一种末端位置机械锁紧油缸的制作方法

1.本实用新型属于液压油缸领域，具体涉及一种末端位置机械锁紧油缸。


背景技术：

2.一般的液压系统中，油缸保持在末端位置，常使用液压锁、球阀等无泄漏阀件来实现。但是不管再好的液压阀件、油缸均会产生泄漏，而这样便不能一直使油缸保持在末端位置上。随着时间的变化，在负载的作用下，油缸位置便会发生变化。对于液压系统来说，无泄漏阀也容易受到油液清洁度的影响，阀件一旦受污染便会降低其可靠性，甚至失去保压能力，使得保持在末端位置的时间更短，或者根本就无法保持在此位置上。
3.还有些做法是在机构的末端新增加一个插销锁紧机构，配合油缸平衡阀使用。新增加的末端锁紧机构势必会使液压系统变得复杂，机构增加，可靠性降低。而在实际工作中，还必须确定插销机构状态，防止误动作，便需要增加一组检查装置，使得和液压系统相对应的电气系统变得复杂。如某天线举升机构中，天线需要一直保持举升状态不变，常规的操作便是将天线举升到位后，再增加一组插销，使得天线保持举升到位状态。这样就需要在液压系统中增加一组控制插销的回路，电气上增加一组控制插销伸缩和检测插销状态的装置，使得系统变得复杂，可靠性降低。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种末端位置机械锁紧油缸，以解决以往容易受污染、系统复杂、可靠性低的问题。
5.为实现本实用新型目的，采用的技术方案为：一种末端位置机械锁紧油缸，包括缸体、活塞杆和固定于活塞杆的活塞，活塞与缸体内圆面滑动配合；所述缸体与活塞杆之间设置有至少一个锁紧机构；
6.锁紧机构包括由外到内依次设置的锁套、锁舌、锁承块、弹簧；弹簧的一端为固定端，另一端抵至锁承块；锁套形成有与锁舌匹配的锁槽；锁承块在弹簧的作用下抵至锁套、并向锁槽延伸遮挡锁槽；
7.锁紧机构中：锁舌固定于缸体，锁套固定于活塞内圆面或和活塞集成于一体，弹簧的固定端安装于活塞内；或，锁舌固定于活塞，锁套固定于缸体，弹簧的固定端安装于缸体内。
8.作为进一步可选方案，所述锁紧机构为一个，并设置在缸体内的一端。
9.作为进一步可选方案，所述活塞杆的一端为伸出缸体的伸出端，另一端具有所述活塞，锁套固定于活塞内圆面或与活塞集成于一体，弹簧的固定端安装于活塞，锁舌固定于缸体内两端部的任意一端。
10.作为进一步可选方案，所述活塞上设置有联通油路；锁承块的外圆面具有大径段和小径段，均与活塞活动配合，小径段与活塞之间的间隙与联通油路连通。
11.作为进一步可选方案，所述锁紧机构为两个，分别设置在缸体内的两端。
12.作为进一步可选方案，两所述锁紧机构的锁套分别固定在缸体内的两端侧壁，锁承块分别位于两锁套的相背端，两弹簧的固定端分别安装于缸体内的两端面；两所述锁紧机构的锁舌分别固定于活塞的两端。
13.作为进一步可选方案，所述锁紧机构中，当锁舌固定于缸体，锁套固定于活塞内圆面，弹簧的固定端安装于活塞时，在锁套内圆面开设所述锁槽，或锁套与活塞之间形成所述锁槽，或锁套和活塞集成一体，并在活塞上形成所述锁槽。
14.作为进一步可选方案，所述锁槽朝向锁舌的一端侧壁为解锁挤压斜面，且锁舌挤压斜面使锁槽的槽口逐渐变大。
15.作为进一步可选方案，所述锁套朝向锁舌的一端内壁为锁紧导引锥面，且锁紧导引锥面的内径由端面向锁槽方向逐渐变小。
16.作为进一步可选方案，所述锁紧机构还包括锁螺母，锁套通过锁螺母固定至活塞或缸体。
17.本实用新型的有益效果是：
18.1、本末端位置机械锁紧油缸能够不靠液压锁紧的方式实现锁紧，仅靠油缸内置的机械锁紧机构便能实现。该锁紧机构为机械结构，在不主动让其解锁的情况下，便不会自动解锁，也不会随着油缸和液压阀的泄漏影响油缸的位置。该锁紧机构为机械结构，有一定的锁间隙，一般大于0.1mm，故该种机械锁的抗污染能力要好于液压阀件。
19.2、因为油缸内置了机械锁，故在机构末端到位后，为了使机构长期保持在同一位置不变，无需再增加插销锁紧机构，靠油缸内部的锁紧机构便能满足要求。使用该种油缸后，液压系统便无需再增加插销锁紧回路，电气上也不存在需要控制的插销回路，整个系统便相对简单、可靠性相应提高。
20.3、本末端位置机械锁紧油缸还能根据需要布置成伸出到位机械锁紧、收回到位机械锁紧、伸出和收回到位均机械锁紧，根据需要采用不同的布置。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解的是，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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。
22.图1是本实用新型实施例1提供的末端位置机械锁紧油缸的结构示意图，未上锁状态；
23.图2是图1中ⅰ处放大图；
24.图3是本实用新型实施例1提供的末端位置机械锁紧油缸的结构示意图，伸出到位上锁状态；
25.图4是图3中ⅱ处放大图；
26.图5是本实用新型实施例1提供的末端位置机械锁紧油缸中锁承块的结构示意图；
27.图6是本实用新型实施例2提供的末端位置机械锁紧油缸的结构示意图，收回到位上锁状态；
28.图7是图6中ⅰ处放大图；
29.图8是本实用新型实施例2提供的末端位置机械锁紧油缸的结构示意图，未上锁状态
30.图9是图8中ⅱ处放大图；
31.图10是本实用新型实施例3提供的末端位置机械锁紧油缸的结构示意图，收回到位锁紧状态；
32.图11是图10中ⅰ处放大图；
33.图12是图10中ⅱ处放大图；
34.图13是本实用新型实施例3提供的末端位置机械锁紧油缸的结构示意图，伸出到位锁紧状态；
35.图14是图13中ⅲ处放大图；
36.图15是图13中ⅳ处放大图；
37.图16是本实用新型实施例3提供的末端位置机械锁紧油缸的接管原理图；
38.附图标记：1
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缸体；2
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活塞杆；3
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活塞；4
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缸座；5
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缸盖；6
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锁套；7
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锁舌；8
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锁承块；9
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弹簧；10
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锁槽；11
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解锁挤压斜面；12
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锁紧导引锥面；13
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锁螺母；14
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油口a；15
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油口b；16
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伸出端解锁口；17
‑
收回端解锁口。
具体实施方式
39.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述ⅰ的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。可以理解的是，附图仅仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。附图中显示的连接关系仅仅是为了便于清晰描述，并不限定连接方式。
40.需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件时，它可以是直接连接到另一个组件，或者可能同时存在居中组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
41.下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。
42.图1至图16示出了本实用新型提供的末端位置机械锁紧油缸，包括缸体1、活塞杆2和固定于活塞杆2的活塞3，活塞3与缸体1内圆面滑动配合；缸体1与活塞3杆2之间设置有至少一个锁紧机构；锁紧机构包括由外到内依次设置的锁套6、锁舌7、锁承块8、弹簧9；弹簧9的一端为固定端，另一端抵至锁承块8；锁套6形成有与锁舌7匹配的锁槽10；锁承块8在弹簧9的作用下抵至锁套6、并向锁槽10延伸遮挡锁槽10；锁紧机构中：锁舌7固定于缸体1，锁套6固定于活塞3内圆面或和活塞3集成于一体，弹簧9的固定端安装于活塞3内；或，锁舌7固定于活塞3，锁套6固定于缸体1，弹簧9的固定端安装于缸体1内。
43.缸体1的两端分别是固连的缸座4和缸盖5。锁舌7经过锁套6，挤压锁承块8后，进入锁槽10，进行锁紧。锁舌7和锁承块8以及锁舌7和锁套6之间的运动摩擦会使开锁压力增大，防止误开锁。锁紧机构可设置为一个，并设置在缸体1内的一端。实现一个末端的机械锁紧。
具体可以采用如下安装设置：活塞杆2的一端为伸出缸体1的伸出端，另一端具有活塞3，锁套6固定于活塞3内圆面或与活塞3集成于一体，弹簧9的固定端安装于活塞3，锁舌7固定于缸体1内两端部的任意一端，即对应伸出到位机械锁紧或者收回到位机械锁紧。活塞3上设置有联通油路；锁承块8的外圆面具有大径段和小径段，与活塞3活动配合，小径段与活塞3之间的间隙与活塞3上的联通油路连通，即形成差动回路，使得锁承块8受力的环形面积减小，可减小上锁压力，减小锁机构中各个零部件的磨损，同时还能增加解锁压力，防止误解锁，减小弹簧9推力。
44.锁紧机构还可设置为两个，分别设置在缸体1内的两端，即对双向末端机械锁紧。对应伸出和收回到位均机械锁紧，具体可以采用如下安装设置：将两锁紧机构的锁套6分别固定在缸体1内的两端侧壁，锁承块8分别位于两锁套6的相背端，两弹簧9的固定端分别安装于缸体1内的两端面；两锁紧机构的锁舌7分别固定于活塞3的两端。
45.锁紧机构中，当锁舌7固定于缸体1，锁套6固定于活塞3内圆面，弹簧9的固定端固定于活塞3时，在锁套6内圆面开设所述锁槽10，如图8，或锁套6与活塞3之间形成所述锁槽10，如图3；或锁套6和活塞3集成一体，并在活塞3上形成所述锁槽10。锁槽10朝向锁舌7的一端侧壁为解锁挤压斜面11，且锁舌7挤压斜面使锁槽10的槽口逐渐变大，便于将锁舌7挤出解锁。锁套6朝向锁舌7的一端内壁为锁紧导引锥面12，且锁紧导引锥面12的内径由端面向锁槽10方向逐渐变小，以便使锁舌7顺利进入锁套6并挤压进入锁槽10。
46.锁紧机构还包括锁螺母13，锁套6通过锁螺母13固定至活塞3或缸体1。锁螺母13与锁套6可为一体结构或分体结构。锁舌7可为一环形结构，在整个圆环面上分布有多个锁舌7，在承载时，多个锁舌7同时承载，锁紧力大。
47.下面以伸出到位机械锁紧、收回到位机械锁紧、伸出和收回到位机械锁紧这三种方式为例分别说明。
48.实施例1
49.伸出到位机械锁紧是指将机械锁紧机构布置在伸出到位端，当油缸伸出到位时，该机械锁紧机构自动上锁，无需其他辅助装置。当油缸收回时，该机械锁紧机构能够自动解锁，和常规油缸一致（仅需有杆腔油口和无杆腔油口），无需单独的解锁回路。其结构原理图如下图1至图4所示。
50.上锁原理和过程说明：当油缸无杆腔进油时，油缸的活塞3向前移动，当移动到前端快到位时，锁舌7在锁套6的挤压下，使锁舌7顶住锁承块8，由于油缸在液压力的作用下继续前行，使得锁舌7一直将锁承块8往下压。由于锁舌7有一定的弹性，加上锁承块8的分力，锁舌7继续前进便卡进锁套6的锁槽10内。当锁舌7滑进锁槽10内后，便不能再将锁承块8顶住，此时锁承块8在液压力和弹簧力的作用下，便向前移动，至机械限位不能移动。此时锁承块8便将锁舌7挡在了锁槽10内，完成上锁。当液压力完全卸掉后，锁承块8靠弹簧力保持上锁状态。
51.解锁原理和过程说明：当油缸的有杆腔进油时，在液压力的作用下，油缸活塞3有向后移动的趋势，使得锁套6的解锁挤压斜面11给锁舌7一个向内挤压的力，锁舌7和锁套6有分离的趋势。当液压力逐渐升高，使得锁承块8克服弹簧9的推力以及锁舌7和锁承块8的摩擦力而向下运动，至锁承块8和锁舌7分离。此时锁舌7在锁套6斜面分力的作用下滑出锁套6的锁槽10，完成解锁。
52.锁承块8采用差动回路，使得锁承块8受力的环形面积减小，可减小上锁压力，减小锁机构中各个零部件的磨损，同时还能增加解锁压力，防止误解锁，减小弹簧9推力。其承载环形面积为图5锁承块8结构图中的，d为大径段外径，d为小径段直径。
53.实施例2
54.收回到位机械锁紧是指将机械锁紧机构布置在收回到位端，当油缸收回到位时，该机械锁紧机构自动上锁，无需其他辅助装置。当油缸伸出时，该机械锁紧机构能够自动解锁，和常规油缸一致（仅需有杆腔油口和无杆腔油口），无需单独的解锁回路。其结构原理图如下图6至图9所示，活塞3和活塞杆2可为一体结构。
55.上锁原理和过程说明：其上锁原理和伸出到位机械锁一致。当油缸有杆腔进油时，油缸的活塞3向后移动，当移动到尾端快到位时，锁舌7在锁套6的挤压下，使锁舌7顶住锁承块8，油缸在液压力的作用下继续运行，使锁舌7一直将锁承块8往下压。由于锁舌7有一定的弹性，加上锁承块8的分力，锁舌7继续前进便卡进锁套6的锁槽10内。当锁舌7滑进锁槽10内后，便不能再将锁承块8顶住，此时锁承块8在液压力和弹簧力的作用下，便向前移动，至机械限位不能移动。此时锁承块8便将锁舌7挡在了锁槽10内，完成上锁。当液压力完全卸掉后，锁承块8靠弹簧力保持上锁状态。
56.解锁原理和过程说明：其解锁原理和伸出到位机械锁一致。当油缸的无杆腔进油时，在液压力的作用下，油缸活塞3有向前移动的趋势，使锁套6的解锁挤压斜面11给锁舌7一个向内挤压的力，锁舌7和锁套6有分离的趋势。当液压压力逐渐升高，使得锁承块8克服弹簧9的推力以及锁舌7和锁承块8的摩擦力而向下运动，至锁承块8和锁舌7分离。此时锁舌7在锁套6斜面分力的作用下滑出锁套6的锁槽10，完成解锁。
57.锁承块8采用差动回路，使得锁承块8受力的环形面积减小，可减小上锁压力，减小锁机构中各个零部件的磨损，同时还能增加解锁压力，防止误解锁，减小弹簧推力。
58.实施例3
59.两端到位机械锁紧是指将机械锁紧机构布置在油缸的两端，即分别设置在无杆腔和有杆腔，当油缸收回到位和伸出到位时，该机械锁机构自动上锁，无需其他辅助装置。当油缸伸出或者缩回时，该机械锁紧机构能够自动解锁，和常规油缸一致（仅需有杆腔油口和无杆腔油口），无需单独的解锁回路。其锁机构原理和前两种类似，伸出到位机械锁紧和收回到位机械锁紧是锁舌7相对缸体1固定，锁套6等随活塞3一起运动。而该两端上锁是锁套6等相对缸体1固定，锁舌7随活塞3一起运动。其结构原理图如下图10至图15所示。
60.在油缸配管时，将解锁回路的油管和系统回路油管交叉相接，使其和常规油缸一致，仅仅只有有杆腔油口和无杆腔油口。油缸的接管原理图如图16所示。该种油缸上有4个油口，分别为油口a14、油口b15、伸出端解锁口16和收回端解锁口17；无杆腔中锁承块8与缸体1之间的腔与收回端解锁口17连通，有杆腔中锁承块8与缸体1之间的腔与伸出端解锁口16连通；油口a14接油缸无杆腔和伸出端解锁口16，油口b15连通油缸有杆腔收回端解锁口17，保证油缸的上锁解锁可靠性。
61.以上可以看出本锁紧油缸具有以下特点：
62.1、相对液压锁而言，抗污染能力更好。
63.2、在不主动给其解锁的情况下，其不会自动解锁，其锁可靠性高。
64.3、不需要其他单独的解锁回路，按常规回路便能让其解锁，不会增加液压系统的复杂度，和普通油缸工作方式一致。
65.4、该机械锁机构的承载力主要由锁舌和锁套承受，只要将锁舌和锁套设计合理，便能承受大负载，其承载力大。
66.5、该锁机构的锁承块采用差动回路设计，其解锁和上锁时的摩擦力小，减小锁舌、锁套和锁承块的磨损。解锁压力却可以增大，能适当提高解锁压力，防止误解锁。
67.6、能够根据需要设计为伸出到位锁紧油缸，收回到位锁紧油缸，双末端锁紧油缸。
68.本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。