一种特殊大扭矩可旋转式关节动力装置的制作方法

本实用新型涉及一种特殊大扭矩可旋转式关节动力装置，尤其涉及一种适用于旋转关节的转角器。

背景技术：

通常的可旋转式关节动力装置，即通过动力使得旋转件沿径向旋转，反转复位时也需要动力。径向旋转产生的力可以做为转动轴的动力源。

专利号为201410395121.0的实用新型，公开了一种无动力旋转夹紧器，包括旋转油缸活塞、油缸缸体、氮气弹簧、油缸端盖和压臂，油缸缸体的内腔活动安装有旋转油缸活塞，大端部的上表面且围绕着活塞杆A放置有若干个氮气弹簧。此实用新型利用高压密封氮气弹簧推进并通过旋转油缸活塞的旋转对工件夹紧，不需要附加外部动力源，靠氮气弹簧保压夹紧。其通过旋转油缸活塞的上下运动以及自身的旋转导向槽与钢球滚珠的配合，使得旋转油缸活塞上下运动的同时也旋转运动，固定钢球滚珠的部件是不能上下轴向运动的，也就是说旋转油缸活塞只能同时做上下轴向运动和旋转径向运动。

然而，在可旋转式关节动力装置的实际应用中，往往只要求旋转件沿径向运行，不允许同时做上下轴向运动。如机器人的关节万向旋转轴：随着机器人技术的不断进步，工业领域对机器人关节万向旋转轴的要求越来越高，其性能也在不断提高，功能日益完善，如何保证部件流水线的加工质量，关节、保压能力、抓取力和工作速度的合理匹配是至关重要的。高速和高精度生产线已经基本可以满足现有零部件加工要求。但是工艺的排序和非标准的特性对工业机器人的要求非常高。机器人的关键是重复抓取和重复定位。对万向旋转轴可靠性和重复的准确性要求比较高。而且伺服电机带动万向旋转轴造价成本高昂，目前常用的万向旋转轴是：伺服电机驱动式。伺服电机驱动不仅要求万向旋转轴只能做径向运动，而且往复运动都需要电力。目前全世界还没有利用氮气弹簧等技术生产的复位不需外部动力的万向旋转轴。

再比如挖掘机回转关节：挖掘机产业的发展离不开液压驱动，最初挖掘机是手动的，从实用新型到现在已经有一百三十多年了，期间经历了由蒸汽驱动斗回转挖掘机到电力驱动和内燃机驱动回转挖掘机、应用机电液一体化技术的全自动液压挖掘机的逐步发展过程。第一台液压挖掘机由f法国波克兰工厂实用新型成功。由于液压技术的应用，20世纪40年代有了在拖拉机上配装液压反铲的悬挂式挖掘机。1951年，第一台全液压反铲挖掘机由位于法国的Poclain(波克兰)工厂推出，从而在挖掘机的技术发展领域开创了全新空间。20世纪50年代初期和中期相继研制出拖式全回转液压挖掘机和履带式全液压挖掘机。初期试制的液压挖掘机是采用飞机和机床的液压技术，缺少适用于挖掘机各种工况的液压元件，制造质量不够稳定，配套件也不齐全。从20世纪60年代起，液压挖掘机进入推广和蓬勃发展阶段，各国挖掘机制造厂和品种增加很快，产量猛增。1968-1970年间，液压挖掘机产量已占挖掘机总产量的83％，目前已接近100％。但所有挖掘机均有外置关节驱动油缸，此种油缸的弊端为使用寿命短，因为油缸为外置，所以对后期工艺处理等要求极高，导致生产成本高昂；另因油缸本身需要安装在挖掘机大臂，从而顶起小臂，导致油缸本身行程长，而且因挖掘机需要向下弯曲力极大，做油缸需要将其缸径做大，因此油缸本身重量很大，导致挖掘机行动受限制。

再比如门的合页旋转轴：而且随着科技进步，汽车产业的发展，自动开启、自动关闭液压门产业发展也相当迅猛，但是现今液压门大部分是以液压缸支撑开启和关闭，液压缸安装位置大大影响了人员进出空间的大小，且开启关闭合页旋转轴均需要液压动力。

技术实现要素：

为解决在众多可旋转式关节动力装置的应用中，只要求旋转件沿径向运行，不允许同时做上下轴向运动，以及复位无需外界动力等问题，本实用新型设计了一种特殊大扭矩可旋转式关节动力装置。

它包括往复运动的活塞、与活塞相连的导向件，在活塞端和导向件端分别设置主动力系统和复位动力系统；导向件连接着活塞杆，所述的活塞杆与导向件之间配合设置有将导向件的轴向往复运动转换为活塞杆径向转动的机构。

进一步所述的导向件内嵌入导向钢球；所述的活塞杆上设置与导向钢球匹配的哥特式导向槽；导向件往复运动带动导向钢球沿哥特式钢球槽运动，进而带动活塞杆径向转动。

进一步所述的导向件与活塞杆之间采用滚珠丝杆连接结构；导向件的轴向往复运动带动活塞杆径向转动。

活塞杆上螺旋设置活塞杆钢球，导向件内壁设置有配合槽。导向件往复运动带动活塞杆钢球，进而带动活塞杆径向转动。

进一步所述的主动力系统为气动系统或液压动力系统或机械传动系统；所述的复位动力系统为气动系统或液压动力系统或弹簧。

进一步所述的气动系统为抽排气动力单元或气体弹簧。

进一步所述的液压动力系统包括注液孔和密闭的液压腔。

进一步所述的导向件外部设置缸体，导向件沿缸体内部限位往复运动。

进一步活塞杆一端伸出所述的缸体外。

进一步活塞杆两端伸出所述的缸体外。

进一步活塞和导向件为一体式结构。

本实用新型有益效果：本实用新型在实际应用中，无论是主动旋转还是复位旋转时，活塞杆可以只沿径向运行，不同时做上下轴向运动。而且上下轴向运动的导向件的复位动力系统可以是氮气弹簧，即复位时无需外部动力即可实现导向件的复位，同时带动活塞杆径向复位；用做旋转关节时，节省动力，且旋转角度容易控制，无需大体积的液压缸等优势。

附图说明

本实用新型共有附图6幅。

图1为本实用新型实施例1的结构原理图。

图2为本实用新型实施例2的结构原理图。

图3为本实用新型实施例3的结构原理图。

图4为本实用新型实施例5的结构原理图。

图5为本实用新型实施例6的结构原理图。

图6为本实用新型实施例7的结构原理图。

图中附图标记如下：

1、上端盖；2、轴承A，3、活塞杆密封圈C，4、活塞杆密封圈A,5、滚动钢球，6、限位块，7、安装座，8、轴承座，9、轴承B，10、调整垫，11、螺母，12、下端盖，13、氮气弹簧，14、导向件，15、球涨式堵头，16、导向钢球，17、活塞，18、O型密封圈A，19、活塞密封圈B，20、O型密封圈B,21、轴承调整垫，22、缸体，23、活塞杆，24、连接螺栓，25、导向件导向槽，26、哥特式导向槽，27、下活塞，28、导向筒，29、活塞杆钢球。

具体实施方式

实施例1：

一种特殊大扭矩可旋转式关节动力装置，包括往复运动的活塞17、与活塞17相连的导向件14，在活塞端设置的主动力系统包括注液孔和密闭的液压腔，液压腔与注液孔连接到外部液压动力系统，导向件端设置的复位动力系统包括氮气弹簧13；

导向件14连接着活塞杆23，且导向件14的轴向往复运动转换为活塞杆23的径向转动：所述的导向件14内嵌入导向钢球16；所述的活塞杆23上设置与导向钢球匹配的哥特式导向槽26；导向件14往复运动带动导向钢球16沿哥特式钢球槽26运动，进而带动活塞杆23径向转动。

所述的导向件14外部设置缸体22，导向件14沿缸体22内部限位往复运动。

氮气弹簧缸体上方设置限位块6；活塞杆一端穿过活塞17伸出缸体上端盖1外，并通过活塞杆密封圈A4、轴承调整垫21、轴承A2密封和限位；活塞杆另一端依次通过轴承B9、轴承座8、调整垫10、螺母11伸出到下端盖12外；导向件外部设置导向件导向槽23通过滚动钢球5沿缸体22内部限位往复运动；氮气弹簧13通过安装座7固定在轴承座8上；缸体外部设置有安装孔；在注液孔上下两侧分别设置一道O型密封圈；所述的哥特式导向槽为三道。

实施例2：

一种特殊大扭矩可旋转式关节动力装置，包括往复运动的活塞17、与活塞17相连的导向件14，在活塞端设置的主动力系统包括注气孔和密闭的气压腔，气压腔与注气孔连接到外部气压动力系统，导向件端设置的复位动力系统包括氮气弹簧13；

导向件14连接着活塞杆23，且导向件14的轴向往复运动转换为活塞杆23的径向转动：所述的导向件14内嵌入导向钢球16；所述的活塞杆23上设置与导向钢球匹配的哥特式导向槽26；导向件14往复运动带动导向钢球16沿哥特式钢球槽26运动，进而带动活塞杆23径向转动。

所述的导向件14外部设置缸体22，导向件14沿缸体22内部限位往复运动。

氮气弹簧缸体上方设置限位块6；活塞杆一端穿过活塞17伸出缸体上端盖1外，并通过活塞杆密封圈A4、轴承调整垫21、轴承A2密封和限位；活塞杆另一端依次通过轴承B9、轴承座8、调整垫10、螺母11顶到下端盖12；导向件外部设置导向件导向槽23通过滚动钢球5沿缸体22内部限位往复运动；氮气弹簧13通过安装座7固定在轴承座8上；缸体外部设置有安装孔；在注气孔上下两侧分别设置一道O型密封圈；所述的哥特式导向槽26为三道。

实施例3：

所述的哥特式导向槽26为一道，可实现180度旋转。其它部件与实施例2基本相同。

实施例4：

一种特殊大扭矩可旋转式关节动力装置，包括往复运动的活塞17、与活塞17相连的滚珠套，在活塞端设置的主动力系统包括注液孔和密闭的液压腔，液压腔与注液孔连接到外部液压动力系统，滚珠套端设置的复位动力系统包括氮气弹簧13；

滚珠套连接着丝杆活塞杆，且滚珠套的轴向往复运动带动丝杆活塞杆的径向转动。

所述的滚珠套外部设置缸体22，滚珠套沿缸体22内部限位往复运动。

氮气弹簧缸体上方设置限位块6；丝杆活塞杆一端穿过活塞17伸出缸体上端盖1外，并通过活塞杆密封圈A4、轴承调整垫21、轴承A2密封和限位；丝杆活塞杆另一端依次通过轴承B9、轴承座8、调整垫10、螺母11顶到或伸出下端盖12；滚珠套外部设置导向件导向槽23通过滚动钢球5沿缸体22内部限位往复运动；氮气弹簧13通过安装座7固定在轴承座8上；缸体外部设置有安装孔；在注液孔上下两侧分别设置一道O型密封圈。

实施例5：

一种特殊大扭矩可旋转式关节动力装置，包括往复运动的活塞17、与活塞相连的导向件，在活塞端设置的主动力系统包括注液孔和密闭的液压腔，液压腔与注液孔连接到外部液压动力系统，导向件端设置的复位动力系统包括氮气弹簧；

导向件连接着活塞杆，且导向件的轴向往复运动转换为活塞杆的径向转动：所述的导向件内嵌入导向钢球；所述的活塞杆上设置与导向钢球匹配的哥特式导向槽；导向件往复运动带动导向钢球沿哥特式钢球槽运动，进而带动活塞杆径向转动。

所述的导向件外部设置缸体，导向件沿缸体内部限位往复运动。

氮气弹簧缸体上方设置限位块；活塞杆一端穿过活塞伸出缸体上端盖外，并通过活塞杆密封圈A、轴承调整垫、轴承A密封和限位；活塞杆另一端顶到下端盖；导向件外部设置导向件导向槽通过滚动钢球沿缸体内部限位往复运动；氮气弹簧通过安装座固定在下端盖上；缸体外部设置有安装孔；在注液孔上下两侧分别设置一道O型密封圈；所述的哥特式导向槽为三道。

实施例6：

一种特殊大扭矩可旋转式关节动力装置，包括往复运动的活塞17、与活塞17相连的导向件14，在活塞端设置的主动力系统包括注液孔和密闭的液压腔，液压腔与注液孔连接到外部液压动力系统，导向件端设置的复位动力系统也包括另一套注液孔和密闭的液压腔，液压腔与注液孔连接到外部液压动力系统；且另一套液压腔的上部设置下活塞27、和与其连接的导向筒28。

导向件14连接着活塞杆23，且导向件14的轴向往复运动转换为活塞杆23的径向转动：所述的导向件14内嵌入导向钢球16；所述的活塞杆23上设置与导向钢球匹配的哥特式导向槽26；导向件14往复运动带动导向钢球16沿哥特式钢球槽26运动，进而带动活塞杆23径向转动。

所述的导向件14外部设置缸体22，导向件14沿缸体22内部限位往复运动。

活塞杆一端穿过活塞17伸出缸体上端盖1外，并通过活塞杆密封圈A4、轴承调整垫21、轴承A2密封和限位；活塞杆另一端依次通过轴承B9、轴承座8、调整垫10、螺母11伸出下端盖12；导向件外部设置导向件导向槽23通过滚动钢球5沿缸体22内部限位往复运动；缸体外部设置有安装孔；在注液孔上下两侧分别设置一道O型密封圈；所述的哥特式导向槽为三道。

实施例7

一种特殊大扭矩可旋转式关节动力装置，包括往复运动的活塞17、与活塞17相连的导向件，在活塞端设置的主动力系统包括注液孔和密闭的液压腔，液压腔与注液孔连接到外部液压动力系统，导向件端设置的复位动力系统包括氮气弹簧13；

导向件连接着活塞杆，且导向件的轴向往复运动带动活塞杆的径向转动。导向件内壁设置有螺旋槽，活塞杆上螺旋设置相应的活塞杆钢球29.

所述的导向件外部设置缸体22，导向件沿缸体22内部限位往复运动。

氮气弹簧缸体上方设置限位块6；活塞杆一端穿过活塞17伸出缸体上端盖1外，并通过活塞杆密封圈A4、轴承调整垫21、轴承A2密封和限位；活塞杆另一端依次通过轴承B9、轴承座8、调整垫10、螺母11顶到或伸出下端盖12；导向件外部设置导向件导向槽23通过滚动钢球5沿缸体22内部限位往复运动；氮气弹簧13通过安装座7固定在轴承座8上；缸体外部设置有安装孔；在注液孔上下两侧分别设置一道O型密封圈。

本实用新型设计的特殊大扭矩可旋转式关节动力装置，包含了30°、45°、60°、90°、180°、360°等其它多种无级旋转位置，并且包含了单头活塞杆和双头活塞杆两种使用方式。可安装在传统门合页位置，替代合页并且完成所有门自动开关及锁紧，以实现整栋大楼无人化控制，实现军事化管理。尤其适用于挖掘机臂关节部位的替代、工业机器人关节万向旋转部位的替换，可提供高保压能力，高控制能力，高旋转能力，同时复位无需外界动力，节能环保。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。