CN207363991U - 一种旋转液压缸 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种旋转液压缸，涉及液压缸技术领域。所述旋转液压缸包括中心轴和环形缸体，中心轴外壁设置有至少一个静片，中心轴径向设置有进油油道和出油油道，进油油道和出油油道均部分地穿设于静片的侧壁；环形缸体内壁设置有至少一个动片，中心轴抵接于动片的内侧，环形缸体和动片相对中心轴可滑动地转动，静片、动片和环形缸体配合形成第一腔室和第二腔室，第一腔室与进油油道连通，第二腔室与出油油道连通。本实用新型通过提供一种旋转液压缸，采用设置的动片和静片，并利用环形缸体可滑动地相对中心轴转动，解决了直线型液压缸的安装腔室大、对应关节运动角度小以及非对称直线型液压缸的伺服控制复杂的问题。

Description

一种旋转液压缸

技术领域

本实用新型涉及液压缸技术领域，尤其涉及一种旋转液压缸。

背景技术

机器人的研究一直以来都是国内外研究的热点。各类机器人都离不开关节驱动器，特别是对于结构要求紧凑、整机要求轻量化的仿生型机器人更是需要精细、扭矩密度(驱动器单位质量能够提供的额定扭矩)和功率密度(驱动器单位质量能够提供的额定功率)高的驱动关节。

然而，直线液压缸驱动关节转动，其安装与运动腔室需求大，对应关节转动角度小，不能满足仿生型机器人关节大运动转角的特殊场合运动性能要求。其次，关节运动转速与直线液压缸移动速度的速比随运动位置不同而不同，同理直线液压缸输出力随运动位置不同也不同。这种速度与力不均衡的缺点，使得关节运动的力与速度控制难度增加，不利于仿生型机器人运动的实现，也阻碍了液压驱动仿生型机器人关节设计思路。此外，传统的非对称直线型液压缸，液压伺服控制模型相对复杂，给控制算法增加了难度。

因此，亟待需要一种旋转液压缸来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种旋转液压缸，以解决直线型液压缸的安装腔室大、对应关节运动角度小以及非对称直线型液压缸的伺服控制复杂的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种旋转液压缸，包括：

中心轴，其外壁设置有至少一个静片，中心轴径向设置有进油油道和出油油道，进油油道和出油油道均部分地穿设于静片的侧壁；

环形缸体，其内壁设置有至少一个动片，环形缸体的内壁抵接于静片外侧，中心轴的外壁抵接于动片的内侧，环形缸体和动片相对中心轴可滑动地转动，静片、动片和环形缸体配合形成第一腔室和第二腔室，第一腔室与进油油道相对应，第二腔室与出油油道相对应。

作为优选，中心轴轴向的端部中心处设置有油道进口和油道出口，油道进口与进油油道连通，油道出口与出油油道连通。

作为优选，静片与中心轴通过第一螺钉和第一销连接，动片与环形缸体通过第二螺钉和第二销连接，第二螺钉和第二销的顶部均设置有内六角螺堵。

作为优选，环形缸体的两端均设置有缸盖，缸盖与环形缸体螺钉连接，缸盖与环形缸体之间设置有O形密封圈，缸盖与中心轴之间设置有旋转密封圈。

作为优选，动片与环形缸体之间、动片与缸盖以及静片与中心轴之间均设置有直线型O形圈。

作为优选，动片与中心轴之间、静片与环形缸体之间以及静片与缸盖之间均设置有直线型O形圈和耐磨环。

作为优选，缸盖的两端均设置有轴承盖，轴承盖与缸盖螺钉连接，轴承盖与缸盖之间设置有O形密封圈，且二者之间设置有轴承，轴承环设于中心轴上。

作为优选，轴承盖与中心轴之间设置有骨架油封。

作为优选，骨架油封与轴承之间设置有泄油口。

作为优选，中心轴的轴向还贯穿设置有泄油油道，泄油口与泄油油道连通。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过提供一种旋转液压缸，采用对称设置的动片和静片，并利用环形缸体可滑动地相对中心轴转动，解决了直线型液压缸的安装腔室大、对应关节运动角度小以及非对称直线型液压缸的伺服控制复杂的问题；采用动片与环形缸体、静片与中心轴的定位销与螺钉连接，既可以保证连接强度，又可以保证定位精度；采用直线型O形圈与耐磨环配合组成动密封，使动密封的密封性能更加可靠；采用液压油道设计于中心轴中，控制液压油通过中心轴进出环形缸体内腔，不同于油道直接设计于环形缸体上的常规设计方式，避免了液压管路的跟随运动；轴承外侧采用骨架油封，进一步阻止油液外泄同时防止粉尘等杂质进入；动片与环形缸体、静片与中心轴采用单排的螺钉与销交替安装固定，在保证连接强度的情况下能更好地增大旋转角度范围；进出油口与静片的配合设计，在动片与静片结合的极限位置，油口变节流的方式能较好地解决旋转缸启停冲击；在中心轴轴向骨架油封与轴承安装位置间设计有泄油油口，通过中心轴中的泄油油道泄回油箱，这针对旋转油封失效的情况下，能很好地解决油液外泄影响产品的外观和影响其他相关元件性能。

附图说明

现将仅通过示例的方式，参考所附附图对本实用新型的实施方式进行描述，其中

图1是本实用新型具体实施方式提供的旋转液压缸的结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式提供的旋转液压缸的A向剖视图；

图3是本实用新型具体实施方式提供的旋转液压缸的侧向剖视图。

图中：

1、中心轴；11、静片；121、第一螺钉；122、第二螺钉；

2、环形缸体；21、动片；221、第一销；222、第二销；23、内六角螺堵；

31、进油油道；32、出油油道；33、泄油油道；331、泄油口；

41、第一腔室；42、第二腔室；

5、缸盖；6、轴承盖；61、轴承；62、骨架油封。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1至图3所示，本实施方式提供了一种旋转液压缸，包括中心轴1和环形缸体2，其中，中心轴1的外壁设置有至少一个静片11，中心轴1径向设置有进油油道31和出油油道32，进油油道31和出油油道32均部分地穿设于静片11的侧壁；环形缸体2的内壁设置有至少一个动片21，环形缸体2的内壁抵接于静片11外侧，中心轴1的外壁抵接于动片21的内侧，环形缸体2和动片21相对中心轴1可滑动地转动，静片11、动片21和环形缸体2配合形成第一腔室41和第二腔室42，第一腔室41与进油油道31相对应，第二腔室42与出油油道32相对应。本实用新型通过采用设置的动片21和静片11，并利用环形缸体2可滑动地相对中心轴1转动，解决了直线型液压缸的安装腔室大、对应关节运动角度小以及非对称直线型液压缸的伺服控制复杂的问题。

具体地，如图2和图3所示，静片11和动片21的个数均优选为两个，且上述进油油道31和出油油道32均是相对而言的，当进油时，油路所在的油道设为进油油道31，当出油时，油路所在油道设为出油油道32，此处不对进油油道31和出油油道32进行限定。两个静片11与中心轴1通过第一螺钉121和第一销221连接，两个动片21与环形缸体2通过第二螺钉122和第二销222连接，第二螺钉122和第二销222的顶部均设置有内六角螺堵23，配用密封胶或生胶带进行密封。动片21与环形缸体2、静片11与中心轴1采用单排的螺钉与销交替安装固定，在保证连接强度的情况下能更好地增大旋转角度范围。旋转运动角度范围，取决于动片21与静片11的外形角度尺寸在180°范围内圆周方向的占比；而旋转液压缸的输出转速与力矩，在输入流量与压力一定的情况下，其大小取决于中心轴1的外径、环形缸体2的内径以及动片21的轴向长度。对于旋转角度要求不大，但对输出力矩要求较大的关节，可采用本实用新型具体实施方式的双动片与双静片的结构。在相同结构、输入压力和流量的情况下，其旋转速度为单静片单动片摆动缸旋转速度的一半，输出力矩为单静片单动片摆动缸输出力矩的两倍。

具体地，两个动片21与环形缸体2之间、两个动片21与缸盖5之间以及两个静片11与中心轴1之间均设置有直线型O形圈；两个动片21与中心轴1之间、两个静片11与缸盖5之间以及两个静片11与环形缸体2之间均设置有直线型O形圈和耐磨环。两个相对不动的部件之间采用的是静密封，通过直线型O形圈实现的，两个相对转动的部件之间采用的动密封，通过直线型O形圈和耐磨环实现的，均是为了防止部件之间液压油的间隙泄漏。

具体地，中心轴1径向设置有进油油道31和出油油道32，进油油道31和出油油道32均部分地穿设于两个静片11的侧壁，即在动片21与静片11逐渐靠近贴合时，中心轴1上的进油油道31或出油油道32的油口逐渐进入动片21内侧中，油口由大变小形成变节流口，减缓动片21与静片11的靠近速度，最后动片21与静片11两侧面贴合，形成绝对定位停止。在动片21与静片11由贴合的极限位置逐渐分开时，液压油通过中心轴1上的进油油道31或出油油道32对应的静片11侧壁上油口，推动动片21转动，在转动过程中，进油油道31或出油油道32的油口逐渐从动片21的内侧出来，油口由小变大形成变节流口，减缓了动片21与静片11的初始分离速度。油口变节流的方式能较好地解决旋转液压缸的启停冲击。

具体地，如图2所示，中心轴1轴向的端部中心处设置有油道进口和油道出口，油道进口与进油油道31连通，油道出口与出油油道32连通，液压油通过该油口以及油道进入封闭的液压缸内，驱动环形缸体2旋转。液压管及接头连接安装于中心轴1的油道进口和油道出口两处，其能避免往复旋转运动时液压油管的跟随运动，能较好地解决液压油路的密封性及液压管路的疲劳损坏。

具体地，环形缸体2的两端均设置有缸盖5，缸盖5与环形缸体2螺纹连接，缸盖5与环形缸体2之间设置有O形密封圈，缸盖5与中心轴1之间设置有旋转密封圈，通过在缸盖5与中心轴1之间分别采用两道旋转密封圈进行动密封，能很好地解决缸盖5与中心轴1之间的液压油的泄漏问题。缸盖5的两端均设置有轴承盖6，轴承盖6与缸盖5螺纹连接，轴承盖6与缸盖5之间设置有O形密封圈，且二者之间设置有轴承61，轴承61环设于中心轴1上，轴承61内圈抵接于中心轴1上，外圈抵接于缸盖5上，中心轴1的轴肩与轴承盖6对轴承61的内外圈进行轴向定位与固定。轴承盖6与中心轴1之间设置有骨架油封62，可以进一步阻止液压油的外泄，同时防止粉尘等杂质进入轴承61内部。

具体地，中心轴1的两端的轴身上还设置有平键槽，用于放置平键以使中心轴1与安装板的径向固定。另外，旋转编码器码盘安装于摆动缸的轴承盖6上，这样无需新增安装支架，使得液压缸的结构更加简单方便。中心轴1的轴向还贯穿设置有泄油油道33，泄油口331与泄油油道33连通，这样在旋转液压缸的旋转油封失效的情况下，能很好地解决液压油的外泄，防止外泄油液影响产品的外观或者其他相关元件的性能。

从而，本实施方式通过利用旋转液压缸作为足式机器人腿部各关节的执行元件，保证了旋转液压缸的安装腔室小，运动角度大，且适合足式机器人关节大运动转角的特殊场合运动性能要求；另一方面旋转液压缸在较小的体积下能提供更大的驱动力矩，力矩传动链短且为对称式液压驱动结构，伺服控制简单；另一方面关节转速及力矩与旋转液压缸输出转速及力矩一致，降低了关节力与速度控制的算法难度。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋转液压缸，其特征在于，包括：

中心轴(1)，其外壁设置有至少一个静片(11)，所述中心轴(1)径向设置有进油油道(31)和出油油道(32)，所述进油油道(31)和所述出油油道(32)均部分地穿设于所述静片(11)的侧壁；

环形缸体(2)，其内壁设置有至少一个动片(21)，所述环形缸体(2)的内壁抵接于所述静片(11)外侧，所述中心轴(1)的外壁抵接于所述动片(21)的内侧，所述环形缸体(2)和所述动片(21)相对所述中心轴(1)可滑动地转动，所述静片(11)、所述动片(21)和所述环形缸体(2)配合形成第一腔室(41)和第二腔室(42)，所述第一腔室(41)与所述进油油道(31)连通，所述第二腔室(42)与所述出油油道(32)连通。

2.根据权利要求1所述的旋转液压缸，其特征在于，所述中心轴(1)的端部中心处设置有油道进口和油道出口，所述油道进口与所述进油油道(31)连通，所述油道出口与所述出油油道(32)连通。

3.根据权利要求1所述的旋转液压缸，其特征在于，所述静片(11)与所述中心轴(1)通过第一螺钉(121)和第一销(221)连接，所述动片(21)与所述环形缸体(2)通过第二螺钉(122)和第二销(222)连接，所述第二螺钉(122)和所述第二销(222)的顶部均设置有内六角螺堵(23)。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的旋转液压缸，其特征在于，所述环形缸体(2)的两端均设置有缸盖(5)，所述缸盖(5)与所述环形缸体(2)螺纹连接，所述缸盖(5)与所述环形缸体(2)之间设置有O形密封圈，所述缸盖(5)与所述中心轴(1)之间设置有旋转密封圈。

5.根据权利要求4所述的旋转液压缸，其特征在于，所述动片(21)与所述环形缸体(2)之间、所述动片(21)与所述缸盖(5)以及所述静片(11)与所述中心轴(1)之间均设置有直线型O形圈。

6.根据权利要求5所述的旋转液压缸，其特征在于，所述动片(21)与所述中心轴(1)之间、所述静片(11)与所述环形缸体(2)之间以及所述静片(11)与所述缸盖(5)之间均设置有直线型O形圈和耐磨环。

7.根据权利要求4所述的旋转液压缸，其特征在于，所述缸盖(5)的两端均设置有轴承盖(6)，所述轴承盖(6)与所述缸盖(5)螺纹连接，所述轴承盖(6)与所述缸盖(5)之间设置有O形密封圈，且二者之间设置有轴承(61)，所述轴承(61)环设于所述中心轴(1)上。

8.根据权利要求7所述的旋转液压缸，其特征在于，所述轴承盖(6)与所述中心轴(1)之间设置有骨架油封(62)。

9.根据权利要求8项所述的旋转液压缸，其特征在于，所述骨架油封(62)与所述轴承(61)之间设置有泄油口(331)。

10.根据权利要求9所述的旋转液压缸，其特征在于，所述中心轴(1)的轴向还贯穿设置有泄油油道(33)，所述泄油口(331)与所述泄油油道(33)连通。