摆动式液压缸内外泄露组合密封设计的制作方法

本发明涉及液压缸，尤其涉及一种摆动式液压缸内外泄露组合密封设计。

背景技术：

今天，主流机器人主要有两种驱动方式，一种是电机驱动，一种是液压驱动，电机驱动机器人控制精度高，但是输出力矩小，适用范围有限。液压驱动机器人输出力矩大，可以搬动较重物体，适用范围广泛。

液压机器人关节需要采用摆动式旋转液压缸提供较大的转矩，缸的密封问题是技术关键。现有技术(专利号：CN105952707A)为防止内泄漏的密封，在轴与缸体在轴肩处的密封采用聚四氟乙烯密封圈，用碟簧挤压聚四氟乙烯增大密封强度。但是该技术防止内泄露密封和外泄露密封的两部分占据轴向尺寸较大，内泄漏密封采用碟簧挤压格聚四氟乙烯圈密封，密封强度由碟簧受压变形量决定，而且强度不会随腔体内油压大小变化而变化。长期高强度挤压聚四氟乙烯，导致聚四氟乙烯使用寿命减短。

而机器人使用液压缸，只是在某些间断的情况下使用大扭矩输出，一般情况下腔体内油压不是很大，不需要这么大强度的密封，而是需要可以根据腔体内油压变化而变化的密封。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种改进的摆动式液压缸内外泄露组合密封设计。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

摆动式液压缸内外泄露组合密封设计，包括液压摆动缸，所述液压摆动缸包括工作轴(1)、轴承端盖(2)、缸筒(3)、静叶片、动叶片、锲形内密封件(6)和锲形外密封件(7)，所述静叶片固定在缸筒(3)内，所述轴承端盖(2)设置于缸筒(3)的两侧筒口；所述动叶片位于工作轴(1)上，所述动叶片与工作轴(1)为一个整体，所述工作轴(1)套在轴承端盖(2)和缸筒(3)中，所述轴承端盖(2)与工作轴(1)之间安装有滚动轴承(8)；

锲形内密封件(6)和锲形外密封件(7)设置在轴承端盖(2)与工作轴轴肩(16)交接处，所述锲形内密封件(6)密封安装在轴承端盖(2)和工作轴轴肩(16)之间，所述锲形外密封件(7)在远离工作轴轴肩(16)的工作轴(1)轴向方向上与锲形内密封件(6)接触，且所述锲形外密封件(7)密封在工作轴(1)上，所述锲形外密封件(7)与轴承端盖(2)间设置有O形圈一(10)，所述锲形外密封件(7)与锲形内密封件(6)接触的面上开设有凹痕(12)。

进一步的，所述动叶片远离工作轴(1)的顶面上开设有沿工作轴(1)轴向延伸的凹槽一，且所述动叶片的两个侧面均开设有沿工作轴(1)径向延伸的凹槽二，所述凹槽一连通凹槽二；所述静叶片靠近工作轴(1)的顶面上开设有沿工作轴(1)轴向延伸的凹槽三，所述静叶片的两个侧面均开设有沿工作轴(1)径向延伸的凹槽四，所述凹槽三连通凹槽四；

凹槽一和凹槽二中嵌有动叶片丁晴胶密封圈(5)和动叶片聚四氟乙烯密封圈(4)，且在工作轴(1)径向方向上所述动叶片丁晴胶密封圈(5)位于动叶片聚四氟乙烯密封圈(4)的内侧，动叶片聚四氟乙烯密封圈(4)与缸筒(3)接触；

凹槽三和凹槽四中嵌有静叶片丁晴胶密封圈和静叶片聚四氟乙烯密封圈，且在工作轴(1)径向方向上所述静叶片丁晴胶密封圈位于静叶片聚四氟乙烯密封圈的内侧，所述静叶片聚四氟乙烯密封圈与工作轴(1)接触。

进一步的，锲形内密封件(6)采用聚四氟乙烯，锲形外密封件(7)采用含铜粉的聚四氟乙烯。

进一步的，所述滚动轴承(8)远离缸筒(3)的一端安装有挡圈(9)。

进一步的，所述缸筒(3)与轴承端盖(2)之间的夹缝中设置有O形圈二(11)。

本发明的有益效果为：

本发明采用O型圈和聚四氟乙烯进行组合设计，采用类似格莱圈的密封原理进行外泄露密封，密封强度根据腔体内部油压变化而变化，既保证了密封又延长聚四氟乙烯的使用寿命。组合式设计改进现有技术(专利号：CN105952707A)的内泄露密封和外泄露密封，使液压缸轴向尺寸缩小，液压缸整体质量减轻，从而更有利于机器人关节的设计，使得机器人整体质量满足设计要求。

附图说明

图1是本发明液压摆动缸结构示意图；

图2是图1中S处的结构放大示意图；

图3是锲形外密封件的结构示意图；

图4是本发明液压摆动缸整体结构示意图；

图5是动叶片和工作轴整体结构示意图；

图6是轴承端盖结构示意图。

附图标记说明

1-工作轴、2-轴承端盖、3-缸筒、4-动叶片聚四氟乙烯密封圈、5-动叶片丁晴胶密封圈、6-锲形内密封件、7-锲形外密封件、8-滚动轴承、9-挡圈、10-O形圈一、11-O形圈二、12-凹痕、13-第一腔室、14-第二腔室、15-螺栓、16-工作轴轴肩。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

如图1至图6所示，摆动式液压缸内外泄露组合密封设计，包括液压摆动缸，液压摆动缸包括工作轴1、轴承端盖2、缸筒3、静叶片、动叶片、锲形内密封件6和锲形外密封件7。所述动叶片和静叶片均有两个，这样在进油腔和出油腔压强差不变，动叶片和静叶片侧面受力面积不变的情况下输出转矩增大为原来的2倍，摆动角度缩小到原来的1/2。动叶片位于工作轴1上，动叶片与工作轴1为一个整体。静叶片上开设有螺栓孔，静叶片通过螺栓固定在缸筒3内。工作轴1套在缸筒3中，轴承端盖2穿过工作轴1且通过螺栓安装在缸筒3的两侧筒口，静叶片和动叶片交叉设置。轴承端盖2通过滚动轴承8与工作轴1连接，滚动轴承8远离缸筒3的一端安装有挡圈9，挡圈9的设置用于固定滚动轴承8相对于工作轴1的轴向位置。

动叶片远离工作轴1的顶面上开设有沿工作轴1轴向延伸的凹槽一，且动叶片的两个侧面均开设有沿工作轴1径向延伸的凹槽二，凹槽一连通凹槽二。静叶片靠近工作轴1的顶面上开设有沿工作轴1轴向延伸的凹槽三，静叶片的两个侧面均开设有沿工作轴1径向延伸的凹槽四，凹槽三连通凹槽四。

动叶片丁晴胶密封圈5和动叶片聚四氟乙烯密封圈4嵌在动叶片的凹槽一和凹槽二中，且在工作轴1径向方向上动叶片丁晴胶密封圈5位于动叶片聚四氟乙烯密封圈4的内侧，动叶片聚四氟乙烯密封圈4与缸筒3接触。此处设计防止动叶片与缸筒3直接接触，造成较大的摩擦阻力，聚四氟乙烯具有自润滑作用，与缸筒3接触摩擦较小，在动叶片与缸筒3产生相对运动的时候不会有较大阻力，又起到了使进油腔和出油腔隔离的作用。

静叶片丁晴胶密封圈和静叶片聚四氟乙烯密封圈嵌在静叶片的凹槽三和凹槽四中，且在工作轴1径向方向上静叶片丁晴胶密封圈位于静叶片聚四氟乙烯密封圈的内侧，静叶片聚四氟乙烯密封圈与工作轴1接触。此处设计防止静叶片与工作轴1直接接触，造成较大的摩擦阻力，聚四氟乙烯具有自润滑作用，与工作轴1接触摩擦较小，在静叶片与工作轴1产生相对运动的时候不会有较大阻力，又起到了使进油腔和出油腔隔离的作用。

锲形内密封件6、锲形外密封件7和O形圈一10组成轴承端盖2与工作轴轴肩16交接处的密封机构，锲形内密封件6和锲形外密封件7设置在轴承端盖2与工作轴轴肩16交接处，锲形内密封件6密封安装在轴承端盖2和工作轴轴肩16之间。锲形外密封件7在远离工作轴轴肩16的工作轴1轴向方向上与锲形内密封件6接触，且锲形外密封件7密封在工作轴1上。锲形外密封件7与轴承端盖2间设置有O形圈一10，锲形外密封件7与锲形内密封件6接触的面上开设有凹痕12。在O形圈一10的弹性压力以及锲形内密封件6、锲形外密封件7的结构作用下，可防止由轴承端盖2和工作轴轴肩16造成的内泄露。如果轴承端盖2和工作轴轴肩16之间有间隙，那么实际上进油腔和出油腔通过侧面环形间隙就相通了，这样就造成了内泄漏。液压油可能通过M和N两处之间的间隙泄露出来，分别流到第一腔室13和第二腔室14，流到第一腔室13的液压油存在压强挤压O形圈一10，O形圈一10产生形变从而挤压锲形外密封件7，使锲形外密封件7有一个向工作轴1轴向方向和向工作轴1径向方向的力，锲形外密封件7产生的力推动锲形内密封件6，锲形内密封件6对工作轴1和轴承端盖2的挤压力更大，从而减小内泄漏。凹痕12主要是为了实现第一腔室13和第二腔室14相通，保证第一腔室13和第二腔室14的油压相同，防止第二腔室14泄露油压较大，而第一腔室13泄露油压相对于第二腔室14较小，这样第一腔室13对O型圈产生的压力变形不够大，导致锲形外密封件7对轴产生的压强较小，从而使第一腔室13的油沿着工作轴1泄露出来。

锲形内密封件6采用聚四氟乙烯，锲形外密封件7采用含铜粉的聚四氟乙烯，含铜粉的聚四氟乙烯刚度大于聚四氟乙烯，锲形外密封件7不易变形。

缸筒3与轴承端盖2之间的夹缝中设置有O形圈二11，通过O型圈的变形挤压缸筒内壁，形成静摩擦，达到外泄露的静密封作用。

工作轴1的一端安装有角度编码器，角度编码器与工作轴1采用联轴器相连，工作轴1的转动带动角度编码器的轴转动，使得角度编码器输出脉冲信号发送给控制板。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。