专利名称：液压缸的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液压缸，尤其涉及液压缸中的活塞杆防转机构。
背景技术：
目前，普通的液压缸在伸缩动作时，由于载荷偏心、圆周配合不均等原因，导致活塞杆动作时会产生一定的自转，产生复合了旋转的直线运动。当由于工作需要，活塞杆安装时没有对活塞杆进行联结约束，但需要输出精确的不附带旋转的直线运动时，活塞杆的防转将变得非常重要。目前，液压缸的防转主要通过内置式防转和外置式防转两种结构实现。内置式防转装置一般是如图I所示，在缸底I与导向套2之间设置一个导杆3，活塞杆4上开有与导杆3配合的孔，以实现活塞杆4伸出和缩回动作时不会发生转动的目的。外置式防转机构·一般如图2所示，在活塞杆I伸出缸筒2的位置安装导向杆3，导向杆3与缸筒2上的法兰或凸台4上的孔配合，以实现活塞杆I伸出和缩回动作时不会发生转动的目的。图3为某单位设计的另一内置式防转的液压缸，其原理为在活塞杆3末端部2设置一方形孔，在缸底I上固定方形导杆4以实现防转的目的。图4为某单位设计的又一内置式防转液压缸，其原理为将活塞杆4的导向端I设计为与活塞杆4杆体偏心，以达到防止活塞杆转动的目的。上述现有防转技术均是将活塞杆与缸体的径向角度固定死，以防止活塞杆出现在直线运动的同时附加旋转动作的目的，其缺点在于，一旦液压缸完成装配后，如需对活塞杆与缸筒的角度进行调整将会变得十分困难，特别是图I、图2和图3的方案完全无法进行调整，图4的方案也需拆掉液压缸部分部件后才能进行调整，且不能在负载状态进行调整。因此，有必要针对现有技术中存在的上述缺陷进行改进。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种液压缸，所述液压缸能够在活塞杆防转和活塞杆转动两者状态之间切换，其结构简单，调整方便。为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种液压缸，包括缸筒和位于所述缸筒中具有导向孔的活塞杆，所述液压缸还包括导向杆，其与所述活塞杆的所述导向孔相配合以限制所述活塞杆相对于所述导向杆转动；锁止机构，其控制所述导向杆与所述活塞杆共同在与所述缸筒无相对转动的锁定状态和与所述缸筒可相对转动的解锁状态之间切换。进一步地,所述锁止机构包括导向活塞，其设置在所述缸筒的第一端；定位部件，其与所述导向活塞配合以防止所述导向活塞相对缸筒转动；其中，所述导向活塞和导向杆之间具有活动连接结构，当所述活动连接结构处于连接状态时，所述锁止机构处于锁定状态，当所述活动连接结构处于脱开状态时，所述锁止机构处于解锁状态。进一步地,所述液压缸还包括第一盖帽，其扣合在所述缸筒的第一端；缸底，其设置在所述缸筒的第一端内，且其具有允许所述导向杆的至少一部分穿过的通孔；其中，所述第一盖帽为带底部的圆筒状构件，其内孔的第一部分与所述缸筒第一端的外圆相配合，其内孔的第二部分与所述导向活塞的外圆相配合，且其具有分别与所述导向活塞两侧形成的第一油腔和第二油腔相通的两个油口。进一步地，所述导向活塞与设有所述导向杆相对的一侧设置有预紧弹簧，所述预 紧弹簧在初始状态下将所述导向活塞压向所述导向杆，所述活动连接结构处于连接状态。进一步地，所述定位部件为定位销，所述定位销与所述导向活塞上的定位孔相配合以防止所述导向活塞转动。进一步地，所述活动连接结构为分别形成在所述导向杆和所述导向活塞的相邻表面之间的、相互配合的锥形盲孔和锥面。进一步地，所述活动连接结构为分别形成在所述导向杆和所述导向活塞的相邻表面之间的摩擦片。进一步地，所述活动连接结构为分别形成在所述导向杆和所述导向活塞的相邻表面之间的平面连接结构。进一步地，所述活塞杆的导向孔内设置有导向块，所述导向杆的外圆上设置有导向槽，所述导向块和导向槽相互配合以限制所述活塞杆相对于所述导向杆转动。进一步地，所述活塞杆的内孔为异形孔，所述导向杆为异形杆，所述异形孔和异形杆相互配合以限制所述活塞杆相对于所述导向杆转动。进一步地，所述异形孔为方形或椭圆形，所述异形杆的横截面为相应的方形或椭圆形。进一步地，所述活塞杆的一端凸伸于所述缸筒的第二端，所述导向杆的一部分收容于所述活塞杆的所述导向孔内、且另一部分凸伸于所述活塞杆的另一端；所述液压缸还包括导向套，其至少一部分的外圆与所述缸筒的第二端的内孔相配合，且其具有允许所述活塞杆的一部分穿过的通孔。进一步地,所述液压缸还包括第二盖帽，所述第二盖帽为带底部的圆筒状构件，其内孔与所述缸筒的第二端的外圆螺纹配合，其底部具有允许所述活塞杆的一部分穿过的通孔。进一步地，所述活塞杆的导向孔的一端封闭。根据本发明的技术方案，通过活塞杆、导向杆和锁止机构的共同作用，可以实现活塞杆的防转，并且，由于锁止机构可以在锁定状态和解锁状态之间切换，当其处于解锁状态时，可以方便地调整活塞杆的角度，从而能够在实现活塞杆防转目的的同时，又能够随时调整活塞杆的角度位置。
说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图I是现有技术中第一种液压缸的结构示意图；图2是现有技术中第二种液压缸的结构示意图；图3是现有技术中第三种液压缸的结构示意图；图4是现有技术中第四种液压缸的结构示意图；图5是本发明实施例的液压缸的结构示意图；图6是沿图5中A-A线的仅示出导向块和导向杆的剖视图。
具体实施例方式需要说明的是，在没有明确限定或不冲突的情况下，本发明的各个实施例中的特 征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。为了克服现有技术中液压缸的缺陷，本发明提供了一种改进的液压缸及具有其的液压缸。图5是本发明实施例的液压缸的结构示意图，图6是沿图5中A-A线的仅示出导向块和导向杆的剖视图。如图5所示，本实施例中液压缸的缸筒3为内孔经过精密加工的圆管，其两个端部的外圆上均加工有连接用外螺纹，以用于分别螺纹连接第一盖帽6和第二盖帽I。在缸筒3的左右两端(即第一端和第二端)各加工有一个油口。导向套2位于所述缸筒3的第二端，该导向套3的一部分外圆与缸筒3第二端的内孔相配合，在导向套2的端部形成有台阶部，该台阶部的径向尺寸大于缸筒3的内孔的直径，因此该台阶部不能容纳在缸筒3的内孔中，而是从缸筒3的第二端突出。在缸筒3的第一端扣合有第一盖帽6，在缸筒3的第二端扣合有第二盖帽I。第二盖帽I为带有底部的圆筒状构件，其扣在缸筒3的第二端，第二盖帽I的内孔上形成有连接用内螺纹，所述内螺纹与缸筒3外圆上的外螺纹配合，使得第二盖帽I与缸体3的第二端螺纹连接，从而将导向套2突出在缸筒3第二端的台阶部夹持在缸筒3的第二端和第二盖帽I之间，进而将导向套2固定。导向套2和第二盖帽I底部的中部均具有通孔，以便允许活塞杆4穿过它们，并将一部分伸出到缸筒3的第二端之外。此外，导向套2上通常安装有导向及密封装置，用于引导活塞杆4在缸筒3中运动，并防止缸筒3内液体的泄露。在活塞杆4上形成了导向孔，该液压缸包括至少一部分可位于活塞杆4的导向孔中的导向杆7。在本实施例中，活塞杆4的导向孔的左端设置有一个圆环形导向块11，其具有径向向内的凸出部分。导向杆7的至少一部分外圆上形成有导向槽。如图6所示，导向槽的深度和宽度与导向块11的凸出部分的深度和宽度相对应，从而导向槽和导向块11上的突出部分相配合。通过这样的配合结构，沿着缸筒3的中心轴线方向，导向杆7的至少一部分可以在活塞杆4的内孔中运动。如果导向杆7和活塞杆4中的任意一个发生旋转，也会带动另一个部件一同旋转，并且，如果导向杆7和活塞杆4中的任意一个被限制旋转，那么另一个部件同样也会被限制旋转。参照图5,在缸筒3的第一端设置有缸底5,缸底5的一部分外圆与缸体3的内孔相互配合。缸底5上也具有一个台阶部，该台阶部的径向高度大于缸筒3的内孔的半径，因此不能容纳在缸筒3的内孔中，而是从缸筒3的第一端突出。第二盖帽6为一个带有底部的圆筒状部件，其扣合在缸筒3的第一端并与缸筒3的第一端的外圆部分螺纹连接，并将缸底5的台阶部夹持在第一盖帽2和缸体3之间，从而将缸底5固定。缸底5具有内部通孔,其允许导向杆7的一部分从中穿过。缸底5的外圆和内孔上均设置密封装置，使其与第一盖帽6和导向杆7之间均保持密封。在导向杆7的左端，还形成有带锥面的扩大部，该扩大部的半径大于缸底5内孔的半径，因此只能位于缸底5的左侧而不能穿过缸底5的内孔。第一盖帽6的内孔经过精密加工而成，其间放置了一个活塞8，该活塞8可在第一盖帽6的内孔中沿着第一盖帽6的中心轴线左右移动。活塞8的外圆与第一盖帽6的内孔之间通过密封装置密封，从而，活塞8将第一盖帽6的内孔分为两个相互隔绝的腔室。此外，在靠近第一盖帽6的两端附近分别开设有两个油口，这两个油口分别与第一盖帽6的上述两个腔室相通。如图5所示，在活塞8的右侧端面上形成有锥形盲孔，该锥形盲孔与导向杆7左端的扩大部的锥面可以相互配合。从而，当导向杆7左端的锥面进入到活塞8的锥形盲孔中时，导向杆7和活塞8可以一起沿着缸筒3的中心轴线往复移动。如果导向杆7和活塞8中的任意一个发生旋转，也会带动另一个部件一同旋转，并且，如果导向杆7和活塞8中的任意一个被限制旋转，那么另一个部件同样也会被限制旋转。当导向杆7左端的锥面从活塞8的锥形盲孔中脱离时，导向杆7和活塞8均可以各自独立运动，而不受彼此的约束。参照图5，第一盖帽6的内孔的左端面上设置有定位销10，该定位销10平行于第一盖帽6的中心轴线向右侧延伸。相应地，活塞8的左端面上设置有定位孔(盲孔)，该定位孔允许定位销10进入其中，从而防止活塞8发生转动。该定位销10的长度使得活塞8在第一盖帽6内孔中任何位置时，定位销10均插入活塞8左端面的定位孔中，从而在活塞8的任何位置都能防止活塞8发生旋转。如前所述，第一盖帽6上形成有两个油口，其分别与第一盖帽6中位于活塞8两侧的两个腔室(第一和第二油腔)相通。当压力油从第一盖帽6上左边的油口供入时，进入到活塞8左侧的腔室，活塞8在压力油的作用下向右运动，使得活塞8上的锥形盲孔与导向杆7左端的锥面相互配合。此时，活塞8和导向杆7相当于一个整体部件，由于活塞8受到定位销10的约束而不能转动，故导向杆7也不能转动，并且，由于导向杆7与活塞杆4之间也受到导向块11和相应导向槽的约束，因此，活塞杆4也只能进行知悉运动而不能转动，从而实现了活塞杆的防转目的。当压力油从第一盖帽6上右边的油口供入时，进入到活塞8右侧的腔室，活塞8在压力油的作用下向左运动，使得活塞8上的锥形盲孔与导向杆7左端的锥面脱离，没有活塞8的约束，导向杆7可以自由转动，从而带动活塞杆4自由转动。此时，如需调整活塞杆4的转动位置，可以例如通过外力将活塞杆4转动到所需角度。调整完毕之后，再卸除活塞8右侧腔室的压力油，然后将压力油注入到活塞8左侧的腔室，使得活塞8和导向杆7再次配合，就可以防止活塞杆4发生转动。此外，在第一盖帽6的内孔的左端部和活塞8的左侧端部之间，还可以设置预紧弹簧9，由此，即使在两个腔室均没有注入压力油的情况下，预紧弹簧9在初始状态下也可以将活塞8压向导向杆7的方向使两者配合，从而防止活塞杆4转动。当然，在这种结构下，为了使活塞8和导向杆7之间脱开，注入右侧腔室的压力需要首先克服预紧弹簧9的弹力。在前述实施例中，依靠导向杆7内孔上的导向块11和导向杆7上的导向槽，活塞杆4和导向杆7实现了两者可以相对轴向移动但共同转动的连接方式。这种连接方式也可以通过其它连接结构实现，例如，导向杆可以设置为异形杆，其具有方形或椭圆形等非圆形的截面，活塞杆的内孔可以设置为相应形状的异型孔，这样，导向杆就可以在活塞杆的内孔中轴向移动，但两者必须共同转动。在前述实施例中，依靠导向杆7左端的锥面和活塞8右端面上的锥形盲孔，当所述锥面和锥形盲孔结合在一起时，导向杆7和活塞8实现了两者可以一起轴向移动和转动的连接方式，当所述锥面和锥形盲孔相互断开时，活塞和导向杆各自独立运动。当然，也可以在活塞8上形成突出的锥面，而在相邻的导向杆的表面上形成锥形盲孔。这种连接方式还可以通过其它连接结构实现，例如，可以在导向杆和活塞的相邻表面上分别设置摩擦片、平 面连接结构等压紧后即不可相对转动的结构，从而实现两者结合后一起轴向移动和转动。此外，在前述实施例中，依靠注入腔室和注入相应腔室中的压力油来改变活塞8的位置，从而使其与导向杆7结合或脱开。这也可以采用其他方式来实现，例如可以采用各种轴向驱动装置来驱动活塞，包括电力、液压、气压甚至手动驱动，只要能够改变活塞8的轴向位置即可。根据本发明的技术方案，导向杆与活塞杆的导向孔相配合以限制活塞杆相对于导向杆转动；锁止机构控制导向杆与所述活塞杆共同在与缸筒无相对转动的锁定状态和与缸筒可相对转动的解锁状态之间切换。优选地，在导向杆和导向活塞之间具有活动连接结构，该活动连接结构处于连接状态时，所述锁止机构处于锁定状态，允许导向杆和导向活塞一起相对于缸筒轴向移动或转动，当其处于断开状态时，所述锁止机构处于解锁状态，所述导向杆和活塞杆各自相对于缸筒可以独立运动；此外，还具有防止导向活塞转动的定位部件，由此，当前述活动连接结构处于连接状态时，锁止机构处于锁定状态，从而实现了活塞杆防转的目的。此外，本发明通过所述防转机构达到了可以随时在任意角度锁定活塞杆转动的目的，且该防转机构均设置在液压缸内部，在安装位置受限的工作场合尤为适用。前面根据实施例描述了本发明的液压缸，但该连接结构并不仅限于所述实施例中所述的部件和/或连接关系，例如，导向杆与活塞杆的导向孔之间的配合并不限于导向块和导向槽，可以是本领域技术人员可以想到的任何结构，只要能够实现导向杆和活塞杆之间可以轴向相对但不能转动的目的。并且，活动连接结构也不限于导向杆和导向活塞的相邻表面之间的锥面和锥面盲孔之间的配合，只要能够实现活塞和导向杆之间在结合状态下一起移动和转动、在脱开状态下各自独立运动，以此为目标，本领域技术人员能够合理扩展的其它方式均可。此外，改变锁止机构状态的方式也不限于导向活塞、腔室和进入腔室的压力油所构成的液压驱动方式，可以是各种能够改变导向活塞轴向位置的驱动装置，例如直线驱动马达等，还可以是各种不采用导向活塞等结构，只要使得导向杆和缸体之间能够在解锁状态和锁定状态之间切换的任何机构均可。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种液压缸，包括缸筒(3)和位于所述缸筒(3)中具有导向孔的活塞杆(4)，其特征在于，所述液压缸还包括 导向杆(7)，其与所述活塞杆(4)的所述导向孔相配合以限制所述活塞杆(4)相对于所述导向杆(7)转动； 锁止机构，其控制所述导向杆(7)与所述活塞杆(4)共同在与所述缸筒(3)无相对转动的锁定状态和与所述缸筒(3 )可相对转动的解锁状态之间切换。
2.根据权利要求I所述的液压缸，其特征在于，所述锁止机构包括 导向活塞(8)，其设置在所述缸筒(3)的第一端； 定位部件，其与所述导向活塞(8)配合以防止所述导向活塞(8)相对缸筒(3)转动； 其中，所述导向活塞(8)和导向杆(7)之间具有活动连接结构，当所述活动连接结构处于连接状态时，所述锁止机构处于锁定状态，当所述活动连接结构处于脱开状态时，所述锁止机构处于解锁状态。
3.根据权利要求2所述的液压缸，其特征在于，所述液压缸还包括 第一盖帽(6),其扣合在所述缸筒(3)的第一端； 缸底(5)，其设置在所述缸筒(3)的第一端内，且其具有允许所述导向杆(7)的至少一部分穿过的通孔； 其中，所述第一盖帽(6)为带底部的圆筒状构件，其内孔的第一部分与所述缸筒(3)第一端的外圆相配合，其内孔的第二部分与所述导向活塞(8)的外圆相配合，且其具有分别与所述导向活塞(8)两侧形成的第一油腔和第二油腔相通的两个油口。
4.根据权利要求2或3所述的液压缸，其特征在于，所述导向活塞(8)与设有所述导向杆(7)相对的一侧设置有预紧弹簧(9)，所述预紧弹簧(9)在初始状态下将所述导向活塞(8)压向所述导向杆(7)，所述活动连接结构处于连接状态。
5.根据权利要求2所述的液压缸，其特征在于，所述定位部件为定位销(8)，所述定位销与所述导向活塞(8)上的定位孔相配合以防止所述导向活塞(8)转动。
6.根据权利要求2所述的液压缸，其特征在于，所述活动连接结构为分别形成在所述导向杆(7)和所述导向活塞(8)的相邻表面之间的、相互配合的锥形盲孔和锥面。
7.根据权利要求2所述的液压缸，其特征在于，所述活动连接结构为分别形成在所述导向杆(7)和所述导向活塞(8)的相邻表面之间的摩擦片。
8.根据权利要求2所述的液压缸，其特征在于，所述活动连接结构为分别形成在所述导向杆(7)和所述导向活塞(8)的相邻表面之间的平面连接结构。
9.根据权利要求I所述的液压缸，其特征在于，所述活塞杆(4)的导向孔内设置有导向块(11)，所述导向杆(7)的外圆上设置有导向槽，所述导向块和导向槽相互配合以限制所述活塞杆(4 )相对于所述导向杆(7 )转动。
10.根据权利要求I所述的液压缸，其特征在于，所述活塞杆(4)的内孔为异形孔，所述导向杆(7)为异形杆，所述异形孔和异形杆相互配合以限制所述活塞杆(4)相对于所述导向杆(7)转动。
11.根据权利要求10所述的液压缸，其特征在于，所述异形孔为方形或椭圆形，所述异形杆的横截面为相应的方形或椭圆形。
12.根据权利要求2所述的液压缸，其特征在于，所述活塞杆(4)的一端凸伸于所述缸筒(3)的第二端，所述导向杆(7)的一部分收容于所述活塞杆(4)的所述导向孔内、且另一部分凸伸于所述活塞杆(4)的另一端；所述液压缸还包括导向套(2)，其至少一部分的外圆与所述缸筒(3)的第二端的内孔相配合，且其具有允许所述活塞杆(4)的一部分穿过的通孔。
13.根据权利要求12所述的液压缸，其特征在于，所述液压缸还包括 第二盖帽(1)，所述第二盖帽(I)为带底部的圆筒状构件，其内孔与所述缸筒(3)的第二端的外圆螺纹配合，其底部具有允许所述活塞杆(4)的一部分穿过的通孔。
14.根据权利要求I所述的液压缸，其特征在于，所述活塞杆(4)的导向孔的一端封闭。
全文摘要
本发明涉及一种液压缸，包括缸筒和位于所述缸筒中具有导向孔的活塞杆，所述液压缸还包括导向杆，其与所述活塞杆的所述导向孔相配合以限制所述活塞杆相对于所述导向杆转动；锁止机构，其控制所述导向杆与所述活塞杆共同在与所述缸筒无相对转动的锁定状态和与所述缸筒可相对转动的解锁状态之间切换。根据本发明的技术方案，通过活塞杆、导向杆和锁止机构的共同作用，可以实现活塞杆的防转，并且，由于锁止机构可以在锁定状态和解锁状态之间切换，当其处于解锁状态时，可以方便地调整活塞杆的角度，从而能够在实现活塞杆防转目的的同时，又能够随时调整活塞杆的角度位置。
文档编号F15B15/20GK102943786SQ20121053174
公开日2013年2月27日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者莫枭, 左美燕, 魏静 申请人:湖南特力液压有限公司