CN2591339Y - 多级任意位置机械锁伸缩缸 - Google Patents

Abstract

一种能将从螺杆端输入的旋转运动转变为从缸筒端的直线位移输出的多级任意位置机械锁伸缩缸。它是通过各级筒上的螺母分别与同一螺杆相啮合，依靠键在沟槽中滑动，将输入螺杆的旋转运动转变为各级筒的直线位移输出，在较小安装空间获得很大行程，且各级筒伸缩时无相对转动；利用螺纹升角小于当量摩擦角，使各级筒伸缩停於任意位置都能自锁且定位精度高；换级时一个缸筒上螺母与螺杆啮合，过渡到两缸筒上的螺母同时与螺杆相啮合，再过渡到一个啮合另一个脱开，使筒缸间的位移平稳无碰撞；通过筒与筒间的钢球锁使各级筒的直线运动能相互传递；筒与筒之间纯机械传动，无油液污染，因此它将广泛应用于机械传动设施领域中或代替多级液压缸。

Description

多级任意位置机械锁伸缩缸

所属技术领域

本实用新型涉及一种多级任意位置机械锁伸缩缸，它是一种能将从螺杆端输入的正、反旋转运动转变为各级筒直线位移伸出或缩回，且筒与筒之间无相互转动，各筒换级时平稳无碰撞，伸缩停於任意位置时能机械锁住的机械传动装置。

背景技术

众所周知的自卸汽车或自卸清洁车的液压传动系统，采用多级液压缸将装有负载的货厢举升或放下，依靠液压系统中的液压锁将装有负载的货厢锁在举升或下放过程的任意角度位置上，一旦被封闭的管路，液压锁或多级油缸产生渗漏，装有负载的货厢将迅速下降与车架发生碰撞，给装有负载的货厢、车架带来不必要的损失，渗出的油液还会对使用环境产生污染；由于多级液压缸换级时产生互相间碰撞及缸筒面积变化带来压力变化，使负载产生震动，因此，换级时需先减速，换级后再加速，给操作带来很不方便。

发明内容

本实用新型针对现有技术中存在上述问题，提供一种多级任意位置机械锁伸缩缸，其目的是将从多级任意位置机械锁伸缩缸的螺杆端输入的正、反旋转运动转变为各级筒直线位移伸出或缩回，在较小的安装空间获得很大的行程，缸筒输出的最终行程为各级筒行程之和，且筒与筒之间无相互转动。

本实用新型的另一个目的是多级任意位置机械锁伸缩缸，在伸缩过程中各级筒换级时，筒与筒之间无碰撞，能平稳地进行直线位移过渡。

本实用新型还有一个目的是多级任意位置机械锁伸缩缸，在伸缩过程中停於任意位置时能机械锁住。

本实用新型上述目的是这样实现的：提供的多级任意位置伸缩缸，它的中心装有一螺杆，螺杆的四周同心部位装有各级套筒，小直径筒套在螺杆外面，大直径筒又套在小直径筒外面，一筒级套一级筒，最外层为壳体。壳体与外界可以水平安装，也可以是垂直安装。各级筒活塞的内端面安装能与螺杆相啮合的螺母，螺母凸台上的花键与活塞内表面的花键槽相嵌合，由于各级筒活塞外圆柱面上的键槽中嵌有键，此键只沿相邻筒内表面沟槽滑动，沟槽贯穿於整个筒的内表面，且与筒的轴心平行，又由于壳体与外界是静止相连不转动的，因此，通过键与壳体相连的筒也不会转动，也使其它各筒与筒之间不能转动。当外界电动机或马达(液压或气动)或发动机带动螺杆作正向旋转运动，该旋转运动通过与螺杆上螺纹相啮合的螺母作用於与其相关的筒上，由于各筒之间不能转动，故在螺母推动下，只能使该筒沿轴向伸出，达到了将螺杆端输入的旋转运动转变为筒的直线位移伸出的目的。随着螺杆继续旋转，通过螺母继续推动该筒伸出，直至伸出终了与另一筒端接触，这时安装在螺母外圆柱面与筒的活塞内表面间由钢球、锁套、弹簧、挡环组成的钢球锁，其锁套在弹簧力的作用下，将钢球推入相邻的缸筒内表面球窝内，并抵住钢球，不让它从球窝中逸出，使该筒与另一筒锁为一体，称之为筒与筒锁紧状态。在螺杆继续旋转推动下，使原筒上的螺母与螺杆啮合的传动，过渡到两个筒上的螺母同时与螺杆相啮合进行传动，再过渡到一个缸筒上的螺母从螺杆上脱开，另一个缸筒上的螺母进入螺杆并与螺杆相啮合，即从一个筒伸出过渡到两个筒同时伸出，再过渡到另一个筒继续伸出，达到伸出换级时筒与筒之间无碰撞，能平稳地进行直线位移伸出过渡的目的。当筒与筒之间换级完了，在螺杆继续正转下，通过与其相啮合的螺母推动另一级筒继续伸出直至伸出终了。按照上述由一级筒伸出过渡到一、二级筒在钢球锁紧情况下的同时伸出，再过渡到二经筒伸出的工作原理，各级筒在螺杆旋转推动下会依次伸出，直至最末级伸出完毕，伸出过程中各筒之间无相互转动，使多级任意位置机械锁伸缩缸输出的最终行程为各级筒行程总和。

当外界电动机或马达或发动机带动螺杆反向旋转，使与螺杆相啮合的螺母压向挡环，并使与挡环螺纹连接的缸筒缩回，与此同时螺母上的凸台也压向锁套，锁套从钢球底部脱出，滕出了钢球下落空间，钢球便滑入其相应活塞槽内，使该筒与另一筒脱开，称之为筒与筒解锁状态。在螺杆继续反转下，该筒继续缩回，使该筒上的螺母与螺杆相啮合传动过渡到两个筒上的螺母同时与螺杆相啮合进行传动，再过渡到此筒上的螺母与螺杆脱开，另一筒上螺母进入螺杆并与螺杆相啮合，即从一个筒缩回，过渡到两个筒同时缩回，再过渡到另一筒继续缩回，达到缩回换级时筒与筒之间无碰撞，能平稳地进行直线位移缩回过渡。在螺杆继续反转下，依照上述缩回工作原理，各级筒按伸出的逆程序依次缩回，直至最初伸出的筒缩回到底，达到将螺杆输入反向旋转运动转变为各级筒直线位移缩回的目的，且缩回过程中各筒之间只能相互滑动不能转动，缩回后的伸缩缸其外形占用安装空间较小。

各级筒在伸缩过程中，利用螺杆与螺母在传动过程中的螺纹升角小于当量摩擦角的自锁原理，以及筒与筒之间钢球锁技术，达到伸缩过程中停於任意位置时能机械锁住的目的。

本实用新型有益效果是：多级伸缩缸收拢后占用的安装空间小，展开后能获得很大的行程，其行程是各级筒行程总和；各筒伸缩停於任意位置时能可靠地锁住，定位精度高；缸筒换级时，筒与筒之间无碰撞，使负载在伸缩过程中运动平稳；各级缸筒在伸缩过程中无相互转动，抗扭转性能好；由于各级筒之间是机械传动不是液压传动，不会对使用环境产生污染；原动机可直接与多级任意位置机械锁伸缩缸的螺杆相连接，传动效率高。由于多级任意位置机械锁伸缩缸存在上述优点，因此它将广泛应用於安装空间小又需很大的行程，且伸缩停於任意位置都能自锁的机械传动领域中，以及为了避免多级液压缸及其管路因液压油渗漏带来对使用环境的污染，和避免多级液压缸封闭腔中的油液受环境温度变化影响其定位精度，故它还可以用来代替多级液压缸。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明

图1是多级任意位置机械锁伸缩缸的各级筒收到底后，一级筒开始伸出时的纵剖面结构图。

图2是多级任意位置机械锁伸缩缸的一级筒伸出到底后，一级筒与二级筒钢球锁紧时纵剖面结构图。

图3是多级任意位置机械锁伸缩缸的二级筒伸出到底后，二级筒与三级筒钢球锁紧时纵剖面结构图。

图4是多级任意位置机械锁伸缩缸的二级筒开始缩回时，二级筒与三级筒钢球解锁时纵剖面结构图。

图5是多级任意位置机械锁伸缩缸的一级筒开始缩回时，一级筒与二级筒钢球解锁时纵剖面结构图。

图中1.一级筒，2.壳体，3.螺杆，4.四级筒，5.三级筒，6.二级筒，7.8.30钢球，9.24.29.锁套，10.21.26.弹簧，11.16.22.31螺母，12.底盖，13.止推轴承，14.防尘盖，15.33.35.37.39.防尘圈，17.20.25.挡环，18.19.23.27.键，32.34.36.38.衬套，40.41.42.43.端盖。

具体实施方式

图1为各级筒收到位后一级筒1开始伸出时，由电动机或马达(液压或气动)或发动机带动螺杆3作正向旋转运动从A端输入，传到螺母31上，螺母31的左端与一级筒内环为花键槽配合。由于一级筒1、二级筒6、三级筒5、四级筒4与壳体2相互之间是通过各筒上的键18.19.23.27沿各筒内表面沟槽相对滑动，不能转动，又由于壳体2与外界紧固相联静止不转，因此一级筒1活塞内端面被螺母31顶住开始向外伸出。这时各级筒的弹簧10.21.26处于压缩状态，钢球30.7.8均在相应活塞钢球槽内。在螺杆3继续旋转推动下一级筒1向外伸出，直至一级筒1伸出到底后，钢球30进入二级筒6球形球窝内，锁套29在弹簧26作用下进入钢球30底部，阻止钢球30从球窝中逸出，将一级筒1与二级筒6锁为一体，如图2所示，即为锁紧状态。在螺杆3继续旋转推动下，锁紧后的一级筒1带动二级筒6开始向外伸出，使二级筒6上的螺母22开始进入螺杆3右端。随着螺杆3旋转螺母22进入螺杆3，这时一、二级筒同时向外伸出，过渡到一级筒上螺母31从螺杆3上脱开，二级筒6通过钢球30锁带动一级筒1继续外伸，直到二级筒6伸到底后，钢球7进入三级筒5环形球窝内，锁套24在弹簧21作用下进入钢球7底部，阻止钢球7从球窝中逸出，将二级筒6与三级筒5锁为一体，如图3所示。在螺杆3继续旋转推动下，锁紧后的二级筒6带动三级筒5向外伸出，三级筒5上的螺母11开始向螺杆3右端靠拢，并进入螺杆3后，二、三级筒同时向外伸出，过渡到二级筒上螺母22从螺杆3上脱开，三级筒5通过钢球7锁带动二级筒6继续外伸，直至三级筒5伸到底。螺杆3继续正转，这时四级筒4或多级筒伸出原理和上述一、二级筒伸出原理是一样的，因此，多级伸缩缸展开后从B端输出的总长为各级筒行程之和。在展开过程中利用螺杆3与各筒上螺母11.16.22.31相配合的螺纹升角小于当量摩擦角，使各缸筒伸出停於任意位置时都能自锁。

图4是当电动机或马达或发动机带动螺杆3反转，传到螺母22上，使螺母22沿轴向右移，右移的螺母22带动锁套24右移并从钢球7底部脱开，腾出钢球7下落空间并压缩弹簧21，使三级筒5环形球窝中的钢球7滑入二级筒7活塞的钢球槽内，三级筒5与二级筒6脱开，即解锁过程。解锁后的二级筒6在螺杆3反转和螺母22及挡环20带动下开始缩回，并通过钢球30锁使一级筒1右移。随着电动机或马达或发动机带动螺杆3继续反转，二级筒6右移，带动一级筒上螺母31进入螺杆3左端后，这时二级筒与一级筒同时缩回，过渡到螺母22从螺杆3上完全脱开，二级筒6缩回到底。在螺杆3继续反转推动下，这时右移的螺母31带动锁套29右移并从钢球30底部脱开，腾出钢球30下落的空间并压缩弹簧26，使二级筒6环形球窝中的钢球30滑入一级筒1活塞的钢球槽入，二级筒6与一级筒1脱开，如图5所示。解锁后的一级筒1在螺杆3继续反转和螺母31及挡环25带动下开始缩回，直至一级筒1缩回到底。螺杆3继续反转，四级筒4或多级筒缩回原理和上述二、一级筒缩回原理是一样的，因此多级伸缩缸缩回后占用空间较小。缩回过程中利用螺杆3与各筒上螺母11.16.22.31相配合的螺纹升角小于当量摩擦角，使各缸筒缩回停於任意位置时都能自锁。

图1中螺杆3的一端止扣上安装了止推轴承13，且被防尘盖14压在底盖12的内腔端面上，防止螺杆3旋转时轴向窜动。螺杆3另一端由光杆和螺纹部组成，安装于一级筒1活塞上的螺母31与螺杆3的螺纹部相啮合，其余各筒活塞上的螺母22.11.16都依次排列套在螺杆3的光杆外面，各螺母内螺纹并未与光杆相接触，只有当各级筒6.5.4伸出时或缩回时，安装于各级筒活塞上的螺母22.11.16的内螺纹才会与螺杆3上螺纹部相啮合进行传动。图1中防尘圈15.33.35.37.39用来防止灰尘或雨水进入各级筒内；衬套32.34.36.38分别安装在端盖40.41.42.43上，用来分别给各级筒1.6.5.4外圆导向；端盖40.41.42.43通过螺纹分别与各级筒6.5.4及壳体2相连；壳体2与外界可以水平安装也可以垂直安装。

Claims (5)

1、一种多级任意位置机械锁伸缩缸，中心装有螺杆，螺杆四周同心部装有由筒、螺母、钢球、锁套、弹簧、挡环、键等组成的各级套筒，小直径筒套在螺杆外面，大直径筒又套在小直径筒外面，一级筒套一级筒，最外面为壳体，其特征是：螺杆由螺纹杆和光杆组成，光杆安装在底盖的止推轴承上并伸出底盖与外界转轴相连，带动螺杆作正向旋转或反向旋转，与螺纹杆相啮合的螺母，其凸台上的花键与活塞内表面的花键槽相嵌合，活塞外圆柱面上的键槽中的键，只沿其相邻筒内表面沟槽滑动，沟槽贯穿于整个的筒的活塞内表面，且与筒的轴心平行，螺母外圆柱面与筒的活塞内表面间由钢球、锁套、弹簧、挡环组成的钢球锁，在各级套筒换级时，依靠螺杆正转或反转可以将筒与筒锁紧或解锁。

2、根据权利1所述的多级任意位置机械锁伸缩缸，其特征是螺母与螺杆相啮合的螺纹升角小于当量摩擦角，使各缸筒伸缩至任意位置能被锁住，其螺纹是普通螺纹或梯形螺纹或锯齿形螺纹。

3、根据权利1所述的多级任意位置机械锁伸缩缸，其特征是螺纹杆的螺纹两端面具有导向锥度，螺纹杆的螺纹啮合长度应是与相啮合螺母的筒的行程，及该筒与相邻筒上的螺母同时与螺纹杆相啮合所需螺纹宽度之和，由于各筒的行程不同以及各螺母的螺纹宽度不同，故螺纹杆的啮合长度取其中最大值。

4、根据权利1所述的多级任意位置机械锁伸缩缸，其特征是钢球锁中的钢球也可以是锁块，钢球锁中的弹簧为普通螺旋压簧也可以是碟形簧或翼形簧或组合弹簧。

5、根据权利1所述的多级任意位置机械锁伸缩缸，其特征是各筒螺母凸台上的花键与活塞内表面花键槽相嵌合，也可以是各筒螺母另一端上的花键与挡环内孔上的花键槽相嵌合。

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