CN104481964A - 一种保压推拉缸及其应用的夹紧装置 - Google Patents

一种保压推拉缸及其应用的夹紧装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种保压推拉缸，包括油缸及固定在油缸端部的氮气缸，油缸的侧壁开设有与油缸的有杆腔连通的进油孔，氮气缸的活塞杆与所述油缸的无杆腔连通，所述氮气缸上设有与所述氮气缸的无杆腔连通的进气孔。同时还提供一种夹紧装置，包括固定座连接杆、压杆和所述保压推拉缸，所述保压推拉缸垂直固定在所述固定座上，所述连接杆的头部铰接在所述固定座上，所述连接杆的尾部铰接在所述压杆的中部，所述保压推拉缸的输出轴铰接在所述压杆的尾部，所述压杆的头部与所述固定座的上表面之间形成用于放置工件的放置部。本发明保压推拉缸及其应用的夹紧装置，结构简单，加工方便，运行稳定，输出力大，安全可靠，节约能源且无污染。

Description

一种保压推拉缸及其应用的夹紧装置
技术领域
本发明涉及一种工装夹具，特别涉及一种保压推拉缸及其应用的夹紧装置。
背景技术
随着科学技术的不断进步，工业领域对夹紧器的要求越来越高，既要求夹紧器满足机械结构的各种需求，又要求夹紧器元件的小型化和高性能。现有技术中使用的常规夹紧器元件，如单动夹紧器(液压或气压夹紧，弹簧力松开)、双动夹紧器(液压或气压夹紧，弹簧力松开)和液压松开弹簧夹紧等，目前，世界各国各行业用的夹紧器以气压和液压为主。气压夹紧器的夹紧力小，液压夹紧器在工作时需要不停的补充动力，浪费能源，弹簧夹紧器是靠弹簧力夹紧。弹簧夹紧器产生的弹性力随着压缩量的增加成正比增加而不能在工作过程中保持恒定压力，且伸缩行程小，很多的工艺需要恒定的夹紧力。常规夹紧器元件给工艺设计要求带来了非常大的影响和限制，特别是保压夹具对夹紧器的保压功能要求极高，普通的夹紧器不能满足工艺需求，导致直接影响产品质量和效率，造成生产成本大幅提高。如果能研究出一种自身不需要附加外部动力源，但却可以提供出恒定动力实现推拉功能的装置，就可以解决上述的问题；如果能研究出一种高压密封氮气弹簧就可以设计出满足上述要求的实现推拉功能的装置。
氮气是一种惰性气体，无毒、无腐蚀、不燃烧，工作安全可靠，但是氮气的密度非常小，氮气弹簧内部压力增加，密封氮气的密封件负荷压力增大，和外部大气压的压差增大，氮气在高温高压下的密封是一个非常难解决的关键技术问题，制造成本高，氮气系统控制也很不稳定，温度变化的控制问题也比较难解决，同时随着高速运动，润滑性能下降。在本技术领域，这些技术问题一直困扰着技术研发人员。
发明内容
【1】要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种运行稳定，输出力大，安全可靠的保压推拉缸及其应用的夹紧装置。
【2】解决问题的技术方案
本发明提供一种保压推拉缸，包括油缸及固定在所述油缸端部的氮气缸，所述油缸的侧壁开设有与所述油缸的有杆腔连通的进油孔，所述氮气缸的活塞杆与所述油缸的无杆腔连通，所述氮气缸上设有与所述氮气缸的无杆腔连通的进气孔；
所述油缸包括油缸缸体14、油缸活塞体1及油缸活塞杆101，所述油缸缸体14内成型有上工作腔，所述油缸活塞体1滑配在所述上作腔内并将所述上工作腔隔成油缸有杆腔140和油缸无杆腔141，所述油缸缸体14的侧壁开设有与所述油缸有杆腔140连通的进油孔3，所述油缸缸体14的侧壁开设有流量调节阀，所述油缸缸体14的侧壁开设有与油缸无杆腔141连通的排气孔，所述油缸活塞杆101穿过所述油缸缸体14的端部并与所述油缸活塞体1刚性连接；
所述氮气缸包括氮气缸体10、氮气活塞体501和氮气活塞杆502，所述氮气缸体10内成型有下工作腔，所述氮气活塞体501滑配在所述下工作腔内并将所述下工作腔隔成氮气有杆腔1001和氮气无杆腔1002，所述氮气活塞杆502固定在所述氮气活塞体501上，且所述氮气活塞杆502穿过所述氮气缸体的端部后延伸至所述油缸无杆腔内，所述氮气缸体10上设有与所述氮气无杆腔1002连通的进气孔，所述进气孔上设有单向阀。
进一步的，所述上工作腔和所述下工作腔为阶梯孔，所述油缸活塞体和所述氮气活塞体滑配在所述阶梯孔的大孔内，所述油缸活塞杆和所述氮气活塞杆滑配在所述阶梯孔的小孔内，且所述下工作腔的小孔内设有导向环8。
进一步的，所述油缸缸体1的端部与所述油缸活塞杆之间设有油缸防尘圈2。
进一步的，所述油缸缸体的尾部开设有安装腔，所述氮气缸体的头部密封固定在所述安装腔内。
进一步的，所述氮气缸体的尾端密封连接有氮气缸端盖11，所述进气孔开设在所述氮气缸端盖上。
进一步的，所述氮气活塞体的端面向内凹形成气腔503，所述气腔503延伸至所述氮气活塞杆内，且所述气腔503的开口朝向所述氮气无杆腔1002。
进一步的，所述氮气活塞体与所述氮气活塞杆一体成型。
同时，本发明还提供一种夹紧装置，其包括固定座15、连接杆16、压杆17和所述保压推拉缸，所述保压推拉缸垂直固定在所述固定座15上，所述连接杆16的头部铰接在所述固定座15上，所述连接杆16的尾部铰接在所述压杆17的中部，所述保压推拉缸的输出轴铰接在所述压杆17的尾部，所述压杆17的头部与所述固定座15的上表面之间形成用于放置工件的放置部。
进一步的，所述压杆17与所述保压推拉缸输出轴的铰点的水平高度小于所述压杆与所述连接杆16的铰点的水平高度。
【3】有益效果
本发明保压推拉缸及其应用的夹紧装置，结构简单，加工方便，运行稳定，输出力大，安全可靠，节约能源且无污染。
附图说明
图1为本发明保压推拉缸的结构示意图；
图2为本发明保压推拉缸的油缸的结构示意图；
图3为本发明保压推拉缸的氮气缸的结构示意图；
图4为本发明保压推拉缸的夹紧装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，详细介绍本发明实施例。
本发明提供一种保压推拉缸，参阅图1，其发明点在于，包括油缸及固定在油缸端部的氮气缸，在油缸的侧壁开设有与油缸的有杆腔(有杆的一端)连通的进油孔，氮气缸的活塞杆与油缸的无杆腔(无杆的一端)连通，在氮气缸上设有与氮气缸的无杆腔连通的进气孔，在该进气孔上设有单向阀，使氮气缸内形成一个高压密封腔，并具有压缩功能，氮气缸的活塞杆可以延伸至油缸的无杆腔内，通过油缸的进油、出油来控制油缸活塞杆的伸出、缩回。
以下对各个部件进行详细说明：
参阅图2，油缸包括油缸缸体14、油缸活塞体1及油缸活塞杆101，油缸缸体14内成型有上工作腔，油缸活塞体1滑配在上作腔内并将该上工作腔隔成油缸有杆腔(有杆的一端)140和油缸无杆腔(无杆的一端)141，在油缸缸体14的侧壁开设有与油缸有杆腔140连通的进油孔3，油缸缸体14的侧壁开设有流量调节阀，控制流量，进而控制油缸活塞杆101的速度；油缸缸体14的侧壁开设有与油缸无杆腔141连通的排气孔，利于安全；油缸活塞杆101穿过油缸缸体14的端部并与油缸活塞体1刚性连接；本实施例中，该上工作腔为阶梯孔，油缸活塞体滑配在阶梯孔的大孔内，且在油缸活塞体侧壁设有油封，使油缸无杆腔和油缸有杆腔实现密封隔离；油缸活塞杆滑配在阶梯孔的小孔内，在该小孔内也设有油封，避免液压油泄露；为了避免灰尘等异物影响，在油缸缸体1的端部与油缸活塞杆之间设有油缸防尘圈2；为了便于安装，提高安装精度和稳定性，在油缸缸体的尾部开设有安装腔，在安装腔的内壁设有内螺纹，氮气缸体的头部设有外螺纹，且其通过油封密封固定在该安装腔内。
以上各部件之间通过油封密封连接。
参阅图3，氮气缸包括氮气缸体10、氮气活塞体501和氮气活塞杆502，在氮气缸体10内成型有下工作腔，氮气活塞体501滑配在该下工作腔内并将下工作腔隔成氮气有杆腔1001和氮气无杆腔1002，氮气活塞杆502固定在氮气活塞体501上，且氮气活塞杆502穿过氮气缸体的端部后延伸至油缸无杆腔内，在氮气缸体10上设有与氮气无杆腔1002连通的进气孔；本实施例中，该下工作腔为阶梯孔，氮气活塞体滑配在该阶梯孔的大孔内，且在氮气活塞体侧壁设有油封，使氮气无杆腔和氮气有杆腔实现密封隔离；氮气活塞杆滑配在阶梯孔的小孔内，在该小孔内也设有油封，避免泄露；同时，为了提高导向性，在下工作腔的小孔内设有导向环8，该导向环的内壁与氮气活塞杆的侧壁相互配合实现导向；为了便于加工，在氮气缸体的尾端密封连接有氮气缸端盖11，进气孔开设在该氮气缸端盖上，同时在进气孔上设有单向阀13，提高了整体稳定性；为了提高输出力和输出稳定性，氮气活塞体的端面向内凹形成气腔503，该气腔503继续延伸至氮气活塞杆内，气腔503的开口朝向所述氮气无杆腔1002，从而增大了与氮气的接触面积，从而能输出更大和更稳定的力；为了便于加工，同时节省生产成本，氮气活塞体与氮气活塞杆可以一体成型。
以上各部件之间通过油封密封连接。
以下对该保压推拉缸的工作原理做进一步说明：
工作前，将氮气充入氮气缸，在高压氮气作用下，氮气缸活塞向上运动，由于具有单向阀，使用氮气缸内形成一个密封的高压腔，起到一个氮气弹簧的作用；工作时，油缸的有杆腔进油，在高压油的作用下，油缸活塞体克服氮气活塞杆向上的推力，使油缸活塞和氮气活塞向下运动，从而使作为终端输出的油缸活塞杆回缩；油缸的有杆腔回油，在高压氮气的推动下，氮气活塞向上运动并推动活塞向上运动，从而使作为终端输出的油缸活塞杆伸出。氮气缸的整体弹力可通过氮气的充入量来调节。
同时，本发明还提供一种夹紧装置，参阅图4，其包括固定座15、连接杆16、压杆17和保压推拉缸，保压推拉缸垂直固定在固定座15上，连接杆16的头部铰接在固定座15的铰座上，连接杆16的尾部铰接在压杆17的中部，保压推拉缸的输出轴铰接在压杆17的尾部，从而形成杠杆原理，在压杆17的头部与固定座15的上表面之间形成用于放置工件的放置部；为了达到更好的夹紧效果，本实施例中的，压杆17与保压推拉缸输出轴的铰点的水平高度小于压杆与连接杆16的铰点的水平高度，即压杆17的尾部向下折弯。
以下对该夹紧装置的工作原理做简要说明；
夹紧时，将工件放置于放置部上，即位于压杆头部与固定座之间，回油，在氮气缸的作用下，使用保压推拉缸的输出轴向上顶出，由于杠杆原理，压杆的头部向下压并将工件夹紧在压杆与固定座之间，即可在无动力的作用下保持夹紧状态，从而加工工件，节约了大量的能源；加工完成后，通油，使用保压推拉缸的输出轴向下回收，由于杠杆原理，压杆的头部向上运动并将工件松开。
本发明保压推拉缸及其应用的夹紧装置，结构简单，加工方便，运行稳定，输出力大，安全可靠，节约能源且无污染。

Claims (9)

1.一种保压推拉缸，其特征在于：包括油缸及固定在所述油缸端部的氮气缸，所述油缸的侧壁开设有与所述油缸的有杆腔连通的进油孔，所述氮气缸的活塞杆与所述油缸的无杆腔连通，所述氮气缸上设有与所述氮气缸的无杆腔连通的进气孔；
所述油缸包括油缸缸体(14)、油缸活塞体(1)及油缸活塞杆(101)，所述油缸缸体(14)内成型有上工作腔，所述油缸活塞体(1)滑配在所述上作腔内并将所述上工作腔隔成油缸有杆腔(140)和油缸无杆腔(141)，所述油缸缸体(14)的侧壁开设有与所述油缸有杆腔(140)连通的进油孔(3)，所述油缸缸体(14)的侧壁开设有流量调节阀，所述油缸缸体(14)的侧壁开设有与油缸无杆腔(141)连通的排气孔，所述油缸活塞杆(101)穿过所述油缸缸体(14)的端部并与所述油缸活塞体(1)刚性连接；
所述氮气缸包括氮气缸体(10)、氮气活塞体(501)和氮气活塞杆(502)，所述氮气缸体(10)内成型有下工作腔，所述氮气活塞体(501)滑配在所述下工作腔内并将所述下工作腔隔成氮气有杆腔(1001)和氮气无杆腔(1002)，所述氮气活塞杆(502)固定在所述氮气活塞体(501)上，且所述氮气活塞杆(502)穿过所述氮气缸体的端部后延伸至所述油缸无杆腔内，所述氮气缸体(10)上设有与所述氮气无杆腔(1002)连通的进气孔，所述进气孔上设有单向阀。
2.如权利要求1所述的保压推拉缸，其特征在于：所述上工作腔和所述下工作腔为阶梯孔，所述油缸活塞体和所述氮气活塞体滑配在所述阶梯孔的大孔内，所述油缸活塞杆和所述氮气活塞杆滑配在所述阶梯孔的小孔内，且所述下工作腔的小孔内设有导向环(8)。
3.如权利要求1所述的保压推拉缸，其特征在于：所述油缸缸体(1)的端部与所述油缸活塞杆之间设有油缸防尘圈(2)。
4.如权利要求1所述的保压推拉缸，其特征在于：所述油缸缸体的尾部开设有安装腔，所述氮气缸体的头部密封固定在所述安装腔内。
5.如权利要求1所述的保压推拉缸，其特征在于：所述氮气缸体的尾端密封连接有氮气缸端盖(11)，所述进气孔开设在所述氮气缸端盖上。
6.如权利要求1所述的保压推拉缸，其特征在于：所述氮气活塞体的端面向内凹形成气腔(503)，所述气腔(503)延伸至所述氮气活塞杆内，且所述气腔(503)的开口朝向所述氮气无杆腔(1002)。
7.如权利要求1所述的保压推拉缸，其特征在于：所述氮气活塞体与所述氮气活塞杆一体成型。
8.一种使用如权利要求1所述的保压推拉缸的夹紧装置，其特征在于：包括固定座(15)、连接杆(16)、压杆(17)和所述保压推拉缸，所述保压推拉缸垂直固定在所述固定座(15)上，所述连接杆(16)的头部铰接在所述固定座(15)上，所述连接杆(16)的尾部铰接在所述压杆(17)的中部，所述保压推拉缸的输出轴铰接在所述压杆(17)的尾部，所述压杆(17)的头部与所述固定座(15)的上表面之间形成用于放置工件的放置部。
9.如权利要求8所述的夹紧装置，其特征在于：所述压杆(17)与所述保压推拉缸输出轴的铰点的水平高度小于所述压杆与所述连接杆(16)的铰点的水平高度。
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