CN106837922B - 一种数字气缸 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种数字气缸，包括第一缸筒、第一活塞杆、第一活塞及定位座，还包括第二缸筒、第二活塞杆和第二活塞；第二缸筒固定连接在第一缸筒与定位座之间，其内壁形成台阶孔，台阶孔的孔径最小部分邻近第一缸筒；第二活塞杆同轴地固定连接在第一活塞杆与阀芯之间，并且包括小直径段和大直径段，大直径段的外壁紧贴定位座的内壁；第二活塞套设在第二活塞杆的小直径段上；其中，第一活塞与第一缸筒的底端之间形成第一气腔，第二缸筒与第一活塞之间形成第二气腔，第二缸筒与第二活塞之间形成第三气腔，第二活塞与定位座之间形成第四气腔。本发明通过增设第二缸筒、第二活塞杆和第二活塞，使油缸能够柔性启动和柔性停止，消除了噪音。
Description
技术领域
本发明涉及气缸领域，尤其涉及一种数字气缸。
背景技术
气缸是一种气动执行装置。图1示出了一种典型的气缸，用于带动阀体3'的阀芯31'沿轴向运动，其包括底端封闭的缸筒21'、一端伸入缸筒21'内的活塞杆22'、固定在活塞杆22'的前述一端上的活塞23'以及具有中通内腔的定位座24'，缸筒21'和定位座24'共同构成气缸体，阀体3'的阀芯31'一端固定在定位座24'的内腔中。此外，定位座24'的内壁与阀芯31'之间设有对中弹簧25'，对中弹簧25'的两侧分别设有开口垫27'，定位座24'的端部与阀芯31'之间设有挡圈26'。其中，活塞22'与缸筒21'的底端之间形成第一气腔Q1'，活塞22'与定位座24'之间形成第二气腔Q2'，缸体上设有分别与第一、第二气腔Q1'、Q2'连通的第一、第二通气孔，该第一、第二通气孔分别与第一、第二气阀11'、12'连通，且气阀11'、12'由单个开关信号控制。
由图1可知，现有气缸中只有一个活塞杆和一个活塞，阀芯只能工作在一个行程，即最大行程。当油缸4'在启动和任意位置停止时，由于与油缸联接的运动部件存在配合间隙，会产生强烈撞击，从而将产生很大的噪音。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种数字气缸，以使与其连接的阀芯可以精准的实现中间行程定位，从而实现柔性启动和柔性停止，消除噪音。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种数字气缸，用于带动一阀体的阀芯沿轴向运动，其包括底端封闭的第一缸筒、一端伸入所述第一缸筒内的第一活塞杆、固定在所述第一活塞杆的所述一端上的第一活塞、以及具有中通内腔的定位座，且所述阀芯的一端固定在所述定位座的内腔中，所述数字气缸还包括第二缸筒、第二活塞杆和第二活塞；
所述第二缸筒固定连接在所述第一缸筒与所述定位座之间并与所述第一缸筒和所述定位座一同构成气缸体，所述第二缸筒的内壁形成台阶孔，所述台阶孔的孔径最小部分邻近所述第一缸筒且其内壁紧贴所述第一活塞杆的外壁；
所述第二活塞杆同轴地固定连接在所述第一活塞杆与所述阀芯之间，并且包括小直径段和大直径段，所述大直径段的外壁紧贴所述定位座的内壁；
所述第二活塞套设在所述第二活塞杆的所述小直径段上，且其外壁紧贴所述气缸体的内壁；
其中，所述第一活塞与所述第一缸筒的底端之间形成第一气腔，所述第二缸筒与所述第一活塞之间形成第二气腔，所述第二缸筒与所述第二活塞之间形成第三气腔，所述第二活塞与所述定位座之间形成第四气腔，所述缸体上设有分别与所述第一、第二、第三和第四气腔连通的第一、第二、第三和第四通气孔。
进一步地，所述气缸包括分别与所述第一、第二、第三和第四通气孔连通的第一、第二、第三和第四气阀。
进一步地，所述第一、第二、第三和第四气阀与一控制器连接。
进一步地，所述控制器为PLC。
进一步地，所述第一、第二、第三、第四气阀的进气口连通。
进一步地，所述定位座的内壁与所述阀芯之间设有对中弹簧。
进一步地，所述对中弹簧的两侧分别设有开口垫。
进一步地，所述定位座的端部与所述阀芯之间设有挡圈。
进一步地，所述第一活塞的外壁上设有凹槽，所述凹槽内设有密封圈。
进一步地，所述第二活塞的外壁和内壁上分别设有凹口，所述凹口设有密封圈。
通过采用上述方案，本发明具有如下有益效果：本发明通过增设第二缸筒、第二活塞杆和第二活塞，使得阀芯可以实现精准的中间行程定位，从而使油缸能够柔性启动和柔性停止，消除了启动和停止时的噪音。
附图说明
图1为现有技术典型气缸的结构示意图；
图2为本发明数字气缸在原始状态的结构示意图；
图3为本发明数字气缸在阀芯定位于中间行程时的结构示意图；
图4为本发明数字气缸在阀芯定位于最大行程时的结构示意图；
图5为本发明中的第一缸筒的结构示意图；
图6为本发明中的第一活塞杆的结构示意图；
图7为本发明中的第一活塞的结构示意图；
图8为本发明中的定位座的结构示意图；
图9为本发明中的第二缸筒的结构示意图；
图10为本发明中的第二活塞杆的结构示意图；
图11为本发明中的第二活塞的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
图2-11示出了本发明数字气缸的一个实施例。如图所示，本发明的数字气缸包括底端封闭的第一缸筒21、一端伸入第一缸筒21内的第一活塞杆22、固定在第一活塞杆22的前述一端上的第一活塞23、以及具有中通内腔的定位座24，其中阀体3的阀芯31一端固定在定位座24的内腔中。除此之外，本发明还增设了第二缸筒28、第二活塞杆29和第二活塞210。
其中，第二缸筒28固定连接在第一缸筒21与定位座24之间并与第一缸筒21和定位座24配合构成气缸体，第二缸筒28的内壁形成台阶孔，台阶孔的孔径最小部分邻近第一缸筒21且其内壁紧贴第一活塞杆22的外壁。第二活塞杆29同轴地固定连接在第一活塞杆22与阀芯31之间，并且包括小直径段和大直径段，其大直径段的外壁紧贴定位座24的内壁。第二活塞210套设在第二活塞杆29的小直径段上，且其外壁紧贴第二缸筒28的内径最大部分的内壁。另外，定位座24的内壁与阀芯31之间设有对中弹簧25，对中弹簧25的两侧分别设有开口垫27，定位座24的端部与阀芯31之间设有挡圈26，第一活塞23的外壁上设有凹槽，凹槽内设有密封圈，第二活塞210的外壁和内壁上分别设有凹口，凹口内设有密封圈。
再次参阅图2，本发明中的第一活塞23与第一缸筒21的底端之间形成第一气腔Q1，第二缸筒28的内径最小部分与第一活塞23之间形成第二气腔Q2，第二缸筒28的内径最小部分8与第二活塞210之间形成第三气腔Q3，第二活塞210与定位座24之间形成第四气腔Q4，缸体上设有分别与第一、第二、第三和第四气腔Q1～Q4连通的第一、第二、第三、第四通气孔。这些通气孔分别与第一、第二、第三、第四气阀11～14的出气口连通，气阀11～14在此共用一个进气口15。在本发明中，气阀11～14的开关动作由一控制器(如PLC)输出的数字信号控制，因此相对于单个开关信号更精确。
本发明数字气缸的工作原理如下：
启动时，第三气阀13中的电磁铁通电，压缩空气经进入口15进入Q3腔，推动第二活塞210沿第二活塞杆29滑移1～9mm(具体值出厂设定)，以顶住第二活塞杆29的大直径段的端面，推动与第二活塞杆29连接的阀芯31轴向运动，移动固定距离后，第二活塞210顶住定位座24停止，此时阀芯31定位在中间行程，液压油一路由X口进入M口，另一路由X口通过阀芯31上开的节流凹槽K进入Z口，形成自X总路分两条支路流向M口和Z口的流路，从而小流量的液压油将从M口支路进入油缸4，消除液压间隙和机械间隙，降低噪音，剩余流量的液压油从Z口支路流回油箱。待消除噪音后，第一气阀11中的电磁铁通电,压缩空气由进气口15进入Q1腔，推动第一活塞23，第一活塞23带动第一活塞杆22移动，直至带动第二活塞杆29、阀芯31到达死点位置，此时阀芯31定位在最大行程，处于全开状态。液压油将从X口全部流到M口，Z口完全关闭，系统大流量满负荷运行。其中，第一气阀11与第三气阀13之间的通电间隔时间由PLC精准控制，时长间隔一般约为0.2秒，视现场噪音大小而定，噪声大间隔时间长，噪声小间隔时间短。
停止时，第一气阀11中的电磁铁首先断电，Q1腔中的空气排出，Q3腔中的空气保持，阀芯31在对中弹簧25的作用下停止在第二活塞210的固定位置，液压油又形成从X口到Z口和M口的两条支路形式，小流量供油补偿机械间隙和液压间隙，消除噪声。待系统平稳后第三气阀13中的电磁铁断电，阀芯31回到原始位置，X口到M口的油路完全闸死，执行装置停止工作。应该理解，N口接油缸的另一端口，由于油缸是往复运动的，M口出油，N口必然回油，所以第一气阀11断电，第三气阀13通电时，N口回油通过阀芯31上开的节流凹槽L回到T口，气阀A、C全部断电时，N口回油到T口闭死。由于单向阀32的作用，液压油只能从X口流出，而不能向X口回流。
当阀体3通过N口出油时，操作过程与通过M口出油类似：启动时，首先第四气阀14通电，然后第二气阀12通电；停止时，首先第二气阀12断电，然后第四气阀14断电，工作原理与前述原理一致，此处不再赘述。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。
Claims (10)
1.一种数字气缸，用于带动一阀体的阀芯沿轴向运动，其包括底端封闭的第一缸筒、一端伸入所述第一缸筒内的第一活塞杆、固定在所述第一活塞杆的所述一端上的第一活塞、以及具有使阀芯自动对中的定位座，且所述阀芯的一端固定在所述定位座的内腔中，其特征在于，所述数字气缸还包括第二缸筒、第二活塞杆和第二活塞；
所述第二缸筒固定连接在所述第一缸筒与所述定位座之间并与所述第一缸筒和所述定位座一同构成气缸体，所述第二缸筒的内壁形成台阶孔，所述台阶孔的孔径最小部分邻近所述第一缸筒且其内壁紧贴所述第一活塞杆的外壁；
所述第二活塞杆同轴地固定连接在所述第一活塞杆与所述阀芯之间，并且包括小直径段和大直径段，所述大直径段的外壁紧贴所述定位座的内壁；
所述第二活塞套设在所述第二活塞杆的所述小直径段上，且其外壁紧贴所述气缸体的内壁；
其中，所述第一活塞与所述第一缸筒的底端之间形成第一气腔，所述第二缸筒与所述第一活塞之间形成第二气腔，所述第二缸筒与所述第二活塞之间形成第三气腔，所述第二活塞与所述定位座之间形成第四气腔，所述缸体上设有分别与所述第一、第二、第三和第四气腔连通的第一、第二、第三和第四通气孔。
2.根据前述权利要求1所述的数字气缸，其特征在于，所述气缸包括分别与所述第一、第二、第三和第四通气孔连通的第一、第二、第三和第四气阀。
3.根据前述权利要求2所述的数字气缸，其特征在于，所述第一、第二、第三和第四气阀与一控制器连接。
4.根据前述权利要求3所述的数字气缸，其特征在于，所述控制器为PLC。
5.根据前述权利要求2-3中任一项所述的数字气缸，其特征在于，所述第一、第二、第三、第四气阀的进气口连通。
6.根据前述权利要求1所述的数字气缸，其特征在于，所述定位座的内壁与所述阀芯之间设有对中弹簧。
7.根据前述权利要求6所述的数字气缸，其特征在于，所述对中弹簧的两侧分别设有开口垫。
8.根据前述权利要求1所述的数字气缸，其特征在于，所述定位座的端部与所述阀芯之间设有挡圈。
9.根据前述权利要求1所述的数字气缸，其特征在于，所述第一活塞的外壁上设有凹槽，所述凹槽内设有密封圈。
10.根据前述权利要求1所述的数字气缸，其特征在于，所述第二活塞的外壁和内壁上分别设有凹口，所述凹口设有密封圈。
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