一种双螺旋摆动液压缸的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种以流体为动力媒介输出扭矩的摆动液压缸，特别是包含两级螺旋传动的摆动液压缸，即双螺旋摆动液压缸。
【背景技术】
[0002]双螺旋摆动液压缸因其输出扭矩和摆角较大，广泛应用于各种需要大扭矩大摆角的场合。过去的双螺旋摆动液压缸是通过焊接的方式将驱动套筒固定于缸体内表面之上。这就要求缸体、驱动套筒、活塞套筒、输出构件必须满足一定的同轴度要求，否则两级螺旋传动之间的摩擦力会很大，甚至于卡住。为了保证四个构件同轴，必须提高加工精度及装配精度，这必然导致生产成本的提高。而且当驱动套筒和活塞套筒之间的螺旋传动损坏时，由于驱动套筒和缸体通过焊接固定连接在一起，难以对其进行维修与更换。
[0003]本发明保留了双螺旋摆动液压缸输出摆角和扭矩大的优势，并且有效地克服了上述加工与装配精度要求较高的特点。
【实用新型内容】
[0004]本发明提供了驱动套筒可以在一定范围内浮动或转动的双螺旋摆动液压缸，并且在螺旋传动部分损坏时可进行更换，有效降低了对缸体、驱动套筒、活塞套筒、输出构件的同轴度的要求。
[0005]双螺旋摆动液压缸的缸体通常有个圆柱形的内表面部分，并且连接了一个外部构件用以安装在其他设备上。所述双螺旋摆动液压缸(简称液压缸)含有一个与所述缸体内表面同轴并且在轴承支撑下可以旋转的输出构件。该输出构件包含一个轴，所述输出构件的轴有外螺纹并且和放置在所述缸体内的扭矩转换构件内表面的内螺纹啮合，所述输出构件的轴的端部可以和外部构件进行连接，从而为外部构件提供扭矩和摆角输出。
[0006]所述液压缸还含有一个圆筒形的驱动套筒与所述缸体同轴放置，所述驱动套筒内壁含有内螺纹，所述驱动套筒和所述缸体是两个独立部分，并且所述驱动套筒内壁的内螺纹、以及键槽和密封槽均在放置到所述缸体内部时就提前加工完毕。所述驱动套筒和所述缸体内壁部分通过作用键的方式连接，以防止所述驱动套筒相对所述缸体发生转动。通过在所述驱动套筒两端安装的止停构件来限制所述驱动套筒的轴向运动。所述液压缸内部装有活塞，所述活塞可以往复运动以响应压力油给活塞的压力。所述液压缸还含有一个圆筒形扭矩转换构件，所述圆筒形扭矩转换构件(即扭矩转换构件)在所述驱动套筒和所述输出构件的轴之间的圆环形空间内。所述圆筒形扭矩转换构件与所述液压缸内的所述活塞为一个整体零件或通过连接为一体，总体称之为活塞套筒。所述活塞运动时，所述圆筒形扭矩转换构件沿着所述输出构件的轴做往复的轴向运动以响应所述活塞的往复轴向运动；所述圆筒形扭矩转换构件的内壁有和所述输出构件的轴上外螺纹相啮合的内螺纹，并且所述圆筒形扭矩转换构件的外壁还有和所述驱动套筒的内螺纹相啮合的外螺纹，所述圆筒形扭矩转换构件可以在所述缸体内往复运动。
[0007]所述活塞套筒在压力油的推动下沿着所述输出构件做轴向运动，此时所述活塞套筒外壁的外螺纹和所述驱动套筒内壁的内螺纹啮合做螺旋传动，从而所述活塞套筒做周向转动和轴向移动；同时，所述活塞套筒内壁的内螺纹和所述输出构件的轴的外壁的外螺纹啮合做螺旋传动，从而带动所述输出构件的轴做周向转动，以输出扭矩。通过两级螺旋传动，所述活塞套筒的轴向运动便转化为所述输出构件的轴的周向转动。
[0008]更加详细的描述如下，一种双螺旋摆动液压缸，包含:
[0009]一个有纵向轴的缸体，所述缸体含有第一端、第二端两个端部以及圆柱形的内表面部分，并且所述缸体和外部构件进行连接以进行固定或提供周向转动和扭矩输出，所述缸体两端分别各有一个端盖，所述圆柱形的内表面指具有同一轴线同一直径的一段圆柱形内表面或是共轴但直径不同的2、3、4或5段圆柱形内表面连接而成的阶梯圆柱形的内表面，所述缸体的所述圆柱形的内表面部分或内壁部分开有键槽，所述键槽内安装有作用键;
[0010]一个输出构件，所述输出构件包含一根贯穿缸体且与缸体的圆柱形内表面同轴延伸的轴，所述输出构件在支撑下可以旋转，所述输出构件或所述输出构件的轴的端部用来和外部构件连接以进行固定或提供周向转动和扭矩输出；
[0011]一个驱动套筒，所述驱动套筒和所述缸体内表面同轴放置于所述缸体内，并且沿所述缸体内表面轴向延伸，所述驱动套筒外壁有密封圈槽和轴向的键槽，所述键槽内安装有作用键；所述驱动套筒和所述缸体是独立的两个部分，所述驱动套筒的内壁加工有螺旋形内凹槽或者内螺纹，所述驱动套筒的内壁的螺旋形内凹槽或内螺纹在被安装到所述缸体内之前就已经被加工好；所述缸体内壁也加工有键槽，通过安装在所述驱动套筒外壁键槽和所述缸体内壁键槽之间的作用键来限制所述驱动套筒相对所述缸体的周向转动；所述驱动套筒的轴向两端的端面分别包含形状为部分球面的球形端面；所述驱动套筒与所述输出构件的轴之间有圆环形的空间；
[0012]一个活塞被安装到所述缸体内以在压力油的作用下沿所述缸体轴向做往复运动；
[0013]一个圆筒形的扭矩转换构件，即扭矩转换构件，所述圆筒形的扭矩转换构件和所述缸体内表面同轴地放置于所述驱动套筒和所述输出构件的轴之间的圆环形空间内，并且所述扭矩转换构件沿着所述输出构件的轴轴向延伸；所述扭矩转换构件与所述活塞连接在一起，在所述活塞的作用下做往复轴向运动；所述圆筒形的扭矩转换构件的内壁加工有螺旋形内凹槽或者内螺纹，所述输出构件的轴的外壁加工有螺旋形内凹槽或者外螺纹；所述输出构件的轴的外壁和放置于所述缸体内部的所述扭矩转换构件的内壁通过螺纹啮合或通过滚动体啮合实现螺旋传动；所述圆筒形的扭矩转换构件的外壁加工有螺旋形内凹槽或者外螺纹，所述驱动套筒的内壁加工有螺旋形内凹槽或者内螺纹；所述扭矩转换构件的外壁和放置于所述缸体内部的所述驱动套筒的内壁通过螺纹啮合或通过滚动体啮合实现螺旋传动；
[0014]当所述扭矩转换构件在所述活塞的作用下在所述缸体内做轴向往复运动时，所述扭矩转换构件的外壁和所述驱动套筒的内壁进行螺旋传动，所述扭矩转换构件在所述缸体内轴向移动和周向转动；同时，所述扭矩转换构件的内壁和所述输出构件的轴的外壁进行螺旋传动，从而所述输出构件的轴相对所述缸体做周向转动；以此来将所述活塞朝所述缸体第一端的轴向运动转换为所述输出构件的轴相对于所述缸体的顺时针或逆时针的转动；将所述活塞朝所述缸体第二端的轴向运动转换为所述输出构件的轴相对于所述缸体的逆时针或顺时针方向的转动；
[0015]所述活塞和所述扭矩转换构件通过螺纹等方式被固定连接在一起，或者所述活塞和所述扭矩转换构件整体被加工为一个零件，所述活塞和所述扭矩转换构件的整体零件或所述活塞和所述扭矩转换构件连接而成的整体构件被统称为活塞套筒；
[0016]两个止停构件，所述两个止停构件在所述缸体内被分别放置于所述驱动套筒的轴向两端以限制所述驱动套筒相对所述缸体的轴向运动，所述双螺旋摆动液压缸被装配完成后，所述两个止停构件以及所述驱动套筒在缸体中的轴向位置被固定，所述驱动套筒在所述两个止停构件限制的空间内可以做微小的转动；每一所述止停构件的轴向一端的端面均包含一个形状为部分球面的球形端面；
[0017]其中靠近所述缸体第一端的所述止停构件在所述缸体内的轴向位置由止动环来确定，所述止动环被轴向地放置于所述缸体内壁以限制靠近所述缸体第一端的所述止停构件在装配时朝所述缸体第二端运动；当靠近所述缸体第一端的所述止停构件需要焊接时，所述止动环将靠近所述缸体第一端的所述止停构件在预定的轴向位置进行定位，所述止动环尺寸需和靠近所述缸体第一端的所述止停构件的与所述驱动套筒相邻的端面部分匹配；当靠近所述缸体第一端的所述止停构件需要焊接时，需要焊接的所述止停构件的焊接端面连接部分和所述止停构件包含球形端面的端面部分分离，所述分离部分足够大以防止焊接热损伤所述止停构件球形端面的球形表面从而破坏所述止停构件的球形端面部分与所述驱动套筒的球形端面部分之间的相互匹配；
[0018]所述的止动环的替代方案是采用和所述缸体内壁部分是一个整体的轴肩，并且所述轴肩的尺寸和靠近所述缸体第一端的所述止停构件的不包含部分球形端面的另一轴向端面匹配；
[0019]所述双螺旋摆动液压缸的所述止动环或所述轴肩与所述缸体第二端之间的距离比所述驱动套筒的长度大，所述双螺旋摆动液压缸的所述止动环或所述轴肩与所述缸体第二端之间的所述缸体的圆柱形内表面的直径比所述驱动套筒的直径大，这样便于所述驱动套筒装入到所述缸体内并且可以无障碍地轴向运动到其与靠近所述缸体第一端的所述止停构件配合的位置；
[0020]所述输出构件可以仅仅包含输出扭矩的所述输出构件的轴，也可以是输出扭矩的所述输出构件的轴和所述缸体两端的两个缸盖中的一个或全部通过连接形成的整体构件的总称。
[0021]所述双螺旋摆动液压缸的一个特征在于:
[0022]所述驱动套筒的内壁