阅读说明：本技术 一种可同时执行周向旋转和轴向移动的机构 (Mechanism capable of simultaneously executing circumferential rotation and axial movement ) 是由 郑钦元 陈俊嘉 陈仁贤 于 2019-11-21 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种可同时执行周向旋转和轴向移动的机构,属于机械技术领域。它解决了现有的可同时旋转且轴向移动的机构轴向尺寸较大,安装不便且密封效果差的问题。本机构包括外转轴和通过键配合穿设于中心孔内的内转轴,内转轴的一端开有盲孔,盲孔内滑动连接有活塞,活塞杆的外端连接有液压旋转接头,液压旋转接头包括外筒体和转动连接于外筒体内并与活塞杆固连的芯轴,芯轴的一端具有同轴设置的密封盘,活塞杆的外端具有环形凸沿,密封盘与外转轴一端的端面同轴固连并封闭中心孔,环形凸沿与密封盘同轴设置,且环形凸沿的端面与密封盘的端面相贴合固连。本机构的整体长度更短,安装适应性更好,而且不易磨损和漏油,密封效果更好。(The invention provides a mechanism capable of simultaneously executing circumferential rotation and axial movement, and belongs to the technical field of machinery. The mechanism solves the problems that the existing mechanism capable of rotating and moving axially simultaneously is large in axial size, inconvenient to install and poor in sealing effect. This mechanism includes the outer pivot and wears to locate the downthehole adversion axle of central hole through the key cooperation, the one end of interior pivot is opened has the blind hole, sliding connection has the piston in the blind hole, the outer end of piston rod is connected with hydraulic rotary joint, hydraulic rotary joint includes outer barrel and rotates the dabber of connecting in outer barrel and linking firmly with the piston rod, the one end of dabber has the sealed dish of coaxial setting, the outer end of piston rod has the protruding edge of annular, sealed dish links firmly and seals the central hole with the terminal surface of outer pivot one end is coaxial, the protruding edge of annular sets up with sealed dish is coaxial, and the terminal surface on the protruding edge of annular is laminated mutually. The whole length of this mechanism is shorter, and installation adaptability is better, is difficult for wearing and tearing and oil leak moreover, and sealed effect is better.)

一种可同时执行周向旋转和轴向移动的机构

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种可同时执行周向旋转和轴向移动的机构。

背景技术

在机械领域，有时会遇到需要一些机构既要能够实现周向转动又要能够实现轴向移动。由于为了实现上述两种动作通常需要两种驱动源同时施加在同一转轴上，导致其结构较为复杂，设计难度较大。

如中国专利申请(申请号：201520870169.2)公开的一种具有旋转接头的定径机减速伸缩机构来实现上述动作，该定径机减速伸机构包括套有传动齿轮的主动轴，伸入主动轴内的花键轴，联接在花键轴输出端的联轴器，以及用于驱动花键轴在主轴内伸缩的活塞杆，活塞杆通过旋转接头以及细长轴与花键轴联接。这样，通过外部动力源与主轴上的传动齿轮配合驱动主动轴转动，主动轴通过花键配合带动花键轴同步转动，而活塞杆能够驱动花键轴沿轴向移动，从而使花键轴能够同时实现周向旋转和轴向移动。然而，由于该结构的活塞缸需要设置于主动轴和花键轴的外端部，而活塞缸其自身长度较长，导致该定径机减速伸缩机构的占用空间较大，在一些安装尺寸较为紧张的场合中容易产生干涉，对设计以及安装均带来较大的难度。

而中国专利申请(申请号：201820486320.6)公开了一种旋转伸缩组合油缸，采用将伸缩缸和旋转缸串联的结构，伸缩活塞杆内设置盲孔，盲孔孔壁周部与旋转缸的旋转传动杆之间通过花键传动连接，使旋转传动杆可带动伸缩活塞杆旋转，且伸缩活塞杆可相对旋转传动杆沿自身轴向运动。虽然该结构与定径机减速伸缩机构相比更紧凑，然而，由于旋转缸只能够在旋转活塞的行程内提供有限的旋转运动，其无法像电机那样提供持续的单向转动，适用范围较小，而且该结构中伸缩活塞杆既要相对伸缩缸缸体转动，又要相对伸缩缸缸体沿轴向移动，导致伸缩活塞杆与伸缩缸缸体之间的相对滑动量较大，即两者之间的摩擦量较大，密封难度较大，易发生油液的泄露。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种可同时执行周向旋转和轴向移动的机构，本发明所要解决的技术问题是：如何使可同时执行周向旋转和轴向移动的机构结构更紧凑且密封效果更好。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种可同时执行周向旋转和轴向移动的机构，包括可转动且具有中心孔的外转轴和通过键配合穿设于中心孔内的内转轴，其特征在于，所述内转轴的一端沿轴向开有盲孔，所述盲孔内沿轴向滑动连接有使盲孔分隔形成第一油腔和第二油腔的活塞，所述活塞上连接有活塞杆，所述活塞杆上设有与第一油腔连通的第一流道以及与第二油腔连通的第二流道，所述活塞杆远离活塞的一端连接有液压旋转接头，所述液压旋转接头上具有与第一流道连通的第三流道以及与第二流道连通的第四流道，所述液压旋转接头包括外筒体和转动连接于外筒体内并与活塞杆固连的芯轴，所述芯轴的一端具有同轴设置的密封盘，所述活塞杆的外端具有环形凸沿，所述密封盘与外转轴一端的端面同轴固连并封闭中心孔，所述环形凸沿与密封盘同轴设置，且所述环形凸沿的端面与密封盘的端面相贴合固连。

本发明的外转轴可与驱动件传动连接而转动，而内转轴与外转轴通过键配合连接，使内转轴能够跟随外转轴同步转动的同时相对外转轴沿轴向移动。内转轴上开设盲孔并与活塞以及活塞杆配合形成液压缸，在活塞杆上开设驱动活塞移动的第一流道和第二流道，通过活塞杆与设置于外转轴外的液压旋转接头连接，通过液压旋转接头连通第一流道和第二流道，这样，只需将液压旋转接头的外筒体固定，即通过液压旋转接头向液压缸内供油并驱动内转轴相对外转轴沿轴向移动，从而与外转轴的转矩配合，实现内转轴的转动与沿轴向移动。而且，由于本液压缸结构基本位于外转轴内，使本发明整体的轴向长度可以设计得更短，便于整体应用于各种装配空间紧张的位置。

同时，液压旋转接头的芯轴与活塞杆固连的同时与外转轴的端面固连，使芯轴、活塞杆和外转轴形成一个整体，使芯轴、活塞杆和外转轴能够保持同步转动，从而避免活塞和活塞杆与外转轴之间形成转速差，从而避免活塞、活塞杆因转速差而产生的摩擦，使液压缸结构的密封效果更好，减少油液的渗漏。由于活塞杆与芯轴通过环形凸沿与密封盘贴合固连，使芯轴与活塞杆之间的接触面积更大，连接更稳定，同轴度更高，使外转轴与内转轴之间、活塞与内转轴之间以及活塞杆与密封盖之间的移动配合精度更高，相对滑动产生的磨损也更少，密封效果更好。而且这样芯轴的密封盘将液压缸结构封闭于外转轴的中心孔内，还起到保护与防尘的作用。

在上述的可同时执行周向旋转和轴向移动的机构中，所述外筒体呈筒状，所述外筒体的内壁上沿周向开有环形的第一油槽和第二油槽，所述第一油槽和第二油槽沿外筒体的轴向间隔分布，所述外筒体的外壁上开有与第一油槽连通的第一油孔以及与第二油槽连通的第二油孔，所述芯轴上具有第一油道和第二油道，所述第一油道和第二油道的一端均位于芯轴的侧壁上并分别与第一油槽和第二油槽连通，所述第一油道和第二油道的另一端均位于芯轴一端的端面上，所述第一油孔、第一油槽和第一油道共同形成第三流道，所述第二油孔、第二油槽和第二油道共同形成第四流道。液压旋转接头的外筒体与外部的油路系统连接，且外筒体在外转轴转动时保持不动，芯轴与活塞杆连接并跟随活塞杆同步转动，且使芯轴与外筒体之间的油路始终保持连通，外部的油路通过液压旋转接头实现对内转轴轴向伸缩的控制。

在上述的可同时执行轴向旋转和轴向移动的机构中，所述环形凸沿与密封盘贴合并通过螺栓固连，所述密封盘的端面上开有两个分别环绕第一油道和第二油道的环形凹槽，所述环形凹槽内均嵌设有O型圈，从而保证油路的密封。

在上述的可同时执行轴向旋转和轴向移动的机构中，所述外筒体的内壁和芯轴的外壁之间设置有三个密封圈，所述密封圈沿芯轴的长度方向间隔设置，所述第一油槽和第二油槽分别位于相邻的两个密封圈之间。这样能够保证第一油槽与第二油槽的密封效果，保证内转轴沿轴向移动的精度。

在上述的可同时执行轴向旋转和轴向移动的机构中，所述中心孔的内壁沿周向间隔固设有导向块，所述内转轴的外壁开有若干与导向块一一对应并滑动配合的导向槽，所述导向槽沿内转轴的轴向延伸。通过导向块与导向槽形成上述键配合，使外转轴能够带动内转轴转动的同时，内转轴能够相对外转轴沿轴向移动。

在上述的可同时执行轴向旋转和轴向移动的机构中，所述外转轴上套设并固定有传动件，所述传动件为传动齿轮或皮带轮，所述导向块位于外转轴设置有传动件处的内壁上。传动件与导向块设置在外转轴上轴向的位置基本相同，使传动件带动外转轴转动的扭矩以及导向块带动内转轴的扭矩在轴向的位置基本相同，避免外转轴和内转轴之间产生偏载，外转轴和内转轴之间的同轴度更高，相对滑动更顺畅。

在上述的可同时执行轴向旋转和轴向移动的机构中，所述内转轴开有盲孔的一端位于中心孔内并与密封盘之间具有间距，所述密封盘的外径大于或等于外转轴的外径，所述环形凸沿的外径小于中心孔的孔径。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明结构紧凑，外转轴与内转轴通过键连接，并在内转轴与外转轴之间设置液压缸结构，且该液压缸结构位于外转轴内，使该液压缸结构能够驱动内转轴沿轴向移动的同时使本结构在轴向的长度尽可能得更短，使本结构适用性更广泛。

2、液压旋转接头的芯轴具有密封盘，密封盘与外转轴的端面贴合固连并将内转轴和液压缸结构封闭于中心孔，同时，活塞杆也通过环形凸沿与密封盘固连，使活塞杆、活塞、内转轴、外转轴以及芯轴能够保持同步转动，从而避免上述各部件之间因转速差而造成磨损，保证密封性。

3、本案结构巧妙，活塞杆上开设第一流道和第二流道，并通过液压旋转接头与外部的液压系统连通，使活塞杆能够在跟随外转轴和内转轴转动的同时保证液压系统对内转轴轴向移动的稳定控制。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是液压缸结构的示意；

图3是液压旋转接头的结构示意图；

图4是图1中A-A处的剖视图。

图中，1、外转轴；11、中心孔；12、传动件；13、导向块；2、内转轴；21、盲孔；21a、第一油腔；21b、第二油腔；22、导向槽；31、活塞；32、活塞杆；32a、第一流道；32b、第二流道；32c、环形凸沿；33、密封盖；4、液压旋转接头；41、外筒体；41a、第一油孔；41b、第二油孔；41c、第一油槽；41d、第二油槽；42、芯轴；42a、第一油道；42b、第二油道；42c、密封盘；5、第三流道；6、第四流道；7a、密封圈；7b、O型圈。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、图2所示，一种可同时执行周向旋转和轴向移动的机构，包括外转轴1和内转轴2，外转轴1为沿轴心线设置有中心孔11的筒状结构，内转轴2通过键配合穿设于中心孔11内，内转轴2的一端沿轴向开有盲孔21，盲孔21内设有活塞31以及与活塞31连接的活塞杆32，活塞31使盲孔21分隔形成第一油腔21a和第二油腔21b，活塞杆32远离活塞31的一端伸出内转轴2外并与液压旋转接头4连接，同时，活塞杆32内设有与第一油腔21a连通的第一流道32a以及与第二油腔21b连通的第二流道32b，第一流道32a和第二流道32b分别与液压旋转接头4上的第三流道5和第四流道6连通，而液压旋转接头4上的第三流道5和第四流道6能够与外部的液压系统连接，使内转轴2与活塞31以及活塞杆32之间形成液压缸系统。使用时，外转轴1可与驱动源传动连接并能够转动，而液压系统通过液压旋转接头4能够向第一流道32a或第二流道32b输送油液，使外转轴1能够带动内转轴2同步转动且内转轴2能够相对外转轴1沿轴向移动。

具体的，如图1～3所示，外转轴1上套设并固定有轴承和传动件12，传动件12为传动齿轮或皮带轮，使外转轴1能够与驱动电机等驱动件通过传动齿轮或皮带轮带动转动。液压旋转接头4包括外筒体41和芯轴42，外筒体41呈筒状，芯轴42转动连接于外筒体41内且芯轴42的一端向外伸出，外筒体41的内壁上沿周向开有环形的第一油槽41c和第二油槽41d，第一油槽41c和第二油槽41d沿外筒体41的轴向间隔分布，外筒体41的外壁上开有与第一油槽41c连通的第一油孔41a以及与第二油槽41d连通的第二油孔41b，芯轴42上具有第一油道42a和第二油道42b，第一油道42a和第二油道42b的一端均位于芯轴42的侧壁上并分别与第一油槽41c和第二油槽41d连通，第一油道42a和第二油道42b的另一端均位于芯轴42伸出外筒体41一端的端面上，第一油孔41a、第一油槽41c和第一油道42a共同形成第三流道5，第二油孔41b、第二油槽41d和第二油道42b共同形成第四流道6，且保证芯轴42相对外筒体41转动时，第三流道5和第四流道6的通畅。同时，芯轴42伸出外筒体41的一端与活塞杆32固连，并使第一油道42a与第一流道32a连通，第二油道42b与第二流道32b连通，以实现对内转轴2沿轴向移动的控制。

如图1～3所示，内转轴2的盲孔21内还同轴设有密封盖33，密封盖33位于盲孔21的外端用于将活塞31封闭于盲孔21内，活塞杆32的一端穿过密封盖33伸出内转轴2外，内转轴2开设有盲孔21的一端均位于中心孔11内，且内转轴2开设有盲孔21的端面与相邻的外转轴1的端面具有一定的间距，芯轴42伸出外筒体41的一端具有密封盘42c，密封盘42c的外径大于或等于外转轴1的外径，密封盘42c通过螺栓与外转轴1的端面贴合固定，使密封盘42c将中心孔11的该侧开口封闭，活塞杆32伸出内转轴2一端的端部具有环形凸沿32c，环形凸沿32c的外径小于中心孔11的孔径，环形凸沿32c与密封盘42c同轴设置，且环形凸沿32c的端面与密封盘42c的端面相贴合并通过螺栓固连，使活塞杆32、外转轴1和芯轴42固连形成一个整体，保证活塞杆32、外转轴1、内转轴2以及芯轴42转动的同步性，使活塞31以及活塞杆32减少周向上的摩擦，减少磨损并保证密封性。在实际的生产过程中，由于液压旋转接头4通常为单独通过专门的厂家生产，即液压旋转接头4与外转轴1、内转轴2以及液压缸结构等部件为不同厂家生产，采用该结构还便于液压旋转接头4与上述部件之间的配合与装配。

进一步的，密封盘42c的端面上开有两个分别环绕第一油道42a和第二油道42b的环形凹槽，环形凹槽内均嵌设有O型圈7b，以避免油液泄漏。

进一步的，外筒体41的内壁和芯轴42的外壁之间设置有三个密封圈7a，密封圈7a沿芯轴42的长度方向间隔设置，第一油槽41c和第二油槽41d分别位于相邻的两个密封圈7a之间。

如图4所示，中心孔11的内壁沿周向间隔固设有导向块13，内转轴2的外壁开有若干与导向孔一一对应并滑动配合的导向槽22，导向槽22沿内转轴2的轴向延伸，导向块13位于外转轴1设置有传动件12处的内壁上，本案中，内转轴2与外转轴1之间的键配合采用导向块13与导向槽22来实现，加工更方便。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了外转轴1、内转轴2、活塞31、活塞杆32、液压旋转接头4等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。