CN102221025B - 一种气浮式无摩擦气缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气缸技术领域，特别涉及一种气浮式无摩擦气缸，它包括气缸体以及、活塞以及活塞杆，所述前端盖包括前端盖壳体和空气轴承，所述前端盖壳体上设有轴承进气口和前端进气口，所述后端盖包括后端盖壳体，后端盖壳体上设有后端进气口，所述活塞杆穿过空气轴承与活塞连接；所述活塞由活塞主体、活塞前端盖和活塞后端盖组成，所述活塞主体圆周方向上设有若干出气孔，出气孔内设有喷气嘴，所述活塞前端盖和活塞后端盖上均设有单向阀机构。本发明通过空气轴承有效地实现了活塞杆与前端盖的零摩擦，通过带出气孔的活塞有效的实现了活塞外壁与气缸缸筒内壁之间的零摩擦，极大地提高了本发明的工作效率，节省了能耗。

Description

一种气浮式无摩擦气缸

技术领域

本发明涉及气缸技术领域，特别涉及一种气浮式无摩擦气缸。

背景技术

气缸被广泛应用于各个领域，但因现有气缸的活塞密封圈与气缸缸筒之间以及活塞杆与防尘圈之间均存在不同程度的接触摩擦，极大地影响其工作效率。为有效减小气缸的摩擦，提高工作效率，降低能耗，业内做了诸多有意义的探索，如：1、提高气缸的加工精度；2、采用特殊润滑脂；3、使用摩擦系数小的材料等。上述一系列方法虽然可在一定程度上减小气缸的摩擦力，降低能量的损耗，但仍无法彻底解决摩擦力问题，且整个气缸的加工成本不断地提高，使用寿命也会大大降低。

近来，业内在现有低摩擦式气缸基础上，取得了新的突破与创新。具体表现为如下两种新型气缸：

一种是滚珠式无摩擦气缸，这种新型的滚珠式无摩擦气缸采用了间隙密封来降低活塞杆与端盖之间的摩擦力，活塞与缸筒之间应用了滚珠导向套，利用滚珠支撑有效降低了摩擦力。这种新型滚珠式无摩擦气缸在匀速性、高低压摩擦、高速以及高频方面都有所突破，但也同样存在一些缺陷和不足，比如对径向负载敏感，结构复杂、加工制造难度大，价格昂贵。

另一种是膜片式无摩擦气缸，这种气缸的活塞和气缸缸筒壁之间设计了一层彼此连接的隔膜囊，工作过程中两者之间无直接接触，另外，活塞杆前端采用了直线滚珠轴承，大大降低了气缸的摩擦力。膜片式无摩擦气缸虽然具备了所有气缸应具备的特点，但由于这种特殊的膜片式结构的限制，工作行程有限，极大地限制了其应用领域和应用范围。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种结构简单，设置合理，工作行程大且零摩擦的气浮式无摩擦气缸。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的一种气浮式无摩擦气缸，它包括气缸体以及、活塞以及活塞杆，所述气缸体由气缸缸筒以及分别固定设于气缸缸筒两端的前端盖和后端盖组成，所述前端盖包括前端盖壳体和设于前端盖壳体内的空气轴承，所述前端盖壳体上设有轴承进气口和前端进气口，轴承进气口与空气轴承连通，前端进气口连通气缸缸筒内；所述后端盖包括后端盖壳体，后端盖壳体上设有后端进气口，后端进气口连通气缸缸筒内；所述活塞杆一端穿过空气轴承与间隙设于气缸缸筒内的活塞连接；所述活塞由活塞主体、分别固定设于活塞主体两端的活塞前端盖和活塞后端盖组成，所述活塞主体圆周方向上设有若干出气孔，出气孔内设有喷气嘴，所述活塞前端盖和活塞后端盖上均设有单向阀机构。

进一步地，所述活塞杆一端通过前缓冲头与活塞的活塞前端盖连接，所述活塞后端盖外侧设有后缓冲头。

优选地，所述前缓冲头与活塞前端盖之间设有球绞接头。

进一步地，所述活塞主体外壁圆周方向设有导向环。

进一步地，所述出气孔的出口处设有均压槽。

进一步地，所述单向阀机构包括单向阀体，成型于单向阀体上的阀进气口和阀出气口，所述阀进气口内侧设有膜片；所述单向阀体上固定连接有定位套管。

进一步地，所述空气轴承前端与前端盖壳体之间设有孔用弹性挡圈。

进一步地，所述后端盖壳体上设有调节气孔，调节气孔与气缸缸筒内连通，所述调节气孔内设有缓冲调节螺钉。

采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明通过空气轴承有效地实现了活塞杆与前端盖的零摩擦，通过带出气孔的活塞有效的实现了活塞外壁与气缸缸筒内壁之间的零摩擦，极大地提高了本发明的工作效率，节省了能耗。另外，本发明还有效地解决现有低摩擦气缸具有的结构复杂，加工维护困难，行程小，径向负载敏感等缺陷和不足。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明局部剖视结构示意图；

图3是本发明单向阀关闭状态结构示意图；

图4是本发明单向阀工作状态结构示意图；

图5是图2中A处放大结构示意图；

图6是本发明活塞圆周方向截面结构示意图；

图7是本发明活塞轴向方向截面结构示意图；

图8是本发明气缸前端盖截面结构示意图；

图9是本发明气缸后端盖截面结构示意图。

图中：

1、固定螺母；2、活塞杆；3、前缓冲头；4、球绞接头；

5、活塞；51、活塞后端盖；52、喷气嘴；53、活塞前端盖；

54、导向环；55、活塞主体；

56、单向阀机构；561、单向阀体；562、定位套管；563、膜片；

564、阀进气口；565、阀出气口；

6、后缓冲头；

7、后端盖；71、后端盖壳体；72、缓冲调节螺钉；73、缓冲密封圈一；

74、调节气孔；

8、气缸缸筒；

9、前端盖；91、前端盖壳体；92、缓冲密封圈二；93、孔用弹性挡圈；

94、空气轴承；

10、后端进气口；11、前端进气口；12、轴承进气口；

B、间隙；c、节流孔；d、出气孔；e、均压槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

如图1至图9所示，本发明所述的一种气浮式无摩擦气缸，它包括气缸体以及、活塞5以及活塞杆2。也即所述气缸体、活塞5以及活塞杆2构成本发明主体结构，一般均采用金属材料制作而成。

所述气缸体由气缸缸筒8以及分别固定设于气缸缸筒8两端的前端盖9和后端盖7组成。

所述前端盖9包括前端盖壳体91和设于前端盖壳体91内的空气轴承94，所述空气轴承94前端与前端盖壳体91之间设有孔用弹性挡圈93，以对空气轴承94进行轴向定位。另外，前端盖壳体91后端还设有缓冲密封圈二92，以进一步提高本发明密封效果。所述前端盖壳体91上设有轴承进气口12和前端进气口11，轴承进气口12与空气轴承94连通，轴承进气口12用于对空气轴承94进行通气。前端进气口11连通气缸缸筒8内，主要通过前端进气口11对气缸缸筒8内进行通气。

所述后端盖7包括后端盖壳体71，后端盖壳体71上设有后端进气口10，后端进气口10连通气缸缸筒8内，主要通过后端进气口10对气缸缸筒8内进行通气。所述后端盖壳体71上还设有调节气孔74，调节气孔74与连通气缸缸筒8内，所述调节气孔74内设有缓冲调节螺钉72，本发明主要通过调节缓冲调节螺钉72达到调节缓冲效果的作用。所述后端盖壳体71前端设有缓冲密封圈一73，以进一步提高本发明密封效果。

所述活塞5由内部为中空的活塞主体55、分别固定设于活塞主体55两端的活塞前端盖53和活塞后端盖51组成，所述活塞主体55圆周方向上设有若干出气孔d，本发明优选若干出气孔d呈规律排列于活塞主体55，更具体而言，若干出气孔d均匀分布于几个平行圆周之上。所述出气孔d内设有喷气嘴52，用于将活塞主体55内的气体均匀向外喷出。所述出气孔d的出口处设有均压槽e，以实现活塞主体55外壁各处喷压均匀。节流孔c设于喷气嘴52中间位置。

所述活塞5设于气缸缸筒8内，在正常工作状态下，活塞5外壁与气缸缸筒8内壁之间呈一定间隙b，以确保本发明在正常工作状态下实现活塞5与气缸缸筒8之间的零摩擦。所述活塞主体55外壁圆周方向设有导向环54，以防止活塞5在浮起之前或者其它不正常工作状态下与气缸缸筒8之间因摩擦受损，有效地提高了本发明的安全系数。

所述活塞前端盖53和活塞后端盖51上均设有单向阀机构56，以确保气缸缸筒8内两端的气体单向进入活塞5内。所述单向阀机构56包括单向阀体561，成型于单向阀体561上的阀进气口564和阀出气口565，所述阀进气口564内侧设有膜片563。所述单向阀体561上固定连接有定位套管562，定位套管562是将单向阀机构56固定连接于活塞前端盖53和活塞后端盖51上。当单向阀机构56外侧受压时，膜片563将打开，单向阀机构56处于开启状态；当单向阀机构56内侧受压时，膜片563压紧，单向阀机构56处于关闭状态。

所述活塞杆2一端上设有固定螺母1，用于固定连接其它部件；活塞杆2另一端穿过空气轴承94伸入气缸缸筒8内。活塞杆2外径小于空气轴承94内径，以确保活塞杆2浮动时，活塞杆2与空气轴承94实现零摩擦。所述活塞杆2伸入气缸缸筒8内的一端依次通过前缓冲头3、球绞接头4与活塞5的活塞前端盖53连接。前缓冲头3主要作用在于实现缓冲效果，而球绞接头4的主要作用在于当活塞杆2与活塞5发生偏心的情况下起到纠偏的作用。

另外，所述活塞后端盖51外侧设有后缓冲头6，以实现更好的缓冲效果。

本发明工作原理：

在本发明工作前，首先通过轴承进气口12对空气轴承94供气，使空气轴承94正常工作，当轴承进气口12所进气体达到一定压力时，活塞杆2将悬浮起。然后对后端盖7上的后端进气口10供气，气体经后端进气口10进入气缸缸筒8内。气缸缸筒8后端压力升高，气体经活塞后端盖51上的单向阀机构56进入活塞5内，致使活塞5内部压力升高。高压气体从喷气嘴52上的节流孔c喷出，通过均压槽e均压后进入活塞5和气缸缸筒8之间的间隙b内。活塞5在气体作用下浮起，并在气体作用下向前运动，气体气缸前端盖9上的前端进气口11排出。如需进行相反运动，则对气缸前端盖9上的前端进气口11供气，气体最终经后端盖7上的后端进气口10排出，本发明实现与前述相反的运动。在活塞5外壁与气缸缸筒8内壁最终保持一定间隙b情况下，本发明可实现零摩擦操作。

本发明有效实现了无接触式零摩擦力的工作方式，大大降低了能量的损耗，提高了工作效率，从而延长了气缸的使用寿命。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (4)

1.一种气浮式无摩擦气缸，它包括气缸体、活塞(5)以及活塞杆(2)，所述气缸体由气缸缸筒(8)以及分别固定设于气缸缸筒(8)两端的前端盖(9)和后端盖(7)组成，其特征在于：所述前端盖(9)包括前端盖壳体(91)和设于前端盖壳体(91)内的空气轴承(94)，所述前端盖壳体(91)上设有轴承进气口(12)和前端进气口(11)，轴承进气口(12)与空气轴承(94)连通，前端进气口(11)连通气缸缸筒(8)内；所述后端盖(7)包括后端盖壳体(71)，后端盖壳体(71)上设有后端进气口(10)，后端进气口(10)连通气缸缸筒(8)内；所述活塞杆(2)一端穿过空气轴承(94)与间隙(b)设于气缸缸筒(8)内的活塞(5)连接；所述活塞(5)由活塞主体(55)、分别固定设于活塞主体(55)两端的活塞前端盖(53)和活塞后端盖(51)组成，所述活塞主体(55)圆周方向上设有若干出气孔(d)，出气孔(d)内设有喷气嘴(52)，所述出气孔(d)的出口处设有均压槽(e)，所述活塞前端盖(53)和活塞后端盖(51)上均设有单向阀机构(56)，所述后端盖壳体(71)上设有调节气孔(74)，调节气孔(74)与气缸缸筒(8)内连通，所述调节气孔(74)内设有缓冲调节螺钉(72)； 

所述活塞杆(2)一端通过前缓冲头(3)与活塞(5)的活塞前端盖(53)连接，所述活塞后端盖(51)外侧设有后缓冲头(6)；所述前缓冲头(3)与活塞前端盖(53)之间设有球绞接头(4)。 

2.根据权利要求1所述的一种气浮式无摩擦气缸，其特征在于：所述活塞主体(55)外壁圆周方向设有导向环(54)。 

3.根据权利要求2所述的一种气浮式无摩擦气缸，其特征在于：所述单向阀机构(56)包括单向阀体(561)，成型于单向阀体(561)上的阀进气口(564)和阀出气口(565)，所述阀进气口(564)内侧设有膜片(563)；所述单向阀体(561)上固定连接有定位套管(562)。 

4.根据权利要求2所述的一种气浮式无摩擦气缸，其特征在于：所述空气轴承(94)前端与前端盖壳体(91)之间设有孔用弹性挡圈(93)。 

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