專利名稱：液壓無桿缸型致動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可實(shí)現(xiàn)高輸出功率的無桿缸型致動器。
本申請人曾提出過具有上述性能的致動器，它已由美國專利US-4312432，歐州專利EP-0016840，及日本專利公開說明書JP62-364所公開。該致動器具有可安裝活塞的液壓缸體。殼體元件分別安裝在缸體的相對端部，平行的輸出軸在流體密封狀態(tài)下設(shè)置在殼體元件上，并從殼體元件的外側(cè)向外伸出。柔性的內(nèi)部動力傳輸元件將活塞的直線位移轉(zhuǎn)換成輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。柔性的外部動力傳輸元件傳給輸出軸的突出部位并從缸體的高壓腔向缸外傳遞高輸出動力。在這種致動器中，被導(dǎo)入高壓腔的高液壓力由通常與旋轉(zhuǎn)軸一起使用的密封元件容易地密封住。致動器的最大有效輸出取決于傳遞給輸出軸突出部位的柔性動力傳輸元件，即，繩索，皮帶，無聲鏈條，鉸接鏈條或滾子鏈條。
動力傳輸技術(shù)的最新進(jìn)展是一種用于重載場合的高功率滾子鏈條，它具有大直徑的銷軸和大直徑的滾子。盡管扣鏈齒的頂部可制得很尖很細(xì)，但扣鏈齒是由其齒根部承受負(fù)載，所以也可以承受重載。本發(fā)明使用這樣一種高功率滾子鏈條，它可以實(shí)現(xiàn)大于8噸的輸出力。采用高功率滾子鏈條的最大負(fù)載是采用普通鏈條有效最大負(fù)載的四倍，或采用加強(qiáng)鏈條的有效最大負(fù)載的三倍。
本發(fā)明的目的在于提供一種具有高輸出力液壓無桿缸的改進(jìn)的新型致動器。
本發(fā)明的液壓無桿缸型致動器具有液壓缸體，一個流體密封地裝在缸體內(nèi)的并可沿缸的軸線移動的活塞，和分別安裝在缸體相對兩端的殼體元件。一對輸出軸分別裝在殼體元件中，并在密封狀態(tài)下從殼體元件中伸出，與缸體的軸線隔開并垂直地延伸。一對內(nèi)部鏈輪固定在殼體元件內(nèi)的輸出軸上。一對外部鏈輪分別固定在輸出軸上，內(nèi)部鏈條的每一個固定在活塞上一端，當(dāng)鏈條的中部繞過內(nèi)部鏈輪的一個而傳動時，其另一端可自由移動，鏈條具有的長度應(yīng)大于平行于缸體延伸線的長度。鏈盒分別氣密地與殼體元件相連接；并在內(nèi)鏈條離開相應(yīng)的內(nèi)鏈輪的位置和內(nèi)鏈條沿平行于缸體延伸線的位置之間使內(nèi)部鏈條滑動。一個外部鏈條繞過由殼體元件外側(cè)的外部鏈輪。
本發(fā)明的上述目的、特性和優(yōu)點(diǎn)，在參照下例描述細(xì)節(jié)的附圖后會更清楚。


圖1是本發(fā)明液壓無桿缸型致動器實(shí)施例的部分為垂直截面的正視圖；圖2是圖1所示實(shí)施例的部分為水平截面的正視圖；圖3是圖1所示實(shí)施例的局部的部分為垂直截面的側(cè)視圖；圖4是本發(fā)明又一實(shí)施例的部分為垂直截面的側(cè)視圖。
圖1至3示出了根據(jù)本發(fā)明的致動器的一個最佳實(shí)施例。圖4示出了本發(fā)明的另一個實(shí)施例。
在這兩個實(shí)施例中，活塞2在氣密狀態(tài)下裝在缸體1中并且可沿缸體1的軸線前后移動。殼體元件3和4分別安裝在缸體1的軸線相對兩端。一對平行的輸出軸5分別裝在殼體元件3和4內(nèi)且每一個都可以在氣密狀態(tài)下從殼體3和4中伸出。輸出軸5與缸體的軸線隔開并垂直延伸。一對內(nèi)部鏈輪6和一對內(nèi)部鏈輪7分別固定在殼體元件3和4中的輸出軸5上。一對外部鏈輪8和一對外部鏈輪9分別固定在殼體元體3和4外側(cè)的輸出軸5上。
特別是，在圖1至3中示出的實(shí)施例中，外部鏈輪8和9分別安裝在輸出軸5的相對的兩端部。為了平衡外部鏈輪付8和9在輸出時的關(guān)系，一對內(nèi)部鏈輪6和一對內(nèi)部鏈輪7分別安裝在輸出軸5的中間部位。
圖3示出了圖I所示缸體I右手側(cè)致動器結(jié)構(gòu)的組成部件。如圖中所示，內(nèi)部鏈輪6在套筒10的中間部位整體形成，而套筒10是安裝在輸出軸5上的。外部鏈輪8借助數(shù)個連接銷11固定在套筒10上，這樣就可使前者隨著后者一起旋轉(zhuǎn)。軸承支承元件14的每一個都具有密封元件12和O形圈并設(shè)置在殼體元件3和套筒10之間。支承元件14經(jīng)軸向軸承15和推力軸承16支承套筒10，這樣套筒10就可以相對殼體元件3轉(zhuǎn)動。壓力接收元件17固定在套筒10的外周邊緣，其每一個的表面都緊貼在軸承支承元件14中推力軸承16的中間部位。
一對內(nèi)部鏈條18由高功率滾子鏈組成，其一端固定在活塞2的一端上。每一個內(nèi)部鏈條18在其中段穿過內(nèi)部鏈輪6的一個，同時鏈條具有的另一端可自由移動。相似地，一對內(nèi)部鏈條19也由高功率滾子鉸鏈組成，其一端固定在活塞2的另一端上。每一個內(nèi)部鏈條19在其中段穿過內(nèi)部鏈輪7的一個，同時鏈條具有的另一端自由移動。內(nèi)部鏈條18和19每一個具有的長度足夠大于缸體I的平行延伸線。
鏈盒20和21分別由螺絲22緊固在殼體元件3和4上并形成氣密連接。鏈盒20和21的每一個設(shè)計(jì)成這樣；相關(guān)聯(lián)的鏈條正好裝在其中，而不會有連接板向內(nèi)彎折。鏈盒20和21的每一個從內(nèi)部鏈條18或19離開相配合的內(nèi)部鏈輪6或7的位置延伸到鏈條18或19平行于缸體1延伸線的位置。鏈條18或19的自由端分別由鏈盒20和21容納并可滑動。鏈盒20和21的每一個都具有在其內(nèi)周邊的頂部和底部延伸的鏈條滾子導(dǎo)引件23。鏈條脫離件24和25在鏈盒20和21的入口處由螺絲26固定在殼體元件3和4上。鏈條脫離件24和25的每一個都在鏈條18或19離開內(nèi)部鏈輪6或7處與滾子鏈條18或19相連接。
外部鏈條27也由高功率滾子鏈條組成且位于殼體3和4的外側(cè)，其每一個繞過外部鏈輪8和9并沿缸體1的軸線方向彼此對準(zhǔn)。一個張力調(diào)節(jié)和重載承受部件28組成每個位于缸體1相對側(cè)的外部鏈條27的一部分，此指相對于包含兩輸出軸5坐標(biāo)軸的平面而言。位于相對上述平面的缸體1同一側(cè)的每一個外部鏈條27的該部件制有開口并由一個張力彈簧連接在一起，彈簧沒有在圖中示出。在實(shí)施例的圖解中，張力調(diào)節(jié)和重載承受部件28由具有套管29的張力器構(gòu)成，套管內(nèi)圓周處制有相向的母螺紋，外部鏈條27的端部連接有制成公螺紋的元件30，然后在套管29的相對兩端處擰入。一連接軸31沿缸體1的軸線氣密地裝在缸中。連接軸31與支承盤32彼此連接，一銷軸33將每一個支承盤32和軸31垂直地安裝在一起。內(nèi)部鏈條18和19分別鉸接在支承盤32上。
在操作時，假定高壓流體經(jīng)圖1所示缸體1右端制出的開口35進(jìn)入缸體1內(nèi)。當(dāng)壓力流體經(jīng)缸體1左端開口36排出時，上述高壓使活塞2移向左端。在這種情況下，活塞2拉動內(nèi)部鏈條18并使右端內(nèi)部鏈輪6逆時針轉(zhuǎn)動。結(jié)果，內(nèi)部鏈條18的自由端連續(xù)地拉動鏈盒20。轉(zhuǎn)動著的內(nèi)部鏈輪6使同軸的外部鏈輪8逆時針轉(zhuǎn)動。相應(yīng)地，外部鏈條27及與鏈條27下圈相連的重載承受部件28被推向右端。此時，相對于前述平面的與缸體1位于同一側(cè)的外部鏈條27仍沿直線移動，由于它們的縫端處連接的張力彈簧的作用，鏈條27的鏈圈不會出現(xiàn)松馳。結(jié)果，外部鏈輪9和內(nèi)部鏈輪7均借助鏈條27轉(zhuǎn)動。當(dāng)鏈條的自由端在鏈盒21中滑動時，內(nèi)部鏈輪7在外部鏈條27的帶動下逆時針運(yùn)動。當(dāng)活塞2移向缸體1的右端時，上述過程也會發(fā)生，盡管活塞的左、右位置會使運(yùn)動方向相反。
圖4類似于圖3，示出本發(fā)明的另一個實(shí)施例。在圖4中與圖3結(jié)構(gòu)相同或相似的結(jié)構(gòu)由同樣的標(biāo)號指示，為避免重復(fù)，這里就不作詳細(xì)的說明了。在圖中的致動器具有一對容納相應(yīng)活塞2的液壓缸1(未示出)。內(nèi)部鏈輪6安裝在輸出軸5的相對兩端并由兩個液壓缸1操縱。外部鏈輪8安裝在輸出軸5的中間位置。一個直線移動負(fù)載元件通過適當(dāng)?shù)墓潭C(jī)構(gòu)安裝在每一個張力器或類似的重載承受部件28上。在這種結(jié)構(gòu)中，由高壓液壓力提供給每個活塞而形成的高輸出驅(qū)動力可以不受殼體元件3阻礙地傳遞給輸出軸5中部的負(fù)載元件。此外，該實(shí)施例的零部件和密封結(jié)構(gòu)都簡單些。
在變型的實(shí)施例中，殼體元件3的每一個通過軸承支撐件14、軸向軸承15和推力軸承16支承輸出軸5。蓋37由螺絲38固定在殼體元件3上或改由鑄造而成。內(nèi)部鏈輪6的每一個都通過螺絲39固定在輸出軸5的中心。每一個鏈輪6由環(huán)繞著螺絲39的十二個銷子11進(jìn)一步固定。外部鏈輪8被焊接在輸出軸5上。
申請人使用本發(fā)明的致動器進(jìn)行過多次負(fù)載試驗(yàn)。在試驗(yàn)中，致動器所使用的缸的內(nèi)徑為100mm，長度為1450mm。致動器的長度超過1920mm，行程為1300mm。輸出軸彼此軸線間距為1690mm，其直徑為100mm。致動器中采用的密封元件為Shamban & Capatin有限公司提供的VARISEAC牌(商品名)，滾子鏈條為Enuma鏈條股份有限公司提供的ENUMA 845U型(商品名)，且每一個鏈輪有二十一個齒。使用的垂直負(fù)載試驗(yàn)機(jī)是Nachi Fujikoshi股份公司生產(chǎn)的，其加載油缸的內(nèi)徑為225mm，桿徑為140mm，行程為1200mm。首先是加載側(cè)活塞桿的重量被加上，然后當(dāng)液壓壓力達(dá)到108MPa時才開始移動。在速度低于4mm/秒時可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)操作。為了測量無桿缸壓力，開始增加，要使作用在加載缸中的液壓壓力升高。至少在3.5MPa和7.0MPa的壓力下可使無桿缸平穩(wěn)操作。因此，實(shí)際測量的負(fù)載壓力和驅(qū)動壓力增加到尖峰壓力由于泵的名義壓力而受到限制。每幾秒鐘測量的結(jié)果為9MPa，10MPa和尖峰壓力。去除泄漏和其它問題，在低速下平穩(wěn)操作圖示出的無桿缸的負(fù)載試驗(yàn)的最大壓力為10MPa。
總之，本發(fā)明提供的液壓無桿缸型致動器具有下述優(yōu)點(diǎn)(1)繞過內(nèi)部鏈輪的內(nèi)部鏈條不是環(huán)形的。當(dāng)高壓液壓力引入液壓缸時，壓力作用在活塞上并拉著固定在其一端的內(nèi)部鏈條使其移動。經(jīng)繞在內(nèi)部鏈輪上的上述內(nèi)部鏈條的傳遞，動力傳輸給平行輸出軸的一個和安裝在其上的外部鏈輪。結(jié)果，動力轉(zhuǎn)換為繞在外部鏈輪的外部鏈條的拉力，因此，如果一個線性運(yùn)動的負(fù)載元件安裝在外部鏈條上從作用在活塞上的高壓液壓力得出的高輸出功率可被傳遞至負(fù)載元件。此外，由于內(nèi)部鏈條不是環(huán)形，其自由端可容易地被裝入鏈盒中密封地連接至液壓缸或者高壓腔及殼體元件。
(2)在液壓缸相對兩側(cè)的外部鏈條上設(shè)置有張力部件。張力可調(diào)節(jié)到去除經(jīng)外部鏈輪、輸出軸和內(nèi)部鏈輪傳遞至內(nèi)部鏈條上的松馳，也可以去除內(nèi)部鏈條和外部鏈條之間的松馳(彈性)。在這種情況下，分別用作內(nèi)部動力傳輸元件和外部動力傳輸元件的內(nèi)部鏈條和外部鏈條，呈環(huán)狀繞過輸出軸，可以彎曲但沒有彈性。
本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的教導(dǎo)下，在不超出本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的范圍內(nèi)可以進(jìn)行多種改進(jìn)。例如，在實(shí)施例中的內(nèi)部鏈條18和19，外部鏈條27，內(nèi)部鏈輪6和7，以及外部鏈輪8和9的各個元件為兩對，當(dāng)然，它們也可以改為一對或者三對，或者每一個為更多的對。
權(quán)利要求
1一種液壓無桿缸型致動器包括一液壓缸體；一流體密封地裝在所述缸中并可沿缸體軸線移動的活塞；安裝在所述缸體相對兩端的殼體元件；一對輸出軸分別裝在所述殼體元件中，并在密封狀態(tài)下從所述殼體元件中伸出，與所述缸體的軸線隔開并垂直地延伸；一對內(nèi)部鏈輪分別固定在殼體元件中的所述成對的輸出軸上；一對外部鏈輪分別固定在所述的成對的輸出軸上；每個內(nèi)部鏈條的一端固定在活塞上，鏈條的中段在繞過所述成對的內(nèi)部鏈輪的一個時，其另一端為自由端，鏈條具有的長度要足夠大于所述缸體的平行的延伸線的長度；鏈盒分別密封地與所述的殼體元件相連接，并分別在內(nèi)部鏈條離開內(nèi)部鏈輪的位置和內(nèi)部鏈條平行于所述缸延伸的位置之間相應(yīng)地滑動，和-外部鏈條繞過所述殼體元件外側(cè)的成對的外部鏈輪。
2如權(quán)利要求1所述的一種致動器，還包括一張力調(diào)節(jié)和重載承受部件，該部件組成位于缸體相對側(cè)的外部鏈條的一部分，所述的缸體位于包含輸出軸的坐標(biāo)軸的平面中，其中相對于所述平面的缸體同一側(cè)的外部鏈條的一部分制有開口并由張力彈簧元件彼此連接在一起。
全文摘要
在一種液壓無桿缸型致動器中，一活塞可前后移動地裝在液壓缸中。殼體元件分別安裝在缸的相對兩端。平行輸出軸分別裝在殼體元件中并密封地從中伸出。活塞的直線位移通過柔性的內(nèi)部動力傳輸元件可變成輸出軸的轉(zhuǎn)動。為了將液壓缸限定的高壓腔傳出的高功率輸出傳遞至液壓缸外側(cè)，在輸出軸的突出端設(shè)置有柔性的外部動力傳輸元件。
文檔編號F15B15/08GK1130244SQ9511889
公開日1996年9月4日 申請日期1995年11月2日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月2日
發(fā)明者棲川洋 申請人:棲川洋