CN102094869A

CN102094869A - 二自由度液压油缸

Info

Publication number: CN102094869A
Application number: CN2011100516666A
Authority: CN
Inventors: 潘平良; 朱东昌; 凌有临
Original assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Current assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Priority date: 2011-03-04
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2011-06-15

Abstract

本发明公开了一种二自由度液压油缸，包括前、后缸盖，缸筒，活塞杆，活塞，活塞密封组件、活塞杆密封组件、转轴、转臂，活塞一端与活塞杆一端固定连接，活塞杆另一端穿出前缸盖。活塞杆一端开有轴向盲孔，转轴一端的外周面上设有螺旋结构，活塞的另一端端头向外延伸出活塞延伸端，所述活塞延伸端的内孔形状与转轴一端螺旋结构形状吻合，转轴一端顺次伸入活塞延伸端内孔、活塞杆的轴向盲孔内，转轴另一端穿出后缸盖，转臂下端与转轴另一端端头固定连接。本发明结构紧凑，运动灵活，可靠性高。将现有液压油缸仅有活塞杆往复运动的一个自由度扩展到既有往复运动又有转动的二自由度，丰富了液压油缸的工作范围，提高了油缸的应用功能。

Description

二自由度液压油缸

技术领域

本发明涉及一种液压油缸，尤其是一种既能输出直线往复运动，同时能输出回转运动的超过一个自由度的液压油缸，属于液压执行器件技术领域。

背景技术

活塞式双作用液压油缸在工业领域应用非常广泛，如工程机械、冶金机械、锻压机械、注塑机、飞机、船舶等，普通活塞式双作用液压油缸只有直线往复运动的一个自由度。专利号为89105415.4 的中国发明专利申请公开说明书《液压旋转动力油缸》，公开了一种液压旋转动力油缸，变现有的旋转动力油缸活塞相对缸筒壁旋转为活塞杆相对活塞内孔旋转，降低了运动副的相对线速度,改善了磨损条件,延长了使用寿命，但这种液压油缸仍然只有一个自由度。

专利号为200410069392.3的中国发明专利申请公开说明书《一种双级螺旋内反馈的数字流体缸》，它通过对步进电机的数字化信号控制油缸自设的换向阀移位，从而驱动活塞移动，在活塞移动的同时，通过二级螺旋将信号反馈给步进电机，实现对液压油缸的移动控制。该发明申请的缸体内设置了二级螺旋机构和换向阀，结构复杂，制造、装配困难，还需要通过对步进电机进行数字化控制，控制难度大，可靠性较差，且只有一个自由度的动力输出。

对于需要同时进行移动和转动的装置，如船舶推进系统的换向舵控制油缸，该油缸是一种单活塞杆双作用液压油缸，由于活塞杆在船艉舱室外部工作，因此不能直接通过活塞杆采集运动信号对油缸动作进行控制，如果采用双活塞杆，又受到空间位置限制，而磁性内置式位移油缸，虽然能够采集运动信号，但是机构复杂，抗干扰能力较差。

综上所述，现有的单活塞杆双作用液压油缸仅有一个自由度，使用范围受限；同时，对于在特定环境下，单活塞杆双作用液压油缸采集运动信号比较困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种二自由度，单活塞杆双作用液压油缸，这种液压油缸工作时，液压缸一端的活塞杆可作往复运动，液压缸的另一端的转轴能够自动输出与活塞杆位移相适应的旋转运动信号，从而解决了液压缸的信号采集难的问题。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种二自由度液压油缸，包括前缸盖、缸筒、活塞杆、活塞、后缸盖、活塞杆密封组件、活塞密封组件、转轴、转臂，所述缸筒两端分别与前缸盖、后缸盖固定连接，并通过前缸盖、后缸盖与缸筒两端之间的密封件密封缸筒；所述活塞一端与活塞杆一端固定连接，活塞杆另一端穿出前缸盖，所述活塞杆密封组件设置在前缸盖内，活塞杆外圆与前缸盖内孔之间通过活塞杆密封组件密封；活塞密封组件设置在活塞外圆上。所述活塞杆一端开有轴向盲孔，转轴一端的外周面上设有螺旋结构，所述活塞的另一端端头向外延伸出活塞延伸端，所述活塞延伸端的内孔形状与转轴一端螺旋结构形状吻合，转轴一端顺次伸入活塞延伸端内孔、活塞杆的轴向盲孔内，转轴另一端穿出后缸盖，转轴外圆与后缸盖内孔之间通过转轴密封组件密封，所述转臂下端与转轴另一端端头固定连接。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

前述的二自由度液压油缸，其中所述螺旋结构为非自锁的单螺旋槽；或为非自锁的双螺旋槽；或为非自锁的单螺旋平面。

前述的二自由度液压油缸，其中所述转轴轴向分别通过摩擦片和轴用挡圈定位在后缸盖上。

前述的二自由度液压油缸，其中所述活塞延伸端内孔还设有与轴向盲孔相通的轴向通槽，所述轴向通槽设置在转轴的螺旋结构外侧；所述转臂的转动角度为±50°～±65°。

本发明结构紧凑，运动灵活，可靠性高。将现有液压油缸仅有往复运动的一个自由度扩展到既有往复运动又有转动的二自由度，丰富了液压油缸的工作范围，提高了油缸的应用功能。本发明的单活塞杆和转轴同时输出移动和转动二自由度运动，其移动的行程和转动的转角能够互相匹配，活塞杆的移动与转轴成线性关系，可以按照要求预先设定二自由度运动的关系。二自由度运动均可以作为动力输出，同时，也可以将一个自由度运动作为动力输出，另一个为前述一个自由度运动输出检测信号。此外，如果将转动端的转轴与油缸端盖固定，则能使活塞杆在移动的过程中，同时转动。从而实现了同一个活塞杆同时输出移动和转动的复合运动。

本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1是本发明的剖视图；

图2是图1的A-A剖视图，即本发明实施例一的A-A剖视图；

图3是图1的A-A剖视图，即本发明实施例二的A-A剖视图；

图4是图1的A-A剖视图，即本发明实施例三的A-A剖视图；

图5是本发明实施例一的转轴结构图；

图6是本发明实施例二的转轴结构图；

图7是本发明实施例三的转轴结构图。

图8是图1的左视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明包括前缸盖1、缸筒2、活塞杆3、活塞4、后缸盖5、活塞杆密封组件6、活塞密封组件7、转轴8、转臂9、转轴密封组件10，缸筒2两端分别与前缸盖1、后缸盖5通过紧固螺杆11固定连接成一整体，前缸盖1、后缸盖5与缸筒2两端的端面之间分别嵌装了用于密封缸筒2的O形密封件12。活塞4一端与活塞杆3一端通过螺纹固定连接，并用后紧定螺钉41固定；活塞杆3另一端穿出前缸盖1，活塞杆3另一端端头与活塞杆调节头31之间采用螺纹连接，并用前紧定螺钉32固定，可防止活塞杆调节头31转动。活塞杆3外圆与前缸盖1内孔之间通过设置在前缸盖1内的活塞杆密封组件6密封。活塞密封组件7设置在活塞4外圆上，将缸筒2内腔分成互不相通的有杆腔和无杆腔。活塞杆3一端开有轴向盲孔33，转轴8一端的外周面上设有螺旋结构，活塞3的另一端端头向外延伸出活塞延伸端34，所述活塞延伸端内孔341形状与转轴8一端螺旋结构形状吻合，转轴8一端顺次伸入活塞延伸端内孔341、活塞杆的轴向盲孔33内，转轴8另一端穿出后缸盖5，转轴8外圆与后缸盖5内孔之间通过转轴密封组件10密封，转臂9下端与转轴8另一端端头通过转臂紧定螺钉91固定连接。

转轴8一端的外周面上设有螺旋结构，本发明实施例一的转轴8的螺旋结构图如图5所示，为非自锁的单螺旋槽81A。如图2所示，本发明实施例一的转轴8一端单螺旋槽81A与活塞延伸端34的内孔341A形状吻合，活塞延伸端内孔341A外侧还设有与活塞杆轴向盲孔33相通的轴向通槽341A1，当活塞4右行时，可使轴向盲孔33从轴向通槽341A1吸入液压油；当活塞4左行时，可使轴向盲孔33从轴向通槽341A1排出液压油。

本发明实施例二的转轴8的螺旋结构图如图6所示，为非自锁的双螺旋槽81B。如图3所示，转轴8一端双螺旋槽81B与活塞延伸端内孔341B形状吻合，活塞延伸端内孔341A二侧分别设有与轴向盲孔33相通的轴向通槽341B1，其作用与实施例一相同。双螺旋槽81B改善了转轴8的受力状态，使其受到的转动力矩更均匀。

本发明实施例三的结构图如图7所示，为非自锁的单螺旋平面81C；如图4所示。转轴8一端单螺旋平面81C与活塞延伸端34的内孔341C形状吻合，活塞延伸端内孔341C二侧分别设有与轴向盲孔33相通的轴向通槽341C1，其作用与实施例一相同。

转轴8轴向分别通过位于后缸盖5内外侧的摩擦片101和轴用挡圈103定位在后缸盖5上。摩擦片101为二片端面摩擦片，其作用相当于推力轴承，减小转轴8旋转时的摩擦力；后缸盖5外侧装有调整垫片102和轴用挡圈103，实现转轴8的轴向定位。

当液压油从后油口51进入本发明的左油腔时，推动活塞4向右移动，在活塞杆调节头31和外部机构的约束下，活塞4连同活塞杆3作直线运动，同时，由于转轴8的螺旋槽与活塞延伸端34的内孔形状吻合，所以，在活塞4右移的同时，转轴8随之转动，其转动方向和转动角度可预先设定，只要保证转轴8的螺旋角大于转轴8与活塞4的摩擦角，转轴8就能够正反向转动。此外，如果需要活塞杆3在移动的同时还能够转动，需要拆除活塞杆调节头311的外部约束，同时将转轴8与后缸盖5固定，避免其转动即可。反之，当液压油从前油口13进入缸筒右油腔时，活塞4向左移动，转轴8也随之转动，其转动方向与活塞4右移时的转动方向相反。

如图8所示，转轴8转动时带动转臂9转动，转臂9的转动角度为±50°～±65°，本实施例为±60°。转臂9通过其上端的槽孔92带动与之连接的杆件将转动扭矩变为推力输送出去满足特定的使用要求。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims

1.一种二自由度液压油缸，包括前缸盖、缸筒、活塞杆、活塞、后缸盖、活塞杆密封组件、活塞密封组件，缸筒两端分别与前缸盖、后缸盖固定连接，并通过前缸盖、后缸盖与缸筒两端之间的密封件密封缸筒；所述活塞一端与活塞杆一端固定连接，活塞杆另一端穿出前缸盖，所述活塞杆密封组件设置在前缸盖内，活塞杆外圆与前缸盖内孔之间通过活塞杆密封组件密封；活塞密封组件设置在活塞外圆上；其特征在于：还包括转轴、转臂，所述活塞杆一端开有轴向盲孔，转轴一端的外周面上设有螺旋结构，所述活塞的另一端端头向外延伸出活塞延伸端，所述活塞延伸端的内孔形状与转轴一端螺旋结构形状吻合，转轴一端顺次伸入活塞延伸端内孔、活塞杆的轴向盲孔内，转轴另一端穿出后缸盖，转轴外圆与后缸盖内孔之间通过转轴密封组件密封，所述转臂下端与转轴另一端端头固定连接。

2.如权利要求1所述的二自由度液压油缸，其特征在于：所述螺旋结构为非自锁的单螺旋槽。

3.如权利要求1所述的二自由度液压油缸，其特征在于：所述螺旋结构为非自锁的双螺旋槽。

4.如权利要求1所述的二自由度液压油缸，其特征在于：所述螺旋结构为非自锁的单螺旋平面。

5.如权利要求1所述的二自由度液压油缸，其特征在于：所述转轴轴向分别通过摩擦片和轴用挡圈定位在后缸盖上。

6.如权利要求1至4任一项所述的二自由度液压油缸，其特征在于：所述活塞延伸端内孔还设有与轴向盲孔相通的轴向通槽，所述轴向通槽设置在转轴的螺旋结构外侧。

7.如权利要求1所述的二自由度液压油缸，其特征在于：所述转臂的转动角度为±50°～±65°。