CN103256273A - 自动直线往复式气缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动直线往复式气缸，包括缸筒、设置于缸筒中的活塞和与活塞连接的活塞杆，活塞前端设置有第一密封圈、活塞后端设置有第二密封圈，且第一密封圈的直径小于第二密封圈的直径，活塞上还设置有阀芯，所述阀芯上还设置有第三密封圈、第四密封圈和第五密封圈，还包括定位阀芯在阀芯孔中位置的阀芯定位装置和推动阀芯沿阀芯孔轴向移动的阀芯换向装置；本发明自动直线往复式气缸，其通过设置在活塞上的阀芯、阀芯定位装置和阀芯换向装置来控制第一气腔、第二气腔和第三气腔之间的连通关系，实现了在连续向气缸充气状态和不用其它控制设备的情况下，活塞的自动往复直线运动，气缸结构简单、体积小、制造成本低，能耗低。

Description

自动直线往复式气缸

技术领域

本发明涉及一种气缸，特别涉及一种做往复直线运动的气缸。

背景技术

众所周知，活塞直线往复运动式气缸是以压缩空气为能源，将压缩空气能量转为机械能量，在气动系统中用作往复运动的执行元件，气缸的作用是克服负载带动元件运动。

现有技术中的气缸主要有单作用气缸和双作用气缸两种，这种气缸均控制其活塞运动的气阀相互独立。单作用气缸在气缸的一侧进气，活塞靠设置在气缸另一侧的弹簧推力复位，在向气缸充气状体下不能实现活塞的自动往复运动；双作用气缸，需要不停的转换气缸的进排气方向，才能实现活塞的往复运动，操作过程复杂。

因此，采用这两种形式的气缸驱动元件做往复直线运动时，通常都需要和专门的自动控制系统连接才能实现，造成气缸系统结构复杂，制造成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种自动直线往复式气缸，其在不需要其它控制系统的条件下能自动实现气缸活塞的往复直线运动，从而能简化气缸系统结构，降低成本，以解决现有气缸存在的缺陷。

本发明自动直线往复式气缸，包括缸筒、设置于缸筒中的活塞和与活塞连接的活塞杆，所述活塞的前端设置有与缸筒密封配合的第一密封圈、所述活塞的后端设置有与缸筒密封配合的第二密封圈，且第一密封圈的直径小于第二密封圈的直径，位于第一密封圈和第二密封之间的活塞与缸筒间的间隙为第一气腔，位于活塞前端和缸筒之间的空间为第二气腔，位于活塞后端和缸筒之间的空间为第三气腔；

所述缸筒上设置有与第一气腔连通的进气孔和与第二气腔连通的出气孔，第一气腔的前、后端方向与活塞的前、后端方向一致；

所述活塞上设置有沿其轴向贯通的阀芯孔和连通第一气腔与阀芯孔的第一通气孔，阀芯孔中设置有与其沿轴向滑动配合的阀芯；

所述阀芯上还设置有与阀芯孔密封配合的第三密封圈、第四密封圈和第五密封圈，所述第三密封圈、第四密封圈和第五密封圈从阀芯前端向阀芯后端依次排列，阀芯的前、后端方向与活塞的前、后端方向一致；所述阀芯上还设置有与第三气腔连通的盲孔、与第二气腔连通的第二通气孔和与盲孔连通的第三通气孔；所述第三密封圈位于第二通气孔和第三通气孔之间，所述第三通气孔位于第三密封圈和第四密封圈之间；

所述阀芯孔的孔壁上设置有环形通气槽，所述环形通气槽位于第二气腔和第一通气孔之间的孔壁上；

还包括定位阀芯在阀芯孔中位置的阀芯定位装置和推动阀芯沿阀芯孔轴向移动的阀芯换向装置；

在第四密封圈与环形通气槽和第一通气孔之间的阀芯孔段密封配合状态下，所述第三密封圈和环形通气槽相对，所述第三气腔依次通过盲孔、第三通气孔、环形通气槽和第二通气孔与第二气腔连通，所述第一通气孔与第二气腔和第三气腔封隔；

在第三密封圈与第二气腔和环形通气槽之间的阀芯孔段密封配合状态下，所述第四密封圈和环形通气槽相对，所述第三气腔依次通过盲孔、第三通气孔、环形通气槽和第一通气孔与第一气腔连通。               

进一步，所述阀芯定位装置包括设置在阀芯前端、且端部位于第二气腔中的第一换向弹簧和设置于阀芯后端、且端部位于第三气腔中的第二换向弹簧。

进一步，所述阀芯定位装置包括钢球、斜面定位套和复位弹簧，所述阀芯上并列设置有两条钢球定位环槽，所述活塞上设置有与斜面定位套滑动配合的导向凹槽，钢球一部分位于钢球定位环槽中、钢球的另一部分位于导向凹槽中，所述复位弹簧位于导向环槽中并顶在斜面定位套上，所述斜面定位套的斜面在复位弹簧作用下压在钢球上，所述钢球定位环槽的槽深小于钢球的半径，所述导向凹槽的槽深大于钢球的直径，所述两条钢球定位槽的中心距等于阀芯换向时的轴向移动距离。

本发明的有益效果：本发明自动直线往复式气缸，其通过设置在活塞上的阀芯、阀芯定位装置和阀芯换向装置来控制第一气腔、第二气腔和第三气腔之间的连通关系，实现了在连续向气缸充气状态和不用其它控制设备的情况下，活塞的自动往复直线运动，气缸结构简单、体积小、制造成本低，能耗低。

附图说明

图1为本发明自动直线往复式气缸的第一种阀芯换向到位状态示意图；

图2为本发明自动直线往复式气缸的第二种阀芯换向到位状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

如图所示，本实施例自动直线往复式气缸，包括缸筒1、设置于缸筒1中的活塞2和与活塞2连接的活塞杆3，所述活塞2的前端设置有与缸筒1密封配合的第一密封圈4、所述活塞2的后端设置有与缸筒1密封配合的第二密封圈5，且第一密封圈4的直径小于第二密封圈5的直径，位于第一密封圈4和第二密封5之间的活塞与缸筒间的间隙为第一气腔6，位于活塞2前端和缸筒1之间的空间为第二气腔7，位于活塞2后端和缸筒1之间的空间为第三气腔8；

所述缸筒1上设置有与第一气腔6连通的进气孔9和与第二气腔7连通的出气孔10；

所述活塞2上设置有沿其轴向贯通的阀芯孔和连通第一气腔6与阀芯孔的第一通气孔11，阀芯孔中设置有与其沿轴向滑动配合的阀芯12；

所述阀芯12上还设置有与阀芯孔密封配合的第三密封圈13、第四密封圈14和第五密封圈15，所述第三密封圈13、第四密封圈14和第五密封圈15从阀芯前端向阀芯后端依次排列；所述阀芯12上还设置有与第三气腔8连通的盲孔16、与第二气腔7连通的第二通气孔17和与盲孔16连通的第三通气孔18；所述第三密封圈13位于第二通气孔17和第三通气孔18之间，所述第三通气孔18位于第三密封圈13和第四密封圈14之间；

所述阀芯孔的孔壁上设置有环形通气槽19，所述环形通气槽19位于第二气腔7和第一通气孔11之间的孔壁上；

还包括定位阀芯12在阀芯孔中位置的阀芯定位装置和推动阀芯12沿阀芯孔轴向移动的阀芯换向装置；

在第四密封圈14与环形通气槽19和第一通气孔11之间的阀芯孔段密封配合状态下，所述第三密封圈13和环形通气槽19相对，所述第三气腔8依次通过盲孔16、第三通气孔18、环形通气槽19和第二通气孔17与第二气腔7连通，所述第一通气孔11与第二气腔7和第三气腔8封隔；此状态下，压缩气体从进气孔9进入第一气腔6中，由于第一密封圈4的直径小于第二密封圈5的直径，使得压缩气体对阀芯12施加的轴向向后的推力大于对阀芯12施加的轴向向前的推力，阀芯12因此做由前向后的直线运动，第三气腔8中的气体被压入第二气腔7中、并从出气孔10排出；本实施例中，压缩气体直接作用于第一密封圈4和第二密封圈5上，第二密封圈5的径向承压面积大于第一密封圈4的径向承压面积；当然在不同实施方式中，也可采用后端直径大于前端直径的活塞，这样压缩气体可直接作用于活塞上，同样能实现压缩气体推动活塞从前向后直线运动；

在第三密封圈13与第二气腔7和环形通气槽19之间的阀芯孔段密封配合状态下，所述第四密封圈14和环形通气槽19相对，所述第三气腔8依次通过盲孔16、第三通气孔18、环形通气槽19和第一通气孔11与第一气腔6连通，所述第二气腔7与第一通气孔11和第三气腔8封隔；在此状态下，压缩气体从进气孔9进入第三气腔8中，从而推动活塞2由后向前直线运动，第二气腔7中的气体从出气孔10中排出。

当活塞向前或向后移动到一定位置时，阀芯12便被阀芯换向装置驱动沿轴向移动，阀芯12位置变动实现气流流向的改变，从而使压缩气体推动活塞运动的方向发生改变，当阀芯12位置改变到位后，阀芯定位装置便使阀芯12在活塞上的位置固定下来，从而压缩气体流向稳定。 

作为对本实施例的改进，所述阀芯定位装置包括设置在阀芯12前端、且端部位于第二气腔7中的第一换向弹簧20和设置于阀芯12后端、且端部位于第三气腔8中的第二换向弹簧21；当然在不同实施方式中，所述第一换向弹簧20和第二换向弹簧21也可设置在缸筒1上，或者第一换向弹簧20和第二换向弹簧21也可由固定在阀芯12或缸筒1上的推杆替换。

本实施中，当活塞2从后端向前端移动到第一换向弹簧20与缸筒1接触时，第一换向弹簧20便会推动阀芯12从前向后移动，使第一气腔6与第三气腔8连通的状态变成第一气腔6与第三气腔8封隔、第三气腔8与第二气腔7连通的状态，当换向到位后阀芯定位装置便会将阀芯12位置固定。当活塞从前端向后端移动到第二换向弹簧21与缸筒1接触时，第二换向弹簧21便会推动阀芯12从后向前移动，使第一气腔6重新回到与第三气腔8连通的状态，当换向到位后阀芯定位装置便会再次将阀芯12位置固定。

作为对本实施的改进，所述阀芯定位装置包括钢球22、斜面定位套23和复位弹簧24，所述阀芯12上并列设置有两条钢球定位环槽25，所述活塞2上设置有与斜面定位套23滑动配合的导向凹槽26，钢球22一部分位于钢球定位环槽25中、钢球22的另一部分位于导向凹槽26中，所述复位弹簧24位于导向环槽26中并顶在斜面定位套23上，所述斜面定位套23的斜面在复位弹簧24作用下压在钢球22上，所述钢球定位环槽25的槽深小于钢球22的半径，所述导向凹槽26的槽深大于钢球22的直径，所述两条钢球定位槽25的中心距等于阀芯12换向时的轴向移动距离。

当然在不同实施方式中，所述阀芯定位装置还可采用其它结构，如在活塞2上设置径向孔，在径向孔中设置复位弹簧，钢球22一部分位于径向孔中、另一部分位于钢球定位环槽25中，也能实现定位阀芯12的目的。

本实施例在换向过程中，换向弹簧推动阀芯12移动，阀芯12移动便推动钢球22从一钢球定位环槽25沿斜面定位套23的斜面滑入导向凹槽26中，当阀芯12换向到位后，钢球22又从导向凹槽26中掉入另一钢球定位环槽25中，以固定阀芯12在活塞2上的位置。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种自动直线往复式气缸，包括缸筒、设置于缸筒中的活塞和与活塞连接的活塞杆，其特征在于：

所述活塞的前端设置有与缸筒密封配合的第一密封圈、所述活塞的后端设置有与缸筒密封配合的第二密封圈，且第一密封圈的直径小于第二密封圈的直径，位于第一密封圈和第二密封之间的活塞与缸筒间的间隙为第一气腔，位于活塞前端和缸筒之间的空间为第二气腔，位于活塞后端和缸筒之间的空间为第三气腔；

所述缸筒上设置有与第一气腔连通的进气孔和与第二气腔连通的出气孔；

所述活塞上设置有沿其轴向贯通的阀芯孔和连通第一气腔与阀芯孔的第一通气孔，阀芯孔中设置有与其沿轴向滑动配合的阀芯；

所述阀芯上还设置有与阀芯孔密封配合的第三密封圈、第四密封圈和第五密封圈，所述第三密封圈、第四密封圈和第五密封圈从阀芯前端向阀芯后端依次排列；所述阀芯上还设置有与第三气腔连通的盲孔、与第二气腔连通的第二通气孔和与盲孔连通的第三通气孔；所述第三密封圈位于第二通气孔和第三通气孔之间，所述第三通气孔位于第三密封圈和第四密封圈之间；

所述阀芯孔的孔壁上设置有环形通气槽，所述环形通气槽位于第二气腔和第一通气孔之间的孔壁上；

还包括定位阀芯在阀芯孔中位置的阀芯定位装置和推动阀芯沿阀芯孔轴向移动的阀芯换向装置；

在第四密封圈与环形通气槽和第一通气孔之间的阀芯孔段密封配合状态下，所述第三密封圈和环形通气槽相对，所述第三气腔依次通过盲孔、第三通气孔、环形通气槽和第二通气孔与第二气腔连通，所述第一通气孔与第二气腔和第三气腔封隔；

在第三密封圈与第二气腔和环形通气槽之间的阀芯孔段密封配合状态下，所述第四密封圈和环形通气槽相对，所述第三气腔依次通过盲孔、第三通气孔、环形通气槽和第一通气孔与第一气腔连通。

2.根据权利要求1所述的自动直线往复式气缸，其特征在于：所述阀芯定位装置包括设置在阀芯前端、且端部位于第二气腔中的第一换向弹簧和设置于阀芯后端、且端部位于第三气腔中的第二换向弹簧。

3.根据权利要求1所述的自动直线往复式气缸，其特征在于：所述阀芯定位装置包括钢球、斜面定位套和复位弹簧，所述阀芯上并列设置有两条钢球定位环槽，所述活塞上设置有与斜面定位套滑动配合的导向凹槽，钢球一部分位于钢球定位环槽中、钢球的另一部分位于导向凹槽中，所述复位弹簧位于导向环槽中并顶在斜面定位套上，所述斜面定位套的斜面在复位弹簧作用下压在钢球上，所述钢球定位环槽的槽深小于钢球的半径，所述导向凹槽的槽深大于钢球的直径，所述两条钢球定位槽的中心距等于阀芯换向时的轴向移动距离。