CN104454013B - 气动马达自动换向机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气动马达自动换向机构，包括气缸，气缸的上下两端分别设有气缸顶壁和气缸下盖，气缸顶壁和气缸下盖上分别设有先导阀，气缸顶壁与气缸下盖之间设有活塞腔，活塞腔内设有活塞；气缸上设有换向阀，换向阀包括换向阀体，换向阀体上设有换向活塞腔，换向活塞腔内设有换向活塞，换向活塞与换向活塞腔之间分别形成换向活塞上腔、配气室型腔和换向活塞下腔；气缸顶壁和气缸下盖上分别设有控制通道、与气源相通的进气通道和与大气相通的排气通道，排气通道位于进气通道靠近活塞腔的内侧，设置在气缸顶壁上的控制通道与换向活塞下腔相连通，设置在气缸下盖上的控制通道与换向活塞上腔相连通。

Description

气动马达自动换向机构

技术领域

本发明属于气动马达的换向控制技术领域，具体的涉及一种气动马达的自动换向机构。

背景技术

现有的气动马达换向机构，先导阀体上只有与气源常通的进气孔和控制换向机构动作的控制气孔两个通道，没有排气孔，是一种二位二通阀结构。换向机构活塞腔的上下端盖上各设有一排气孔，当先导阀杆处于关闭位置时（气缸内活塞未接触先导阀杆），先导阀体上的控制气孔和进气孔是隔断的，当先导阀杆处于开启位置时（气缸内活塞将先导阀杆顶开），将先导阀体上的控制气孔和进气孔接通，压缩空气进入换向机构活塞端头，推动换向活塞向另一端移动实现换向，换向后气缸内活塞离开先导阀杆，先导阀杆复位将先导阀体上的控制气孔和进气孔隔断，换向机构活塞端头的压缩空气从换向机构活塞腔端盖上的排气孔排放。由于该排气孔始终与大气接通，当先导阀杆处于开启位置，压缩空气进入换向机构活塞端头，推动换向活塞向另一端移动时，它也在排气，即不需要排气时也在排气，因此该排气孔直径只能在1.5mm左右，过大，进气时压力不够，过小，排气时阻力大。该排气孔由于压缩空气中的杂质等因素容易被堵塞而造成喷涂机换向故障。

公开号为CN203640773U 的中国专利公开了一种气动马达先导换向装置，该气动马达先导换向装置中，包括先导阀体、气缸、气缸下盖和换向活塞，先导阀体分别安装在气缸顶壁和气缸下盖上，该气缸顶壁和气缸下盖上分别设置有与气源常通的进气通道和与换向活塞端头活塞腔相通的控制通道；气缸顶壁上的控制通道与换向活塞下端的活塞腔连通，气缸下盖上的控制通道与换向活塞上端的活塞腔连通。该气动马达先导换向装置中虽然在一定程度上提高了可靠性，降低了故障率，但仍存在以下不足：

1）压缩空气直接经进气通道进入到控制通道内，若压缩空气的气源含有杂质较多，杂质随着压缩空气进入到控制通道内，容易引起换向故障，缩短换向装置的使用寿命；

2）存在“死点”，在换向活塞带动滑块上下滑动过程中，当滑块上下对称中心停留在配气室型腔的上下对称中心位置时，配气块上的气缸上腔进气口和气缸下腔进气口同时被滑块阻断（俗称“死点”），导致换向装置失效，降低了换向装置的可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种气动马达自动换向机构，能够有效提高可靠性和使用寿命，并能够适在恶劣环境条件下使用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种气动马达自动换向机构，包括气缸，所述气缸的上下两端分别设有气缸顶壁和气缸下盖，所述气缸顶壁和气缸下盖上分别设有先导阀，所述气缸顶壁与气缸下盖之间设有活塞腔，所述活塞腔内设有活塞，所述活塞与所述气缸顶壁之间形成气缸上腔，所述活塞与所述气缸下盖之间形成气缸下腔；

所述气缸上设有换向阀，所述换向阀包括换向阀体，所述换向阀体上设有换向活塞腔和配气室型腔，所述换向活塞腔内设有换向活塞，所述换向活塞与所述换向活塞腔的上下两端分别形成换向活塞上腔和换向活塞下腔；

所述气缸顶壁和气缸下盖上分别设有控制通道、与气源相通的进气通道和与大气相通的排气通道，所述排气通道位于所述进气通道靠近所述活塞腔的内侧，设置在所述气缸顶壁上的控制通道与所述换向活塞下腔相连通，设置在所述气缸下盖上的控制通道与所述换向活塞上腔相连通。

进一步，所述先导阀包括固定安装在所述气缸顶壁或气缸下盖上的先导阀体，所述先导阀体与所述气缸顶壁或气缸下盖相紧贴的平面上设有进气环槽，所述先导阀体靠近所述活塞腔的一端的外圆柱面上设有排气环槽，所述排气环槽与所述进气环槽之间的外圆柱面上设有控制环槽，且所述先导阀体安装在所述气缸顶壁或气缸下盖上时，所述进气环槽与气缸顶壁或气缸下盖上的进气通道相连通，所述控制环槽与气缸顶壁或气缸下盖上的控制通道相连通，所述排气环槽与气缸顶壁或气缸下盖上的排气通道相连通。

进一步，所述先导阀体背向所述活塞腔的一端设有先导阀盖，所述先导阀体与所述先导阀盖之间设有间隙空腔，所述间隙空腔内设有用于过滤压缩空气的空气滤芯；所述先导阀体内设有阀杆腔和阀芯腔，所述阀杆腔内设有一端伸入所述活塞腔内的先导阀杆，所述阀芯腔内设有先导阀芯，所述先导阀芯与所述先导阀盖之间设有复位弹簧。

进一步，所述进气环槽内设有与所述间隙空腔相连通的进气孔，所述控制环槽内设有与所述阀芯腔相连通的控制孔，所述排气环槽内设有与所述阀杆腔相连通的排气孔。

进一步，所述先导阀体上设有与所述控制孔相连通的内环槽，所述先导阀芯上设有通气孔，且在所述先导阀芯被压紧在所述先导阀体上时，所述控制孔通过所述内环槽和所述通气孔与所述间隙空腔连通。

进一步，所述阀杆腔内径大于所述先导阀杆头部外径，其形成的环形间隙与所述排气孔连通，且在所述先导阀芯被推向所述先导阀盖时，所述控制孔通过所述内环槽和所述环形间隙与所述排气孔连通。

进一步，所述换向阀体上设有配气块，所述配气块上设有与所述气缸活塞腔相通的气缸上腔进气口和气缸下腔进气口，所述气缸上腔进气口和气缸下腔进气口的中间设有与大气相通的排气口，所述排气口的轴线位于所述配气室型腔的上下对称面上。

进一步，所述换向活塞上设有滑块，所述滑块面向所述配气块的一面设有凹形腔，所述凹形腔的宽度等于所述气缸上腔进气口和气缸下腔进气口之间的最小间距，所述滑块上下面之间的宽度等于所述气缸上腔进气口和气缸下腔进气口之间的最大间距，所述滑块的上下对称面与所述换向活塞的上下对称面重合。

进一步，所述配气室型腔与所述配气块相对的一侧内壁上设有凸筋块，所述凸筋块上设有凸起结构，所述凸起结构的顶点位于所述配气室型腔的上下对称面上；所述滑块面向所述凸筋块的一面设有滚轮机构，所述滚轮机构包括开口方向朝向所述凸筋块的滑槽，所述滑槽内依次设置有弹簧和滑座，所述滑座朝向所述凸筋块的一端设置有横轴，所述横轴上设置有滚轮，所述滚轮的回转中心，位于滑块的上下对称面上，且所述滚轮通过所述弹簧压紧在所述凸筋块上。

进一步，所述配气块上设有沟槽，所述气缸顶壁上的控制通道通过所述配气块上设置的沟槽与换向活塞下端的换向活塞下腔相连通。

本发明的有益效果在于：

本发明的气动马达自动换向机构，具有换向动作灵敏、复位及时、可靠性高、故障率低和使用寿命长的优点。

通过在先导阀的先导阀体与先导阀盖之间设置间隙空腔，并在间隙空腔内设置空气滤芯，如此，通过进气通道进入的压缩空气均需要经过空气滤芯过滤后再进入先导阀和换向机构，能够有效避免压缩空气内夹杂的杂质导致换向机构的可靠性降低和使用寿命降低，并能够在特殊环境和气源质量较差的条件下使用，提高通用性。

通过进气通道进入的压缩空气首先进入先导阀芯与先导阀盖之间的间隙空腔，在无外力作用时，可利用压缩空气的压力作用将先导阀芯压紧在先导阀体内，能够有效提高可靠性，即能够确保控制通道与排气通道之间的阻断性能。

通过在配气室型腔内设置凸筋块和在滑块上设置滚轮机构，在换向活塞带动滑块上下滑动过程中，当配气块上的气缸上腔进气口和气缸下腔进气口同时被滑块阻断时，滚轮恰好与凸筋块上凸起结构的顶点重合，利用滚轮与凸起结构之间的不稳定结构，使得滑块不能在该位置处停留，能够有效避免滑块同时阻气缸上腔和气缸下腔两个进气口时的“死点”，保证换向机构具有更高的可靠性。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明气动马达自动换向机构实施例的结构示意图；

图2为先导阀的结构示意图。

图中：1、气缸顶壁；2、控制通道；3、控制环槽；4、控制孔；5、内环槽；6、先导阀体；7、先导阀盖；8、复位弹簧；9、空气滤芯；10、间隙空腔；11、进气孔；12、进气环槽；13、通气孔；14、进气通道；15、先导阀芯；16、阀杆腔；17、排气通道；18、排气环槽；19、排气孔；20、气缸上腔；21、先导阀杆；22、活塞；23、气缸下腔；24、换向活塞上腔；25、配气室型腔；26、凸筋块；27、滚轮；28、横轴；29、滑座；30、弹簧；31、滑槽；32、滑块；33、换向活塞；34、换向活塞下腔；35、气缸；36、气缸下盖；37、换向阀体；38、配气块；39、沟槽；40、气缸下腔进气口；41、排气口；42、气缸上腔进气口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示，为本发明气动马达自动换向机构实施例的结构示意图。一种气动马达自动换向机构，包括气缸35，气缸35的上下两端分别设有气缸顶壁1和气缸下盖36，气缸顶壁1和气缸下盖36上分别设有先导阀，气缸顶壁1与气缸下盖36之间设有活塞腔，活塞腔内设有活塞22，活塞22与气缸顶壁1之间形成气缸上腔20，活塞22与气缸下盖36之间形成气缸下腔23。

气缸35上设有换向阀，换向阀包括换向阀体37，换向阀体37上设有换向活塞腔和配气室型腔25，换向活塞腔内设有换向活塞33，换向活塞33与换向活塞腔的上下两端分别形成换向活塞上腔24和换向活塞下腔34。

本实施例的气缸顶壁1和气缸下盖36上分别设有控制通道2、与气源相通的进气通道14和与大气相通的排气通道17，排气通道17位于进气通道14靠近活塞腔的内侧，设置在气缸顶壁1上的控制通道2与换向活塞下腔34相连通，设置在气缸下盖36上的控制通道2与换向活塞上腔24相连通。

进一步，先导阀包括固定安装在气缸顶壁1或气缸下盖36上的先导阀体6，先导阀体6与气缸顶壁1或气缸下盖36相紧贴的平面上设有进气环槽12，先导阀体6靠近活塞腔的一端的外圆柱面上设有排气环槽18，排气环槽18与进气环槽12之间的外圆柱面上设有控制环槽3，且先导阀体6安装在气缸顶壁1或气缸下盖36上时，进气环槽12与气缸顶壁1或气缸下盖36上的进气通道14相连通，控制环槽3与气缸顶壁1或气缸下盖36上的控制通道2相连通，排气环槽18与气缸顶壁1或气缸下盖36上的排气通道17相连通，通过设置进气环槽12、排气环槽18和控制环槽3，能够确保连接的可靠性。

本实施例的先导阀体6背向活塞腔的一端设有先导阀盖7，先导阀体6与先导阀盖7之间设有间隙空腔10，间隙空腔10内设有用于过滤压缩空气的空气滤芯9。先导阀体6内设有阀杆腔16和阀芯腔，阀杆腔16内设有一端伸入活塞腔内的先导阀杆21，阀芯腔内设有先导阀芯15，先导阀芯15与先导阀盖7之间设有复位弹簧8。

本实施例的进气环槽12内设有与间隙空腔10相连通的进气孔11，控制环槽3内设有与阀芯腔相连通的控制孔4，排气环槽18内设有与阀杆腔16相连通的排气孔19。

本实施例的先导阀体6上设有与控制孔4相连通的内环槽5，先导阀芯15上设有通气孔13，且在先导阀芯15被压紧在先导阀体6上时，控制孔4通过内环槽5和通气孔13与间隙空腔10连通。具体的，本实施例的先导阀芯15面向先导阀盖7的一端端面上设有凹腔，通气孔13设置在凹腔靠近底部的侧壁上。

本实施例的阀杆腔16内径大于先导阀杆21头部外径，其形成的环形间隙与排气孔19连通，且在先导阀芯15被推向先导阀盖7时，控制孔4通过内环槽5和阀杆腔16的环形间隙与排气孔19连通。

进一步，本实施例的换向阀体37上设有配气块38，配气块38上设有与气缸活塞腔相通的气缸上腔进气口42和气缸下腔进气口40，气缸上腔进气口42和气缸下腔进气口40的中间设有与大气相通的排气口41，排气口41的轴线位于配气室型腔25的上下对称面上。优选的，本实施例的配气块38上设有沟槽39，所述气缸顶壁1上的控制通道2通过配气块38上设置的沟槽39与换向活塞33下端的换向活塞下腔34相连通。

进一步，本实施例的换向活塞33上设有滑块32，滑块32面向配气块38的一面设有换向凹槽，换向凹槽的宽度等于气缸上腔进气口42和气缸下腔进气口40之间的最小间距，滑块32上下面之间的宽度等于气缸上腔进气口42和气缸下腔进气口40之间的最大间距。若换向凹槽的宽度更窄或滑块32的宽度更宽，则会增加“死区”的宽度，降低可靠性，若换向凹槽的宽度更宽或滑块32的宽度更窄，则会导致气缸上腔进气口42和气缸下腔进气口40之间被连通，这是不被允许的，本实施例滑块32的上下对称面与换向活塞33的上下对称面重合。

进一步，本实施例的配气室型腔25与配气块38相对的一侧内壁上设有凸筋块26，凸筋块26上设有凸起结构，凸起结构的顶点位于配气室型腔25的上下对称面上；滑块32面向凸筋块26的一面设有滚轮机构，滚轮机构包括开口方向朝向凸筋块26的滑槽31，滑槽31内依次设置有弹簧30和滑座29，滑座29朝向凸筋块26的一端设置有横轴28，横轴28上设置有滚轮27，滚轮27的回转中心，位于滑块32的上下对称面上，且滚轮27通过弹簧30压紧在凸筋块26上。当换向活塞33带动滑块32运行到同时阻断气缸上腔进气口42和气缸下腔进气口40的位置时，滚轮27的回转中心恰好位于凸起结构的顶点位置，利用滚轮27与凸起结构顶点之间的不稳定结构，驱动滑块32快速离开“死点”位置。

本实施例的气动马达自动换向机构的动作原理如下：

当活塞22运行在活塞腔的中间位置时，上下两个先导阀芯15都处于关闭位置（先导阀芯15被压紧在先导阀体6上，先导阀杆21伸入到活塞腔内），先导阀芯15把先导阀体6上与控制孔4相连通的内环槽5和与排气孔19相连通的阀杆腔阻断，同时先导阀芯15上的通气孔13把先导阀体6上与控制孔4相连通的内环槽5和进气孔11连通，此时压缩空气通过进气通道14-进气环槽12-进气孔11-空气滤芯9-先导阀芯15上的通气孔13-内环槽5-控制孔4-控制通道2到达各自相连的换向活塞上腔24和换向活塞下腔34，，换向活塞33两端都充满了压缩空气，其压力是平衡的。

当活塞22运行到气缸顶壁1一端将先导阀杆21顶开时，先导阀芯15处于开启位置，先导阀芯15上的通气孔13与先导阀体6上的内环槽5错开，把先导阀体6上的控制孔4和进气孔11阻断，同时把先导阀体6上的内环槽5和阀杆腔连通，换向活塞下腔34中的压缩空气通过设置在配气块38上的沟槽39-气缸顶壁1上的控制通道2-控制孔4-内环槽5-阀杆腔16-排气孔19-排气环槽18-排气通道17与大气接通，换向活塞33下端失去压力，在换向活塞上腔24的压力作用下，换向活塞33向下运行，从而带动滑块32运行到下端，将气缸下腔进气口40与配气室型腔25阻断并与排气口41连通，同时将气缸上腔进气口42与排气口41阻断并与配气室型腔25连通，压缩空气进入气缸上腔20，推动活塞22向气缸下盖36一侧运行。

在活塞22向气缸下盖36一侧运行离开先导阀杆21时，在进气压力和复位弹簧8的共同作用下使先导阀芯15迅速回复到关闭位置，此时压缩空气又通过进气通道14-进气环槽12-进气孔11-空气滤芯9-先导阀芯15上的通气孔13-内环槽5-控制孔4-气缸顶壁1上控制通道2-配气块38上的沟槽39到达换向活塞下腔34，换向活塞33两端又充满了压缩空气；当活塞22运行到气缸下盖36一端将先导阀杆21顶开时，先导阀芯15处于开启位置，先导阀芯15上的通气孔13与先导阀体6上的内环槽5错开，把先导阀体6上的控制孔4和进气孔11阻断，同时把先导阀体6上的内环槽5和阀杆腔连通，换向活塞上腔24中的压缩空气通过气缸下盖36上的控制通道2-控制孔4-内环槽5-阀杆腔16-排气孔19-排气环槽18-排气通道17与大气接通，换向活塞33上端失去压力，在换向活塞下腔34的压力作用下，换向活塞33向上运行，从而带动滑块32运行到上端，将气缸上腔进气口42与配气室型腔25阻断并与排气口41连通，同时将气缸下腔进气口40与排气口41阻断并与配气室型腔25连通，压缩空气进入气缸下腔23，推动活塞22向气缸顶壁1一侧运行。如此实现气动马达的自动往复运动。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种气动马达自动换向机构，包括气缸，所述气缸的上下两端分别设有气缸顶壁和气缸下盖，所述气缸顶壁和气缸下盖上分别设有先导阀，所述气缸顶壁与气缸下盖之间设有活塞腔，所述活塞腔内设有活塞，所述活塞与所述气缸顶壁之间形成气缸上腔，所述活塞与所述气缸下盖之间形成气缸下腔；

所述气缸上设有换向阀，所述换向阀包括换向阀体，所述换向阀体上设有换向活塞腔和配气室型腔，所述换向活塞腔内设有换向活塞，所述换向活塞与所述换向活塞腔的上下两端分别形成换向活塞上腔和换向活塞下腔；其特征在于：

所述气缸顶壁和气缸下盖上分别设有控制通道、与气源相通的进气通道和与大气相通的排气通道，所述排气通道位于所述进气通道靠近所述活塞腔的内侧，设置在所述气缸顶壁上的控制通道与所述换向活塞下腔相连通，设置在所述气缸下盖上的控制通道与所述换向活塞上腔相连通；

所述先导阀包括固定安装在所述气缸顶壁或气缸下盖上的先导阀体，所述先导阀体与所述气缸顶壁或气缸下盖相紧贴的平面上设有进气环槽，所述先导阀体靠近所述活塞腔的一端的外圆柱面上设有排气环槽，所述排气环槽与所述进气环槽之间的外圆柱面上设有控制环槽，且所述先导阀体安装在所述气缸顶壁或气缸下盖上时，所述进气环槽与气缸顶壁或气缸下盖上的进气通道相连通，所述控制环槽与气缸顶壁或气缸下盖上的控制通道相连通，所述排气环槽与气缸顶壁或气缸下盖上的排气通道相连通；

所述先导阀体背向所述活塞腔的一端设有先导阀盖，所述先导阀体与所述先导阀盖之间设有间隙空腔，所述间隙空腔内设有用于过滤压缩空气的空气滤芯；所述先导阀体内设有阀杆腔和阀芯腔，所述阀杆腔内设有一端伸入所述活塞腔内的先导阀杆，所述阀芯腔内设有先导阀芯，所述先导阀芯与所述先导阀盖之间设有复位弹簧。

2.根据权利要求1所述的气动马达自动换向机构，其特征在于：所述进气环槽内设有与所述间隙空腔相连通的进气孔，所述控制环槽内设有与所述阀芯腔相连通的控制孔，所述排气环槽内设有与所述阀杆腔相连通的排气孔。

3.根据权利要求2所述的气动马达自动换向机构，其特征在于：所述先导阀体上设有与所述控制孔相连通的内环槽，所述先导阀芯上设有通气孔，且在所述先导阀芯被压紧在所述先导阀体上时，所述控制孔通过所述内环槽和所述通气孔与所述间隙空腔连通。

4.根据权利要求3所述的气动马达自动换向机构，其特征在于：所述阀杆腔内径大于所述先导阀杆头部外径，其形成的环形间隙与所述排气孔连通，且在所述先导阀芯被推向所述先导阀盖时，所述控制孔通过所述内环槽和所述环形间隙与所述排气孔连通。

5.根据权利要求1-4任一项所述的气动马达自动换向机构，其特征在于：所述换向阀体上设有配气块，所述配气块上设有与所述气缸活塞腔相通的气缸上腔进气口和气缸下腔进气口，所述气缸上腔进气口和气缸下腔进气口的中间设有与大气相通的排气口，所述排气口的轴线位于所述配气室型腔的上下对称面上。

6.根据权利要求5所述的气动马达自动换向机构，其特征在于：所述换向活塞上设有滑块，所述滑块面向所述配气块的一面设有凹形腔，所述凹形腔的宽度等于所述气缸上腔进气口和气缸下腔进气口之间的最小间距，所述滑块上下面之间的宽度等于所述气缸上腔进气口和气缸下腔进气口之间的最大间距，所述滑块的上下对称面与所述换向活塞的上下对称面重合。

7.根据权利要求6所述的气动马达自动换向机构，其特征在于：所述配气室型腔与所述配气块相对的一侧内壁上设有凸筋块，所述凸筋块上设有凸起结构，所述凸起结构的顶点位于所述配气室型腔的上下对称面上；所述滑块面向所述凸筋块的一面设有滚轮机构，所述滚轮机构包括开口方向朝向所述凸筋块的滑槽，所述滑槽内依次设置有弹簧和滑座，所述滑座朝向所述凸筋块的一端设置有横轴，所述横轴上设置有滚轮，所述滚轮的回转中心，位于滑块的上下对称面上，且所述滚轮通过所述弹簧压紧在所述凸筋块上。

8.根据权利要求5所述的气动马达自动换向机构，其特征在于：所述配气块上设有沟槽，所述气缸顶壁上的控制通道通过所述配气块上设置的沟槽与换向活塞下端的换向活塞下腔相连通。