CN103047221A - 双作用气悬浮无摩擦气缸 - Google Patents

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Abstract

一种双作用气悬浮无摩擦气缸，包括缸筒、活塞、活塞杆、前端盖和后端盖，活塞从一端面沿轴向方向打第一盲孔形成第一进气孔，再从活塞壁沿径向方向打第二盲孔与第一进气孔连通形成第一节流孔，活塞从另一端面沿轴方向打第三盲孔形成第二进气孔，第二进气孔与活塞另一端面的进气口形成夹角且不相通，再从活塞壁沿径向方向打第四盲孔与第二进气孔连通形成第二节流孔，活塞中部圆周面上有一圈凹槽，从凹槽内沿活塞径向方向打孔通向圆心形成卸压槽，卸压槽沿圆周方向均布且与第一进气孔、第二进气孔、第一节流孔和第二节流孔不相通，活塞与活塞杆连接的一端沿轴向中心打孔与卸压槽连通。本发明采用气缸自身高压腔供气、气膜不受高压影响。

Description

双作用气悬浮无摩擦气缸
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
为了克服传统气缸存在摩擦力的不足，解决气浮无摩擦气缸供气难、气膜形成不稳定的缺点，本发明提供一种采用气缸自身高压腔供气的、气膜不受高压影响的双作用气悬浮无摩擦气缸。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种双作用气悬浮无摩擦气缸，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，所述后端盖上有进出气口，所述活塞从一端面沿轴向方向打第一盲孔形成第一进气孔，所述第一进气孔沿活塞周向均布，再从活塞壁沿径向方向打第二盲孔与所述第一进气孔连通形成第一节流孔，所述第一节流孔在活塞轴向方向至少有两组且对称分布；所述活塞从另一端面沿轴方向打第三盲孔形成第二进气孔，所述第二进气孔与活塞另一端面的进气口形成夹角且不相通，再从活塞壁沿径向方向打第四盲孔与所述第二进气孔连通形成第二节流孔，所述第二节流孔与第一节流孔之间不干涉，所述第二节流孔在活塞轴向方向至少有两组且对称分布；所述活塞中部圆周面上有一圈凹槽，从凹槽内沿活塞径向方向打孔通向圆心形成卸压槽，所述卸压槽沿圆周方向均布且与第一进气孔、第二进气孔、第一节流孔和第二节流孔不相通，所述活塞杆沿轴向中心打通孔，所述活塞与活塞杆连接的一端沿轴向中心打孔与卸压槽连通。
进一步，气悬浮无摩擦气缸为单出杆活塞或双出杆活塞。
本发明的有益效果主要表现在：利用气缸自身容腔中的压缩空气作为润滑剂，活塞在气体作用下可双向运动，活塞与气缸表面内始终存在稳定的气膜，活塞两端均有气浮的进气孔与对应的节流孔，由气缸工作时的高压腔供气，且两端的进气孔成一定的角度不相互干涉，中部开有泄压槽，泄压槽通过活塞杆内的通孔与外界大气压连通，始终保证活塞节流孔与泄压槽之间存在压力梯度,即使活塞在变化运动方向时的瞬间左右两腔的压力相同也不会影响活塞与缸筒间隙气膜的形成。
附图说明
图1是双作用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是图3的C-C截面图。
图7是图3的D-D截面图。
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7，一种双作用气悬浮无摩擦气缸，包括缸筒3、活塞4、活塞杆10、前端盖13和后端盖1，所述活塞杆10与活塞4连接，所述活塞4与缸筒3间存在间隙9，所述前端盖13安装在缸筒3的前端，所述后端盖1安装在缸筒3的后端，所述后端盖1上有进出气口2，所述端盖13上有进出气口12，所述活塞4从一端面沿轴向方向打第一盲孔形成第一进气孔6，所述第一进气孔6沿活塞周向均布，再从活塞壁沿径向方向打第二盲孔与所述第一进气孔连通形成第一节流孔5，所述第一节流孔5在活塞轴向方向至少有两组且对称分布；所述活塞从另一端面沿轴方向打第三盲孔形成第二进气孔15，所述第二进气孔15与活塞另一端面的第一进气孔6形成一定的角度且不相通，再从活塞壁沿径向方向打第四盲孔与所述第二进气孔15连通形成第二节流孔14，所述第二节流孔14与活塞从另一端面形成的第一节流孔5之间不干涉，所述第二节流孔14在活塞轴向方向至少有两组且对称分布；所述活塞中部圆周面上有一圈凹槽7，从凹槽内沿活塞径向方向打孔通向圆心形成卸压槽16，所述卸压槽16沿圆周方向均布且与第一进气孔6和第二进气孔15、第一节流孔5和第二节流孔14不相通，所述活塞杆10沿轴向中心打通孔11，所述活塞与活塞杆连接的一端沿轴向中心打孔8与卸压槽16连通。
所述双作用气悬浮无摩擦气缸可以是单出杆活塞也可以是双出杆活塞。
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力要求的保护范围内，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 (2)

1.一种双作用气悬浮无摩擦气缸，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，所述后端盖上有进出气口，其特征在于：所述活塞从一端面沿轴向方向打第一盲孔形成第一进气孔，所述第一进气孔沿活塞周向均布，再从活塞壁沿径向方向打第二盲孔与所述第一进气孔连通形成第一节流孔，所述第一节流孔在活塞轴向方向至少有两组且对称分布；所述活塞从另一端面沿轴方向打第三盲孔形成第二进气孔，所述第二进气孔与活塞另一端面的进气口形成夹角且不相通，再从活塞壁沿径向方向打第四盲孔与所述第二进气孔连通形成第二节流孔，所述第二节流孔与第一节流孔之间不干涉，所述第二节流孔在活塞轴向方向至少有两组且对称分布；所述活塞中部圆周面上有一圈凹槽，从凹槽内沿活塞径向方向打孔通向圆心形成卸压槽，所述卸压槽沿圆周方向均布且与第一进气孔、第二进气孔、第一节流孔和第二节流孔不相通，所述活塞杆沿轴向中心打通孔，所述活塞与活塞杆连接的一端沿轴向中心打孔与卸压槽连通。
2.如权利要求1所述双作用气悬浮无摩擦气缸，其特征在于：气悬浮无摩擦气缸为单出杆活塞或双出杆活塞。
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