全工位压力控制装置及液压驱动机构的制作方法

本实用新型涉及一种全工位压力控制装置及液压驱动机构。

背景技术：

直线驱动机构在工程上经常使用，主要包括液压缸、气弹簧和气压缸等。其中，液压驱动由于其更容易获得较大的力和力矩，更易于实现往复运动和实现较大范围的无极变速的原因，更加适用于工程。

液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动(或摆动运动)的液压执行元件。它结构简单、工作可靠，在实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用，但是如果想让其在行程范围内的任意位置停止，需要添加行程开关、手动阀或者控制器等硬件进行配合，增加投入成本，且不易安装或维修。

气弹簧是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的工业配件，它由以下几部分构成：压力缸、活塞杆、活塞、密封导向套、填充物、缸内控制元件与缸外控制元件和接头等。原理是在密闭的压力缸内充入油气混合物，使腔体内的压力高于大气压的几倍或者几十倍，利用活塞杆的横截面积小于活塞的横截面积从而产生的压力差来实现活塞杆的运动。

现有气弹簧的种类主要包括自由型气弹簧、自锁型气弹簧、平衡式气弹簧和牵引式气弹簧，其中自由型气弹簧和牵引式气弹簧均不能实现在空间任意位置停住，只能在最大行程处停住，且气弹簧长时间工作使用后会导致寿命短。

而自锁型气弹簧和平衡式气弹簧虽然能够实现在任意位置停住，但是其停止在某一位置处，有很大的锁紧力，需要复杂的机械结构，制造起来非常复杂、不易调节，且制作成本高，价格昂贵，且一旦超过了锁紧力，锁紧就会失效，不能施加较大的牵引力，因此这种气弹簧通常只使用于医疗器械上，并不适合机械工程应用。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种全工位压力控制装置及可调载荷液压缸，本实用新型利用简单的机械结构就具有在任意位置停止的功能，实现全工位工作，同时也可根据工作环境等灵活调整载荷。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型的第一目的是提供一种全工位压力控制装置，该控制装置能够使活塞具有在任意位置停止的功能。

一种全工位压力控制装置，包括设置于活塞杆上的活塞，所述活塞至少设置有两个开向相反的单向阀，关闭的单向阀使活塞两端的受压压力腔不连通；

当活塞受到的施加力大于受压压力腔压力的力时，对应方向的单向阀打开，活塞沿该方向移动，直到施加力小于受压压力腔的压力，活塞停止移动，实现活塞的任意位置停止。

进一步的，每个单向阀均包括中空紧固件、弹性件和阀芯，所述中空紧固件对弹性件施加力，以使其压缩并抵靠阀芯，对单向阀阀门实现封堵；

当活塞两端的压力腔中任一腔体产生的压力克服弹性件对阀芯的施加力时，对应开向的单向阀导通，直至恢复平衡，实现活塞在活塞杆上任意位置的停止。

进一步的，所述活塞与活塞杆的连接端部设置有密封圈。

此处的密封圈优选为O型橡胶密封圈，O型橡胶密封圈的体积小，且与活塞杆的形状相适配，更易装配。当然，本领域技术人员能够在本实用新型的工作原理的基础上将O型橡胶密封圈替换为其他形状或使用其他材质，这些均属于常规替换，应当属于本实用新型的保护范围。

进一步的，所述活塞与缸体的接触处设置有密封圈。

此处的密封圈优选为YX唇型密封圈，YX唇型密封圈更适用于往复运动，且与密封副耦合面更好的紧贴。当然，本领域技术人员能够在本实用新型的工作原理的基础上将YX唇型密封圈替换为其他形状，这些均属于常规替换，应当属于本实用新型的保护范围。

进一步的，所述弹性件为弹簧，且弹簧的直径根据压力控制装置所受的载荷确定。

进一步的，中空紧固件为中空螺钉。优选为中空内六角螺钉，能够较好的使压力腔中的填充物流动，同时能够固定在活塞中。

进一步的，所述单向阀包括弹性件、卡块和卡槽，活塞的中空腔里面设置卡槽，利用弹性件将与卡槽形状相配合的卡块进行封堵，当压力大于弹性件的卡合力之后，卡块和卡槽不紧密接触，填充物流动，直至恢复平衡，实现活塞在活塞杆上任意位置的停止。

所述单向阀包括锥台，活塞的中空腔里面设置锥孔，通过锥孔与锥台的配合来实现闭合与打开。

本实用新型的第二目的是提供一种可调载荷的液压缸，该液压缸基于上述压力控制装置，在压力控制装置实现任意位置可停时，使该液压缸实现了可调载荷的功能，同时，该可调载荷液压缸工作介质为液压油，不存在疲劳问题，且单向阀的弹性元件只在开启时受力，有效延长了使用寿命。

一种液压驱动机构，包括上述压力控制装置、注油口、活塞杆和液压缸缸筒，所述液压缸缸筒内设置活塞杆，活塞杆上连接有压力控制装置，液压缸缸筒两端盖处都设置有一注油口；

所述注油口的位置与中空紧固件的位置相适配，能够通过注油口调整中空紧固件的对弹性件施加的压缩量。

进一步的，注油口与活塞上的中空紧固件在同一分布圆上。

进一步的，通过注油口调整活塞端部的中空紧固件直至将弹性件压缩到计算高度H₁＝H₀-F₁，F₁＝P₁/P，其中，H₀为自由高度，F₁为最小工作载荷下的变形量，P₁为最小工作载荷，P为初算弹簧刚度。

上述液压驱动机构的装配过程为：先将压力控制装置装配好后整体装入缸筒中，根据液压缸两端载荷确定弹性件规格，注意液压缸活塞两端的中空紧固件旋入1至2圈即可，将两缸盖与缸筒联接保持注油口打开(缸盖上的注油口与活塞上的中空紧固件在同一分布圆上，注油口既可以加油又可以作为工艺孔调整活塞两端的中空紧固件的紧固程度)，将压力控制装置推到缸筒的下端，之后将下端注油口旋入螺钉密封，从上端注油口加入洁净的液压油，使油腔充满液压油，将上端油口旋入螺钉密封，用力拉上活塞杆使压力控制装置至上缸盖处，然后向下推活塞杆使压力控制装置至下缸盖处，如此重复多次，在压力控制装置至下缸盖处时，将使油腔中的空气升至缸筒顶部，然后打开顶端注油口螺钉，再次加满液压油将油腔中的空气排出，最后用注油孔螺钉密封。

一种焊机空间臂，中间臂与前臂之间设置有上述液压驱动机构，实现空间臂在设定距离中的任意位置停止，以便于焊接作业。

一种升降机构，所述升降机构采用上述液压驱动机构，实现升降空间的任意位置停止。

一种方向调整机构，采用上述液压驱动机构，实现角度调整空间的任意位置停止。

一种平衡器，采用上述液压驱动机构，实现在任意位置锁止被悬挂物。

根据具体应用设备或应用场合，依据载荷的不同通过调整单向阀弹簧力的大小或更换不同直径的弹簧材质，以适用不同的工作载荷，实现上下两腔的压力不同；如要移动到其他位置，只需施加略大于受压油腔的压力，活塞即可移动下一工作位置，减小施加的压力后，活塞停住，实现全工位的任意位置停止。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型提供的压力控制装置结构简单，成本低，制作工艺简易，使活塞具有在其活动范围内任意位置停止的功能；

(2)本实用新型提供的液压驱动机构能够用于不同载荷的工作需求，载荷不同时只需调节其中的圆柱形弹簧即可产生不同的载荷量，应用广泛；

(3)液压缸两油腔能够承受不同的压力，功能强大，即可在液压缸的两端添加不同的载荷；

(4)本实用新型正常工作时靠液压油工作损耗极低，且弹性件只在开启时受力，有效延长了使用寿命，可靠性高，不存在疲劳等各种损耗；

(5)本实用新型能够根据不同场合，不同载荷灵活，简单，快速的在油缸的任意行程内停留且保持不动，可以实现两端载荷不等。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本实用新型压力控制装置示意图；

图2是本实用新型的可调载荷液压缸示意图；

图3是本实用新型的注油口示意图；

图4是本实用新型的空间臂示意图；

其中，1-1.液压缸活塞，1-2.球形阀芯，1-3.圆柱形弹簧，1-4.中空内六角螺钉，1-5.O形密封圈，1-6.YX唇形密封圈；

2-1.注油口，2-2.液压缸缸盖，2-3.压力控制装置，2-4.液压缸缸筒，2-5.活塞，2-6.安装固定部分；

1.后臂，2.销轴I，3.销轴III，4.油缸，5.前臂，6.销轴IV，7.连接座，8.铰链座，9.中间臂，10销轴II，11.立柱座，12.平台。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在现有的液压驱动机构在实际工程应用时，需要增加其他辅助硬件或者非常复杂的机械结构才能实现在行程中任意位置停止这一功能的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种全工位压力控制装置。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种全工位压力控制装置，该全工位压力控制装置中包括液压缸活塞(1-1)、球形阀芯(1-2)、圆柱形弹簧(1-3)(两直径根据载荷确定)、中空内六角螺钉(1-4)、O形密封圈(1-5)和YX唇形密封圈(1-6)，其中，液压缸活塞(1-1)两侧分别设置有一个单向阀，且两个单向阀的朝向相反。每个单向阀均包括了圆柱形弹簧(1-3)、中空内六角螺钉(1-4)和球形阀芯(1-2)，中空内六角螺钉(1-4)挤压圆柱形弹簧(1-3)，使圆柱形弹簧(1-3)对球形阀芯(1-2)施加力，使其堵塞单向阀的通道，保持单向阀关闭。

为更好的保持液压缸缸体内两个油腔的相对独立性以及活塞(2-5)运动的稳定性，液压缸活塞(1-1)与活塞杆的连接处设置有O形密封圈(1-5)，液压缸活塞(1-1)与缸体的接触处设置有YX唇形密封圈(1-6)。

在本实施例中，O形密封圈(1-5)为两个，分别设置于液压缸活塞(1-1)与活塞杆的连接处的两端。该位置在其他实施例中可以变更。

同样的，在本实施例中，液压缸活塞(1-1)与缸体的接触处端部设置有YX唇形密封圈(1-6)，该设置位置和密封圈类型，在其他实施例中均可以变更。

作为本实用新型的另一种实施方式，球形阀芯(1-2)、圆柱形弹簧(1-3)和中空内六角螺钉(1-4)替换为弹性件、卡块和卡槽，活塞(2-5)的中空腔里面设置卡槽，利用弹性件将与卡槽形状相配合的卡块进行封堵，当压力大于弹性件的卡合力之后，卡块和卡槽不紧密接触，填充物流动，直至恢复平衡，实现活塞(2-5)在活塞杆上任意位置的停止。

其中，卡块具有齿状边缘，且沿着延伸方向具有一坡度。

作为本实用新型的另一种实施方式，利用锥台进行活塞(2-5)的中空腔的封堵，活塞(2-5)的中空腔里面设置锥孔，通过锥孔与锥台的配合来实现闭合与打开。

如图2所示，本申请提出一种可调载荷液压缸，该液压缸主要包括液压缸缸筒2-4、注油口(2-1)和如图1所示的压力控制装置。

压力控制装置装配好后整体装入缸筒中，圆柱形弹簧(1-3)规格根据液压缸两端载荷确定，注意液压缸活塞(1-1)两端的中空内六角螺钉(1-4)旋入1至2圈即可，将两缸盖与缸筒联接保持注油口(2-1)打开(缸盖上的注油口(2-1)与活塞上的中空内六角螺钉(1-4)在同一分布圆上，注油口(2-1)既可以加油又可以作为工艺孔调整活塞两端的中空内六角螺钉(1-4))，将压力控制装置推到缸筒的下端，之后将下端油口旋入螺钉密封，从上端油口加入洁净的液压油，使油腔充满液压油，将上端油口旋入螺钉，用力拉上活塞杆使压力控制装置至上缸盖处，然后向下推活塞杆使压力控制装置至下缸盖处，如此重复3-5次，在压力控制装置至下缸盖处时，将使油腔中的空气升至缸筒顶部，然后打开顶端注油口(2-1)螺钉，再次加满液压油将油腔中的空气排出，最后用注油孔螺钉密封。

通过注油口(2-1)调整液压缸活塞(1-1)两端的中空内六角螺钉(1-4)直至将圆柱形弹簧(1-3)压缩到计算高度H₁＝H₀-F₁，F₁＝P₁/P，其中，H₀为自由高度，F₁为最小工作载荷下的变形量，P₁为最小工作载荷，P为初算弹簧刚度。

当然，也可以将压力控制装置使用与气弹簧上，由于气弹簧的结构已知，在此就不详细说明了。

本实施例中还提供如图4所示的一种空间臂，作为上述可调载荷液压缸的应用。

空间臂具体包括结构组成：后臂(1)、销轴I(2)，销轴III(3)，可调载荷液压缸(4)、前臂(5)、销轴IV(6)、连接座(7)、铰链座(8)、中间臂(9)、销轴II(10)、立柱座(11)和平台(12)。

工作原理：立柱座(11)固定与焊接车间立柱上或者可移动底座上，后臂(1)与立柱座(11)铰链接，后臂(1)与中间臂(9)通过销轴II(10)铰链接，中间臂(9)与铰链座(8)铰链接，同时铰链座(8)与连接座(7)固连，前臂(5)与铰链座(8)通过销轴(2)铰链接，油缸(4)通过销轴III(3)和销轴IV(6)分别与连接座(7)和前臂(5)连接，前臂(5)与平台(12)固连，平台(12)上可以安装焊机的送丝机，便于在任意空间位置挪动送丝机进行焊接作业，即空间臂在任意停油缸的作用下，平台(12)可停留在空间的任意位置。

作为本实用新型的另一种实施例，一种升降机构，升降机构采用如图2所示的可调载荷液压缸作为液压驱动机构，实现升降机构在其升降空间内的任意位置停止。

作为本实用新型的再一种实施例，一种方向调整机构，采用如图2所示的可调载荷液压缸作为液压驱动机构，实现角度调整空间的任意位置停止。

作为本实用新型的再一种实施例，机床主轴配重时用的气缸需要不断供气，如果采用此种任意停油缸，可以省去接气管的工序，使设备更加简洁。

当然，本实用新型能够在许多领域内使用，如平衡器、汽车掀门、机械部或者支撑设备等等。在此不一一列举了，只要是将液压缸装配后将其上下铰链连接于应用设备的两附件间，当上铰链受到一个向下的力时将会在液压缸的下腔产生一定的压力，当下腔的压力大到能够克服压力控制装置左边的单向阀的弹簧时，左端单向阀打开液压缸下腔的液压油在上端力的作用下液压油将进入液压缸上腔，当上铰链受的力对液压缸下腔产生的压力低于弹簧对球形阀芯(1-2)产生的压力时左端单向阀关闭，这样就实现了压力控制装置能够在液压缸的任意位置停留。

根据具体应用设备或应用场合，依据载荷的不同可以通过调整单向阀弹簧力的大小或更换不同直径的弹簧材质，这样就能达到适用不同的工作载荷，实现上下两腔的压力不同。如要移动到其他位置，只需施加略大于受压油腔的压力，活塞即可移动下一工作位置，减小施加的压力后，活塞停住。

因此，只要是只有液压/油压驱动的机构都可以使用本实用新型提供的压力控制装置或液压驱动机构，理应属于本实用新型的应用，归入本实用新型的保护范围。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。