CN103016443A - 一种带卸压槽的气悬浮无摩擦气缸 - Google Patents

一种带卸压槽的气悬浮无摩擦气缸 Download PDF

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Abstract

一种带卸压槽的气悬浮无摩擦气缸，包括缸筒、活塞、活塞杆、前端盖和后端盖，所述活塞杆通过活塞连接头与活塞连接，所述活塞与缸筒间存在间隙，所述前端盖安装在缸筒的前端，所述后端盖安装在缸筒的后端，所述后端盖有进气口，所述前端盖有出气口，所述活塞靠近气缸进气口的一面有均布的进气孔，所述活塞沿均布径向方向的节流孔，所述进气孔沿轴向方向打第一盲孔与节流孔连通，所述活塞靠近气缸出气口一侧设有直径比第一盲孔大的第二盲孔，所述活塞外圆柱面靠近中部设有一圈凹槽，从凹槽上方沿径向打孔与第二盲孔相通形成卸压槽，所述卸压槽与节流孔之间相互隔离。本发明有效避免高低压气流对气膜产生影响、控制精度较高。

Description

一种带卸压槽的气悬浮无摩擦气缸
技术领域
本发明涉及一种气浮气缸。
背景技术
    普通的气缸通常采用机械密封，缸筒和活塞之间存在接触摩擦力。
传统的低摩擦气缸依靠提高加工精度、采用特殊的低摩擦材料或者脂润滑来减小摩擦力，但存在加工困难、成本高、维护困难且寿命短的缺陷；或者通过改善密封形式，来降低摩擦力，如德国FESTO公司采用特殊的密封技术应用于气缸，采用单向密封圈，具有很小的滑行阻力。日本SMC公司采用滚珠导向套技术以及间隙密封技术，该低摩擦气缸在匀速性、高低压摩擦、告诉以及高频方面都有所突破，然而也同样存在一些缺陷，比如对径向载荷敏感，结构复杂、加工制造难度大，价格昂贵。
为满足超精密恒力输出控制、微压动作控制等方面的要求，气体润滑技术在实现零摩擦气缸上得到应用。如专利申请号为201120080863.6的“一种带有气浮轴承的无摩擦气缸”就公布了一种根据气浮原理设计的无摩擦气缸，缸筒与活塞之间留有极小的间隙，在活塞径向上设置匀布的节流孔，通过中空的活塞杆以及软管为缸内的活塞供气，并通过球铰连接使得无摩擦气缸能承受一定的径向负载而不发生活塞卡死在气缸内。但是通过中空活塞杆和软管的供气方式复杂、装配繁琐、不易维护，后来对无摩擦气缸进行了优化，采用气缸自身容腔中的压缩空气作为润滑剂，将气体引入间隙中，使活塞在气缸中处于完全悬浮状态，活塞和缸筒彼此不接触，从而消除了气缸结构中活塞与缸筒之间的摩擦力。但是，不论采用哪种供气方式，由于活塞与缸筒之间留有间隙，气缸的高压腔和低压腔之间存在很大的气压差，从而在间隙间会形成气压流，直接影响活塞通过节流孔在间隙内形成的气压膜，另一方面，气膜形成的前提是间隙内存在一定的气压差，而靠近高压腔一端的间隙气压升高，导致气膜厚度、压力分布不均匀，对该无摩擦气缸的稳定性、精度、承载能力都造成了影响。
发明内容
为了克服已有气浮气缸的高低压气流对气膜产生影响、控制精度较低的不足，本发明提供一种有效避免高低压气流对气膜产生影响、控制精度较高的带卸压槽的气悬浮无摩擦气缸。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 
一种带卸压槽的气悬浮无摩擦气缸，包括缸筒、活塞、活塞杆、前端盖和后端盖，所述活塞杆通过活塞连接头与活塞连接，所述活塞与缸筒间存在间隙，所述前端盖安装在缸筒的前端，所述后端盖安装在缸筒的后端，所述后端盖有进气口，所述前端盖有出气口，所述活塞靠近气缸进气口的一面有均布的进气孔，所述活塞均布沿径向方向的节流孔，所述进气孔沿轴向方向打第一盲孔与节流孔连通，所述活塞靠近气缸出气口一侧设有直径比第一盲孔大的第二盲孔，所述活塞外圆柱面靠近中部设有一圈凹槽，从凹槽上方沿径向打孔与第二盲孔相通形成卸压槽，所述卸压槽与节流孔之间相互隔离。
进一步，所述节流孔内有节流塞。
 更进一步，所述活塞外圆柱上卸压槽也可以开成其他形状。
所述活塞上径向节流孔沿圆周均布，且所述节流孔在轴向方向上至少有两组，靠近气缸进气口的节流孔另一侧布有卸压槽。
本发明的有益效果主要表现在：有效避免高低压气流对气膜产生影响、均衡活塞与缸筒间隙的气压、控制精度较高。
附图说明
图1是一种带卸压槽的气悬浮无摩擦气缸的示意图。
图2是活塞的三维结构图。
图3是活塞结构图。
图4是图3   的A-A截面图。
图5是图3的B-B截面图。
图6是气流原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图6，一种带卸压槽的气悬浮无摩擦气缸，该气缸由缸筒3、活塞4、活塞杆7、前端盖2和后端盖8组成，所述活塞杆7通过活塞连接头与活塞4连接，所述活塞4与缸筒3间存在极小的间隙11，所述端盖安装在缸筒的两端，所述前端盖2上有进气口1，后端盖8上有出气口，所述活塞4靠近气缸进气口的一面有均布的进气孔6，所述活塞均布沿径向方向的节流孔5，所述进气孔6沿轴向方向打第一盲孔与节流孔5连通，所述活塞4靠近气缸出气口一侧有直径比第一盲孔大的第二盲孔，所述活塞4外圆柱面靠近中部设有一圈凹槽，从凹槽上方沿径向打孔与第二盲孔相通形成卸压槽10，所述卸压槽10与节流孔5之间相互隔离。
所述节流孔内有节流塞。所述活塞外圆柱上卸压槽10也可以开成其他形状，能够均衡间隙内气压，促进气膜生成即可。所述活塞上径向节流孔5沿圆周均布，且所述节流孔在轴向方向上至少有两组，靠近气缸进气口的节流孔5另一侧布有卸压槽10。
气缸进气口一侧由缸筒、端盖、活塞形成高压腔13，气缸出气口一侧由缸筒、端盖、活塞形成低压腔9，高压腔为无杆腔。
下面结合图6进行进一步的说明，在活塞靠近中部位置设计有卸压槽，卸压槽与低压腔相通，一方面将从高压腔进入活塞与缸筒间隙的气体流经过一定的缝隙节流阻尼减压后从卸压槽内排出到低压腔，不影响活塞上节流孔形成的气膜，另一方面，从节流孔出来的高压气体在间隙内流动并从相近的卸压槽排出，避免因间隙内气压升高，压差小而无法形成厚度均匀的气膜。
气体从进气口进入高压腔，推动活塞运动，同时高压气体从活塞进气孔进入活塞内，通过节流孔在活塞与缸筒的间隙内形成气膜，供气方式更加简单。  
上述实例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种带卸压槽的气悬浮无摩擦气缸，包括缸筒、活塞、活塞杆、前端盖和后端盖，所述活塞杆通过活塞连接头与活塞连接，所述活塞与缸筒间存在间隙，所述前端盖安装在缸筒的前端，所述后端盖安装在缸筒的后端，所述后端盖有进气口，所述前端盖有出气口，其特征在于：所述活塞靠近气缸进气口的一面有均布的进气孔，所述活塞均布沿径向方向的节流孔，所述进气孔沿轴向方向打第一盲孔与节流孔连通，所述活塞靠近气缸出气口一侧设有直径比第一盲孔大的第二盲孔，所述活塞外圆柱面靠近中部设有一圈凹槽，从凹槽上方沿径向打孔与第二盲孔相通形成卸压槽，所述卸压槽与节流孔之间相互隔离。
2.如权利要求1所述的带卸压槽的气悬浮无摩擦气缸，其特征在于：所述节流孔内有节流塞。
3.如权利要求1或2所述的带卸压槽的气悬浮无摩擦气缸，其特征在于：所述活塞上径向节流孔沿圆周均布，且所述节流孔在轴向方向上至少有两组，靠近气缸进气口的节流孔另一侧布有卸压槽。
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