一種蓄能式球形泵電液作動器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種蓄能式球形泵電液作動器，其包括電機(jī)、球形泵以及雙活塞桿缸組件，所述球形泵的兩個進(jìn)排油口設(shè)置于其缸蓋上；所述雙活塞桿缸組件包括作動筒和雙活塞桿，所述作動筒上部設(shè)置有與缸蓋連接的連接塊，所述連接塊上設(shè)置有兩個軸向?qū)Я髀菟?，所述連接塊通過兩個導(dǎo)流螺栓把作動筒固定于所述缸蓋上，所述兩個導(dǎo)流螺栓把球形泵的兩個進(jìn)排油口分別與作動筒兩端的工作腔和非工作腔連通；所述雙活塞桿上設(shè)置有泄壓孔和浮動活塞，所述浮動活塞的一端通過蓄能彈簧預(yù)壓緊，另一端與泄壓孔連接形成泄壓通道。上述蓄能式球形泵電液作動器結(jié)構(gòu)緊湊，浮動活塞能自動調(diào)節(jié)封閉系統(tǒng)中液體體積，可用于骨骼服及自主行走機(jī)器人。
【專利說明】
一種蓄能式球形泵電液作動器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電液作動器技術(shù)，尤其是涉及一種蓄能式球形栗電液作動器。
【背景技術(shù)】
[0002]球形壓縮機(jī)是近年來的一種全新結(jié)構(gòu)的變?nèi)菔綑C(jī)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是無進(jìn)/排氣閥、運(yùn)動件少、振動小、機(jī)械效率高、密封可靠等，特別是在微型壓縮機(jī)領(lǐng)域、微型高壓栗類機(jī)械方面優(yōu)勢更加明顯。經(jīng)過多年的不斷研發(fā)，球形壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能不斷改進(jìn)和優(yōu)化，球形栗就是在球形壓縮機(jī)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的一種栗類機(jī)械。
[0003]球形栗用于機(jī)器人動力系統(tǒng)有很多優(yōu)勢，可以使機(jī)器人動力系統(tǒng)的體積減小、重量減輕、能耗降低；但是由于球形栗用于骨骼服及自主行走機(jī)器人時是通過球形栗主軸的正反轉(zhuǎn)來驅(qū)動液壓活塞伸縮桿的往復(fù)運(yùn)動，從而使骨骼服及自主行走機(jī)器人實(shí)現(xiàn)往復(fù)動作，所以球形栗沒有一個固定的高壓排油口和固定的低壓進(jìn)油口，而是采用兩個進(jìn)排油口進(jìn)行交替進(jìn)排油，這樣，在球形栗工作時，由于液體膨脹現(xiàn)象的存在，所以球形栗結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須滿足及時解決液體壓力的異常升高;但是，不能簡單的將膨脹液體排出體外;所以要對機(jī)器人用球形栗作動器的液壓油路進(jìn)行特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計來滿足把膨脹液體自適應(yīng)吸收。另外，由于機(jī)器人用球形栗作動器的液壓油路是一個全封閉系統(tǒng)，沒有一個固定的低壓油腔，當(dāng)溫度變化時，液壓油路系統(tǒng)的液壓油體積發(fā)生變化，所以要對機(jī)器人用球形栗作動器進(jìn)行特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計來滿足由于溫度變化導(dǎo)致液壓油體積膨脹的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種蓄能式球形栗電液作動器，其能夠確保系統(tǒng)壓力正常，同時具有提高電液作動器的效率、降低能耗、減小重量和體積的特點(diǎn)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中電液作動器存在功率高和體積重量大的問題。
[0005]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種蓄能式球形栗電液作動器，其包括電機(jī)、球形栗以及雙活塞桿缸組件，其中，所述球形栗的兩個進(jìn)排油口的出口設(shè)置于其缸蓋的端面上;所述雙活塞桿缸組件包括作動筒和雙活塞桿，所述作動筒具有左右貫通的活塞孔，所述雙活塞桿與作動筒的活塞孔相配合，所述作動筒的兩端分別形成工作腔和非工作腔，所述作動筒上部設(shè)置有與缸蓋連接的連接塊，所述連接塊上設(shè)置有兩個軸向?qū)Я髀菟?，所述缸蓋的端面與所述連接塊的端面貼合并通過兩個導(dǎo)流螺栓把作動筒固定于所述缸蓋上，所述兩個導(dǎo)流螺栓把球形栗的兩個進(jìn)排油口分別與作動筒兩端的工作腔和非工作腔連通;所述雙活塞桿工作端的活塞頭根部設(shè)置有泄壓孔，且所述雙活塞桿的非工作端的中心設(shè)置有浮動活塞，所述浮動活塞的一端通過蓄能彈簧預(yù)壓緊，另一端與泄壓孔連接形成泄壓通道。
[0007]特別地，所述雙活塞桿非工作端的中心設(shè)置有浮動活塞孔，所述浮動活塞孔的孔口設(shè)置有內(nèi)螺紋，且所述浮動活塞孔底部為錐面，所述錐面的中央設(shè)置有與泄壓孔連通的孔，所述浮動活塞與浮動活塞孔相配，所述浮動活塞與浮動活塞孔配合部分設(shè)置有密封圈；絲堵通過螺紋連接在雙活塞桿的非工作端;所述絲堵的中心設(shè)置有通氣孔;所述浮動活塞工作端的端部為與浮動活塞孔底部錐面相適配的錐面;所述浮動活塞非工作端連接有蓄能彈簧，所述蓄能彈簧通過絲堵壓持在浮動活塞非工作端的端面上。
[0008]特別地，所述連接塊上還設(shè)置有兩個縱向進(jìn)排油孔，所述作動筒上設(shè)置有兩個軸向進(jìn)排油孔;兩個縱向進(jìn)排油孔的一端分別與兩個導(dǎo)流螺栓孔中部的導(dǎo)流環(huán)接通，另一端分別與兩個軸向進(jìn)排油孔接通;所述兩個導(dǎo)流螺栓中心的過流孔的一端分別與缸蓋上的兩個進(jìn)排油口接通，另一端分別與兩個導(dǎo)流螺栓孔中部的導(dǎo)流環(huán)接通;所述兩個軸向進(jìn)排油孔分別與作動筒兩端的工作腔和非工作腔接通。
[0009]特別地，所述電機(jī)和球形栗連接體的中部位置安裝一“8”字形卡箍，所述卡箍的封閉端以卡持的方式緊固在電機(jī)和球形栗連接體的外圓上，所述卡箍的開口端卡持在保護(hù)筒的外圓上，通過夾緊螺釘把卡箍夾緊在保護(hù)筒的外圓上。
[0010]特別地，所述連接塊上還設(shè)置一螺釘孔，對應(yīng)于所述球形栗上相應(yīng)的位置設(shè)置也開設(shè)螺紋孔，通過連接螺釘把連接塊牢固的壓接在缸蓋端面上。
[0011]特別地，所述雙活塞桿缸組件還包括左端蓋、右端蓋、魚眼接頭和保護(hù)筒，所述活塞孔的兩端面上設(shè)置有端蓋螺紋孔，左端蓋和右端蓋分別通過端蓋連接螺釘連接在活塞孔的兩端，所述雙活塞桿的兩端為等直徑的導(dǎo)向桿，所述左端蓋和右端蓋上設(shè)置有與其相配的導(dǎo)向孔，所述雙活塞桿的活塞頭位于兩端的導(dǎo)向桿中間，兩端的導(dǎo)向桿的直徑小于活塞頭的直徑，在活塞頭的左右兩側(cè)形成兩個環(huán)形面;所述非工作腔由右端蓋、活塞孔、活塞頭右側(cè)環(huán)形面及雙活塞桿構(gòu)成的環(huán)形腔室，所述工作腔是由左端蓋、活塞孔、活塞頭左側(cè)環(huán)形面及雙活塞桿的構(gòu)成的環(huán)形腔室，所述雙活塞桿的兩端從活塞孔的兩端端蓋中央伸出并可左右伸縮;所述雙活塞桿的右端為工作端，該端通過螺紋連接有用于連接機(jī)器人動作部件的魚眼接頭，所述保護(hù)筒通固定連接在左端蓋上，所述保護(hù)筒的左端通過螺紋連接有用于安裝作動器的魚眼接頭。
[0012]特別地，所述雙活塞桿的活塞體外圓與活塞孔配合部分設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)，所述雙活塞桿分別與左端蓋、右端蓋配合部分設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)，所述左端蓋和右端蓋與活塞孔配合的部分設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)。
[0013]特別地，所述導(dǎo)流螺栓的前端螺紋部分為空心的過流孔，所述螺紋部分的中部沿螺紋圓柱的圓周方向設(shè)置有若干個徑向的分流孔，所述導(dǎo)流螺栓孔中部與分流孔相應(yīng)的部位設(shè)置導(dǎo)流環(huán)，所述導(dǎo)流環(huán)的寬度不小于分流孔的直徑，所述導(dǎo)流環(huán)的直徑大于導(dǎo)流螺栓的直徑。
[0014]本發(fā)明的有益效果為，與現(xiàn)有技術(shù)相比所述蓄能式球形栗電液作動器具有以下優(yōu)占.V.
[0015]I)由于球形栗獨(dú)特的原理優(yōu)勢，具有體積小、振動小的特點(diǎn)，同時球形栗具有可正向和反向旋轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，從而驅(qū)動雙活塞桿伸出或者收回，設(shè)計的電液作動器可以將電機(jī)、球形栗、雙活塞桿缸集成在一起，可以使機(jī)器人的液壓系統(tǒng)采用分布式液壓執(zhí)行器方案，省掉了繁雜的高壓油管和電磁液壓換向閥，可大幅減小系統(tǒng)的重量、體積和功耗，大幅簡化了控制系統(tǒng)。
[0016]2)采用浮動活塞吸收液壓系統(tǒng)膨脹液體，確保系統(tǒng)壓力正常。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】I提供的蓄能式球形栗電液作動器的主視圖；
[0018]圖2是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】I提供的蓄能式球形栗電液作動器的左視圖；
[0019]圖3是圖1中B-B向的剖面圖；
[0020]圖4是圖1中C-C向的剖面圖；
[0021]圖5是圖1中D-D向的剖面圖；
[0022]圖6是圖2中A-A向的剖面圖；
[0023]圖7是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】I提供的蓄能式球形栗電液作動器的球形栗及電機(jī)組合體主視圖；
[0024]圖8是圖7中F-F向的剖面圖；
[0025]圖9是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】I提供的蓄能式球形栗電液作動器的球形栗及電機(jī)組合體右視圖；
[0026]圖10是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】I提供的蓄能式球形栗電液作動器的導(dǎo)流螺栓結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖11是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】I提供的蓄能式球形栗電液作動器的作動筒的主視圖；
[0028]圖12是圖11中G-G向的剖面圖；
[0029]圖13是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】I提供的蓄能式球形栗電液作動器的作動筒的右視圖；
[0030]圖14是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】I提供的蓄能式球形栗電液作動器的作動筒的左視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖并通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0032]請參閱圖1至圖6所示，本實(shí)施例中，所述蓄能式球形栗電液作動器包括電機(jī)2、球形栗I以及雙活塞桿缸組件3，電機(jī)2與球形栗I連接后形成整體柱狀結(jié)構(gòu);雙活塞桿缸組件3包括作動筒8、雙活塞桿7、左端蓋9、右端蓋6、魚眼接頭5及保護(hù)筒11等;作動筒8具有左右貫通的活塞孔800，如圖11到圖14所示；在活塞孔800的兩端面上設(shè)置有端蓋螺紋孔805，左端蓋9和右端蓋6分別通過端蓋連接螺釘19連接在活塞孔800的兩端;雙活塞桿7與作動筒8的活塞孔800相配，在作動筒8的兩端分別形成工作腔和非工作腔，雙活塞桿7的兩端為等直徑的導(dǎo)向桿，在左端蓋9和右端蓋6上設(shè)置有與之相配的導(dǎo)向孔，雙活塞桿7的活塞頭位于兩端的導(dǎo)向桿中間，兩端的導(dǎo)向桿的直徑小于活塞頭的直徑，在活塞頭的左右兩側(cè)形成兩個環(huán)形面;非工作腔由右端蓋6、活塞孔800、活塞頭右側(cè)環(huán)形面及雙活塞桿7構(gòu)成的環(huán)形腔室，工作腔是由左端蓋9、活塞孔800、活塞頭左側(cè)環(huán)形面及雙活塞桿7的構(gòu)成的環(huán)形腔室，雙活塞桿7的兩端從活塞孔800的兩端端蓋中央伸出并可左右伸縮;雙活塞桿7的右端為工作端，雙活塞桿7的右端通過螺紋連接有魚眼接頭5，用于連接機(jī)器人動作部件;雙活塞桿7的左端為非工作端，保護(hù)筒11對雙活塞桿7的左端導(dǎo)向桿起保護(hù)作用，保護(hù)筒11通過焊接或者螺栓連接的方式固定連接在左端蓋9上;保護(hù)筒11的左端通過螺紋連接有魚眼接頭5，作為受力元件用于安裝作動器;在雙活塞桿7活塞體外圓與活塞孔800配合部分設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)，在雙活塞桿7分別與左端蓋9、右端蓋6配合部分設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)，在左端蓋9、右端蓋6與活塞孔800配合的部分設(shè)置有密封結(jié)構(gòu);雙活塞桿7左右移動時，工作缸與非工作缸的體積變化相等。
[0033]在電機(jī)2和球形栗I連接體的中部位置安裝一“8”字形卡箍10，卡箍10的封閉端以卡持的方式緊固在電機(jī)2和球形栗I連接體的外圓上，卡箍10的開口端卡持在保護(hù)筒11的外圓上，通過夾緊螺釘20把卡箍10夾緊在保護(hù)筒11的外圓上，如圖1、圖2、圖5所示。
[0034]請參閱圖1至圖4、圖6至圖9、圖11至圖14所示，作動筒8的上方突出有與球形栗I連接的連接塊，在連接塊上設(shè)置有兩個軸向?qū)Я髀菟?01，連接塊上的兩個導(dǎo)流螺栓孔801與球形栗I的缸蓋101上的兩個進(jìn)排油口 121的位置相對應(yīng);缸蓋101上的進(jìn)排油通道121的出口部分設(shè)置有與導(dǎo)流螺栓4相配的內(nèi)螺紋，缸蓋101的端面與作動筒8的連接塊的端面貼合并通過兩個導(dǎo)流螺栓4把作動筒8固定在缸蓋101上，如圖1所示;連接塊上油道口與缸蓋101上的進(jìn)排油口 121的出口相接通，連接塊通過螺釘固定密封壓緊在缸蓋101的端面上;在作動筒8的連接塊上還設(shè)置有兩個縱向進(jìn)排油孔803，在作動筒8上沿活塞孔800軸線方向設(shè)置兩個軸向進(jìn)排油孔804;兩個縱向進(jìn)排油孔803的一端分別與兩個導(dǎo)流螺栓孔801接通，兩個縱向進(jìn)排油孔803的另一端分別與兩個軸向進(jìn)排油孔804接通，兩個軸向進(jìn)排油孔804分別與作動筒8兩端的工作腔和非工作腔接通;通過兩個導(dǎo)流螺栓4就可以把球形栗I的兩個進(jìn)排油口 121分別與作動筒8兩端的兩個環(huán)形腔室(即工作腔與非工作腔)連通。為了使雙活塞桿缸組件3與球形栗I連接更加可靠，除了使用兩個導(dǎo)流螺栓4把連接塊與缸蓋101連接夕卜，進(jìn)一步的在作動筒8的連接塊上設(shè)置一螺釘孔802，在球形栗I相應(yīng)的位置設(shè)置螺紋孔111，通過連接螺釘12把連接塊牢固的壓接在缸蓋1I端面上。在兩個縱向進(jìn)排油孔803加工后，在孔口設(shè)置細(xì)牙螺紋，通過兩個帶螺紋的堵頭18進(jìn)行密封封堵。
[0035]請參閱圖10所示，導(dǎo)流螺栓4為的前端螺紋部分為空心的過流孔，在螺紋的中部沿螺紋圓柱的圓周方向設(shè)置有2—4個徑向的分流孔，在導(dǎo)流螺栓孔801中部與分流孔相應(yīng)的部位設(shè)置導(dǎo)流環(huán)，導(dǎo)流環(huán)的寬度不小于分流孔的直徑，導(dǎo)流環(huán)的直徑大于導(dǎo)流螺栓4的直徑;兩個導(dǎo)流螺栓4中心的過流孔的一端分別與缸蓋101上的兩個進(jìn)排油口 121接通，兩個導(dǎo)流螺栓4中心過流孔的另一端通過導(dǎo)流螺栓4圓周上的分流孔分別與兩個導(dǎo)流螺栓孔801中部的導(dǎo)流環(huán)接通;在球形栗I的缸蓋101的端面上設(shè)置有兩個進(jìn)排油口 121，由于球形壓縮機(jī)即球形栗I的運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)，球形栗I的進(jìn)油口和排油口是隨著電機(jī)的正向和反向旋轉(zhuǎn)而交替變化，即電機(jī)正向轉(zhuǎn)動時為排油孔，則電機(jī)反轉(zhuǎn)時為進(jìn)油孔;設(shè)置在作動筒8連接塊上的兩個縱向進(jìn)排油孔803分別與兩個導(dǎo)流螺栓孔801的導(dǎo)流環(huán)接通，這樣，從球形栗I的一個進(jìn)排油孔121排出的液壓油就通過與其相連通的一個導(dǎo)流螺栓4進(jìn)入相應(yīng)的一個縱向進(jìn)排油孔803，再經(jīng)該縱向進(jìn)排油孔803進(jìn)入到相應(yīng)的軸向進(jìn)排油孔804，同時，另一個軸向進(jìn)排油孔804中的油依次經(jīng)另一個縱向進(jìn)排油孔803和另一個導(dǎo)流螺栓4回流到球形栗I的另一個進(jìn)排油孔121;如圖6所示，兩個軸向進(jìn)排油口804分別與工作腔和非工作腔相連通，其中，一個縱向進(jìn)排油口 804與位于作動筒8左端的工作腔相連通，另一個縱向進(jìn)排油口 803與位于作動筒8右端的非工作腔相連通，連接的方法是從活塞孔800中相應(yīng)位置分別向兩個軸向進(jìn)排油孔804開一個連接孔，可以采用電火花加工的方法。
[0036]請參閱圖1和圖6所示，雙活塞桿7的右端為工作端，在雙活塞桿7工作端的活塞頭根部設(shè)置有泄壓孔17，在雙活塞桿7的非工作端的中心設(shè)置有浮動活塞16，浮動活塞16的一端通過蓄能彈簧15預(yù)壓緊，浮動活塞16的另一端與泄壓孔17連接形成泄壓通道;具體為，在雙活塞桿7的左端即非工作端的中心設(shè)置有臺階型浮動活塞孔，浮動活塞孔右端底部為錐面，在錐面的中央設(shè)置有與泄壓孔17連通的等直徑孔;浮動活塞17為臺階型，與浮動活塞孔相配;浮動活塞17的右端為工作端，其直徑小于左端，在浮動活塞17的工作端與浮動活塞孔配合部分設(shè)置有密封圈；浮動活塞17端部為與浮動活塞孔底部錐面的相配的錐面;浮動活塞17的左端為非工作端，在浮動活塞17的非工作端連接有蓄能彈簧15，蓄能彈簧15通過絲堵13壓持在浮動活塞的左端面上;在雙活塞桿7左端浮動活塞孔的孔口設(shè)置有內(nèi)螺紋，絲堵13上設(shè)置有與之相配的外螺紋，絲堵13通過螺紋連接在雙活塞桿7的左端;在絲堵13的中心設(shè)置有通氣孔，使儲能彈簧15壓縮時不會形成真空;從安裝工藝角度考慮，在儲能彈簧15與浮動活塞17接觸部分設(shè)置有墊片14。
[0037]所述蓄能式球形栗電液作動器工作過程和液壓工作原理如下:
[0038]球形栗I正向旋轉(zhuǎn)，高壓油從缸蓋1I上的一個進(jìn)排油口121排出，經(jīng)作動筒8連接塊內(nèi)部的油道進(jìn)入雙活塞桿缸的工作腔，雙活塞桿缸的非工作腔中的油被壓出后通過設(shè)置在連接塊上的油道回流到缸蓋101上的另一個進(jìn)排油口 121，并被吸入到球形栗I中，雙活塞桿7伸出做功;球形栗I反向旋轉(zhuǎn)，油路反向，雙活塞桿7縮回；球形栗I正向和反向旋轉(zhuǎn)形成兩個油流向相反的主油路循環(huán)；由于油路系統(tǒng)為封閉系統(tǒng)，當(dāng)油溫升高時，液壓油的體積膨脹，而液體為不可壓縮物質(zhì)，所以系統(tǒng)壓力急劇升高，此時，由于泄壓孔17與浮動活塞16連通，浮動活塞16受到泄壓孔17中液體產(chǎn)生的高壓而使儲能彈簧15進(jìn)一步壓縮，浮動活塞16左移封閉系統(tǒng)的體積增大，吸收容納膨脹液體，從而使系統(tǒng)高壓釋放，系統(tǒng)繼續(xù)正常循環(huán)；儲能彈簧15的選擇要根據(jù)系統(tǒng)正常工作壓力范圍和泄壓孔17的有效截面積大小確定，系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下，儲能彈簧15產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力要保證系統(tǒng)最高壓力狀態(tài)下浮動活塞16不動作，只有當(dāng)系統(tǒng)壓力異常而且超過設(shè)定值時，泄壓孔17中的液壓油產(chǎn)生的壓力才足以使浮動活塞16動作，起到系統(tǒng)保護(hù)作用。
[0039]請參閱圖7至圖9所示，本實(shí)施例中所用的電機(jī)2為直流電機(jī)，電機(jī)2包括電機(jī)軸202、電機(jī)右端蓋201、電機(jī)左端蓋206、電機(jī)轉(zhuǎn)子203、電機(jī)定子204、電機(jī)外殼205和電機(jī)軸承207，電機(jī)2呈直線型，電機(jī)右端蓋201通過螺紋與球形栗I的主軸支架110固定連接，電機(jī)軸202通過鍵與球形栗I的主軸108連接傳遞扭矩。
[0040]球形栗I包括缸蓋101、缸體105、活塞102、活塞鑲塊114、轉(zhuǎn)盤104、中心銷103、主軸108、主軸支架110、栗外殼113、動力柄115、缸體座118、缸體座鑲塊106等，缸蓋101、缸體105、缸體座118、主軸支架110依次固定連接形成球形栗I的機(jī)殼，其中，缸體座118的左端設(shè)置有內(nèi)螺紋，缸體座118的右端設(shè)置有外螺紋，缸蓋101的右端面外圓上設(shè)置有臺階，圓筒狀的栗外殼113的右端設(shè)置有壓緊臺階，栗外殼113的左端設(shè)置有與缸體座118右端相配合的內(nèi)螺紋;裝配時先把缸體座118、缸體105、缸蓋1I沿軸向依次連接并通過銷釘進(jìn)行圓周定位，再把栗外殼113依次穿過缸蓋101、缸體105，栗外殼113右端的壓緊臺階壓緊在缸蓋101的外圓臺階上，栗外殼113左端的帶內(nèi)螺紋的一端通過螺紋連接在缸體座118的外螺紋的一端，通過螺紋把缸蓋101、缸體105依次壓緊在缸體座118的右端;主軸支架110的右端設(shè)置有與缸體座118左端內(nèi)螺紋相配的外螺紋，主軸支架110通過螺紋固定連接在缸體座118的左端;主軸支架110的左端設(shè)置有與電機(jī)右端蓋201相配的內(nèi)螺紋，通過內(nèi)螺紋連接在電機(jī)右端蓋201右端的外螺紋上;為了與作動筒8的連接塊連接可靠，缸蓋101的端面略凸出于栗外殼113的右端面。
[0041]與常規(guī)的球形壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)相同，缸蓋101和缸體105具有半球形內(nèi)表面，連接形成球形栗I的球形內(nèi)腔，活塞102具有球形頂面、球形頂面中央伸出一活塞軸、兩個成一定角度的側(cè)面、進(jìn)排油口和在活塞102兩側(cè)面下部形成的活塞銷座，活塞銷座為半圓柱結(jié)構(gòu)，半圓柱的中部有凹槽，在其軸線方向上有貫通的活塞銷孔;缸蓋101上設(shè)有活塞軸孔，活塞軸的軸徑大小與活塞軸孔相配，活塞軸插入活塞軸孔中形成轉(zhuǎn)動配合，活塞102可繞活塞軸的軸線在球形內(nèi)腔中自由轉(zhuǎn)動，活塞球形頂面與球形內(nèi)腔具有相同的球心并形成密封動配合。轉(zhuǎn)盤104具有轉(zhuǎn)盤軸、轉(zhuǎn)盤球面和轉(zhuǎn)盤銷座;缸體105和缸蓋101構(gòu)成的球形內(nèi)腔與轉(zhuǎn)盤球面具有相同的球心，轉(zhuǎn)盤球面緊貼球形內(nèi)腔形成密封動配合;轉(zhuǎn)盤104的轉(zhuǎn)盤銷座的兩端為半圓柱凹槽，中部為凸起的半圓柱;在半圓柱的軸線方向上有貫通的轉(zhuǎn)盤銷孔。中心銷103插入活塞銷座和轉(zhuǎn)盤銷座，在缸體105及缸體座118上設(shè)置有轉(zhuǎn)盤軸通過的缸體軸孔及缸體座軸孔;主軸支架110為主軸108的旋轉(zhuǎn)提供支撐，主軸108的一端為偏心軸孔和平衡塊107，主軸108的該端部位于缸體座118的圓柱形空腔內(nèi)，在缸體座118、缸體104與主軸108之間形成一個空間，轉(zhuǎn)盤軸插入主軸108的偏心軸孔內(nèi)與主軸108相連，主軸108的另一端與電機(jī)軸202相連;平衡塊107用以調(diào)節(jié)主軸108旋轉(zhuǎn)時的不平衡力；上述活塞軸和轉(zhuǎn)盤軸及主軸108的軸線都通過缸體105和缸蓋101構(gòu)成的球形內(nèi)腔的球心，并且活塞軸和轉(zhuǎn)盤軸的軸線與主軸108的軸線形成相同的夾角α;中心銷103插入活塞102的活塞銷孔和轉(zhuǎn)盤104的轉(zhuǎn)盤銷孔中形成柱面鉸鏈，活塞102與轉(zhuǎn)盤104通過柱面鉸鏈形成密封動連接，并把球形內(nèi)腔形成分割成Vl工作室1001和V2工作室1002。
[0042]為了減小轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)中的摩擦阻力，減小轉(zhuǎn)子零件的磨損，保持高精度持久高效運(yùn)轉(zhuǎn)，提高球形栗的壽命，在轉(zhuǎn)盤軸和主軸108的偏心軸孔的配合部分增加轉(zhuǎn)盤軸套116，在主軸108與缸體座118圓柱配合部分增加B軸承117，在活塞軸與活塞軸孔的配合部分增加活塞軸套112;轉(zhuǎn)盤軸套116和活塞軸套112均采用耐磨材料。
[0043]主軸108轉(zhuǎn)動時驅(qū)動轉(zhuǎn)盤104，轉(zhuǎn)盤104帶動活塞102運(yùn)動;活塞102的運(yùn)動是唯一的繞活塞軸的軸線的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤104的運(yùn)動是由兩種運(yùn)動的合成:一是繞自身軸線的轉(zhuǎn)動，另一是其軸線始終通過球形內(nèi)腔的球心，并在以球形內(nèi)腔的球心為頂點(diǎn)、錐角為2α、軸線與主軸108的軸線重合的虛擬錐體表面周向移動(即轉(zhuǎn)盤104的軸線掃過上述錐體的錐面)，移動的周期與主軸108旋轉(zhuǎn)的周期同步；以上空間機(jī)構(gòu)的運(yùn)動都是旋轉(zhuǎn)性質(zhì)的運(yùn)動，故沒有高振動運(yùn)動件，這種空間運(yùn)動的合成結(jié)果為:活塞102和轉(zhuǎn)盤104有一周期性的相對擺動，擺動的周期為主軸旋轉(zhuǎn)周期的一倍，擺動的幅度為4α;利用這種相對擺動作為容積變化的基本運(yùn)動要素，形成壓力交替變化的Vl工作室1001和V2工作室1002;球形栗I運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，Vl工作室1001和V2工作室1002的容積不斷變化，圖8中Vl工作室1001和V2工作室1002是極限狀態(tài)下的情況，Vl工作室1001為球形栗I進(jìn)油時初始狀態(tài)，所以圖中Vl工作室1001圖示狀態(tài)理論容積為最大，V2工作室1002為排油結(jié)束后的狀態(tài)，所以圖中V2工作室1002圖示狀態(tài)理論容積為零。
[0044]在缸蓋101的內(nèi)球面上設(shè)置有進(jìn)油通道和排油通道，進(jìn)油通道通過連通缸外的進(jìn)油孔與缸蓋101端面上的一個進(jìn)排油口 121連通;排油通道通過缸蓋101上的連通缸外的排油孔與缸蓋101端面上另一個進(jìn)排油口 121連通;利用活塞102的旋轉(zhuǎn)以及活塞102的球形表面與缸蓋101的半球形內(nèi)表面的配合，作為進(jìn)排油通道與Vl工作室1001和V2工作室1002連通或者關(guān)閉的基本運(yùn)動要素，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)油和排油控制。
[0045]在缸體105與缸體座118之間設(shè)置有由動力柄115、軌跡限位面構(gòu)成的轉(zhuǎn)盤同步動力機(jī)構(gòu)，動力柄115是兩端對稱的啞鈴型結(jié)構(gòu)，動力柄115固定在轉(zhuǎn)盤軸上隨同轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)運(yùn)動，回轉(zhuǎn)過程中動力柄115兩端與缸體座118相接觸的運(yùn)動軌跡面構(gòu)成軌跡限位面;動力柄115隨同轉(zhuǎn)盤104做回轉(zhuǎn)運(yùn)動，在缸體105、缸體座118與主軸108之間形成回轉(zhuǎn)體空間，所以在缸體105、缸體座118與主軸108之間要有足夠的空間保證動力柄10可以自由回轉(zhuǎn)。為了簡化加工工藝及可靠性，在與動力柄115兩端相接觸的軌跡限位面上設(shè)置有PEEK、銅或者其他彈性耐磨材料做成的缸體座鑲塊106;缸體座鑲塊106作為死點(diǎn)位置附近的軌跡限位面，缸體座鑲塊106設(shè)置在動力柄115轉(zhuǎn)動到機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置附近時動力柄115兩端與軌跡限位面接觸的行程范圍。
[0046]在主軸108與主軸支架110之間配合的部分設(shè)置有A軸承109，減少主軸支架110與主軸108之間的摩擦;在主軸108下部還設(shè)置有配重塊119，配重塊119通過緊定螺釘120固定在主軸108下部的軸頸上。在主軸支架110與主軸108配合的軸頸上設(shè)置有密封，該密封作為軸封防止油泄漏到球形栗I與電機(jī)2的連接部分。
[0047]以上實(shí)施例只是闡述了本發(fā)明的基本原理和特性，本發(fā)明不受上述事例限制，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還有各種變化和改變，這些變化和改變都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.一種蓄能式球形栗電液作動器，其包括電機(jī)、球形栗以及雙活塞桿缸組件，其特征在于，所述球形栗的兩個進(jìn)排油口的出口設(shè)置于其缸蓋的端面上;所述雙活塞桿缸組件包括作動筒和雙活塞桿，所述作動筒具有左右貫通的活塞孔，所述雙活塞桿與作動筒的活塞孔相配合，所述作動筒的兩端分別形成工作腔和非工作腔，所述作動筒上部設(shè)置有與缸蓋連接的連接塊，所述連接塊上設(shè)置有兩個軸向?qū)Я髀菟祝龈咨w的端面與所述連接塊的端面貼合并通過兩個導(dǎo)流螺栓把作動筒固定于所述缸蓋上，所述兩個導(dǎo)流螺栓把球形栗的兩個進(jìn)排油口分別與作動筒兩端的工作腔和非工作腔連通;所述雙活塞桿工作端的活塞頭根部設(shè)置有泄壓孔，且所述雙活塞桿的非工作端的中心設(shè)置有浮動活塞，所述浮動活塞的一端通過蓄能彈簧預(yù)壓緊，另一端與泄壓孔連接形成泄壓通道。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能式球形栗電液作動器，其特征在于，所述雙活塞桿非工作端的中心設(shè)置有浮動活塞孔，所述浮動活塞孔的孔口設(shè)置有內(nèi)螺紋，且所述浮動活塞孔底部為錐面，所述錐面的中央設(shè)置有與泄壓孔連通的孔，所述浮動活塞與浮動活塞孔相配，所述浮動活塞與浮動活塞孔配合部分設(shè)置有密封圈；絲堵通過螺紋連接在雙活塞桿的非工作端;所述絲堵的中心設(shè)置有通氣孔;所述浮動活塞工作端的端部為與浮動活塞孔底部錐面相適配的錐面;所述浮動活塞非工作端連接有蓄能彈簧，所述蓄能彈簧通過絲堵壓持在浮動活塞非工作端的端面上。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蓄能式球形栗電液作動器，其特征在于，所述連接塊上還設(shè)置有兩個縱向進(jìn)排油孔，所述作動筒上設(shè)置有兩個軸向進(jìn)排油孔;兩個縱向進(jìn)排油孔的一端分別與兩個導(dǎo)流螺栓孔中部的導(dǎo)流環(huán)接通，另一端分別與兩個軸向進(jìn)排油孔接通;所述兩個導(dǎo)流螺栓中心的過流孔的一端分別與缸蓋上的兩個進(jìn)排油口接通，另一端分別與兩個導(dǎo)流螺栓孔中部的導(dǎo)流環(huán)接通;所述兩個軸向進(jìn)排油孔分別與作動筒兩端的工作腔和非工作腔接通。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能式球形栗電液作動器，其特征在于，所述電機(jī)和球形栗連接體的中部位置安裝一“8”字形卡箍，所述卡箍的封閉端以卡持的方式緊固在電機(jī)和球形栗連接體的外圓上，所述卡箍的開口端卡持在保護(hù)筒的外圓上，通過夾緊螺釘把卡箍夾緊在保護(hù)筒的外圓上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能式球形栗電液作動器，其特征在于，所述連接塊上還設(shè)置一螺釘孔，對應(yīng)于所述球形栗上相應(yīng)的位置設(shè)置也開設(shè)螺紋孔，通過連接螺釘把連接塊牢固的壓接在缸蓋端面上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能式球形栗電液作動器，其特征在于，所述雙活塞桿缸組件還包括左端蓋、右端蓋、魚眼接頭和保護(hù)筒，所述活塞孔的兩端面上設(shè)置有端蓋螺紋孔，左端蓋和右端蓋分別通過端蓋連接螺釘連接在活塞孔的兩端，所述雙活塞桿的兩端為等直徑的導(dǎo)向桿，所述左端蓋和右端蓋上設(shè)置有與其相配的導(dǎo)向孔，所述雙活塞桿的活塞頭位于兩端的導(dǎo)向桿中間，兩端的導(dǎo)向桿的直徑小于活塞頭的直徑，在活塞頭的左右兩側(cè)形成兩個環(huán)形面;所述非工作腔由右端蓋、活塞孔、活塞頭右側(cè)環(huán)形面及雙活塞桿構(gòu)成的環(huán)形腔室，所述工作腔是由左端蓋、活塞孔、活塞頭左側(cè)環(huán)形面及雙活塞桿的構(gòu)成的環(huán)形腔室，所述雙活塞桿的兩端從活塞孔的兩端端蓋中央伸出并可左右伸縮;所述雙活塞桿的右端為工作端，該端通過螺紋連接有用于連接機(jī)器人動作部件的魚眼接頭，所述保護(hù)筒通固定連接在左端蓋上，所述保護(hù)筒的左端通過螺紋連接有用于安裝作動器的魚眼接頭。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的蓄能式球形栗電液作動器，其特征在于，所述雙活塞桿的活塞體外圓與活塞孔配合部分設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)，所述雙活塞桿分別與左端蓋、右端蓋配合部分設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)，所述左端蓋和右端蓋與活塞孔配合的部分設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄能式球形栗電液作動器，其特征在于，所述導(dǎo)流螺栓的前端螺紋部分為空心的過流孔，所述螺紋部分的中部沿螺紋圓柱的圓周方向設(shè)置有若干個徑向的分流孔，所述導(dǎo)流螺栓孔中部與分流孔相應(yīng)的部位設(shè)置導(dǎo)流環(huán)，所述導(dǎo)流環(huán)的寬度不小于分流孔的直徑，所述導(dǎo)流環(huán)的直徑大于導(dǎo)流螺栓的直徑。
【文檔編號】F15B15/18GK105937514SQ201610487708
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】劉銀水, 牛壯, 王陸, 王陸一, 楊曙東, 杜廣杰, 李曉暉
【申請人】華中科技大學(xué)無錫研究院, 華中科技大學(xué)