阅读说明：本技术 一种数字回转式气液缸 (Digital rotary gas-liquid cylinder ) 是由 付建生 于 2021-01-05 设计创作，主要内容包括：一种数字回转式气液缸,关键是：包括中空的环形缸体,在环形缸体的内腔中设置有环形活塞杆,环形活塞杆与环形缸体内腔之间设置有间隙,在环形缸体的内腔中固定设置有两个端盖,端盖套装在环形活塞杆外并与环形活塞杆形成滑动摩擦配合,在环形缸体的内腔中还设置有与环形活塞杆固定连接且设置在两个端盖之间的活塞,以及在活塞与两个端盖之间的环形缸体上分别设置有至少一个与内腔连通的压力加减口,活塞借活塞与端盖之间的压力变化,带动环形活塞杆在环形缸体的内腔中形成转动配合,借助端盖限位。与传统直线式的液压缸相比,执行柱与活动板只需要在回转式压力缸的体积范围内即可旋转,大大减少了空间占用率,一个压力缸的旋转角度可以达到170°。(A digit rotation pneumatic and hydraulic cylinder, the key is: the annular piston rod is arranged in an inner cavity of the annular cylinder body, a gap is formed between the annular piston rod and the inner cavity of the annular cylinder body, two end covers are fixedly arranged in the inner cavity of the annular cylinder body, the end covers are sleeved outside the annular piston rod and form sliding friction fit with the annular piston rod, a piston which is fixedly connected with the annular piston rod and arranged between the two end covers is further arranged in the inner cavity of the annular cylinder body, at least one pressure increasing and reducing port communicated with the inner cavity is respectively arranged on the annular cylinder body between the piston and the two end covers, the piston is driven to form rotating fit in the inner cavity of the annular cylinder body by virtue of pressure change between the piston and the end covers, and the annular piston rod is limited by the end covers. Compared with the traditional linear hydraulic cylinder, the actuating column and the movable plate can rotate only in the volume range of the rotary pressure cylinder, so that the space occupancy rate is greatly reduced, and the rotating angle of one pressure cylinder can reach 170 degrees.)

一种数字回转式气液缸

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及到一种低成本的回转驱动方式的压力缸结构，特别是一种数字回转式气液缸。

背景技术

在机器人技术领域中，一般的关节旋转动作，目前均采用伺服电机来执行，伺服电机的好处是小巧灵活，但弊端也很多，例如价格非常昂贵，承受的重力也相对较轻，一般在小型机器人中采用。在大部分重型设备中，一般是采用液压油缸的方式进行直线输送或旋转，其中旋转的方式是通过在待旋转物以支点为轴心，将直线输送的力传递给待旋转物，通过连杆形式使其旋转。这样的结构相对复杂，同时要求的液压油缸以及待旋转物的占用面积也较大，同时如果想实现大角度的转动，往往要设置多个液压缸组合才能实现，例如挖掘机、吊车等等。小型设备也如此，即使采用气缸，气缸的力矩传输也是直线型，必须通过杠杆原理才能实现转动。

发明内容

本发明的目的是为了解决用一个缸体即可实现大角度旋转的技术问题，设计了一种数字回转式气液缸，通过全新设计缸体与活塞杆的结构，实现活塞旋转传动的目的。

本发明采用的技术方案是，一种数字回转式气液缸，关键是：包括中空的环形缸体，在环形缸体的内腔中设置有环形活塞杆，环形活塞杆与环形缸体内腔之间设置有间隙，在环形缸体的内腔中固定设置有两个端盖，端盖套装在环形活塞杆外并与环形活塞杆形成滑动摩擦配合，在环形缸体的内腔中还设置有与环形活塞杆固定连接且设置在两个端盖之间的活塞，以及在活塞与两个端盖之间的环形缸体上分别设置有至少一个与内腔连通的压力加减口，活塞借活塞与端盖之间的压力变化，带动环形活塞杆在环形缸体的内腔中形成转动配合，借助端盖限位，在两个端盖之间的环形活塞杆上还固定有执行柱，执行柱另一端固定有设置在环形缸体外部上方的活动板，在环形缸体上开有与执行柱配套的弧形滑槽。

所述的环形缸体为上下两瓣式结构，借助螺栓和密封件固定连接。

所述的活塞上套有与环形缸体内腔配合的第一滑动密封圈。

所述的端盖的内部设置有与环形活塞杆配合的第二滑动密封圈。

所述的环形缸体底部固定有盆式底座，活动板借助旋转支撑件在盆式底座上形成转动配合。

在活动板与盆式底座之间还设置有旋转编码器。

所述的环形活塞杆的截面为圆形。

所述的环形缸体为圆环型或者圆环中的一段弧型。

本发明的核心技术是对缸体以及活塞杆进行了全新设计，与以往气缸或液压缸的结构不同，不再采用直线式的活塞运动，而是将活塞的直线运动改进为旋转运动，在活塞杆上设置执行柱，通过活塞与两个端盖之间对液体或气体压力的控制，可以将活塞的旋转运动传递到缸体外部，最终由活动板体现。

本发明的有益效果是，与传统直线式的液压缸相比，执行柱与活动板只需要在回转式压力缸的体积范围内即可旋转，大大减少了空间占用率，同时一个压力缸即可实现钝角的旋转，旋转角度可以达到170°；与传统的伺服电机相比，成本非常低廉。

附图说明

图1是本发明的回转式压力缸的主视图。

图2是本发明的回转式压力缸的俯视图。

图3是本发明的回转式压力缸的第一状态截面示意图。

图4是本发明的回转式压力缸的第二状态截面示意图。

图5是本发明的回转式压力缸更大承载力的结构实施例示意图。

图6是本发明的弧形缸体结构的实施例。

附图中，1是环形缸体，2是端盖，3是活塞，4是环形活塞杆，5是压力加减口，6是第一滑动密封圈，7是第二滑动密封圈，8是执行柱，9是活动板，10是弧形滑槽，11是盆式底座，12是旋转支撑件，13是旋转编码器。

具体实施方式

参看图1和图2，本发明的压力缸工作原理中，环形缸体1相当于传统液压缸的直线型缸体，其中两个端盖2固定在环形缸体1内腔中的两个点，活塞3在两个端盖2之间的形成的弧形腔体内往复运动，两个端盖2与活塞3所形成的弧线最高达到是200°角，目的是需要给执行柱8流出充足的旋转角度空间。

参看图3和图4，在两个端盖2和活塞3所形成的弧线空腔中，通过压力加减口给活塞3的两侧进行压力控制，使活塞3在弧线空腔中运动，由于活塞3与环形活塞杆4是固定连接的，因此环形活塞杆4带动执行柱8进行旋转，进而实现了活动板9的转动。其中图3中活塞3与左侧的端盖2之间的压力相对较小，活塞3与右侧的端盖2之间压力相对较大，因此执行柱8保持了此图中的位置，当需要将活动板9顺时针旋转时，只需要对活塞3与左侧的端盖2之间的压力加大，对活塞3与右侧的端盖2之间的压力减小，活塞3自然会顺时针转动，直到活塞3两边压力平衡时停止旋转。执行柱8可以设置两个或更多，起到活动板9更加稳定的作用。

参看图5，由于本发明的环形缸体1承载的是旋转力，考虑到需要转动重物时，对缸体1本身所承载的扭力问题，增加一个盆式底座11，让活动板9可以在盆式底座11中进行一定的支撑旋转，这样可以使盆式底座11额外承受一些扭力，延长环形缸体1的使用寿命。

考虑到环形缸体1的铸造问题，所述的环形缸体1为上下两瓣式结构，借助螺栓和密封件固定连接。

所述的活塞3上套有与环形缸体1内腔配合的第一滑动密封圈6。

所述的端盖2的内部设置有与环形活塞杆4配合的第二滑动密封圈7。

第一滑动密封圈6和第二滑动密封圈7的目的均是为了起到密封的同时，还得保持对环形缸体1内腔内壁和唤醒活塞杆4外壁上一定的滑动目的。

在活动板9与盆式底座11之间还设置有旋转编码器13，旋转编码器13的设计可以将所需要的旋转角度通过压力以及计算公式达到精确控制的目的。

环形缸体1和环形活塞杆4的截面最好为圆形，无论是在加工方面还是在零件运动时，其性能都能达到最佳。

参看图6，本发明的环形缸体1也可以是圆环中的一段弧型。