專利名稱:液力保持器的制作方法
本裝置歸屬于機械加工工藝中使用的液壓工裝夾具，也可據(jù)其應用，歸屬于箱體門(如電冰箱、烤箱和恒溫箱門)，房門的閉緊門裝置類中。
本設計產(chǎn)生的背景是對原機械加工工藝中使用的液壓工裝夾具的改進。原裝置是采用傳統(tǒng)的油泵-液壓系統(tǒng)來工作的，其缺點是體積較大，構造復雜，能耗偏大。本裝置改進的地方是節(jié)約能源工作時不耗電(因而不受斷電的影響);能迅速形成并維持足夠的壓力;操作方便，體積小。由于這些特點，可以設計出一系列用于閉門的裝置。如電冰箱的閉門機構，一方面，在關上門時可把門足夠緊密地關閉住，以阻制低溫的泄漏，另一方面，當需開門時，又能十分輕而易舉地打開門。本設計所應用的原理還可應用于其他許多需要高壓力小位移的場合，如膠接、焊接等。
以下，先就機械加工上的應用來說明本裝置的工作原理。為了說明原理，先分析一下液壓夾具的工作特點。
圖1所示的是三種較典型的液壓夾具工作原理示意圖，其中圖1-(A)是利用夾具的變形(這里是空腹杯狀夾具的內(nèi)壁直徑變小)來抱住工件，這種方法較適用于工件公差小而表面光潔度較高的工件;圖1-(B)是一個利用杠桿來壓緊工件的例子;圖1-(C)是柱塞直接帶鉗口夾住工件的例子。類似的方法很多，并且?guī)缀跄軍A住任何形狀的工作件，它們共同的要求是需要一個良好的液源。
如果把夾具包括在內(nèi)，那么本裝置的主體便就是提供這樣一個液壓源。它的工作原理可用圖2來說明，在圖2中，手柄1是操縱桿，在它使偏心盤繞偏心軸作順時針轉動一個角度時，連桿將迫使柱塞式油缸2內(nèi)的柱塞進入缸內(nèi)，由于柱塞直徑較大，缸內(nèi)應有較多的液體(如油，下同)從連接管流出，經(jīng)與夾頭11的接頭10進入夾頭11的油缸內(nèi)，并使柱塞作較大幅度的伸出運動，直至觸及工件。由于操縱力小，故夾頭最多只是輕輕夾住工件而已。當偏心盤受到的反力越過死點即偏心盤不可能自動逆轉以后，動合延時斷開的行程開關5被動作，它造成柱塞式油缸4上的電磁繞組得電，并使柱塞在電磁力作用下進入油缸，于是缸內(nèi)液體以較高的壓力輸出，進入單向閥3的低壓側，并經(jīng)過閥口進入背壓一側，接著，經(jīng)過接口10進入夾頭，使夾頭(柱塞)按設計要求緊緊夾住工件。與此可時，封閉的液壓系統(tǒng)內(nèi)壓力升高，使蓄能器9內(nèi)的彈簧變形，蓄能。經(jīng)過整定的時間(一般最多2秒鐘)后電磁鐵失電，單向閥在彈簧作用下將閥口關斷，由蓄能器維持整個系統(tǒng)的液壓力。只要各密封口泄漏有限，不致于使系統(tǒng)壓力衰落到設計下限以下，夾具將永遠可靠地夾住工件，而不消耗電源。當需要卸下工件時，逆時針搬動手柄1，便與單向離合器(如超越離合器)聯(lián)接而成的聯(lián)桿6動作，造成單向閥3的閥口開啟，系統(tǒng)內(nèi)的液壓力迅速歸零，這時繼續(xù)操縱偏心盤作逆時針方向移動，將使柱塞式油缸內(nèi)的容積擴大，吸入液體，使夾頭11的柱塞縮進體，夾頭松脫，從而可以輕易地取下工件。
由于長期的使用，系統(tǒng)內(nèi)的油逐漸漏失，以致于會發(fā)生電磁鐵動作前夾頭尚未夾住工件，電磁鐵通電后系統(tǒng)壓力不及設計要求的現(xiàn)象，這時可先使系統(tǒng)壓力歸零而又不使電磁鐵得電，接著旋轉位置補償器7中的柱塞，在螺紋的作用之下，柱塞漸漸進入密封的缸內(nèi)，使整個封閉系統(tǒng)的容積變小，于是夾頭漸漸夾住工件，接著便是重復前述的過程繼續(xù)工作。
有時因為需加工的時間太久，而泄漏又偏大，造成加工過程中夾持力不足時，可轉動壓力補充器8的手把，使壓力補充器的柱塞進入油缸內(nèi)，由于壓力補充器內(nèi)的柱塞直徑要比位置補償器內(nèi)的柱塞直徑小得多，故對系統(tǒng)的容積影響較小，在人力相當?shù)那疤嶂?，系統(tǒng)內(nèi)的壓力將迅速升高，直至符合設計要求。這種情形下，為了確保夾持力，可在系統(tǒng)中加上壓力表以便監(jiān)視，但作為已留有足夠富裕的設計來講，本裝置并不需要配置壓力表。
本裝置的最佳(好)實施方案之一，是將圖2中的1～10個部件盡可能緊湊地組裝于一個實體之中，如將各個相通的油缸實際上共用一個空腔作缸體，可控式單向閥也裝在2個空腔的隔板上，只是控制桿需伸出外邊，此外，壓力補充器8的柱塞可設在位置補償器7的柱塞中;蓄能器9設置在油缸2的柱塞中間，電磁鐵的繞組澆鑄在整體的某一部位上，使本裝置成為一個小巧、牢固、外觀整齊的機械加工工裝夾具，也可以將本裝置與夾頭分開，兩者間通過油管聯(lián)接，而本裝置則放在任何不妨礙加工的又便于操作的地方。此外，也可以將本裝置設置在運動部件上，如車床的卡盤等上邊，這時電磁鐵的電源應通過一個安全的插頭插座來提供僅僅當需要夾緊工件或刀具時才接通一次電源，夾緊以后即取走插頭，使本裝置斷電。
液力保持器用于閉門機構時的設計方案之一，可借用圖3來說明柱塞2與在門的活頁附近一個銷(圖中沒畫出)連接的連桿1的另一端鉸接。隨著門關閉，連桿1迫使柱塞2進入(也可以是退出)油腔4，腔內(nèi)的油經(jīng)過小孔13進入油腔11，因為彈簧8的作用，單向閥處在導通狀態(tài)，因此油能經(jīng)過閥口進油腔14，并使銜鐵柱塞7退出油腔14。在門關緊之前，一切運動部件均處于一種相對靜止的狀態(tài)。此時門沿觸及微動開關，使增壓電磁繞組5和單向閥關閉繞組9同時得電。此時油腔14內(nèi)的液壓力立刻升高，由于腔14的壓力高于11，并足以推開單向閥芯，故封閉液壓系統(tǒng)-油腔14、11、4的液壓力都同時升高。當油腔14和11間壓差趨近于零的時候，在電磁繞組9的作用下單向閥關閉，接著兩個勵磁繞組都相繼失電，其中繞組9要稍遲一些。于是油腔14完全失壓，但油腔11和4卻因為蓄能器中柱塞3迫使彈簧12變形，使液壓力仍維持在剛斷電瞬間的水平上，只要在工作期間蓄能器彈簧處于蓄能狀態(tài)，油腔11、4就一定保持著一定的液壓力，由此也可見密封處如果泄漏，則將使蓄存的液壓能釋放，使維持壓力下降，因此保證密封不泄漏是十分重要的。
當需要開門的時候，按一下門拉手上的一個按鍵，單獨使電磁繞組5得電，于是柱塞7被吸進并迅速地沖擊油腔14，使油腔14的脈沖液壓力超過平衡前油腔12的液壓力，于是單向閥開啟，并在彈簧8的作用下使單向閥完全導通，接著的是整個封閉液壓系統(tǒng)失壓，于是，和最初一樣，門完全卸荷并可以輕易地開關。
如果使用日久以后發(fā)現(xiàn)門的關閉力不足了，那是因為封閉系統(tǒng)內(nèi)油液泄漏所致，這時只需在開門狀態(tài)旋進位置補償器柱塞6，使系統(tǒng)內(nèi)容積減小些即可以恢復閉門力了。
以一個液力保持器在門關閉以后給門的中應施以50kgf。力臂為40cm，兩個電磁鐵工作時耗電1.2KW液壓系統(tǒng)繞設計液壓力為40cm為例，每關一次門通電4秒，則1度電(1KW-h)大約可開關門700次，可見本裝置是十分省電的，同樣道理，本裝置用于機械加工工裝夾具時也是十分省電的。
權利要求
1.液力保持器是一種壓力保持裝置，它適用于一切位移小而需保持足夠大壓力的場所，如機械加工中的工裝夾具，電冰箱、房間的加壓閉門及鎖定機構，膠接用的加壓裝置等。它的特征是有一個操作手柄或隨動聯(lián)桿，通過它造成裝置內(nèi)的一個柱塞移動，并使夾具夾頭作較大幅度的運動以接觸、脫離工件或門的開關運動，以便快速地更換工件或輕松地開關門；有一個通常由電磁鐵、延時斷電器組成的加壓系統(tǒng)(加壓過程也可由其它動力，如人力來取代)；還有一個由可控(手動、電動、液動)式單向閥、微型蓄能器組成的保壓系統(tǒng)。由這些部件組成的液壓力保持器能迅速地將工件按設計要求固定在工作臺上或者是將門加上壓力緊緊關閉，并使壓力的衰減小到甚至可以忽略的程度。為了克服因長期使用或密封的逐漸失效造成的工作狀況的漂移，一個位置補償器和一個壓力補充器也可作為這個裝置的特征之一。
2.權項1所指的“操作手柄或隨動聯(lián)桿”與一個柱塞式油缸中心柱塞相聯(lián)接，操縱手柄或牽動聯(lián)桿時，能造成油缸內(nèi)以及與之相通的封閉液壓系統(tǒng)的容積有較大幅度的變化，這對液壓工裝夾具是造成夾頭作大幅度的位移，以觸及(但不壓緊)和脫離被加工的工件，對閉門機構則是進行門的開關動作。
3.權項1所指的加壓力系統(tǒng)，通常是另一個柱塞式油缸，其中心柱塞與一電磁鐵的銜鐵相聯(lián)接。當電磁鐵得電時，柱塞進入油缸，造成了封閉液壓系統(tǒng)內(nèi)的壓力升高到設計壓力，這個升高系統(tǒng)壓力的過程也可用其他的動力，如人力來獲得。電磁鐵的供電接口可以做成臨時插接式，這樣可以使整個壓力保持器設置在運動部件當中，例如在車床的三爪卡盤上，使得僅僅只在需要增加壓力時才接通一次電源。
4.權項1所指的保壓系統(tǒng)，是一只可控(手動控制、液力或電磁力控制)式的單向閥和一只微型蓄能器組成的機構?？煽厥絾蜗蜷y用于保壓和卸荷;蓄能器用于在密封處有泄漏時維持系統(tǒng)壓力使之不會迅速失壓。這里所說的微型蓄能器通常是一只構造簡單的彈簧式蓄能器。
5.權項1所指的延時斷電器，可以采用各種動合延時斷開式繼電器，延時時間一般不超過2秒。由于延時斷電器的作用是為了保證封閉系統(tǒng)內(nèi)的液壓升至設計值，故在能確保液壓力升至額定值的前提下可以省卻這一部件。
6.權項1所指的位置補償器和壓力補充器，是為了克服長期使用或密封處泄漏造成的工作狀態(tài)漂移而設置的。它們是二只原理一樣作用不一樣的借助螺桿付帶動柱塞作螺旋運動來改變封閉系統(tǒng)內(nèi)容的機構。所不同的是，螺桿每轉一次，對位置補償器來說，變動的容積較大，而對壓力補充器來說，變動的容積要小得多。此外，前者在系統(tǒng)加壓之前變動，后者在系統(tǒng)升壓后必需時才變動。
7.本裝置用于液壓工裝夾具時，設計方案之一是將權項2至6的各個部件按需要，十分緊湊而又不相互影響地組裝在一個實體中。具體的效果是，當搬動手柄后，夾具的夾頭觸及工件，與此同時啟動電磁鐵，延時斷電前完成升壓過程及蓄能器蓄能。夾頭壓緊工件。當要取下工件時，操作手柄逆動作，帶動單向運動離合器，單向閥導通使封閉液壓系統(tǒng)卸荷，接著夾頭作大幅度的脫離運動。在夾頭的夾緊過程中，如果出現(xiàn)液壓力衰落現(xiàn)象，可以借助于壓力補充器恢復系統(tǒng)的液壓力。在系統(tǒng)壓力升高之前如果夾具夾頭還未觸及工件，可以借助于位置補償器來使夾頭觸及工件。
8.本裝置用于閉門機構時，設計方案之一是將權項2至6的各個部件按用途，小巧，十分緊湊而又不相互影響地組裝在一個實體中，其中的單向閥為常開式的，即只在輔助電磁鐵通電時才能阻斷液流。關上門時，加壓電磁鐵和輔助電磁鐵同時得電，但輔助電磁鐵要稍遲斷電，以確保維持液壓力。當要開門時，按動門上可單獨開啟加壓電磁鐵的按鍵，利用壓力平衡來造成單向閥卸荷。該裝置使用日久后若發(fā)現(xiàn)閉門力漸漸不足時，可借助位置補償器在開門時給以調(diào)整。
專利摘要
“液力保持器”是一種利用電—液技術開發(fā)的機械加工鋪助設備產(chǎn)品，其用途是向機械加工的液壓工裝夾具提供一個較理想的液壓源。它的特征是操作簡單，工作可靠，節(jié)省能源。作為應用的開拓，本裝置還適用于其它許多高壓力小位移的場合，如電冰箱、恒溫箱、烘箱的閉門裝置，膠接、點焊、裝配的壓力保持機構上等。當用在電冰箱上時，可以做到省卻現(xiàn)在常用的磁性門封封條。
文檔編號F15B11/08GK86103915SQ86103915
公開日1987年1月31日 申請日期1986年6月5日
發(fā)明者陳漢保 申請人:陳漢保導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan