单作用拨叉式气动执行器的制作方法

本实用新型属阀门技术领域，具体涉及一种单作用拨叉式气动执行器。

背景技术：

目前，单作用拨叉式气动执行器通常由单作用气缸、拨叉箱体、弹簧缸复位机构三部分组成。授权公告号为cn206419533u的中国专利公开了一种新型单作用气动执行器。但是该执行器的弊端在于：首先，弹簧缸复位机构采用拉伸弹簧实现复位；而对于拉伸弹簧而言，拉伸弹簧是承受轴向拉力的螺旋弹簧；通常仅采用截面圆材料制成；在弹簧截面形式选择上具备一定局限性；限制了执行器在特殊环境对弹簧改型的可能。而且，拉伸弹簧两端必须与承力部件可靠地固连才能实现拉伸力矩的有效传递，对此该技术方案采用螺栓紧固的方式实现固连；在安装便捷性以及紧固件的防松脱耐久使用性方面均有待改进；其次，该执行器采用了柱塞缸和柱塞设计，柱塞调节增加了执行器结构设计的复杂性，制造工艺要求较高，导致执行器成本攀升；除此之外，该执行器结构的复杂性问题，在其拨叉机构上也同样存在。对此现提出如下改进技术方案。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题：提供一种单作用拨叉式气动执行器，解决现有技术中弹簧缸复位机构中因弹簧结构设计的局限性，导致执行器通用性应用领域有限的问题；解决执行器极限位调节机构以及扭矩输出机构结构设计过于复杂，导致执行器成本过高的技术问题。

本实用新型采用的技术方案：单作用拨叉式气动执行器，包括气缸、箱体、弹簧缸、活塞、活塞杆和弹簧座；所述活塞安装在气缸内，所述活塞杆右端伸入气缸缸体内与活塞同轴固连；其特征在于：所述活塞杆左端穿过箱体后伸入弹簧缸缸体内与右弹簧座右端挨接推送同轴相连；所述右弹簧座左端与压缩弹簧右端同轴套装固连；所述压缩弹簧左端与左弹簧座右端同轴套装相连；所述左弹簧座座体外侧与弹簧缸缸体左端同轴密封固连为一体；所述左弹簧座轴向中心制有水平轴向螺纹通孔；所述螺纹通孔同轴旋合适配安装调节螺栓；所述调节螺栓螺帽设于缸体外，螺杆伸进缸体内以轴向调节限制活塞杆和右弹簧座的左极限位；所述活塞杆杆体中部与销轴杆体中部铰接相连；销轴两端与轴对称结构的拨叉下端铰接相连；所述拨叉上端通过定位销固连传动轴轴体中部，并通过传动轴输出扭矩；传动轴两端通过轴对称设置的轴套在箱体转动支承安装；且前述气缸缸体内侧壁设有ptfe涂层。

上述技术方案中，为实现执行器在不同环境下对压缩弹簧形状的变形使用需求，进一步地：所述压缩弹簧包括圆柱形、圆锥形压缩弹簧；所述压缩弹簧簧体截面为圆形或矩形截面。

上述技术方案中，为简化压缩弹簧安装的同时，不影响压缩弹簧轴向复位弹力功能的发挥以及使用；进一步地：所述左弹簧座、右弹簧座纵截面为t形；且左、右弹簧座的左、右t型水平凸起部左、右水平轴对称相对设置；所述压缩弹簧的环圈左右两端分别与左、右弹簧座水平凸起部同轴间隙配合套装相连。

上述技术方案中，当调节螺栓通过旋动实现限位调节时，为保证其具有更加可靠的限位止退功能，优选地：所述螺纹通孔与调节螺栓的螺纹牙型为矩形或梯形牙型。

上述技术方案中，为采用较为简单的结构实现轴套的自润滑功能，优选地：所述轴套为具有自润滑功能的铜制轴套；且轴套纵剖面为t型结构。

上述技术方案中，为实现拨叉下端开口端与销轴两端的简单可靠地连接，进一步地：所述销轴两端通过轴端卡簧轴向限位卡挡在销轴两端间隙配合转动安装的呈圆环形结构的卡套；所述卡套套体外圆柱面的上下端面分别制有轴对称的限位卡槽，所述卡套在限位卡槽位置纵剖后的截面呈工字型结构；且上下限位卡槽轴对称上下平行设置；所述卡套具有的限位卡槽与拨叉叉体下端开口间隙适配插接，以将拨叉下端开口与销轴扳动式铰接连为一体。

上述技术方案中，为提高传动轴大扭矩输出的可靠性，进一步地：所述轴套套体外圆柱面与箱体固定配合处制有环形槽ⅰ，所述环形槽ⅰ内安装矩形断面密封圈；所述传动轴轴端外圆柱面与轴套转动配合处制有环形槽ⅱ；所述环形槽ⅱ内安装矩形断面密封圈。

上述技术方案中，为采用简单紧凑的结构实现大扭矩的输出，进一步地：所述拨叉为u型轴对称的双叉头拨叉结构，且其u型封闭端为具有一定厚度的实体块体结构，且其实体块体轴对称中心制有插孔；所述插孔与定位销一端适配插接；所述定位销另一端适配插接传动轴轴体中部制有的通孔；所述拨叉通过定位销撬动传动轴转动以输出扭矩；所述定位销插入插孔的深度大于定位销插入传动轴的深度，且插孔深度大于定位销轴向长度的二分之一。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1、本方案采用压缩弹簧的复位弹力实现气动执行机构活塞杆的复位；较拉伸弹簧不仅传动结构更加简单，而且弹簧与弹簧座的组装也更加方便，无需紧固连为一体，只需挨接接触，即可实现轴向力矩的高效传递复位；加工以及装配工艺难度大大降低；再者压缩弹簧本身的结构变化更加丰富，根据环境的改变进行适当的改型设计也更加可能；通用性更加理想；

2、本方案弹簧座通过螺纹制孔后安装调节螺栓实现活塞杆极限位置的调节；较柱塞式设计而言，结构更加简单，工艺精度要求更低，更容易实现，且极限位的调节操作简单便捷；因此更加经济实用；且调节螺栓采用矩形或梯形齿牙，具有更加可靠的限位止退功能；

3、本方案拨叉执行机构采用轴对称结构，结合杠杆式撬动原理实现力矩传递；不仅结构紧凑，体积小巧；而且还具有传动更加省力、可靠、快速、高效的优势；

4、本方案气缸内壁采用ptfe(聚四氟乙烯)涂层设计；可以在260℃连续使用，具有最高使用温度290-300℃，极低的摩擦系数、良好的耐磨性以及极好的化学稳定性；不仅增加了气缸活塞运动的表面光洁度，大大减小摩擦力，而且耐腐蚀；协同小型化拨叉传动共同作用；增加了执行器的扭矩，同时提高了执行器的反应速度，90°启闭高效可靠迅速；

5、本方案铜制t型结构的轴套协同密封圈共同作用，即实现了传动轴的自润滑功能；同时实现了传动轴轴端扭矩更加可靠稳定的输出；u型轴对称的双叉头拨叉结构；结构紧凑，体积小巧；传动高效、稳定、响应迅速；采用撬动的方式实现传动轴的扭矩输出；采用插接安装的方式实现定位销和传动轴、拨叉之间的配合连接；尺寸配合精度要求低；结构简单，加工容易，组装方便，经济实用；

6、本方案结构简单，设计紧凑，体积小巧，模块化组装，组装方便，操作便捷；响应迅速，传动稳定、可靠、高效，可实现大扭矩输出，经济实用。

附图说明

图1为本实用新型外部立体结构示意图；

图2为本实用新型的传动原理分解结构示意图；

图3为本实用新型箱体内拨叉扭矩输出的传动原理立体图；

图4为本实用新型箱体内拨叉扭矩输出的传动原理剖视图；

图5为本实用新型销轴轴端紧配合安装的卡套剖视图；

图6为图5中卡套的立体图；

图7为销轴主视图。

具体实施方式

下面结合附图1-6描述本实用新型的具体实施例。值得理解的是，下面描述实施例仅是示例性的，而不是对本实用新型的具体限制。

以下的实施例便于更好地理解本实用新型，但并不限定本实用新型。下述实施例中的气缸、活塞、活塞杆的气动执行方法，均为常规方法。下述实施例中所用的部件材料，如无特殊说明，均为市售。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，需要理解的是：术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。再例如，可以是直接相连，也可以通过其他中间构件间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

单作用拨叉式气动执行器，(如图1、图2所示)包括气缸1、箱体2、弹簧缸3、活塞4、活塞杆5和弹簧座；所述活塞4安装在气缸1内，活塞与气缸1的配合方式属于现有技术，不作赘述。气缸用于执行活塞杆的平移推送动作；弹簧钢用于活塞杆的复位动作；箱体用于拨叉将线性运动转换为扭矩输出的动力传递使用。

需要说明的是：以下描述所用方位词，均为依照图2所示的方位：所述活塞杆5右端伸入气缸1缸体内，且活塞杆5与活塞4采用现有方式如卡接限位适配结合同轴旋合紧固的方式同轴固连为一体。本实用新型改进后的特征在于：(如图2所示)所述活塞杆5左端穿过箱体2后伸入弹簧缸3缸体内与右弹簧座6右端挨接推送同轴相连。即无需活塞杆5采用中间构件与右弹簧座6紧固连为一体，因此也就无易损件，并能省去连接构件的加工，零件数量更少。只需挨接右弹簧座6右侧竖直端面即可，采用该结构，组装简单便捷，加工工艺尺寸配合精度要求低，容易加工实现，经济的同时，压缩弹簧轴向力矩的复位传递力同样可靠实用。

此外，所述右弹簧座6左端与压缩弹簧7右端同轴套装固连；即压缩弹簧7右端无需与右弹簧座6紧配合套装相连，只需间隙配合套装即可，但要保证压缩弹簧7右端具有足够的套入深度即可。采用该结构，具有组装、加工均简单经济便捷的优势。

同理地：所述压缩弹簧7左端与左弹簧座8右端同轴套装相连，仍要保证压缩弹簧7左端在左弹簧座8右端上的同轴间隙配合套装要具有足够的套入深度，即可有效的防止压缩弹簧失效。再进一步地：所述左弹簧座8、右弹簧座6纵截面为t形；且左、右弹簧座6、8的t型凸起部在水平方向向内左、右轴对称相对设置；所述压缩弹簧7的环圈左右两端分别与左、右弹簧座6、8水平凸起部同轴间隙配合套装相连。采用该结构，具有简化压缩弹簧安装的同时，不影响压缩弹簧轴向复位弹力功能的发挥以及使用的优势。

此外，所述左弹簧座8座体外侧可以使用紧固组件与弹簧缸3缸体左侧轴端同轴紧固密封连为一体，图中未示出紧固件的安装。进一步地：所述压缩弹簧7包括圆柱形、圆锥形压缩弹簧；所述压缩弹簧7簧体截面为圆形或矩形截面，以实现执行器在不同环境下对压缩弹簧形状的变形使用需求。

为实现活塞杆左极限位的适应性调节：所述左弹簧座8轴向中心制有水平轴向螺纹通孔9；所述螺纹通孔9同轴旋合适配安装调节螺栓101；所述调节螺栓101螺帽设于缸体外，螺杆伸进缸体内以轴向调节限制活塞杆5和右弹簧座6的左极限位。较柱塞缸柱塞泵的液压调节方式而言，结构简单，加工简单、调节方便，经济实用。优选地：所述螺纹通孔9与调节螺栓101的螺纹牙型为矩形或梯形牙型。采用该齿形结构，当调节螺栓通过旋动实现限位调节时，具有保证调节螺栓具有更加可靠的限位止退功能的优势。

为实现直线运动至扭矩动力输出的动力传递：并实现动力传递的小型化设计：所述活塞杆5杆体中部通过制有的通孔转动连接销轴10杆体中部；销轴10杆体垂直穿过活塞杆5后，销轴10两端与轴对称结构的拨叉11下端铰接连为一体，以通过拨叉的转动实现动力的转换传递。上述实施例中，为实现拨叉11下端开口端与销轴10两端的简单可靠地连接，(如图3所示)进一步地：所述销轴10为圆柱形销轴；销轴轴端制有环形限位槽10-1(参见图7)；环形限位槽10-1内固定套装卡簧16；安装卡簧16前，在销轴10轴端间隙配合套装卡套15，然后通过前述卡簧16限制卡套15在销轴10轴端的防脱落安装，并保证卡套15相对销轴10的转动功能。此外，为实现卡套15与拨叉11下端开口处的可靠连接：所述卡套15套体外圆柱面的上下端面分别制有轴对称的限位卡槽15-1(如图5、图6所示)，所述卡套15在限位卡槽15-1位置纵剖后的纵截面呈工字型结构(参见图5)；且上下限位卡槽15-1轴对称上下平行设置；所述卡套15具有的限位卡槽15-1与拨叉11叉体下端开口间隙适配插接(结合图3)，以将拨叉11下端开口与销轴10扳动式铰接连为一体。应当理解的是，该处卡套15适配插入拨叉11下端开口端的插入深度，应能保证拨叉11下端顺逆时针摆动至左右极限位时均不脱落为准。

此外，(如图4所示)所述拨叉11上端通过定位销12固连传动轴13轴体中部，以通过拨叉上端的转动撬动传动轴13转动从而输出扭矩。进一步地：为紧凑小型化传动结构：所述拨叉11为u型轴对称的双叉头拨叉结构(参见图3)，且其u型封闭端为具有一定厚度的实体块体结构，以保证结构刚性。且其实体块体轴对称中心制有插孔11-1(参见图2)；所述插孔11-1间隙配合插接定位销12一端，但应保证具有足够的插入深度；所述定位销12另一端同样可以间隙适配插接传动轴13轴体中部制有的通孔(参见图4)；为保证大扭矩的输出：所述定位销12插入插孔11-1的深度大于定位销12插入传动轴13的深度，且插孔11-1深度大于定位销12轴向长度的二分之一，即利用杠杆原理实现定位销12对传动轴13的大扭矩撬动传动输出。即所述拨叉11通过定位销12撬动传动轴13转动以输出扭矩。采用该轴对称拨叉撬动式传动结构，具有结构简单紧凑，有利小型化设计，但仍能实现大扭矩输出的优势；结构简单紧凑但传动快速高效。

此外，所述传动轴13两端以轴对称设置的轴套14为支撑在箱体2转动支承安装；优选地：所述轴套14为具有自润滑功能的铜制轴套；且轴套14纵剖面为t型结构(参见图4)。采用该结构以及材料，具有结构简单，但仍能实现轴套自润滑功能的优势。上述实施例中，为提高传动轴大扭矩输出的可靠性，进一步地：所述轴套14套体外圆柱面与箱体2固定配合处制有环形槽ⅰ14-1，所述环形槽ⅰ14-1内安装矩形断面密封圈；所述传动轴13轴端外圆柱面与轴套14转动配合处制有环形槽ⅱ13-1；所述环形槽ⅱ13-1内安装矩形断面密封圈。

不仅如此，本实用新型的气缸1缸体内侧壁设有ptfe涂层。本实用新型气缸1的内壁采用ptfe(聚四氟乙烯)涂层设计；ptfe(聚四氟乙烯)涂层可以在260℃连续使用，具有最高使用温度290-300℃，极低的摩擦系数、良好的耐磨性以及极好的化学稳定性；不仅增加了气缸活塞运动的表面光洁度，大大减小摩擦力，而且耐腐蚀；协同小型化拨叉传动共同作用；增加了执行器扭矩的高效输出能力，同时提高了执行器的反应速度，90°启闭高效可靠迅速。

工作原理：如图2所示，气缸1充气后，由活塞4推送与活塞4同轴固连的活塞杆5向左水平移动；活塞杆5左移的同时活塞杆5左端轴端挨接推送t型结构的右弹簧座6水平轴向左移；右弹簧座6左端通过t型凸起部间隙配合同轴套接安装的压缩弹簧7被压缩；该过程中，活塞杆5中部通过销轴10铰接的拨叉11推送拨叉11(如图3所示方向)顺时针转动；拨叉11顺时针转动的同时，像一把对称结构的扳手一样，通过拨叉11上端插接固连的定位销12撬动定位销12另一端固连的传动轴13输出90°的转动扭矩；实现气动执行器将气缸活塞杆的直线运动转换为传动轴90°扭矩输出的目的。反之；当气缸1停止执行动作时；活塞杆5在压缩弹簧7的复位弹力作用下推送活塞杆5(如图2所示方向)向右复位移动。与此同时；执行器传动轴13的90°扭矩输出极限位的调节，通过直接旋动左弹簧座8中心同轴旋合安装的调节螺栓101来实现。即通过旋动调节螺栓101，使得调节螺栓101实现轴向左右位移调节，从而限制活塞杆5的左端极限位置，相应地：实现拨叉转动极限位以及传动轴13扭矩输出极限位的限制调节。结构简单紧凑，体积小巧，传动高效，安装便捷，组装调节方便，经济实用。

与现有技术相比：本实用新型设计了一种无论扭矩输出机构，还是扭矩输出极限位调节机构，均更为简单的单作用拨叉式气动执行器。该执行器，不仅能够实现拨叉的便捷安装，降低拨叉传动成本，小型化拨叉传动结构占据的空间体积；协同气缸ptfe涂层设计，可大大减小摩擦阻力；高效小型化拨叉传动结构，不仅提高了执行器的反应速度；还进一步实现了小推力实现大扭矩动力输出更加经济实用高效的执行器设计；因此，该产品通用性优良、经济实用，具有性价比优势，更具市场竞争力。

通过以上描述可以发现：本实用新型采用压缩弹簧的复位弹力实现气动执行机构活塞杆的复位；较拉伸弹簧不仅传动结构更加简单，而且弹簧与弹簧座的组装也更加方便，无需紧固连为一体即可实现轴向力矩的高效传递；省去连接部件的加工，同时零部件的加工工艺难度大大降低；再者压缩弹簧本身的结构变化更加丰富，根据环境的改变，可对压缩弹簧进行适当的改型设计更加可能；通用性更加理想。

其次，本实用新型弹簧座通过螺纹制孔后安装调节螺栓实现活塞杆极限位置的适应性调节；较柱塞式设计结构更加简单，工艺精度要求更低，结构精简，更容易实现；且极限位的调节操作同样简单便捷，因此更加经济实用；下同矩形或梯形齿牙，具有的更加可靠的限位止退功能；装置结构设计经济实用、稳定可靠。

再者，本实用新型拨叉执行机构采用轴对称结构，结合杠杆式撬动原理实现力矩传递；不仅结构紧凑，体积小巧；而且还具有传动更加省力、可靠、高效的优势；可实现大扭矩90°角动力输出。

不仅如此，本实用新型铜制t型结构的轴套14，协同密封圈共同作用，实现了传动轴的自润滑功能；同时实现了扭矩可靠稳定地输出。再者，u型轴对称的双叉头拨叉结构；结构紧凑，体积小巧；传动高效、稳定、迅速；采用杠杆式撬动的方式实现传动轴的扭矩输出；定位销12采用插接安装的方式实现定位销12与拨叉11顶端以及传动轴13中部之间的撬动式扭矩输出传动连接；尺寸配合精度要求低；结构简单，组装方便，经济实用小巧高效。

综上所述，本实用新型具有结构简单，设计紧凑，体积小巧，模块化组装，组装加工简单方便，操作便捷；响应迅速，传动稳定可靠高效，可实现大扭矩输出，具有经济实用最优性价比的综合性优势。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上述实施例，只是本实用新型的较佳实施例，并非用来限制本实用新型实施范围，故凡以本实用新型权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本实用新型权利要求范围之内。