CN105782165B - 一种无动力保压伸缩缸及其应用的夹紧器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无动力保压伸缩缸，包括油缸活塞、油缸缸体、氮气弹簧和T型块，油缸缸体螺纹连接在T型块上，油缸活塞的活塞体与油缸缸体的内腔间隙配合且通过活塞体油封密封，侧油路与油缸有杆腔连通，排气口与油缸无杆腔连通，氮气弹簧放置在油缸无杆腔且位于油缸活塞的空腔内部。本发明有效的解决了氮气弹簧在高温高压下的密封问题，温度变化控制稳定，润滑性好，结构设计简单合理，制造成本低；利用高压密封氮气弹簧设计出的无动力保压伸缩缸及其应用的夹紧器，自身不需要附加外部动力源，但却可以提供出恒定动力，实现对模具的保压夹紧，无泄漏，稳定性高，节约油、电等能源且无污染，大大降低了成本，安全性极高。
Description
技术领域
本发明涉及夹紧器元件技术领域，尤其涉及一种无动力保压伸缩缸及其应用的夹紧器。
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很难解决，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
本发明要解决的技术问题是提供一种无动力保压伸缩缸及其应用的夹紧器，解决夹紧过程中压力变化、泄漏、不稳定和浪费能源的问题；自身不需要附加外部动力源，但却可以提供出恒定动力的问题；氮气弹簧在高温高压下的密封、稳定性控制、润滑、节省能源以及降低成本的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种无动力保压伸缩缸，包括油缸活塞、油缸缸体、氮气弹簧和T型块，油缸缸体螺纹连接在T型块上，油缸活塞为空腔结构，油缸活塞的活塞体与油缸缸体的内腔间隙配合且通过活塞体油封密封，油缸活塞的活塞杆与油缸缸体的顶部间隙配合且通过活塞杆油封密封，油缸缸体的一侧设有侧油路，侧油路与油缸有杆腔连通，T型块的一侧设有油口且与侧油路相对应，T型块上设有排气口，排气口与油缸无杆腔连通，氮气弹簧放置在油缸无杆腔且位于油缸活塞的空腔内部；氮气弹簧包括氮气弹簧活塞、氮气弹簧缸体和氮气弹簧端盖，氮气弹簧缸体的底部螺纹连接有氮气弹簧端盖且氮气弹簧缸体与氮气弹簧端盖之间通过O型圈密封，氮气弹簧端盖上安装有单向充气阀组件，氮气弹簧活塞为空腔结构，氮气弹簧活塞与氮气弹簧缸体的上部间隙配合且通过活塞杆油封密封，氮气弹簧缸体和氮气弹簧活塞的内腔充有氮气。
进一步的，油缸活塞的活塞杆与油缸缸体的顶部之间设有防尘圈。
进一步的，氮气弹簧活塞与氮气弹簧缸体的上部通过两个上下排布的活塞杆油封密封。
一种无动力保压伸缩缸的夹紧器，包括无动力保压伸缩缸、复位装置、压紧臂和T型槽工作台，复位装置安装在T型块内且与压紧臂相连，压紧臂与T型块通过销和扣环铰接，压紧臂的一端与油缸活塞的顶部相接触，T型块安装在T型槽工作台上。
进一步的，复位装置包括弹簧和拉杆，弹簧套装在拉杆的底座上且安装在T型块内，拉杆的顶部通过销与压紧臂铰接。
进一步的，复位装置包括弹簧，弹簧放置在T型块内，弹簧的上端与压紧臂相接触。
进一步的，压紧臂与油缸活塞的顶部相接触处设有传感器。
本发明有效的解决了氮气弹簧在高温高压下的密封问题，温度变化控制稳定，润滑性好，结构设计简单合理，制造成本低；利用高压密封氮气弹簧设计出的无动力保压伸缩缸及其应用的夹紧器，自身不需要附加外部动力源，但却可以提供出恒定动力，实现对模具的保压夹紧，无泄漏，稳定性高，节约油、电等能源且无污染，大大降低了成本，安全性极高。
附图说明
图1是氮气弹簧结构示意图；
图2是本发明实施例一局部结构示意图；
图3是本发明实施例二局部结构示意图；
图4是本发明结构示意图。
其中：1.油缸活塞，2.防尘圈，3.活塞杆油封，4.油缸缸体，5.活塞体油封，6.氮气弹簧，7.T型块，8.排气口，9.弹簧，10.侧油路，11.销，12.压紧臂，13.扣环，14.传感器，15.拉杆，16.T型槽工作台，17.模具，18.氮气弹簧活塞，19.氮气弹簧缸体，20.单向充气阀组件，21.氮气弹簧端盖，22.O型圈,23.油口。
具体实施方式
实施例一
如图1、图2及图4所示，一种无动力保压伸缩缸，包括油缸活塞1、油缸缸体4、氮气弹簧6和T型块7，油缸缸体4螺纹连接在T型块7上，油缸活塞1为空腔结构，油缸活塞1的活塞体与油缸缸体4的内腔间隙配合且通过活塞体油封5密封，油缸活塞1的活塞杆与油缸缸体4的顶部间隙配合且通过活塞杆油封3密封，油缸活塞1的活塞杆与油缸缸体4的顶部之间设有防尘圈2，油缸缸体4的一侧设有侧油路10，侧油路10与油缸有杆腔连通，T型块7的一侧设有油口23且与侧油路10相对应，T型块7上设有排气口8，排气口8与油缸无杆腔连通，利于安全，氮气弹簧6放置在油缸无杆腔且位于油缸活塞1的空腔内部；氮气弹簧6包括氮气弹簧活塞18、氮气弹簧缸体19和氮气弹簧端盖21，氮气弹簧缸体19的底部螺纹连接有氮气弹簧端盖21且氮气弹簧缸体19与氮气弹簧端盖21之间通过O型圈22密封，氮气弹簧端盖21上安装有单向充气阀组件20，氮气弹簧活塞18为空腔结构，氮气弹簧活塞18与氮气弹簧缸体19的上部间隙配合且通过两个上下排布的活塞杆油封3密封，氮气弹簧缸体19和氮气弹簧活塞18的内腔充有氮气。
如图1、图2及图4所示，一种无动力保压伸缩缸的夹紧器，包括无动力保压伸缩缸、复位装置、压紧臂12和T型槽工作台16，复位装置包括弹簧9和拉杆15，弹簧9套装在拉杆15的底座上且安装在T型块7内，拉杆15的顶部通过销11与压紧臂12铰接，压紧臂12与T型块7通过销11和扣环13铰接，压紧臂12的一端设有传感器14且与油缸活塞1的顶部相接触，用于检测力的大小，T型块7安装在T型槽工作台16上；供油系统启动，从油口23、侧油路10进油至油缸有杆腔，油缸活塞1向下运动，氮气弹簧6压缩，压紧臂12与油缸活塞1的顶部相接触的一端向下运动，弹簧9处于复位状态，松开模具17；供油系统启动，油缸有杆腔中的油从侧油路10、油口23回油后，供油系统关闭，氮气弹簧6拉伸复位，油缸活塞1向上运动，压紧臂12与油缸活塞1的顶部相接触的一端向上运动，弹簧9压缩预紧，夹紧模具17；在整个夹紧的过程中，无需任何附加外部动力源，依然能够保持恒定动力，实现对模具17的保压夹紧，无泄漏，稳定性高，节约油、电等能源且无污染，大大降低了成本，安全性极高。
以下为现有技术与采用本发明后在耗能以及成本的对比，以100台泵站为例：
现有液压泵站：泵站成本35000元/年+年用电448000元/年+年
用油216000元/年＝总成本699000元/年；
采用本发明的气动泵站：泵站成本8000元/年+年用电0元/年+
年用油8640/年＝总成本16640元/年；
按5年计算：
现有液压泵站五年总成本3355000元-采用本发明的气动泵站五
年总成本51200元＝五年节省总成本3303800元。
本发明在整个研发过程中，通过了数次性能测试以及可靠性测试，解决了长期困扰本领域研发人员的一大难题。
实施例二
如图1、图3及图4所示，一种无动力保压伸缩缸，包括油缸活塞1、油缸缸体4、氮气弹簧6和T型块7，油缸缸体4螺纹连接在T型块7上，油缸活塞1为空腔结构，油缸活塞1的活塞体与油缸缸体4的内腔间隙配合且通过活塞体油封5密封，油缸活塞1的活塞杆与油缸缸体4的顶部间隙配合且通过活塞杆油封3密封，油缸活塞1的活塞杆与油缸缸体4的顶部之间设有防尘圈2，油缸缸体4的一侧设有侧油路10，侧油路10与油缸有杆腔连通，T型块7的一侧设有油口23且与侧油路10相对应，T型块7上设有排气口8，排气口8与油缸无杆腔连通，利于安全，氮气弹簧6放置在油缸无杆腔且位于油缸活塞1的空腔内部；氮气弹簧6包括氮气弹簧活塞18、氮气弹簧缸体19和氮气弹簧端盖21，氮气弹簧缸体19的底部螺纹连接有氮气弹簧端盖21且氮气弹簧缸体19与氮气弹簧端盖21之间通过O型圈22密封，氮气弹簧端盖21上安装有单向充气阀组件20，氮气弹簧活塞18为空腔结构，氮气弹簧活塞18与氮气弹簧缸体19的上部间隙配合且通过两个上下排布的活塞杆油封3密封，氮气弹簧缸体19和氮气弹簧活塞18的内腔充有氮气。
如图1、图3及图4所示，一种无动力保压伸缩缸的夹紧器，包括无动力保压伸缩缸、复位装置、压紧臂12和T型槽工作台16，复位装置包括弹簧9，弹簧9放置在T型块7内，弹簧9的上端与压紧臂12相接触，压紧臂12与T型块7通过销11和扣环13铰接，压紧臂12的一端设有传感器14且与油缸活塞1的顶部相接触，用于检测力的大小，T型块7安装在T型槽工作台16上；供油系统启动，从油口23、侧油路10进油至油缸有杆腔，油缸活塞1向下运动，氮气弹簧6压缩，压紧臂12与油缸活塞1的顶部相接触的一端向下运动，弹簧9处于复位状态，松开模具17；供油系统启动，油缸有杆腔中的油从侧油路10、油口23回油后，供油系统关闭，氮气弹簧6拉伸复位，油缸活塞1向上运动，压紧臂12与油缸活塞1的顶部相接触的一端向上运动，弹簧9压缩预紧，夹紧模具17；在整个夹紧的过程中，无需任何附加外部动力源，依然能够保持恒定动力，实现对模具17的保压夹紧，无泄漏，稳定性高，节约油、电等能源且无污染，大大降低了成本，安全性极高。
以下为现有技术与采用本发明后在耗能以及成本的对比，以100台泵站为例：
现有液压泵站：泵站成本35000元/年+年用电448000元/年+年
用油216000元/年＝总成本699000元/年；
采用本发明的气动泵站：泵站成本8000元/年+年用电0元/年+
年用油8640/年＝总成本16640元/年；
按5年计算：
现有液压泵站五年总成本3355000元-采用本发明的气动泵站五
年总成本51200元＝五年节省总成本3303800元。
本发明在整个研发过程中，通过了数次性能测试以及可靠性测试，解决了长期困扰本领域研发人员的一大难题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种无动力保压伸缩缸，其特征在于：包括油缸活塞(1)、油缸缸体(4)、氮气弹簧(6)和T型块(7)，油缸缸体(4)螺纹连接在T型块(7)上，油缸活塞(1)为空腔结构，油缸活塞(1)的活塞体与油缸缸体(4)的内腔间隙配合且通过活塞体油封(5)密封，油缸活塞(1)的活塞杆与油缸缸体(4)的顶部间隙配合且通过活塞杆油封(3)密封，油缸缸体(4)的一侧设有侧油路(10)，侧油路(10)与油缸有杆腔连通，T型块(7)的一侧设有油口(23)且与侧油路(10)相对应，T型块(7)上设有排气口(8)，排气口(8)与油缸无杆腔连通，氮气弹簧(6)放置在油缸无杆腔且位于油缸活塞(1)的空腔内部；
氮气弹簧(6)包括氮气弹簧活塞(18)、氮气弹簧缸体(19)和氮气弹簧端盖(21)，氮气弹簧缸体(19)的底部螺纹连接有氮气弹簧端盖(21)且氮气弹簧缸体(19)与氮气弹簧端盖(21)之间通过O型圈(22)密封，氮气弹簧端盖(21)上安装有单向充气阀组件(20)，氮气弹簧活塞(18)为空腔结构，氮气弹簧活塞(18)与氮气弹簧缸体(19)的上部间隙配合且通过活塞杆油封(3)密封，氮气弹簧缸体(19)和氮气弹簧活塞(18)的内腔充有氮气。
2.根据权利要求1所述的无动力保压伸缩缸，其特征在于：所述油缸活塞(1)的活塞杆与油缸缸体(4)的顶部之间设有防尘圈(2)。
3.根据权利要求1所述的无动力保压伸缩缸，其特征在于：所述的氮气弹簧活塞(18)与氮气弹簧缸体(19)的上部通过两个上下排布的活塞杆油封(3)密封。
4.一种应用权利要求1所述的无动力保压伸缩缸的夹紧器，其特征在于：包括无动力保压伸缩缸、复位装置、压紧臂(12)和T型槽工作台(16)，复位装置安装在T型块(7)内且与压紧臂(12)相连，压紧臂(12)与T型块(7)通过销(11)和扣环(13)铰接，压紧臂(12)的一端与油缸活塞(1)的顶部相接触，T型块(7)安装在T型槽工作台(16)上。
5.根据权利要求4所述的应用无动力保压伸缩缸的夹紧器，其特征在于：所述的复位装置包括弹簧(9)和拉杆(15)，弹簧(9)套装在拉杆(15)的底座上且安装在T型块(7)内，拉杆(15)的顶部通过销(11)与压紧臂(12)铰接。
6.根据权利要求4所述的应用无动力保压伸缩缸的夹紧器，其特征在于：所述的复位装置包括弹簧(9)，弹簧(9)放置在T型块(7)内，弹簧(9)的上端与压紧臂(12)相接触。
7.根据权利要求4所述的应用无动力保压伸缩缸的夹紧器，其特征在于：所述压紧臂(12)与油缸活塞(1)的顶部相接触处设有传感器(14)。
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