CN102678659A - 一种无杆气缸及其组合以及基于该组合的圆纬机三角座 - Google Patents

Abstract

本发明属于气压传动技术领域，公开了一种无杆气缸，包括缸筒和活塞，所述活塞装配于缸筒内，其特征在于，所述缸筒一端设有端盖，另一端设供工件伸入缸筒的开口，所述端盖或缸筒上设有用于向活塞与端盖、缸筒三者围合而成的闭合腔室进出气的进出气通孔。本发明所述气缸不设活塞杆，不仅节约了活塞杆的材料成本及加工成本，而且节约了活塞杆与活塞进行装配的装配成本，和活塞杆与端盖孔之间的设置的密封圈、防尘圈等部件的材料成本、加工成本及装配成本。而且还可以有效减轻环境中的灰尘对气缸的影响。

Description

一种无杆气缸及其组合以及基于该组合的圆纬机三角座

技术领域

本发明属于机械自动控制气压传动技术领域，涉及一种气动元件，具体的说是涉及气缸。

背景技术

气缸作为气压传动中的气动执行元件，与电磁阀配合使用，广泛应用于自动化控制领域，最常见的是单向输出的单杆气缸，分为单杆单作用气缸、单杆双作用气缸。参照图1，常见气缸一般由缸筒2、端盖1、5、活塞3、活塞杆4以及密封件组成。缸筒2内表面光滑，其表面粗糙度一般应达到Ra0.8um。活塞3设置在缸筒内，可做平稳的往复滑动，为防止活塞左右两腔相互窜气，活塞外围设有活塞密封圈8。活塞杆4固定在活塞一侧，活塞杆与活塞多采用压铆连接或螺母连接。端盖为两个，分设缸筒两端，，有的还在端盖内设有缓冲机构。双作用气缸的活塞两侧腔室均设进出气通口7，单作用气缸则在活塞一侧腔室设进排气通口，另一侧设弹簧等复位机构。杆侧端盖5上设有孔，活塞杆由孔中伸出，孔处设有密封圈6和，有的还设有防尘圈，以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内。杆侧端盖5上一般还会设导向套，以提高气缸的导向精度，承受活塞杆上少量的横向负载，减小活塞杆伸出时的下弯量，延长气缸使用寿命。导向套通常使用烧结含油合金、前倾铜铸件。

在现有技术中，活塞杆伸出缸筒的一端与被动工件通过某种连接方式连接，如焊接，铰接、铆接或螺母连接等等，以实现活塞杆驱动被动工件往复动作。然而，现实中，设备中需要气缸驱动的工件的情况具有多样性，有些工件本身具有复位机构。对于这种工件来说，即使采用单作用气缸，气缸内的复位机构也显得多余，而且在工件不需要由气缸拉动完成复位时，活塞杆与工件的连接显然也是不必要的，不仅会使设备结构更复杂，给设备的装配及维护带来麻烦，也会增加设备的装配和维护成本。

其次，活塞杆的作用在于将活塞的动力传递到工件，当工件细长，可以伸入气缸筒时，仍使用活塞杆传动动力，显然是不必要的。而且活塞杆的设置还会增加气缸的占用空间，不利于设备结构紧凑和美观。

再次，由于活塞杆伸出缸筒的部分完全暴露在外面，工作车间内，随空气流动而飘舞的飞花与灰尘近距离经过活塞杆附近时，因吸附作用，极易沾在裸露的活塞杆表面形成污垢。积聚在活塞杆表面的大量灰尘，会降低活塞杆表面的光滑度，为活塞杆的进出动作带来阻力，影响气缸的灵活性。甚至会因为活塞杆表面长时间未清理的污垢而卡死失效。而且，活塞杆表面的灰尘或污垢还会对密封圈和防尘圈造成压力，灰尘量大时（比如针织或纺织车间），密封圈和防尘圈的磨损加快，气缸寿命随之缩短。

发明内容

本发明的目的是基于上述背景，针对自带复位机构或具有其它复位机制被动工件，提供一种新型气缸，其结构合理，并且能够或者部分解决现有气缸所存在的上述技术问题。

为实现上述的目的，本发明所采用的技术方案是：一种无杆气缸，包括缸筒和活塞，所述活塞装配于缸筒内，其特征在于，所述缸筒一端设有端盖，另一端设供工件伸入缸筒的开口，所述端盖或缸筒上设有用于向活塞与端盖、缸筒三者围合而成的闭合腔室进出气的进出气通孔。

本发明提出的上述气缸具有如下优点：

一、气缸不设活塞杆，与现有气缸相比，不仅节约了活塞杆的材料成本及加工成本，而且节约了活塞杆与活塞进行装配的装配成本（包括人工成本、时间成本、装配过程中产生的能耗成本，如电动螺纹消耗的电能），和活塞杆与端盖孔之间的设置的密封圈、防尘圈等部件的材料成本、加工成本及装配成本。对于具有复位功能且至少部分可伸入缸筒直接接触活塞的工件而言，使用本发明提供的上述气缸作为驱动装置，在简化结构，降低成本等方面，均效果明显。

二、缸筒一端虽然设有开口，但因为缸筒内腔为凹入式结构，在没有外力作用下，流经开口的空气，并不会主动与缸筒内空气发生交换，并携带灰尘进入缸筒。所以，与现有气缸的活塞杆相比，本发明气缸的缸筒内壁并没有太多吸附灰尘的机会。本发明气缸结构可以有效减轻环境中的灰尘对气缸的影响。

本发明所述的气缸适用于，可不依赖气缸复位，且复位方向端或复位方向侧的一部分能够从缸筒的开口端伸入缸筒，并且在复位状态下伸入端与活塞直接相抵的工件。

所述开口结构可以有至少两种形式：

其一，开口为缸筒端口本身，缸筒该端不设其它部件，这种情况下，与现有技术相比，进一步节省了一个端盖的材料成本、加工成本、与缸筒之间进行装配的装配成本。采用此结构，装配气缸时，活塞可以很方便的从开口端装入缸筒，而端盖则优选与缸筒一体铸造成型，以省去端盖的装配过程。

作为改进，绕开口一周设有一引导锥面，所述锥面最小半径处与缸筒内表面相接，以方便活塞装配。

其二，缸筒开口侧端部设另一个端盖或类似部件，所述开口为该端盖上开设的孔。

作为本发明无杆气缸的一种改进，本发明进一步提出一种双活塞无杆气缸，包括缸筒、主活塞、副活塞、一推杆、和一限位杆，所述主活塞和副活塞装配于缸筒内，其特征在于，所述缸筒一端设有端盖，另一端设供工件伸入缸筒的开口，所述副活塞位于主活塞与端盖之间，所述推杆位于主活塞和副活塞之间且与其中一者固定；所述端盖上设有一通孔，所述限位杆一端与所述副活塞固定，另一端由端盖上的通孔伸出，所述限位杆伸出缸筒的一端设有限位块，所述缸筒上设有用于向主活塞与副活塞、缸筒三者围合而成的闭合腔室进出气的第一进出气通孔和用于向副活塞与端盖、缸筒三者围合而成的闭合腔室进出气的第二进出气通孔。

上述双活塞气缸适用于具有两个工作行程的工件的自动控制，其中第二进出气通孔进气，副活塞向开口方向移动，同时主活塞在副活塞通过推杆间接推动作用下同步移动，并推动工件移动，直到限位杆上的限位块撞到端盖为止，工件到达第一行程终点位置。在此基础上，或者第二进出气通孔进气前或出气后，第一进出气通孔进气，主活塞向开口方向移动，并推动工件移动，直到工件达到最大行程终点位置，主活塞停止。需要复位时，可以单第一进出气通孔出气，工件复位至第一行程终点，也可以第一进出气通孔和第二进出气通孔同时出气，工件复位到初始位。

所述限位块优选螺母，通过限位杆上的螺纹装配在限位杆上，以螺母作为限位块的优点在于，可以随意调节螺母在限位杆上的位置，方便校准和调节工件行程，可有效扩大控制适用范围和保持控制精度。

本发明的另一个目的是提供一种组合式无杆气缸，包括气缸座，所述气缸座内具有至少两个柱状气室，每个气室内装配一活塞，所述气室一端密封，另一端设供工件伸入的开口，所述气室侧壁或密封端端壁上设有向活塞与气室密封端端壁、气室侧壁三者围合而成的闭合腔室进出气的进出气通孔。

上述组合式气缸适用于多个被动工件并列设置，且单独动作的应用场合。多个气室形成于一个气缸座上，本发明的一个气缸座其作用相当于固在一起的多个缸筒，但与之相比，结构可以更紧凑，两个气室之间的间隔最小可以是一个缸筒厚度甚至更小。而且，在应用到多个气缸的设备上装配本发明的组合式气缸显然比逐一装配多个气缸方便快捷得多。此外，生产本发明的气缸座，只需一次加工（铸造）成型即可，而生产相当数量的缸筒则需多次加工。

作为上述组合式无杆气缸的一种改进，本发明进一步提出一种组合式双活塞无杆气缸，包括气缸座，所述气缸座内具有至少两个柱状气室，所述气室一端密封，另一端设供工件伸入的开口，所述气室内装配有一个主活塞和一个副活塞，所述主活塞位于副活塞靠近气室开口的一侧，一推杆设置于主活塞和副活塞之间且与其中一者固定；所述气室的密封端设有一通孔，一限位杆一端与所述副活塞固定，另一端由气室的密封端的通孔伸出，所述限位杆伸出气室的一端设有限位块，所述气室侧壁设有用于向主活塞与副活塞、气室侧壁三者围合而成的闭合腔室进出气的第一进出气通孔和用于向副活塞与气室密封端端壁、气室侧壁三者围合而成的闭合腔室进出气的第二进出气通孔。

同样地，所述限位块优选螺母。

在上述组合式气缸基础上，本发明的第三个目的是提供一种针织圆纬机用的三角座，所述三角座主体部分呈圆环结构，所述圆环上沿周向均匀设置多个气室，每个气室内装配一活塞，所述气室一端密封，另一端设供工件伸入的开口，所述气室侧壁或密封端端壁上设有向活塞与气室密封端端壁、气室侧壁三者围合而成的闭合腔室进出气的进出气通孔。

作为上述圆纬机三角座的改进，本发明的第三个目的是提供一种双活塞针织圆纬机用的三角座，所述三角座主体部分呈圆环结构，所述圆环上沿周向均匀设置多个气室，所述气室一端密封，另一端设供工件伸入的开口，所述气室内装配有一个主活塞和一个副活塞，所述主活塞位于副活塞靠近气室开口的一侧，一推杆设置于主活塞和副活塞之间且与其中一者固定；所述气室的密封端设有一通孔，一限位杆一端与所述副活塞固定，另一端由气室的密封端的通孔伸出，所述限位杆伸出气室的一端设有限位块，所述气室侧壁设有用于向主活塞与副活塞、气室侧壁三者围合而成的闭合腔室进出气的第一进出气通孔和用于向副活塞与气室密封端端壁、气室侧壁三者围合而成的闭合腔室进出气的第二进出气通孔。

同样地，所述限位块优选螺母。

附图说明

图1为现有技术中常见单向双作用气缸的结构示意图；

图2为本发明所述无杆气缸的结构示意图；

图3为开口处设有引导锥面的无杆气缸结构示意图；

图4为双活塞无杆气缸结构示意图；

图5为组合式双活塞无杆气缸结构示意图；

图6为装配有双活塞无杆气缸的圆纬机用三角座结构示意图；

图7为图6中A-A向剖面放大结构示意图。

具体实施方式

参照图2，在本例中，所述的无杆气缸，包括缸筒2和活塞3，所述活塞3装配于缸筒2内，所述缸筒2上端设有端盖1，下端端口自然敞开，工件9由端口进入缺筒，工件上端顶靠在活塞3下面，所述缸筒2上开设一用于向活塞3与端盖1、缸筒2三者围合而成的闭合腔室10进出气的进出气通孔7。所述端盖1与缸筒2一体成型。所述活塞外周设密封圈8。

参照图3，该图所示的无杆气缸与图2所示的气缸大体相同，不同之处在于缸筒2下端端口处沿端口周向设有一环形锥面11，所述环形锥面11的最小半径处与缸筒内表面相接。

参照图4，该图所展示的是一个双活塞无杆气缸，包括缸筒2、主活塞19、副活塞16、推杆17、和限位杆15，所述主活塞19和副活塞16装配于缸筒2内，所述缸筒2上端设有端盖1，下端端口自然敞开，所述副活塞16位于主活塞19与端盖1之间，所述推杆17固定在所述副活塞16下方；所述端盖1上设有一通孔，所述限位杆15下端与所述副活塞16固定，上端由端盖1上的通孔伸出，所述限位杆15与端盖之间设有密封圈13，所述限位杆上端设有两个限位用螺母12和一个圆冒螺母，三个螺母之间设垫圈，所述缸筒2侧壁上对应端盖与副活塞之间的位置设有一级进出气孔14，所述缸筒2侧壁上对应主活塞与副活塞之间的位置设有二级进出气孔18。

参照图5，该图所展示的是一个组合式双活塞无杆气缸，包括气缸座20，所述气缸座20内设有三个柱状气室21，所述气室21上端密封，下端设开口。所述气室21内装配有一个主活塞19、一个副活塞16、一个推杆17和一个限位杆15，所述副活塞16位于主活塞19上方，所述推杆17上端固定在所述副活塞16下方；所述气室21的顶壁上设有一通孔，所述限位杆15下端与所述副活塞16固定，上端由气室顶壁上的通孔伸出，所述限位杆15与气缸座20之间设有密封圈13，所述限位杆上端设有两个限位用螺母12和一个圆冒螺母，三个螺母之间设垫圈，所述气室21的侧壁上对应气室顶壁与副活塞之间的位置设有一级进出气孔14，所述气室21的侧壁上对应主活塞与副活塞之间的位置设有二级进出气孔18。

参照图6、7，该图所展示的是一个双活塞圆纬机用三角座，其主体部分呈圆环结构，所述圆环22内沿周向均匀设置20个柱状气室21，所述气室21上端密封，下端设开口。所述气室21内装配有一个主活塞19、一个副活塞16、一个推杆17和一个限位杆15，所述副活塞16位于主活塞19上方，所述推杆17上端固定在所述副活塞16下方；所述气室21的顶壁上设有一通孔，所述限位杆15下端与所述副活塞16固定，上端由气室顶壁上的通孔伸出，所述限位杆15与气缸座20之间设有密封圈13，所述限位杆上端设有两个限位用螺母12和一个圆冒螺母23，三个螺母之间设垫圈，所述气室21的侧壁上对应气室顶壁与副活塞之间的位置设有一级进出气孔14，所述气室21的侧壁上对应主活塞与副活塞之间的位置设有二级进出气孔18。

Claims (10)

1.一种无杆气缸，包括缸筒和活塞，所述活塞装配于缸筒内，其特征在于，所述缸筒一端设有端盖，另一端设供工件伸入缸筒的开口，所述端盖或缸筒上设有用于向活塞与端盖、缸筒三者围合而成的闭合腔室进出气的进出气通孔。

2.根据权利要求1所述的无杆气缸，其特征在于，所述开口为缸筒端口。

3.根据权利要求2所述的无杆气缸，其特征在于，所述开口处绕开口一周设有一引导锥面，所述锥面最小半径处与缸筒内表面相接。

4.一种双活塞无杆气缸，包括缸筒、主活塞、副活塞、推杆、和限位杆，所述主活塞和副活塞装配于缸筒内，其特征在于，所述缸筒一端设有端盖，另一端设供工件伸入缸筒的开口，所述副活塞位于主活塞与端盖之间，所述推杆位于主活塞和副活塞之间且与其中一者固定；所述端盖上设有一通孔，所述限位杆一端与所述副活塞固定，另一端由端盖上的通孔伸出，所述限位杆伸出缸筒的一端设有限位块，所述缸筒上设有用于向主活塞与副活塞、缸筒三者围合而成的闭合腔室进出气的第一进出气通孔和用于向副活塞与端盖、缸筒三者围合而成的闭合腔室进出气的第二进出气通孔。

5.根据权利要求4所述的双活塞无杆气缸，其特征在于，所述限位块为螺母，通过限位杆上的螺纹装配在限位杆上。

6.一种组合式无杆气缸，包括气缸座，所述气缸座内具有至少两个柱状气室，每个气室内装配一活塞，所述气室一端密封，另一端设供工件伸入的开口，所述气室侧壁或密封端端壁上设有向活塞与气室密封端端壁、气室侧壁三者围合而成的闭合腔室进出气的进出气通孔。

7.一种组合式双活塞无杆气缸，包括气缸座，所述气缸座内具有至少两个柱状气室，所述气室一端密封，另一端设供工件伸入的开口，所述气室内装配有一个主活塞和一个副活塞，所述主活塞位于副活塞靠近气室开口的一侧，一推杆设置于主活塞和副活塞之间且与其中一者固定；所述气室的密封端设有一通孔，一限位杆一端与所述副活塞固定，另一端由气室的密封端的通孔伸出，所述限位杆伸出气室的一端设有限位块，所述气室侧壁设有用于向主活塞与副活塞、气室侧壁三者围合而成的闭合腔室进出气的第一进出气通孔和用于向副活塞与气室密封端端壁、气室侧壁三者围合而成的闭合腔室进出气的第二进出气通孔。

8.根据权利要求7所述的组合式双活塞无杆气缸，其特征在于，所述限位块为螺母，通过限位杆上的螺纹装配在限位杆上。

9.一种针织圆纬机用的三角座，所述三角座主体部分呈圆环结构，所述圆环上沿周向均匀设置多个气室，每个气室内装配一活塞，所述气室一端密封，另一端设供工件伸入的开口，所述气室侧壁或密封端端壁上设有向活塞与气室密封端端壁、气室侧壁三者围合而成的闭合腔室进出气的进出气通孔。

10.一种双活塞针织圆纬机用的三角座，所述三角座主体部分呈圆环结构，所述圆环上沿周向均匀设置多个气室，所述气室一端密封，另一端设供工件伸入的开口，所述气室内装配有一个主活塞和一个副活塞，所述主活塞位于副活塞靠近气室开口的一侧，一推杆设置于主活塞和副活塞之间且与其中一者固定；所述气室的密封端设有一通孔，一限位杆一端与所述副活塞固定，另一端由气室的密封端的通孔伸出，所述限位杆伸出气室的一端设有限位块，所述气室侧壁设有用于向主活塞与副活塞、气室侧壁三者围合而成的闭合腔室进出气的第一进出气通孔和用于向副活塞与气室密封端端壁、气室侧壁三者围合而成的闭合腔室进出气的第二进出气通孔。

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