆锥壁25相互相连，较小直径的圆柱形壁26设置成与端壁3相邻，较大直径的圆柱形壁27设置成与内面部分2b的开口28相邻，即，位于液压缸盖4的旁边。
活塞7安装成在较小直径圆柱形壁26内滑动，在活塞和较小直径圆柱形壁之间可装一个密封圈29，通过X轴向的孔30使活塞7的两个表面相互流体地连通。
传动装置拉杆9也同样由两个部分组成，即外部9a和内部9b，这两部分共有一个轴线X，外部9a在支撑物5内滑动，外部9a在液压缸体2内末端有螺纹31，该螺纹与远离活塞7的内部9b末端上的螺纹相匹配。
内部9b有三个不同直径的区段，分别为区段33、中间段34和窄段，区段33的直径不大于较小直径圆柱形壁26的直径，其上有上面所述的螺纹，中间段34的直径等于液压缸壁26的直径的一半，窄段构成了末端8，活塞7装在末端8上。
大直径区段33由径向向外伸展的两个端壁35和36轴向限定，端壁35与液压缸盖4邻接，限定了传动装置拉杆9的最大可能伸出，端壁36面对活塞7，与活塞7一起轴向限定出围绕中间区段34的环形腔37。传动装置拉杆9在其最大回缩位置时，如图1中的上半部分所示，大直径区段33至少有部分设置在较小直径圆柱形壁26中，环形腔37被圆柱形壁26在外部限定。
环形腔内37装有一个阶梯的环形活塞40，其内径等于中间区段34的直径，外径等于较小直径圆柱形壁26的直径，环形腔37内还装有两个锁紧半环41a和41b，详细如图3-图5所示。
每个半环41a和41b在径向由一个外圆柱形壁42和内圆柱形壁43来限定，外圆柱形壁42的直径等于圆柱形壁26的直径，内圆柱形壁43的直径等于环形活塞40的圆柱形窄端部分的直径，半环首先在轴向由端壁45限定，该端壁支撑区段33的端壁36，其次由两个面向活塞7的截头圆锥形壁46和47限定。
当传动装置拉杆9位于未锁紧状态时，如图1中的上半部分所示，外圆柱形壁部分42滑动地支撑着圆柱形壁26，内圆柱形壁部分43滑动地支撑着中间区段34。
在此未锁紧状态下，环形活塞40插入到活塞7和半环41a、41b之间，环形活塞的圆柱形窄端44的末端是一个圆锥形表面，它与截头圆锥壁46相互配合。圆柱形窄端44与所述环形活塞40的外圆柱形壁44通过一个第二圆锥形壁49来连接。窄端44的圆柱形壁的长度基本上等于半环41a、41b的内圆柱形壁43的宽度。
另外，窄端44的外径基本等于传动装置拉杆9的中间区段34的直径与圆柱形壁26的直径的和的一半，另外，液压缸体2的截头圆锥壁25的伸出量基本等于半环41a、41b的截头圆锥壁47的伸出量。
密封圈50插在环形活塞40和中间区段34之间，以及环形活塞和圆柱形壁26之间。
图2A-2E示出了当压力介质通过管道24被引入液压缸体时，传动装置拉杆、环形活塞、半环41a、41b的不同位置。
在图2A中，传动装置拉杆9位于最大回缩位置。压缩介质经管接头19、管道22、室23和管道24用与排出口相连的管道20被引入。压力P1被施加在活塞7的两个表面上。半环41a、41b不能径向移动分开，环形活塞40相对于中间区段34保持固定不动。传动装置拉杆9向左移动，如图2B所示。
当两个半环41a、41b移过圆柱形壁26且被定位成面向截头圆锥壁25时，如图2C所示，经受压力P1的环形活塞40能沿着中间区段34滑动，它的截头圆锥形端壁48顶到半环的截头圆锥壁46上，推动它们径向向外移动，于是，半环的截头圆锥壁47沿着液压缸体2的截头圆锥壁25滑动，如图2D所示。当半环41a、41b尽可能远地分开时，环形活塞40的圆柱形窄部44沿着半环41a、41b的内圆柱形壁43滑动，并且半环的截头圆锥壁46顶住环形活塞40的截头圆锥壁49。如果传动装置拉杆9继续伸出，于是半环41a、41b沿着大直径圆柱形壁27滑动，直到大直径区段33的端面35与液压缸盖4相接触。
如果管道24与排出孔相连，并且轴向力F施加在传动装置拉杆9的头上，那末，包括传动装置拉杆9、半环41a、41b和环形活塞40在内的组件一起向右移动，直到半环41a、41b的截头圆锥面46和47分别顶上环形活塞40的截头圆锥壁48和液压缸体2的截头圆锥壁25。半环41a、41b也被禁止在环形活塞40的圆柱形窄端44和液压缸体2的大直径圆柱形壁27之间径向移动。
从图2E所示的位置开始，如果压缩介质通过管接头19和管道20被引入，这种压缩介质刚开始会使环形活塞40向左移动，因为传动装置拉杆9被半环41a、41b锁定在它的伸出位置，当环形活塞40到达图2D所示的位置时，端面36顶到半环41a、41b的端面45上，趋向于使这些半环径向移进环形腔37中，这一过程持续到图2C所示的位置。从这一位置开始，环形活塞40顶住活塞7，并且该组件向右移动，直到活塞7顶到端壁3上。
可以看出，活塞7仅作为对传动装置拉杆9进行导向和定心作用，并与环形活塞40建立联系，密封圈10也仅是作为滑动装置，并不提供密封。
传动装置拉杆9的内部9b上的大直径区段33在其端部有一个楔形的环行腔51，当两个半环41a、41b位于锁紧位置时，环形活塞40的窄端部分44被容纳在其中。

Claims (5)

1.一种双作用液压传动装置，包括一个液压缸体(2)，其一端为端壁(3)闭合，另一端为液压缸盖(4)闭合；一个滑动地安装在该液压缸体(2)中的导向活塞(7)；一个固定在导向活塞(7)上的传动装置拉杆(9)，并且该拉杆以密封方式穿过液压缸盖(4)；驱动传动装置拉杆(9)的液压装置和机械锁紧装置，该锁紧装置用于将传动装置拉杆锁定在预定的伸出位置，其中：
a)该液压缸体(2)有两个不同内径的同轴圆柱形壁(26、27)，这两个圆柱形壁由一个截头圆锥形的环形部分(25)相互连接，该较大直径圆柱形壁(27)位于液压缸盖的旁边，该较小直径圆柱形壁(26)用于引导导向活塞(7)；
b)传动装置拉杆(9)上有一个环形突起(33)，该突起位于导向活塞(7)和液压缸盖(4)之间，该突起的直径不大于较小直径圆柱形壁(26)的直径，当该传动装置拉杆(9)位于预定的伸出位置时，所述突起(33)与较大直径圆柱形壁(27)对齐；
c)导向活塞(7)上有一个装置(30)，该装置能使所述导向活塞(7)两侧流体地连通；
d)一个环形活塞设置在该传动装置拉杆上的一个区段(34)，该区段位于该导向活塞(7)和该环形突起(33)之间，在压力介质的驱动下，环形活塞(40)能以密封方式紧靠着较小直径圆柱形壁(26)滑动，也能以密封方式紧靠着传动装置拉杆的所述区段(34)滑动，滑动位于两个位置之间，一个位置是在传动装置拉杆(9)被松开后该环形活塞顶住导向活塞(7)，另一个位置是环形活塞顶着该环形突起(33)的锁紧位置，所述环形活塞(40)有一个窄端部分(44)与环形突起(33)相靠近；和
e)该锁紧装置包括锁紧元件(41a、41b)和推动所述锁紧元件(41a，41b)径向移动的装置，在传动装置拉杆的松开位置时，所述锁紧元件被轴向地容纳于该突起(33)的一个径向面(36)和该环形活塞(40)之间，并且被径向地放置在传动装置拉杆的区段(34)和较小直径圆柱形壁(26)之间，在锁紧位置时，锁紧元件被径向地接纳于较大直径圆柱形壁(27)和环形活塞(40)的窄端部分(44)之间，并被轴向地放置在该突起(33)的所述径向面(36)和液压缸体(2)的截头圆锥部分(25)之间；
该液压传动装置的特征在于该环形活塞(40)的窄端部分(44)是圆柱形的，并且末端为圆锥形表面(48)，用于与锁紧元件(41a，41b)的圆锥形表面(46)配合，以便当压力介质沿伸出传动装置拉杆(9)的方向上作用在所述环形活塞(40)上时，推动锁紧元件径向向外移动。
2.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于：锁紧元件(41a、41b)有径向向外的圆锥形表面(47)，这个表面在锁紧位置与液压缸体(2)的截头圆锥部分(25)相配合。
3.如权利要求2所述的传动装置，其特征在于：锁紧元件由两个半环(41a、41b)组成。
4.如权利要求1-3中的任何一项所述的传动装置，其特征在于：传动装置拉杆(9)由两个可分离的圆柱形部件(9a、9b)组成，这两个部件由螺纹连接件连接在一起，其中的一个部件(9b)具有环形突起(33)和活塞拉杆的区段(34)，该活塞拉杆的区段(34)上装有环形活塞(40)，另一部件(9a)在液压缸盖(4)内滑动。
5.如权利要求1-4中的任何一项所述的传动装置，其特征在于：液压缸体(2)由两个同轴部分(2a，2b)组成，其中，外面部分(2a)包括液压缸盖(4)、用于固定于一个结构的装置、用于连接流体源的管接头(17、18、19)、具有内螺纹(12)的圆柱形外壁(11)，内部部分(2b)包括液压缸体(2)的端壁(3)和液压缸室体，内部部分有与所述内螺纹(12)相配合的外螺纹(14)，以便使预定的伸出位置能相对于该结构进行调整，内部管道(20、22、23、24)设置在所述两个部分(2a、2b)中，位于管接头(17，18，19)和液压缸室的末端之间。
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