CN103423230A

CN103423230A - 组合缸及应用

Info

Publication number: CN103423230A
Application number: CN2013103688358A
Authority: CN
Inventors: 王建军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-08-22
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2033-08-22
Also published as: CN103423230B

Abstract

本发明提供组合缸及其应用，该组合缸具有垂直布置的A多位缸和水平布置的B多位缸，所述的A多位缸和B多位缸都具有n个直线排列双作用缸，n≥2，每个双作用缸内设置设置一个活塞，每个双作用缸两端分别设置气/液口，两个双作用缸之间设置缸间孔，一个活塞杆与所述缸间孔密封配合并可轴向平移，其特征在于：活塞上设置活塞孔，活塞杆上设置n个宽度大于等于活塞厚度、直径窄缩的滑移段，活塞杆被所述的滑移段分割成n+1个挡阻段，所述活塞孔与活塞杆在滑移段密封配合，当滑移段的长度大于与其配合的活塞的厚度时，活塞能在滑移段内与活塞杆相对平移。本发明能实现多点位，且最大限度减少气缸体积，也无需单独控制两个供压系统。

Description

组合缸及应用

技术领域

本发明涉及气缸、油缸领域，特别涉及一种具有多段直线行程的组合缸及应用。

背景技术

气缸和油缸是一种将液体或压缩气体的压力能转换为机械能的气动或液压执行元件。常见的这种缸一般由缸筒、活塞和活塞杆组成。一般具有两个气室或油室，提供一段直线往复运动行程。然而在一些机械设备和装置中往往需要提供两段直线往复运动行程来满足某些机构运动的要求，比如在汽车制造业中通常采用机器人焊钳对金属薄板进行点焊电阻点焊，其中机器人焊钳上的可动侧电极在接近工件时需要第一段直线行程，在加压焊接时则需要第二段直线行程。这种两段式直线行程采用一个普通气缸无法实现，从机械原理的角度将两个普通气缸简单串联理论上可以实现两段式直线行程。但是这种组合在实际应用中碰到的问题是体积大、长度太长，无法装配使用。

公开号为102330716A的中国发明专利申请公开了一种两段直线行程的四气室气缸，将一个大气缸套装在一个小气缸之外,以小气缸作为大气缸的活塞,大气缸和小气缸共用一个活塞杆,该活塞杆由主活塞杆和辅助活塞杆组合而成,其中主活塞杆和辅助活塞杆均采用外管与内管的夹套结构,夹套之间留有环柱形空间,最终利用主活塞杆和辅助活塞杆的环柱形空间以及辅助活塞来解决小气缸中两个气室的气路设计难题。然而这种设计思想若应用到多行程例如8行程的直线往复运动，需要大气缸套小气缸再套更小的气缸再套小小的气缸……共需7个气缸嵌套，将导致整个机构非常庞杂，体现不了体积小、节省空间等优点。

公开号为202707668U的中国实用新型专利公开了一种分段式多行程气缸，在气缸体内设置的多个活塞将气缸分割成多个气室，每个气室设置限位挡圈和进气口，其中两个进气口通低压压缩空气，其它进气口通高压压缩空气，利用两个低压进气孔通入低压压缩空气实现两个行程，再根据两个低压进气口和其它高压进气口的组合，利用压缩空气的压力差实现四个行程，但在某些特定的场合如汽车上只有一种压力的气源就无法应用。而且，由于空气的体积可以被压缩，因此可以利用压缩空气的压力差实现上述行程；而液体的体积几乎不可以被压缩，利用液体的压力差不好实现上述行程，否则可能对油泵造成损坏。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种无需多个气缸进行嵌套，也无需多个气缸串联，又具有多段直线行程的缸组合起来实现特定的功能。本发明的另外一个目的是提供这种组合缸在诸如机动车变速器操纵机构中、工业机器人中的应用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

这种组合缸，具有垂直布置的A多位缸和水平布置的B多位缸，所述的A多位缸和B多位缸都具有n个直线排列双作用缸，n≥2，每个双作用缸内设置一个活塞，每个双作用缸两端分别设置气/液口，两个双作用缸之间设置缸间孔，一个活塞杆与所述缸间孔密封配合并可轴向平移，其特征在于：活塞上设置活塞孔，活塞杆上设置n个宽度大于等于活塞厚度、直径窄缩的滑移段，活塞杆被所述的滑移段分割成n+1个挡阻段，所述活塞孔与活塞杆在滑移段密封配合，当滑移段的长度大于与其配合的活塞的厚度时，活塞能在滑移段内与活塞杆相对平移。

进一步地，A多位缸具有两个直线排列的第一双作用缸121和第二双作用缸122，第一双作用缸内设置第一活塞111、第一双作用缸的两端分别设置第一气/液口101和第二气/液口102；第二双作用缸内设置第二活塞112，第二双作用缸的两端分别设置第三气/液口103和第四气/液口104；A多位缸活塞杆上设置宽度大于活塞厚度的第一滑移段131和第二滑移段132，A多位缸活塞杆被所述的第一滑移段和第二滑移段分割成第一挡阻段141、第二挡阻段142和第三挡阻段143；第一滑移段131的长度与第二活塞112的厚度之差等于第二滑移段132的长度与第一活塞111的厚度之差。

作为优选方案，第一滑移段131的长度=第二滑移段132的长度=38mm；第一活塞111的厚度=第二活塞112的厚度=18mm；第一双作用缸121内腔的长度=第二双作用缸122内腔的长度=58mm，第二挡阻段142的长度=第一双作用缸121和第二双作用缸122之间的缸间孔的长度；若定义第一至第四气/液口分别进气/液时A多位缸活塞杆的止位分别为H1、H2、 H 3和H 4，则H1= H 4，H1- H2= H3 - H4=20mm。

更进一步地，B多位缸具有三个直线排列的第三双作用缸221、第四双作用缸222和第五双作用缸223，第三双作用缸内设置第三活塞211，第三双作用缸的两端分别设置第五气/液口201和第六气/液口202；第四双作用缸222内设置第四活塞212，第四双作用缸的两端分别设置第七气/液口203和第八气/液口204；第五双作用缸223内设置第五活塞213，第五双作用缸的两端分别设置第九气/液口205和第十气/液口206；B多位缸活塞杆上设置宽度等于第三活塞211厚度的第三滑移段231、宽度大于相应活塞厚度的第四滑移段232和第五滑移段233，B多位缸活塞杆被第三滑移段、第四滑移段和第五滑移段分割成第四挡阻段241、第五挡阻段242、第六挡阻段243和第七挡阻段244；其特征在于：第三双作用缸221内腔的长度+第三双作用缸221和第四双作用缸222之间的缸间孔的长度≤第五挡阻段242的长度+第四滑移段232的长度；第四双作用缸222内腔的长度-第四滑移段232的长度≥第五双作用缸223内腔的长度-第五滑移段233的长度。

作为优选方案，第三双作用缸221内腔的长度=第四双作用缸222内腔的长度=第五双作用缸223内腔的长度=50mm；第三活塞211的厚度=第四活塞212的厚度=第五活塞213的厚度=18mm；第三双作用缸221与第四双作用缸222之间的缸间孔的长度=第四双作用缸222与第五双作用缸223之间的缸间孔的长度=67mm；第五挡阻段242的长度=第六挡阻段243的长度=92mm；第四滑移段232的长度=第五滑移段233的长度=32mm；若定义第五至第九气/液口分别进气/液时B多位缸活塞杆的止位为L1、L2、L3、L4和L5，则：L2- L4= L5- L3= L3- L1=7mm，L2- L5=11mm。

这种组合缸可应用在机动车变速器操纵机构中。

与现有技术相比本发明的有益效果是：垂直方向多位行程和水平方向多位行程的组合能实现更多点位，同时最大限度的减少了气缸的体积，缩短了气缸的长度，节省了空间；也无需单独控制两个供压系统。

附图说明

图1为A多位缸的结构示意图。

图2为B多位缸的结构示意图。

图3为A多位缸不同气/液口进气/液时的行程示意图。

图4为B多位缸不同气/液口进气/液时的行程示意图。

图5为现有十档位机动车变速器的档位分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

实施例1：参见附图1和附图3。

A多位缸具有两个直线排列的和第二双作用缸122，第一双作用缸内设置第一活塞111、第一双作用缸的两端分别设置第一气/液口101和第二气/液口102；第二双作用缸内设置第二活塞112，第二双作用缸的两端分别设置第三气/液口103和第四气/液口104；A多位缸活塞杆上设置宽度大于活塞厚度的第一滑移段131和第二滑移段132，A多位缸活塞杆被所述的第一滑移段和第二滑移段分割成第一挡阻段141、第二挡阻段142和第三挡阻段143；第一滑移段131的长度=第二滑移段132的长度=38mm；第一活塞111的厚度=第二活塞112的厚度=18mm；第一双作用缸121内腔的长度=第二双作用缸122内腔的长度=58mm，第二挡阻段142的长度=第一双作用缸121和第二双作用缸122之间的缸间孔的长度。

第一双作用缸121的工作过程：

第一气/液口101进气或进油时，当第一活塞111处第一滑移段131内时，第一活塞111沿着A多位缸活塞杆相对于第一双作用缸121的内壁向下平移，当第一活塞111与第二挡阻段142接触时，第一活塞111推动A多位缸活塞杆向下平移， A多位缸活塞杆止于最大行程H1处；

第二气/液口102进气或进油时，当第一活塞111处第一滑移段131内时，第一活塞111沿着A多位缸活塞杆相对于第一双作用缸121的内壁向上平移，当第一活塞111与第一挡阻段141接触时，第一活塞111推动A多位缸活塞杆向上平移，A多位缸活塞杆止于最小行程H2处；

第一双作用缸121的工作时，往复行程=最大行程H1-最小行程H2=第二滑移段132的长度-第二活塞112的厚度=38mm-18mm=20mm。

第二双作用缸122的工作过程：

第三气/液口103进气或进油时，当第二活塞112处第二滑移段132内时，第二活塞112沿着A多位缸活塞杆相对于第二双作用缸122的内壁向下平移，当第二活塞112与第三挡阻段143接触时，第二活塞112推动A多位缸活塞杆向下平移， A多位缸活塞杆止于最大行程H3处；

第四气/液口104进气或进油时，当第二活塞112处第一滑移段132内时，第二活塞112沿着A多位缸活塞杆相对于第二双作用缸122的内壁向上平移，当第二活塞112与第二挡阻段142接触时，第二活塞112推动A多位缸活塞杆向上平移，A多位缸活塞杆止于最小行程H4处；

第二双作用缸122的工作时，往复行程=最大行程H3-最小行程H4=第一滑移段131的长度-第一活塞111的厚度=38mm-18mm=20mm。

综上四个行程，第二双作用缸122的工作时最大行程H3-第一双作用缸121的工作时最小行程H2=40mm，第一双作用缸121的工作时最大行程H1与第二双作用缸122的工作时最小行程H4重合。

实施例2：参见附图2和附图4。

B多位缸具有三个直线排列的第三双作用缸221、第四双作用缸222和第五双作用缸223，第三双作用缸内设置第三活塞211，第三双作用缸的两端分别设置第五气/液口201和第六气/液口202；第四双作用缸222内设置第四活塞212，第四双作用缸的两端分别设置第七气/液口203和第八气/液口204；第五双作用缸223内设置第五活塞213，第五双作用缸的两端分别设置第九气/液口205和第十气/液口206；B多位缸活塞杆上设置宽度等于第三活塞211厚度的第三滑移段231、宽度大于相应活塞厚度的第四滑移段232和第五滑移段233，B多位缸活塞杆被第三滑移段、第四滑移段和第五滑移段分割成第四挡阻段241、第五挡阻段242、第六挡阻段243和第七挡阻段244；作为优选方案，第三双作用缸221内腔的长度=第四双作用缸222内腔的长度=第五双作用缸223内腔的长度=50mm；第三活塞211的厚度=第四活塞212的厚度=第五活塞213的厚度=18mm；第三双作用缸221与第四双作用缸222之间的缸间孔的长度=第四双作用缸222与第五双作用缸223之间的缸间孔的长度=67mm；第五挡阻段242的长度=第六挡阻段243的长度=92mm；第四滑移段232的长度=第五滑移段233的长度=32mm。

第三双作用缸221的工作过程：

由于第三活塞211厚度与第三滑移段231的长度相等，因此第三活塞211相当于固定在B多位缸活塞杆上，当第五气/液口201进气或进油时，第三活塞211推动B多位缸活塞杆向右平移， B多位缸活塞杆止于最小行程L1处；

第六气/液口202进气或进油时，第三活塞211推动B多位缸活塞杆向左平移， B多位缸活塞杆止于最大行程L2处；

第三双作用缸221的工作时，往复行程=最大行程L2-最小行程L1=第三双作用缸221内腔的长度-第三活塞112的厚度=50mm-18mm=32mm。

第四双作用缸222的工作过程：

第七气/液口203进气或进油时，当第四活塞212处于第四滑移段232内时，第四活塞212沿着B多位缸活塞杆相对于第四双作用缸222的内壁向右平移，当第四活塞212与第六挡阻段243接触时，第四活塞212推动B多位缸活塞杆向右平移， B多位缸活塞杆止于最小行程L3处；

第八气/液口204进气或进油时，当第四活塞212处于第四滑移段232内时，第四活塞212沿着B多位缸活塞杆相对于第四双作用缸222的内壁向左平移，当第四活塞212与第五挡阻段242接触时，第四活塞212推动B多位缸活塞杆向左平移， B多位缸活塞杆止于最大行程L4处；

第四双作用缸222的工作时，往复行程=最大行程L4-最小行程L3=第四双作用缸222内腔的长度-第四滑移段232的长度=50mm-32mm=18mm。

第五双作用缸223的工作过程：

第九气/液口205进气或进油时，当第五活塞213处于第五滑移段233内时，第五活塞213沿着B多位缸活塞杆相对于第五双作用缸223的内壁向右平移，当第五活塞213与第七挡阻段244接触时，第五活塞213推动B多位缸活塞杆向右平移，B多位缸活塞杆止于最小行程L5处；

第十气/液口206进气或进油时，当第五活塞213处于第五滑移段233内时，第五活塞213沿着B多位缸活塞杆相对于第五双作用缸223的内壁向左平移，当第五活塞213与第六挡阻段243接触时，第五活塞213推动B多位缸活塞杆向左平移，B多位缸活塞杆止于最大行程L6处；

第五双作用缸223的工作时，往复行程=最大行程L6-最小行程L5=第五双作用缸223内腔的长度-第五滑移段233的长度=50mm-32mm=18mm。

综上六个行程：

L2-L1=32mm；

L2-L4=第六挡阻段243的长度-第四双作用缸222与第五双作用缸223之间的缸间孔的长度+第四滑移段232的长度-第四双作用缸222内腔的长度=92-67+32-50=7mm；

L3-L1=第五挡阻段242的长度+第四滑移段232的长度-第三双作用缸221与第四双作用缸222之间的缸间孔的长度-第四双作用缸222内腔的长度=92+32-67-50=7mm；

L5-L 3=第六挡阻段243的长度-第四双作用缸222与第五双作用缸223之间的缸间孔的长度+第五滑移段233的长度-第五双作用缸223内腔的长度=92 mm -67 mm +32 mm -50 mm =7mm；

L2-L6=0

L4-L5=（L2-L1）-（L2-L4）-（L5-L3）-（L3-L1）=32-7-7-7=11mm。

实施例3：参见附图2和附图4、5，是以十档位机动车变速器为例说明本发明的应用。

已知目前十档位机动车变速器的档位分布如附图5所示，五个换档叉相邻两个之间的距离a、b、c、d分别为7mm、11mm、7mm、7mm，换档叉的换档行程X为40mm。

以实施例1的A多位缸和实施例2的B多位缸的组合替代目前传统的多杆式变速器操纵机构。其中：实施例2的第十气/液口206弃之不用。L2对应于R—1档位，L1对应于8—9档位，L4对应于2-3档位，L3对应于6-7档位，L5对应于4-5档位；L2-L4=a=7mm；L4-L5=b=11mm；L5-L 3=c=7mm；L3-L1=d=7mm。实施例1的H3-H2=X=40mm。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人

士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明

精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.组合缸，具有垂直布置的A多位缸和水平布置的B多位缸，所述的A多位缸和B多位缸都具有n个直线排列双作用缸，n≥2，每个双作用缸内设置一个活塞，每个双作用缸两端分别设置气/液口，两个双作用缸之间设置缸间孔，一个活塞杆与所述缸间孔密封配合并可轴向平移，其特征在于：活塞上设置活塞孔，活塞杆上设置n个宽度大于等于活塞厚度、直径窄缩的滑移段，活塞杆被所述的滑移段分割成n+1个挡阻段，所述活塞孔与活塞杆在滑移段密封配合，当滑移段的长度大于与其配合的活塞的厚度时，活塞能在滑移段内与活塞杆相对平移。

2.权利要求1所述的组合缸，A多位缸具有两个直线排列的第一双作用缸（121）和第二双作用缸（122），第一双作用缸内设置第一活塞（111）、第一双作用缸的两端分别设置第一气/液口（101）和第二气/液口（102）；第二双作用缸内设置第二活塞（112），第二双作用缸的两端分别设置第三气/液口（103）和第四气/液口（104）；A多位缸活塞杆上设置宽度大于活塞厚度的第一滑移段（131）和第二滑移段（132），A多位缸活塞杆被所述的第一滑移段和第二滑移段分割成第一挡阻段（141）、第二挡阻段（142）和第三挡阻段（143）；其特征在于：第一滑移段（131）的长度与第二活塞（112）的厚度之差等于第二滑移段（132）的长度与第一活塞（111）的厚度之差。

3.权利要求2所述的组合缸，其特征在于：第一滑移段（131）的长度=第二滑移段（132）的长度=38mm；第一活塞（111）的厚度=第二活塞（112）的厚度=18mm；第一双作用缸（121）内腔的长度=第二双作用缸（122）内腔的长度=58mm，第二挡阻段（142）的长度=第一双作用缸（121）和第二双作用缸（122）之间的缸间孔的长度；若定义第一至第四气/液口分别进气/液时A多位缸活塞杆的止位分别为H1、H2、 H 3和H 4，则H1= H 4，H1- H2= H3 - H4=20mm。

4.权利要求1所述的组合缸，B多位缸具有三个直线排列的第三双作用缸（221）、第四双作用缸（222）和第五双作用缸（223），第三双作用缸内设置第三活塞（211），第三双作用缸的两端分别设置第五气/液口（201）和第六气/液口（202）；第四双作用缸（222）内设置第四活塞（212），第四双作用缸的两端分别设置第七气/液口（203）和第八气/液口（204）；第五双作用缸（223）内设置第五活塞（213），第五双作用缸的两端分别设置第九气/液口（205）和第十气/液口（206）；B多位缸活塞杆上设置宽度等于第三活塞（211）厚度的第三滑移段（231）、宽度大于相应活塞厚度的第四滑移段（232）和第五滑移段（233），B多位缸活塞杆被第三滑移段、第四滑移段和第五滑移段分割成第四挡阻段（241）、第五挡阻段（242）、第六挡阻段（243）和第七挡阻段（244）；其特征在于：第三双作用缸（221）内腔的长度+第三双作用缸（221）和第四双作用缸（222）之间的缸间孔的长度≤第五挡阻段（242）的长度+第四滑移段（232）的长度；第四双作用缸（222）内腔的长度-第四滑移段（232）的长度≥第五双作用缸（223）内腔的长度-第五滑移段（233）的长度。

5.权利要求4所述的组合缸，其特征在于：第三双作用缸（221）内腔的长度=第四双作用缸（222）内腔的长度=第五双作用缸（223）内腔的长度=50mm；第三活塞（211）的厚度=第四活塞（212）的厚度=第五活塞（213）的厚度=18mm；第三双作用缸（221）与第四双作用缸（222）之间的缸间孔的长度=第四双作用缸（222）与第五双作用缸（223）之间的缸间孔的长度=67mm；第五挡阻段（242）的长度=第六挡阻段（243）的长度=92mm；第四滑移段（232）的长度=第五滑移段（233）的长度=32mm；若定义第五至第九气/液口分别进气/液时B多位缸活塞杆的止位分别为L1、L2、L3、L4和L5，则：L2- L4= L5- L3= L3- L1=7mm，L2- L5=11mm。

6.权利要求1-5任一所述的组合缸在机动车变速器操纵机构中的应用。