1.本发明涉及液压缸技术领域,具体为一种可提高装配机器人关节输出力的液压缸。
背景技术:2.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。用它来实现往复运动时,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。液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比,由于供油压力可达30mpa以上,液压缸的输出压力一般较大,因而在冶金、铁路、船舶以及工程机械上大量应用液压缸作为执行元件,同时液压缸与电传动和机械传动相比,有体积小、质量轻的突出优点。
3.随着机器人技术的发展,液压缸作为移动机器人关节的驱动执行元件是未来的发展趋势,为了进一步降低液压缸的重量,提高液压缸的输出作用力,各种各样的液压缸被发明出来。
4.如已公开的专利cn112283181a足式机器人用高功率密度辅助增力液压缸,包括外壳,外壳内部固定安装有主液压缸、两个辅助液压缸和位移传感器,外壳外壁固定安装有蓄能器、单向阀,减压阀,高速电磁换向阀和伺服阀,主液压缸的活塞杆通过活塞杆连接件和两侧辅助液压缸的活塞杆并联,两只辅助液压缸的内油腔与高速电磁换向阀的第1控制油口连通,高速电磁换向阀的第2控制油口与外部液压油箱连通,高速电磁换向阀的第3控制油口分别与蓄能器、单向阀的出油口连通,主液压缸的上内油腔与伺服阀的第一控制口连接,下内油腔与伺服阀的第二控制口连接,外部高压油路与伺服阀的p口连通。
5.上述现有技术的液压缸虽然提高了液压缸的输出力,但是增加了液压缸的结构复杂度,且需要大量的辅助设备,成本较高。基于此,本发明设计了一种可提高装配机器人关节输出力的液压缸,以解决上述问题。
技术实现要素:6.本发明的目的在于提供一种可提高装配机器人关节输出力的液压缸,以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种可提高装配机器人关节输出力的液压缸,包括缸筒以及活塞杆,所述缸筒远离活塞杆的一侧设置油口一,所述缸筒靠近活塞杆的一侧设置油口二,所述缸筒内位于油口一的位置设有弹性薄膜,所述弹性薄膜内部分布排列设有固定活塞片、压缩活塞片ⅰ、压缩活塞片ⅱ、压缩活塞片ⅲ以及执行活塞片,所述固定活塞片将弹性薄膜固定在缸筒中,所述执行活塞片与活塞杆的端部固定连接,所述压缩活塞片ⅰ、压缩活塞片ⅱ、压缩活塞片ⅲ的内部均开设卸油口,所述油口一进入的液压油通过卸油口进行逐级导压流动,通过作用在执行活塞片上的液压力以及弹性薄膜的张力形成活塞杆合力输出的推力;
8.所述弹性薄膜的外表面与缸筒的内壁之间设有防尘滑环,所述防尘滑环分别套设在弹性薄膜上位于压缩活塞片ⅰ、压缩活塞片ⅱ、压缩活塞片ⅲ、执行活塞片的外圆端位置。
9.优选的,所述固定活塞片、压缩活塞片ⅰ、压缩活塞片ⅱ、压缩活塞片ⅲ以及执行活塞片的外圆端部均开设内嵌槽ⅰ,所述弹性薄膜的内表面设有凸出的嵌入部ⅰ,所述嵌入部ⅰ嵌插入内嵌槽ⅰ中进行弹性薄膜部分位置与活塞片间的固定。
10.优选的,所述防尘滑环的内壁上设有凸出的嵌入部ⅱ,所述弹性薄膜的外表面开设有内嵌槽ⅱ,所述嵌入部ⅱ嵌插入内嵌槽ⅱ中进行弹性薄膜部分位置与防尘滑环间的固定。
11.优选的,所述防尘滑环的外部设置支撑环,所述支撑环设置在防尘滑环外部的环槽中,且支撑环在防尘滑环上为弹性浮动卡接安装。
12.优选的,所述弹性薄膜上位于活塞杆的一侧为开放端,所述开放端通过套盖进行密封锁紧,所述套盖与活塞杆上均设置螺纹,通过螺纹进行锁紧。
13.优选的,液压缸处于最小收缩状态时,所述弹性薄膜处于初始折叠形态,且在活塞片之间的部分为“u”形折叠状。
14.优选的,所述固定活塞片、压缩活塞片ⅰ、压缩活塞片ⅱ、压缩活塞片ⅲ的侧部设有向外凸出的限位环,对两个活塞环之间的最小间距进行限制。
15.与现有技术相比,本发明的有益效果是:
16.1.本发明的液压缸在多个活塞片之间传递的液压力以及对弹性薄膜形成张力组合成合力,液压缸在同样的油压和活塞面积的情况下可以输出更大的作用力,实现在功能同等情况下能大幅提高液压缸的输出力;
17.2.对于需要提高机器人的输出力矩以及在清洁度要求较高的场合,结构较小且简单,有较大的应用价值和应用空间;
18.3.通过设置防尘滑环,其一可以保证活塞片可沿缸筒的内缸壁进行稳定滑动,其二可以减少弹性薄膜与缸壁的摩擦,延长弹性薄膜的使用寿命。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明液压缸内部结构示意图;
21.图2为本发明液压缸内部活塞片压缩状态结构示意图;
22.图3为本发明活塞片、弹性薄膜、支撑环的截面结构示意图;
23.图4为本发明图2的a处部分放大结构示意图;
24.图5为本发明图2的b处部分放大结构示意图;
25.图6为本发明图2的c处部分放大结构示意图;
26.图7为本发明防尘滑环剖面结构示意图。
27.附图中,各标号所代表的部件列表如下:
28.1-缸筒,2-油口一,3-油口二,4-活塞杆,5-弹性薄膜,51-嵌入部ⅰ,52-内嵌槽ⅱ,
53-开放端,6-固定活塞片,7-压缩活塞片ⅰ,8-压缩活塞片ⅱ,9-压缩活塞片ⅲ,10-执行活塞片,11-防尘滑环,111-支撑环,112-嵌入部ⅱ,12-限位环,13-内嵌槽ⅰ,14-套盖,15-螺纹,16-卸油口。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
30.请参阅图1-7,本发明提供一种技术方案:一种可提高装配机器人关节输出力的液压缸,包括缸筒1以及活塞杆4,活塞杆4密封插入在缸筒1的内腔中,所述缸筒1远离活塞杆4的一侧设置油口一2,所述缸筒1靠近活塞杆4的一侧设置油口二3,在进行液压缸的伸缩操作时,双侧的液压油进入到缸筒1内部,对活塞杆4进行伸缩控制。
31.所述缸筒1内位于油口一2的位置设有弹性薄膜5,所述弹性薄膜5内部分布排列设有固定活塞片6、压缩活塞片ⅰ7、压缩活塞片ⅱ8、压缩活塞片ⅲ9以及执行活塞片10,所述固定活塞片6将弹性薄膜5固定在缸筒1中,固定的方式可以是热压粘接、螺栓及其他固定件机械固定,胶水粘接等;所述执行活塞片10与活塞杆4的端部固定连接,该部分的固定还包括如下方式:所述弹性薄膜5上位于活塞杆4的一侧为开放端53,所述开放端53通过套盖14进行密封锁紧,所述套盖14与活塞杆4上均设置螺纹15,通过螺纹15进行锁紧,通过设置套盖14可以对弹性薄膜5的开放端53一侧进行密封,便于弹性薄膜5以及多组活塞片的组装。
32.所述压缩活塞片ⅰ7、压缩活塞片ⅱ8、压缩活塞片ⅲ9的内部均开设卸油口16,所述油口一2进入的液压油通过卸油口16进行逐级导压流动,通过作用在执行活塞片10上的液压力以及弹性薄膜5的张力形成活塞杆4合力输出的推力;
33.为了保证各个活塞片的稳定运动,所述弹性薄膜5的外表面与缸筒1的内壁之间设有防尘滑环11,所述防尘滑环11分别套设在弹性薄膜5上位于压缩活塞片ⅰ7、压缩活塞片ⅱ8、压缩活塞片ⅲ9、执行活塞片10的外圆端位置,设置防尘滑环11,其一可以保证活塞片可沿缸筒1的内缸壁进行稳定滑动,其二可以减少弹性薄膜5与缸壁的摩擦,延长弹性薄膜5的使用寿命。此外,所述防尘滑环11的外部设置支撑环111,所述支撑环111设置在防尘滑环11外部的环槽中,且支撑环111在防尘滑环11上为弹性浮动卡接安装;弹性浮动可以减少液压油中的杂质进入。
34.为了保证弹性薄膜5与各个防尘滑环11的固定位置为同步移动,所述防尘滑环11的内壁上设有凸出的嵌入部ⅱ112,所述弹性薄膜5的外表面开设有内嵌槽ⅱ52,所述嵌入部ⅱ112嵌插入内嵌槽ⅱ52中进行弹性薄膜5部分位置与防尘滑环11间的固定。
35.为了保证弹性薄膜5与各个活塞片的固定位置为同步移动,所述固定活塞片6、压缩活塞片ⅰ7、压缩活塞片ⅱ8、压缩活塞片ⅲ9以及执行活塞片10的外圆端部均开设内嵌槽ⅰ13,所述弹性薄膜5的内表面设有凸出的嵌入部ⅰ51,所述嵌入部ⅰ51嵌插入内嵌槽ⅰ13中进行弹性薄膜5部分位置与活塞片间的固定。
36.液压缸处于最小收缩状态时,所述弹性薄膜5处于初始折叠形态,且在活塞片之间的部分为“u”形折叠状,这种形态可以大幅避免折痕,减少由于材料疲劳造成的液压油泄
露。
37.所述固定活塞片6、压缩活塞片ⅰ7、压缩活塞片ⅱ8、压缩活塞片ⅲ9的侧部设有向外凸出的限位环12,对两个活塞环之间的最小间距进行限制。当液压缸进行收缩到最小长度,活塞片之间的间距达到最小,此时弹性薄膜5的折叠部位处于折叠状态,设置限位环12可以预留一定的固定间距,避免相邻活塞片之间对弹性薄膜5的折叠部位进行挤压,从而避免由于挤压造成弹性薄膜5损坏。
38.工作过程:当需要液压缸的活塞杆4缩回时,将油口一2通入低压液压油,油口二3通入高压液压油,高压油进入缸筒1内部,低压油通过卸油口16作用在执行活塞片10一侧,因此在执行活塞片10上产生远离液压缸输出端的合作用力,又因为压缩活塞片ⅰ7、压缩活塞片ⅱ8、压缩活塞片ⅲ9左右两侧油压相等而在水平方向的合力为零,同时高压油作用在弹性薄膜5外表面使薄膜变形收缩使得在薄膜上产生弹性收缩,由于弹性薄膜5一侧固定在缸筒1上,另一侧固定在执行活塞片10的一侧,因而执行活塞片10还受到弹性薄膜5的收缩张力(弹性薄膜5固定在压缩活塞片ⅰ7、压缩活塞片ⅱ8、压缩活塞片ⅲ9上只起到传递力的作用),活塞杆4进行收缩。
39.当需要液压缸的活塞杆4伸长时,将油口一2通入高压油,油口二3通入低压液压油,高压油依次通过卸油口16进入各个活塞片,且会作用在执行活塞片10上,高压油作用在执行活塞片10的一侧,低压油作用在执行活塞片10的另一侧,执行活塞片10在两侧压差的作用下向液压缸输出端移动,同时高压油作用在弹性薄膜5的内侧,活塞杆4对外的输出作用力为作用在执行活塞片10的液压力和弹性薄膜5张力的合力,因此该液压缸在同样的油压和活塞面积的情况下可以输出更大的作用力,实现了通过张力增大输出作用力的功能。
40.在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
41.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。