一种集成化设计的将球铰内置于活塞杆内的作动器执行机构的制作方法

本实用新型属于伺服作动器领域，特别是一种球铰内置于活塞杆内的作动器执行机构。

背景技术：

作动器作为一种执行机构具有较高的工作特性，在电液伺服系统、电动伺服系统中得到广泛应用。一般来说，作动器主要是用于传递轴向力的结构件，但在一些应用场合，例如外接连杆推动旋转机构等，由于加工、安装、使用等原因，使得作动杆受到很大的径向力作用，在径向会产生较大的弯矩从而使得作动杆承受较大的弯曲应力，从而使作动杆发生弯曲形变，影响传动精度，甚至如果作动杆承受的应力超过其许用范围，就会造成作动杆的失稳甚至破坏，这对整个传动系统是不利的。同时，作动杆承受的径向力的位置如果分布不合理的话，会使得作动杆产生别劲甚至卡死。分布不合理的径向力会使得作动杆及作动缸局部产生磨损，对于电液系统会影响密封效果甚至产生泄露，对于电动伺服系统则会影响传递效率，严重时传动失效，降低其工作寿命。

伺服系统是控制系统中的动特性复杂、工作环境恶劣、输出功率要求高的设备，而作动器作为其中的关键执行机构显得尤为重要，作动器与作用对象直接关联，其性能的好坏直接影响整个传动系统的效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种集成化设计的将球铰内置于活塞杆内部的作动器执行机构，解决由于活塞杆承受径向力带来的偏磨甚至卡死问题，取代传统作动杆+连杆式传动机构，简化传动机构，提高作动器的工作效率。

实现本实用新型目的的技术方案为：一种相对集成化设计的将球铰内置于活塞杆内部的作动器执行机构，主要由作动杆、活塞杆、锁紧堵头、锁紧螺母、螺栓件、并紧螺母、活套、压盖法兰、壳体、尾座件，以及附属的密封圈、挡圈、密封环、防尘圈组成。其中执行机构，即可动部分包括螺栓件、并紧螺母、作动杆、活塞杆、锁紧堵头、锁紧螺母，执行机构将来自于管路的高压液压能转换为直线运动的机械能，而壳体、活套、压盖法兰、尾座件以及附属的密封圈、密封环、挡圈、防尘圈等组成液压能的储存空间，从而通过管路的高低压切换达到推或者拉活塞杆的目的。活塞杆和作动杆之间通过球铰副相连，即作动杆的一端为球头结构，对应的活塞杆内部为一半球形结构，与之匹配的是锁紧堵头的半球体结构，即通过活塞杆和锁紧堵头组成的球铰将作动杆的球头部分相连，使得作动杆和活塞杆在实现作用力传递的同时，又满足作动杆能够在活塞杆内部自由摆动或者转动，从而实现将力传递到活塞杆内部的目的。当作动杆的轴心与活塞杆的轴心不在同一条直线上的时候，来自作动杆的力就会在活塞杆上产生径向力，这个径向力在活塞杆上的作用位置直接影响了活塞杆与活套之间的摩擦力大小，采用将作动杆内置于活塞杆内部的结构形式可优化径向力的分布，有效解决由于活塞杆承受径向力带来的偏磨甚至卡死问题。

由以上技术方案可知，本实用新型的提供的相对集成化设计的将球铰内置于活塞杆内部的作动器执行机构，与现有技术相比，其显著的有益效果在于：

(1)将球铰副内置于活塞杆内部，达到了连杆机构的功能，简化了传动环节，提高了传动效率；

(2)通过将球铰副内置于活塞杆内部，优化了活塞杆的受力位置，大大减小了活塞杆的径向力，有效解决了由于活塞杆承受径向力带来的偏磨甚至卡死问题

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1是本实用新型集成化设计的将球铰内置于活塞杆内部的作动器执行机构的内部组成结构示意图。

图2是图1集成化设计的将球铰内置于活塞杆内部的作动器执行机构的典型应用系统示意图。

图3是图1集成化设计的将球铰内置于活塞杆内部的作动器执行机构的作动杆与活塞杆之间实现一定角度的摆动示意图。

图中各标号的含义说明：

1-作动杆，2-活塞杆，3-活套，4-压盖法兰，5-壳体，6-尾座件，7-锁紧堵头，8-锁紧螺母，9-螺栓件，10-并紧螺母，11-密封圈，12-挡圈，13-防尘圈，14-密封环，15-密封圈，16-密封圈，17-工艺堵头

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图1所示，根据本实用新型的实施例，一种集成化设计的将球铰内置于活塞内部的作动器执行机构，主要由作动杆[1]、活塞杆[2]、活套[3]、压盖法兰[4]、壳体[5]、尾座件[6]、锁紧堵头[7]、锁紧螺母[8]、螺栓件[9]、并紧螺母[10]、密封圈[11]、挡圈[12]、防尘圈[13]、密封环[14]、密封圈[15]、密封圈[16]、工艺堵头[17]以及其它连接固定等零部件组成。

作动杆[1]通过球铰副连接于活塞杆[2]实现力的传递，活塞杆[2]通过左右两端的两个活套[3]支撑于壳体[5]内，进而活塞杆[2]将壳体[5]内部隔离为两个腔体，两个腔体分别通过A管路、B管路(即第一管路和第二管路)与外部高低压油路互通，通过A、B管路中高、低压油液的切换实现推、拉活塞杆[2]，进而实现作动杆[1]的运动，作动杆[1]与活塞杆[2]之间的球铰副连接可以实现作动杆[1]的摆动，如图3所示，作动杆[1]的外端通过固连(本方案中采用螺纹连接)与螺栓件[9]相连，采用并紧螺母[10]并紧防松，螺栓件[9]与外部执行对象相连，从而实现对执行对象力与运动的传递。

其中，活塞杆[2]与壳体[5]之间通过密封环[14]和密封圈[15]实现组合密封，防止两个腔体内的油液互通，活塞杆[2]与活套[3]之间通过密封圈[11]、挡圈[12]实现密封，活套[3]与壳体[5]之间通过密封圈[11]、挡圈[12]实现密封，注意由于密封位置的尺寸不同这两处的密封圈、挡圈规格也不同。活套[3]通过压盖法兰[4]固定连接(本方案中采用连接螺钉)在壳体[5]一端，另一个活套[3]通过尾座件[6]固定连接(本方案中采用连接螺钉)在壳体[5]另一端，从而实现两个腔体的内部密封。防尘圈[13]通过压盖法兰[4]固定连接在活套[3]外端面上，起到防止外部灰尘随着活塞杆[2]的运动进入到腔体内部污染油液的作用。由于油液很难实现绝对的密封，因此在两个活套[3]的两道密封槽中间位置有一个环形槽，这两个环形槽通过壳体[5]内部管道实现沟通并将渗漏出来的油液引回到低压油箱的作用，在管道终端放置有工艺堵头[17]，密封圈[16]安装在工艺堵头[17]圆柱面上，起到密封的作用。

图2所示为本实用新型的集成化设计的将球铰内置于活塞杆内部的作动器执行机构的典型应用系统示意图，主要由伺服电机、油泵、壳体、作动杆等组成。

结合图3所示，前述集成化设计的将球铰内置于活塞杆内部的作动器执行机构优化了作用于活塞杆上的径向力，如图3所示，可有效解决由于活塞杆承受径向力带来的偏磨甚至卡死问题，取代了作动杆+连杆式等类似传动机构，简化了传动环节，提高了作动器的工作效率。在实现活塞杆直线推拉运动的同时，通过球铰副连接的作动杆可以实现一定角度的摆动，优化了活塞杆的内部受力，有利于提高系统的工作寿命。

经过对该型执行机构的典型应用，通过原理样机的试验验证，证明了该型执行机构的方案正确，原理可行，完成了关键技术的试验验证和性能摸底工作，达到了突破关键研制技术的目的，并且已经应用于指导后续工程化产品的研制工作。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。