專利名稱：偏心活塞桿式流體驅(qū)動缸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種關(guān)于利用壓力流體驅(qū)動活塞桿作往復(fù)運動的流體驅(qū)動缸、特別是一種關(guān)于活塞桿只作往復(fù)運動而不會轉(zhuǎn)動的流體驅(qū)動缸的發(fā)明。
流體驅(qū)動缸(包括以油、水或空氣等壓力流體作為驅(qū)動介質(zhì)的各種往復(fù)運動缸)，是一種古老而又基本的液壓元件。它的主要作用是將流體的壓力能轉(zhuǎn)換成往復(fù)運動機械能，產(chǎn)生直線往復(fù)運動及推動力。作為液壓或氣動系統(tǒng)的執(zhí)行元件，流體驅(qū)動缸被廣泛地使用于各種工業(yè)領(lǐng)域中。
隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，人們對流體缸尤其是氣動缸活塞桿的運動形式及精度的要求也進(jìn)一步提高。在許多領(lǐng)域如自動裝配生產(chǎn)線、物料傳輸生產(chǎn)線、包裝及印刷工業(yè)生產(chǎn)線中等，不僅要求流體驅(qū)動缸能夠提供往復(fù)運動，而且希望其活塞桿在作往復(fù)運動的同時，不產(chǎn)生任何旋轉(zhuǎn)運動，以精確地重復(fù)根據(jù)工作要求而設(shè)定的運動軌跡及動力傳遞。
從防止流體驅(qū)動缸活塞桿旋轉(zhuǎn)的方法來看，目前大致有兩類;一類是所謂的外部固定法，一種是內(nèi)部固定法。采用外部固定方法時，一般是加上由導(dǎo)向桿及連接塊組成的導(dǎo)向機構(gòu)，實現(xiàn)活塞桿或缸體的純往復(fù)運動。這種方法的缺點是安裝體積大，零件數(shù)較多，導(dǎo)向孔的加工難度大等。另一種防止活塞桿在往復(fù)運動時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的方法是所謂內(nèi)部固定法。在這種方法中，又有好幾種形式一是在缸體的內(nèi)部及活塞桿的適當(dāng)部位開設(shè)花鍵、平鍵或?qū)蜾N等，另一種則是采用非圓形斷面的缸孔及活塞如圓錐形，三角形，矩形等。除此之外，還有一種采用兩個或更多個整體式平行缸及活塞桿、而在外部將數(shù)根活塞桿作機械固定的方法。這些方法雖然都能達(dá)到活塞桿只作往復(fù)運動而不轉(zhuǎn)動的要求，但均存在著或者是零件數(shù)較多，或者是零件的加工復(fù)雜而最終導(dǎo)致成本較高、安裝體積大等問題，尤其是在制作大行程流體驅(qū)動缸時，情況更是如此。
針對這種情況，本發(fā)明的目的在于提供一種加工簡單、成本低、體積小、重量輕、工作可靠、可方便地實現(xiàn)大行程往復(fù)運動的活塞桿非旋轉(zhuǎn)式流體驅(qū)動缸。
發(fā)明的意圖由下述方法實現(xiàn)在一個圓柱形的缸孔中，安設(shè)一個圓柱形的活塞，活塞的外圓面設(shè)有圓形密封圈。缸體的兩端設(shè)有缸蓋，缸蓋的外形可以是圓柱形或其它形狀，但與缸體不能作相對的軸向及旋轉(zhuǎn)運動。在活塞及缸蓋中部偏離中心的某一部位，分別開設(shè)一個相互同心但與缸孔不同心的偏心孔?；钊麠U的外圓面通過所論偏心孔與活塞連接在一起，兩者之間為緊固連接，使之不能產(chǎn)生任何相對運動。在缸蓋上的偏心孔處，設(shè)置一個滑動軸承或滾珠式直線運動軸承，活塞桿與該軸承的內(nèi)孔為間隙配合，兩者之間可以產(chǎn)生往復(fù)運動。為防止流體外漏，在缸蓋的適當(dāng)部位，設(shè)有與活塞桿表面配合的密封圈。
由于活塞桿的軸心與缸孔及缸蓋的軸心不在一條線上即存在一個偏心，而活塞桿與活塞又是緊固在一起的，加之缸蓋也不能相對于缸體轉(zhuǎn)動，故活塞桿只能相對于缸孔和缸蓋作往復(fù)運動而不能轉(zhuǎn)動，從而既簡單又可靠地實現(xiàn)了發(fā)明的意圖，其結(jié)構(gòu)原理如附圖
一所示，圖中的“K1”，“K2”為流體通道，壓力流體將通過該通道被輪流送進(jìn)活塞的兩側(cè)，驅(qū)動活塞及活塞桿向左右往復(fù)運動。
在采用孔用卡圈對缸蓋作軸向固定的場合，為了保證缸蓋本身不會相對于缸孔旋轉(zhuǎn)，在本發(fā)明中采用了如下方法在缸體主缸孔的兩側(cè)，分別開設(shè)了兩個直徑較大、與缸蓋外圓面配合的偏心側(cè)孔，該偏心側(cè)孔的中心不能與主缸孔同心，也可不與活塞桿同心。也就是說，在使缸蓋的內(nèi)孔及活塞桿與缸孔中心具有一個偏心量“E1”的同時，使缸蓋的外圓面及直徑較大的兩端側(cè)孔與主缸孔之間也具有一個偏心量“E2”(“E2”可等于“E1”)，如附圖四-附圖六中所示。
為了減少往復(fù)運動面的接觸磨損，在活塞的外部與缸孔表面之間安設(shè)了一個可繞自己軸心旋轉(zhuǎn)的抗磨軸承環(huán)。
設(shè)置在缸蓋處的軸承，既可以是滑動軸承，也可以是滾珠式直線運動軸承，但后者的價格較貴。為解決活塞桿對滑動軸承產(chǎn)生的偏磨問題及降低成本，在本發(fā)明中采用了如下方法在缸蓋上的偏心孔與滑動軸承之間，安設(shè)一個可繞自己軸線轉(zhuǎn)動的滾動軸承，滑動軸承的外圓面同滾動軸承的內(nèi)圈為緊配合，內(nèi)圓面則與活塞桿表面相配合。當(dāng)流體缸工作時，滾動軸承的間歇滾動可以不斷地改變滑動軸承與活塞桿之間的接觸摩擦部位。
因為本發(fā)明所論流體驅(qū)動缸的所有配合面均為圓環(huán)形表面，故加工容易，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低廉。又因不存在如導(dǎo)向桿之類的任何外部附加零部件，故體積很小且特別適應(yīng)于制造大行程的流體缸。
與現(xiàn)有的各種活塞桿非旋轉(zhuǎn)式流體缸相比，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，加工成本低，體積小，工作可靠、尤其適應(yīng)于制造大行程流體驅(qū)動缸等一系列優(yōu)點。
依據(jù)本發(fā)明提出的實施例由附圖二-附圖六給出，附圖二為偏心單活塞桿式流體缸，缸蓋與缸體之間采用螺桿連接，附圖三是其側(cè)視圖;附圖四表示另一種結(jié)構(gòu)的偏心單活塞桿流體缸，其缸蓋與缸體的固定為孔用卡圈形式，附圖五是其側(cè)視圖。附圖六表示一種偏心雙活塞桿流體缸的實施例，活塞桿在不旋轉(zhuǎn)的同時，可向缸體兩側(cè)提供直線運動及驅(qū)動力，因為其側(cè)視圖與附圖五基本相同，故予省略。
下面，結(jié)合附圖二-附圖六，詳細(xì)說明依據(jù)本發(fā)明提出的偏心活塞桿式流體驅(qū)動缸的結(jié)構(gòu)特點及工作原理。
如附圖二所示，該流體驅(qū)動缸主要由缸體(01)，活塞桿(02)，(兩片式)活塞(03)，抗磨軸承環(huán)(04)，大密封圈(05)，(06)，緊固螺母(07)，前缸蓋(08)，滑動軸承(09)，滾針軸承(10)，前缸蓋密封圈(11)，后缸蓋(12)，連接螺釘(13)等零部件組成。在缸體(01)兩端的適當(dāng)部位，設(shè)有流體通道即流體進(jìn)出口“K1”及“K2”。
從圖中可以看出，活塞桿(02)的軸線及前后、缸蓋(08)，(12)上的孔軸線與缸孔的軸線之間均有一個偏心“E1”?；钊?03)與活塞桿(02)之間由螺母(07)加以緊固，使兩者之間不能產(chǎn)生任何相對運動。這樣，活塞桿及活塞便無法相對于任何軸線轉(zhuǎn)動而只能作軸向運動。
當(dāng)有徑向載荷或轉(zhuǎn)動力矩作用在活塞桿上時，則會使活塞桿及活塞的部分圓形表面分別與各自的配合表面產(chǎn)生接觸，由此接觸反力而形成反力矩。為了減少因這種接觸反力造成的偏磨，在活塞的外圓面設(shè)置了一個可自由轉(zhuǎn)動的抗磨軸承環(huán)(04)，而在缸蓋的偏心孔與活塞桿之間，則設(shè)置了一個滾針軸承(10)及一個滑動軸承(09)。(必要時，滑動軸承可以同滾針軸承的內(nèi)圈合為一體)。這樣，滑動軸承的內(nèi)表面與活塞桿接觸，滾動軸承的間歇滾動則可不斷地改變滑動軸承內(nèi)表面與活塞桿的接觸部位，以使整個軸承內(nèi)表面磨損均勻。由于一般情況下，作用于氣動缸活塞桿的轉(zhuǎn)動力矩并不大，故可把活塞桿與缸孔之間的偏心設(shè)計得很小，以盡量減少由于作用在活塞上的軸向力不重合而產(chǎn)生的力矩。
在缸體的兩端開設(shè)有流體通道“K1”及“K2”，當(dāng)壓力流體從“K1”進(jìn)入、而“K2”接通至低壓管道時，活塞桿便產(chǎn)生向右面方向的運動，反之亦然。
缸蓋及缸孔之間由連接螺釘(13)加以軸向固定，同時防止缸蓋的轉(zhuǎn)動。缸蓋上的安裝法蘭外圓面既可以是與缸孔同心的形式，也可以是與活塞桿同心的形式，附圖三所示結(jié)構(gòu)為安裝法蘭的外圓面與活塞桿同心的結(jié)構(gòu)。
附圖四表示了依據(jù)本發(fā)明提出的另一種偏心單活塞桿式流體驅(qū)動缸的結(jié)構(gòu)。與前述實施例不同的是，在本實施例中，兩端缸蓋不是由連接螺釘進(jìn)行軸向及旋轉(zhuǎn)固定，而是由兩個直徑較大的偏心側(cè)孔及孔用卡圈實現(xiàn)軸向及旋轉(zhuǎn)固定，以進(jìn)一步簡化結(jié)構(gòu)及減小流體驅(qū)動缸的軸向尺寸。
為了防止缸蓋本身相對于缸體的轉(zhuǎn)動，缸蓋外圓面及與之相配合的側(cè)孔中心與缸孔中心也存在著一個偏心量“E2”。
實施例由缸體(01)，活塞桿(02)，整體式活塞(03)，抗磨軸承環(huán)(04)，大密封圈(05)，(06)，緊固螺母(07)，前缸蓋(08)，滑動軸承(09)，滾珠軸承(10a)，前缸蓋密封圈(11)，后缸蓋(12)，兩個孔用卡圈(14)，永久性磁鐵(15)等零部件組成。在缸體兩端的適當(dāng)部位，開設(shè)有流體通道“K1”及“K2”。
當(dāng)壓力流體從流體通道“K1”，“K2”被輪流送進(jìn)活塞的兩側(cè)時，活塞桿便會在活塞的推動下，相應(yīng)的向右、左方向運動。與前述實施例一樣，因為活塞與活塞桿為緊固連接，活塞桿中線相對于缸孔中心有一個偏心“E1”，缸蓋外圓面中心與缸孔中心也有一個偏心“E2”，故活塞及活塞桿只能作軸向運動而不會相對于缸體轉(zhuǎn)動。
在活塞(03)上設(shè)置永久性磁鐵(15)的目的，是為了便于制造位置感應(yīng)型流體驅(qū)動缸。
在活塞左端面開設(shè)了一個圓環(huán)槽，該圓環(huán)槽與滑動軸承的右端為間隙配合，以構(gòu)成一個簡易型緩沖裝置。
附圖六為本發(fā)明用于偏心雙活塞桿式流體驅(qū)動缸的實施例。
與前述兩個實施例相比，本實施例的不同點在于活塞桿同時伸出前、后缸蓋，故可向缸體兩側(cè)提供直線運動及驅(qū)動力。因此，在前后缸蓋上均設(shè)置了滑動軸承(09)及密封圈(11)?？紤]到在某些應(yīng)用中，作用在活塞桿上的轉(zhuǎn)矩及徑向載荷很小即作用在滑動面之間的徑向載荷很小，為盡量簡化結(jié)構(gòu)及降低加工成本，在本實施例中采用了低成本結(jié)構(gòu)設(shè)計。
如附圖六所示，本實施例由缸體(01)，活塞桿(02)，整體式活塞(03)，大密封圈(05)，(06)，前缸蓋(08)，后缸蓋(12)，兩個孔用卡圈(15)，兩個滑動軸承(09)，將活塞與活塞桿連接成一體的圓錐銷(16)等零部件組成?；钊系膬?nèi)孔及活塞桿中心相對于缸孔有一個偏心“E1”，缸蓋的外圓面及兩側(cè)直徑較大的側(cè)孔中心與缸孔中心也有一個偏心“E2”，從而保證活塞及活塞桿無法帶動缸蓋一起相對于缸體轉(zhuǎn)動而只能作往復(fù)運動。
在缸體兩端的適當(dāng)部位，開設(shè)有流體通道即流體的進(jìn)出口“K1”及“K2”。在活塞的兩端面上開設(shè)了兩個圓環(huán)槽，分別與前后缸蓋上的軸承支承突出部形成間隙配合，構(gòu)成兩個簡易型緩沖裝置。
由于本實施例的工作原理及其他結(jié)構(gòu)特點同前述兩個實施例基本相同，故不在此贅述。
如果在活塞與兩端缸蓋之間設(shè)置適當(dāng)?shù)目烧{(diào)型減振緩沖裝置，便可得到動態(tài)性能良好的各種流體驅(qū)動缸。
順便指出，利用本發(fā)明提出的基本原理即活塞桿軸線與缸孔軸線不同心的基本結(jié)構(gòu)，還可以制造出各種不同類型的流體驅(qū)動缸如單作用多活塞伸縮式流體缸，雙作用多活塞伸縮式流體缸及其他派生產(chǎn)品等。
附圖中的圖號說明(01)，缸體;(02)，活塞桿;(03)，活塞;(04)，抗磨軸承環(huán)，(05)，(06)，大密封圈;(07)，緊固螺母;(08)，前缸蓋;
(09)，滑動軸承;(10)，滾動軸承;(11)，前缸蓋密封圈;
(12)，后缸蓋;(13)，軸向連接螺釘;(14)，孔用卡圈;
(15)，永久性磁鐵;(16)，錐面圓柱銷;
“E1”，活塞桿及缸蓋中部孔與缸孔的偏心量;
“E2”，缸蓋外圓面中心與缸孔中心的偏心量;
“K1”、“K2”，流體通道(流體進(jìn)出口)。
權(quán)利要求
“偏心活塞桿式流體驅(qū)動缸”，為一種利用壓力流體(包括油、水及空氣等)驅(qū)動活塞桿作往復(fù)運動而不會轉(zhuǎn)動的流體驅(qū)動缸，其基本功能是將流體的壓力能轉(zhuǎn)換成純往復(fù)運動機械能，產(chǎn)生直線往復(fù)運動及推動力，為一種液壓或氣動系統(tǒng)的執(zhí)行元件。該流體驅(qū)動缸主要由缸體(01)，活塞桿(02)，活塞(03)，抗磨軸承環(huán)(04)，大密封圈(05)，(06)，緊固螺母(07)，前缸蓋(08)，滑動軸承(09)，滾動軸承(10)，缸蓋密封圈(11)，后缸蓋(12)等零部件組成，其權(quán)利要求如下1、活塞桿的軸線與缸孔的軸線之間有一個偏心距。
2.缸蓋上(通過軸承等零件)與活塞桿配合的內(nèi)孔中心與缸孔中心也有一個偏心距“E1”。
3.根據(jù)權(quán)利要求“1”所述的流體驅(qū)動缸，其特征在于當(dāng)采用孔用卡圈對缸蓋作軸向固定時，缸蓋外圓面的中心與缸孔的中心也有一個偏心距，以放置缸蓋本身相對于缸孔的轉(zhuǎn)動。
4.在缸蓋上的內(nèi)孔與滑動軸承之間，設(shè)置了一個滾動軸承。該滾動軸承的作用是帶動滑動軸承作間歇滾動，以不斷地改變滑動軸承與活塞桿的接觸摩擦部位。
全文摘要
“偏心活塞桿式流體驅(qū)動缸”，是一種利用壓力流體(包括油、水及空氣等)驅(qū)動活塞桿只作往復(fù)運動而不會轉(zhuǎn)動的流體驅(qū)動缸。其基本功能是將流體的壓力能轉(zhuǎn)換成純往復(fù)運動機械能，為一種氣動或液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件。其主要結(jié)構(gòu)特點是活塞桿同缸孔及缸蓋上的內(nèi)孔等具有一定的偏心量，從而可簡單有效地實現(xiàn)活塞桿只作往復(fù)運動而不會轉(zhuǎn)動的要求。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、加工容易、體積小、成本低、尤其適應(yīng)于制作大行程流體缸等一系列優(yōu)點。
文檔編號F15B15/14GK1114011SQ9410570
公開日1995年12月27日 申請日期1994年5月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月24日
發(fā)明者杜長春 申請人:杜長春