专利名称:液力保持器的制作方法
本装置归属于机械加工工艺中使用的液压工装夹具，也可据其应用，归属于箱体门(如电冰箱、烤箱和恒温箱门)，房门的闭紧门装置类中。
本设计产生的背景是对原机械加工工艺中使用的液压工装夹具的改进。原装置是采用传统的油泵-液压系统来工作的，其缺点是体积较大，构造复杂，能耗偏大。本装置改进的地方是节约能源工作时不耗电(因而不受断电的影响);能迅速形成并维持足够的压力;操作方便，体积小。由于这些特点，可以设计出一系列用于闭门的装置。如电冰箱的闭门机构，一方面，在关上门时可把门足够紧密地关闭住，以阻制低温的泄漏，另一方面，当需开门时，又能十分轻而易举地打开门。本设计所应用的原理还可应用于其他许多需要高压力小位移的场合，如胶接、焊接等。
以下，先就机械加工上的应用来说明本装置的工作原理。为了说明原理，先分析一下液压夹具的工作特点。
图1所示的是三种较典型的液压夹具工作原理示意图，其中图1-(A)是利用夹具的变形(这里是空腹杯状夹具的内壁直径变小)来抱住工件，这种方法较适用于工件公差小而表面光洁度较高的工件;图1-(B)是一个利用杠杆来压紧工件的例子;图1-(C)是柱塞直接带钳口夹住工件的例子。类似的方法很多，并且几乎能夹住任何形状的工作件，它们共同的要求是需要一个良好的液源。
如果把夹具包括在内，那么本装置的主体便就是提供这样一个液压源。它的工作原理可用图2来说明，在图2中，手柄1是操纵杆，在它使偏心盘绕偏心轴作顺时针转动一个角度时，连杆将迫使柱塞式油缸2内的柱塞进入缸内，由于柱塞直径较大，缸内应有较多的液体(如油，下同)从连接管流出，经与夹头11的接头10进入夹头11的油缸内，并使柱塞作较大幅度的伸出运动，直至触及工件。由于操纵力小，故夹头最多只是轻轻夹住工件而已。当偏心盘受到的反力越过死点即偏心盘不可能自动逆转以后，动合延时断开的行程开关5被动作，它造成柱塞式油缸4上的电磁绕组得电，并使柱塞在电磁力作用下进入油缸，于是缸内液体以较高的压力输出，进入单向阀3的低压侧，并经过阀口进入背压一侧，接着，经过接口10进入夹头，使夹头(柱塞)按设计要求紧紧夹住工件。与此可时，封闭的液压系统内压力升高，使蓄能器9内的弹簧变形，蓄能。经过整定的时间(一般最多2秒钟)后电磁铁失电，单向阀在弹簧作用下将阀口关断，由蓄能器维持整个系统的液压力。只要各密封口泄漏有限，不致于使系统压力衰落到设计下限以下，夹具将永远可靠地夹住工件，而不消耗电源。当需要卸下工件时，逆时针搬动手柄1，便与单向离合器(如超越离合器)联接而成的联杆6动作，造成单向阀3的阀口开启，系统内的液压力迅速归零，这时继续操纵偏心盘作逆时针方向移动，将使柱塞式油缸内的容积扩大，吸入液体，使夹头11的柱塞缩进体，夹头松脱，从而可以轻易地取下工件。
由于长期的使用，系统内的油逐渐漏失，以致于会发生电磁铁动作前夹头尚未夹住工件，电磁铁通电后系统压力不及设计要求的现象，这时可先使系统压力归零而又不使电磁铁得电，接着旋转位置补偿器7中的柱塞，在螺纹的作用之下，柱塞渐渐进入密封的缸内，使整个封闭系统的容积变小，于是夹头渐渐夹住工件，接着便是重复前述的过程继续工作。
有时因为需加工的时间太久，而泄漏又偏大，造成加工过程中夹持力不足时，可转动压力补充器8的手把，使压力补充器的柱塞进入油缸内，由于压力补充器内的柱塞直径要比位置补偿器内的柱塞直径小得多，故对系统的容积影响较小，在人力相当的前提之下，系统内的压力将迅速升高，直至符合设计要求。这种情形下，为了确保夹持力，可在系统中加上压力表以便监视，但作为已留有足够富裕的设计来讲，本装置并不需要配置压力表。
本装置的最佳(好)实施方案之一，是将图2中的1～10个部件尽可能紧凑地组装于一个实体之中，如将各个相通的油缸实际上共用一个空腔作缸体，可控式单向阀也装在2个空腔的隔板上，只是控制杆需伸出外边，此外，压力补充器8的柱塞可设在位置补偿器7的柱塞中;蓄能器9设置在油缸2的柱塞中间，电磁铁的绕组浇铸在整体的某一部位上，使本装置成为一个小巧、牢固、外观整齐的机械加工工装夹具，也可以将本装置与夹头分开，两者间通过油管联接，而本装置则放在任何不妨碍加工的又便于操作的地方。此外，也可以将本装置设置在运动部件上，如车床的卡盘等上边，这时电磁铁的电源应通过一个安全的插头插座来提供仅仅当需要夹紧工件或刀具时才接通一次电源，夹紧以后即取走插头，使本装置断电。
液力保持器用于闭门机构时的设计方案之一，可借用图3来说明柱塞2与在门的活页附近一个销(图中没画出)连接的连杆1的另一端铰接。随着门关闭，连杆1迫使柱塞2进入(也可以是退出)油腔4，腔内的油经过小孔13进入油腔11，因为弹簧8的作用，单向阀处在导通状态，因此油能经过阀口进油腔14，并使衔铁柱塞7退出油腔14。在门关紧之前，一切运动部件均处于一种相对静止的状态。此时门沿触及微动开关，使增压电磁绕组5和单向阀关闭绕组9同时得电。此时油腔14内的液压力立刻升高，由于腔14的压力高于11，并足以推开单向阀芯，故封闭液压系统-油腔14、11、4的液压力都同时升高。当油腔14和11间压差趋近于零的时候，在电磁绕组9的作用下单向阀关闭，接着两个励磁绕组都相继失电，其中绕组9要稍迟一些。于是油腔14完全失压，但油腔11和4却因为蓄能器中柱塞3迫使弹簧12变形，使液压力仍维持在刚断电瞬间的水平上，只要在工作期间蓄能器弹簧处于蓄能状态，油腔11、4就一定保持着一定的液压力，由此也可见密封处如果泄漏，则将使蓄存的液压能释放，使维持压力下降，因此保证密封不泄漏是十分重要的。
当需要开门的时候，按一下门拉手上的一个按键，单独使电磁绕组5得电，于是柱塞7被吸进并迅速地冲击油腔14，使油腔14的脉冲液压力超过平衡前油腔12的液压力，于是单向阀开启，并在弹簧8的作用下使单向阀完全导通，接着的是整个封闭液压系统失压，于是，和最初一样，门完全卸荷并可以轻易地开关。
如果使用日久以后发现门的关闭力不足了，那是因为封闭系统内油液泄漏所致，这时只需在开门状态旋进位置补偿器柱塞6，使系统内容积减小些即可以恢复闭门力了。
以一个液力保持器在门关闭以后给门的中应施以50kgf。力臂为40cm，两个电磁铁工作时耗电1.2KW液压系统绕设计液压力为40cm为例，每关一次门通电4秒，则1度电(1KW-h)大约可开关门700次，可见本装置是十分省电的，同样道理，本装置用于机械加工工装夹具时也是十分省电的。
权利要求
1.液力保持器是一种压力保持装置，它适用于一切位移小而需保持足够大压力的场所，如机械加工中的工装夹具，电冰箱、房间的加压闭门及锁定机构，胶接用的加压装置等。它的特征是有一个操作手柄或随动联杆，通过它造成装置内的一个柱塞移动，并使夹具夹头作较大幅度的运动以接触、脱离工件或门的开关运动，以便快速地更换工件或轻松地开关门；有一个通常由电磁铁、延时断电器组成的加压系统(加压过程也可由其它动力，如人力来取代)；还有一个由可控(手动、电动、液动)式单向阀、微型蓄能器组成的保压系统。由这些部件组成的液压力保持器能迅速地将工件按设计要求固定在工作台上或者是将门加上压力紧紧关闭，并使压力的衰减小到甚至可以忽略的程度。为了克服因长期使用或密封的逐渐失效造成的工作状况的漂移，一个位置补偿器和一个压力补充器也可作为这个装置的特征之一。
2.权项1所指的“操作手柄或随动联杆”与一个柱塞式油缸中心柱塞相联接，操纵手柄或牵动联杆时，能造成油缸内以及与之相通的封闭液压系统的容积有较大幅度的变化，这对液压工装夹具是造成夹头作大幅度的位移，以触及(但不压紧)和脱离被加工的工件，对闭门机构则是进行门的开关动作。
3.权项1所指的加压力系统，通常是另一个柱塞式油缸，其中心柱塞与一电磁铁的衔铁相联接。当电磁铁得电时，柱塞进入油缸，造成了封闭液压系统内的压力升高到设计压力，这个升高系统压力的过程也可用其他的动力，如人力来获得。电磁铁的供电接口可以做成临时插接式，这样可以使整个压力保持器设置在运动部件当中，例如在车床的三爪卡盘上，使得仅仅只在需要增加压力时才接通一次电源。
4.权项1所指的保压系统，是一只可控(手动控制、液力或电磁力控制)式的单向阀和一只微型蓄能器组成的机构。可控式单向阀用于保压和卸荷;蓄能器用于在密封处有泄漏时维持系统压力使之不会迅速失压。这里所说的微型蓄能器通常是一只构造简单的弹簧式蓄能器。
5.权项1所指的延时断电器，可以采用各种动合延时断开式继电器，延时时间一般不超过2秒。由于延时断电器的作用是为了保证封闭系统内的液压升至设计值，故在能确保液压力升至额定值的前提下可以省却这一部件。
6.权项1所指的位置补偿器和压力补充器，是为了克服长期使用或密封处泄漏造成的工作状态漂移而设置的。它们是二只原理一样作用不一样的借助螺杆付带动柱塞作螺旋运动来改变封闭系统内容的机构。所不同的是，螺杆每转一次，对位置补偿器来说，变动的容积较大，而对压力补充器来说，变动的容积要小得多。此外，前者在系统加压之前变动，后者在系统升压后必需时才变动。
7.本装置用于液压工装夹具时，设计方案之一是将权项2至6的各个部件按需要，十分紧凑而又不相互影响地组装在一个实体中。具体的效果是，当搬动手柄后，夹具的夹头触及工件，与此同时启动电磁铁，延时断电前完成升压过程及蓄能器蓄能。夹头压紧工件。当要取下工件时，操作手柄逆动作，带动单向运动离合器，单向阀导通使封闭液压系统卸荷，接着夹头作大幅度的脱离运动。在夹头的夹紧过程中，如果出现液压力衰落现象，可以借助于压力补充器恢复系统的液压力。在系统压力升高之前如果夹具夹头还未触及工件，可以借助于位置补偿器来使夹头触及工件。
8.本装置用于闭门机构时，设计方案之一是将权项2至6的各个部件按用途，小巧，十分紧凑而又不相互影响地组装在一个实体中，其中的单向阀为常开式的，即只在辅助电磁铁通电时才能阻断液流。关上门时，加压电磁铁和辅助电磁铁同时得电，但辅助电磁铁要稍迟断电，以确保维持液压力。当要开门时，按动门上可单独开启加压电磁铁的按键，利用压力平衡来造成单向阀卸荷。该装置使用日久后若发现闭门力渐渐不足时，可借助位置补偿器在开门时给以调整。
专利摘要
“液力保持器”是一种利用电—液技术开发的机械加工铺助设备产品，其用途是向机械加工的液压工装夹具提供一个较理想的液压源。它的特征是操作简单，工作可靠，节省能源。作为应用的开拓，本装置还适用于其它许多高压力小位移的场合，如电冰箱、恒温箱、烘箱的闭门装置，胶接、点焊、装配的压力保持机构上等。当用在电冰箱上时，可以做到省却现在常用的磁性门封封条。
文档编号F15B11/08GK86103915SQ86103915
公开日1987年1月31日 申请日期1986年6月5日
发明者陈汉保 申请人:陈汉保导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan