CN108953471A - 一种无摩擦重力卸荷机构 - Google Patents

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Abstract

一种无摩擦重力卸荷机构，涉及超精密竖直轴卸荷技术领域。上活塞与下活塞相接触并同轴塞装在卸荷缸体内，上活塞的活塞头及下活塞的活塞头分别与卸荷缸体内壁设有气密间隙，卸荷缸体上下两端分别固定有上封盖及下封盖，上气封套及下气封套分别固定在上封盖及下封盖外侧，上活塞的活塞杆伸出上气封套外部并与上封盖设有气密间隙，下活塞的活塞杆伸出下气封套外部并与下封盖设有气密间隙，上封盖设有上进气孔，下封盖设有下进气孔，下活塞的活塞头端面凹设有圆柱腔槽，圆柱腔槽与下活塞的活塞杆端面贯通有拉杆穿孔，拉杆上端卡设在圆柱腔槽内下端卡设有连接件。利用空气静压原理实现无摩擦卸荷，更好的满足精度的需求。

Description

一种无摩擦重力卸荷机构
技术领域
本发明涉及超精密竖直轴卸荷技术领域，尤其是一种无摩擦重力卸荷机构。
背景技术
随着我国科技不断的发展，对于设备精度的要求也在不断提高，因此超精密学科在高精尖行业的应用越来越广泛。目前大多数超精密设备中对竖直轴进行卸荷的机构普遍采用O型圈进行密封，该方式必然会产生摩擦力，而受摩擦力影响，在其低速卸荷过程中会产生低速运动经常出现的爬行现象，对超精密设备的精度造成不利影响。
因此，如何实现竖直轴进行卸荷时，卸荷机构能够保证无摩擦状态，一直是超精密学科领域人员的研究方向。
发明内容
为解决背景技术存在的不足，本发明提供一种无摩擦重力卸荷机构，利用空气静压原理实现无摩擦卸荷，更好的满足超精密设备对精度的需求。
实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种无摩擦重力卸荷机构，包括上气封套、上活塞、下活塞、卸荷缸体、下气封套、拉杆以及连接件，所述卸荷缸体为圆筒状构件，所述上活塞的活塞头端面与所述下活塞的活塞头端面相接触并同轴塞装在卸荷缸体内，上活塞的活塞头侧壁及下活塞的活塞头侧壁分别与卸荷缸体内壁设有气密间隙，卸荷缸体上下两端分别通过螺栓固定有上封盖及下封盖，所述上气封套及所述下气封套分别通过螺栓固定在所述上封盖及所述下封盖外侧，上活塞的活塞杆经上封盖间隔伸出上气封套外部，上活塞的活塞杆侧壁与上封盖设有气密间隙，下活塞的活塞杆经下封盖间隔伸出下气封套外部，下活塞的活塞杆侧壁与下封盖设有气密间隙，在卸荷缸体内上活塞的活塞头上方及下活塞的活塞头下方分别形成上卸荷气腔及下卸荷气腔，上封盖与所述上卸荷气腔贯通设有上进气孔，下封盖与所述下卸荷气腔贯通设有下进气孔，下活塞的活塞头端面同轴凹设有圆柱腔槽，所述圆柱腔槽与下活塞的活塞杆端面同轴贯通有拉杆穿孔，所述拉杆竖向间隔插装在所述拉杆穿孔内，拉杆上下两端均伸出拉杆穿孔并分别锁死有一个拉杆螺母，拉杆上端通过对应的所述拉杆螺母卡设在圆柱腔槽内，拉杆下端通过对应的拉杆螺母卡设有连接件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用空气静压原理形成高压气膜，使上活塞、下活塞与卸荷缸体相对运动时不产生摩擦力（气体润滑的摩擦系数极小，可忽略不计），上活塞、下活塞进行无摩擦、无振动的平滑移动，在低速卸荷过程中不会产生爬行现象，此外，高压气膜具有误差均化作用，即高压气膜具有可压缩性，能够补偿零件表面的加工误差，提高设备精度，而且产生热量及低，不会发生粘度变化，因此也无需添加冷却措施。
附图说明
图1是本发明的无摩擦重力卸荷机构的主视结构示意图；
图2是图1的A部放大图；
图3是图1的B部放大图；
图4是本发明的下活塞的主视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施方式一：如图1~图4所示，本发明公开了一种无摩擦重力卸荷机构，包括上气封套1、上活塞3、下活塞4、卸荷缸体5、下气封套7、拉杆10以及连接件11，所述卸荷缸体5为圆筒状构件，所述上活塞3的活塞头端面与所述下活塞4的活塞头端面相接触并同轴塞装在卸荷缸体5内，上活塞3的活塞头侧壁及下活塞4的活塞头侧壁分别与卸荷缸体5内壁设有气密间隙，卸荷缸体5上下两端分别通过螺栓固定有上封盖2及下封盖6，所述上气封套1及所述下气封套7分别通过螺栓固定在所述上封盖2及所述下封盖6外侧，上活塞3的活塞杆经上封盖2间隔伸出上气封套1外部，上活塞3的活塞杆侧壁与上封盖2设有气密间隙，下活塞4的活塞杆经下封盖6间隔伸出下气封套7外部，下活塞4的活塞杆侧壁与下封盖6设有气密间隙，在卸荷缸体5内上活塞3的活塞头上方及下活塞4的活塞头下方分别形成上卸荷气腔12及下卸荷气腔13，上封盖2与所述上卸荷气腔12贯通设有上进气孔2-1，下封盖6与所述下卸荷气腔13贯通设有下进气孔6-1，下活塞4的活塞头端面同轴凹设有圆柱腔槽4-1，所述圆柱腔槽4-1与下活塞4的活塞杆端面同轴贯通有拉杆穿孔4-2，所述拉杆10竖向间隔插装在所述拉杆穿孔4-2内，拉杆10上下两端均伸出拉杆穿孔4-2并分别锁死有一个拉杆螺母8，拉杆10上端通过对应的所述拉杆螺母8卡设在圆柱腔槽4-1内，拉杆10下端通过对应的拉杆螺母8卡设有连接件11。
具体实施方式二：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述上封盖2及下封盖6为圆筒状构件，上封盖2及下封盖6一端外扩有环形翼板，上封盖2及下封盖6的所述环形翼板与卸荷缸体5通过螺栓固定，所述上进气孔2-1及下进气孔6-1分别设在上封盖2及下封盖6的环形翼板上，上封盖2及下封盖6另一端分别与上气封套1及下气封套7通过螺栓固定。
具体实施方式三：如图2、3所示，本实施方式是对具体实施方式二作出的进一步说明，所述上封盖2筒壁设有高压给气孔一14及高压排气孔一15，所述下封盖6筒壁设有高压给气孔二16及高压排气孔二17。
具体实施方式四：如图1、4所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述下活塞4的活塞头端面同轴设有环形凹槽4-3，所述环形凹槽4-3内底面与下活塞4的活塞头侧壁沿圆周方向等间隔连通有多个L形通道18，下活塞4的活塞头侧壁位于所述多个L形通道18的通道口上下两侧分别沿圆周方向设有多个径向通孔19，所述多个径向通孔19均与圆柱腔槽4-1内部连通设置，所述上活塞3的活塞杆端面与下活塞4的环形凹槽4-3连通有一个高压进气通道20，上活塞3的活塞杆端面与下活塞4的圆柱腔槽4-1连通有一个排气通道21。
具体实施方式五：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一、具体实施方式三或具体实施方式四作出的进一步说明，所述拉杆10上下两端分别套设有一个球轴节9，位于上方的所述球轴节9设置在对应的拉杆螺母8与圆柱腔槽4-1内底面之间，位于下方的球轴节9设置在对应的拉杆螺母8与连接件11之间。
本发明的工作原理为：将需要卸荷的重物与连接件11连接，同时对高压进气通道20、高压给气孔一14及高压给气孔二16通入高压空气，通入高压进气通道20的高压空气经环形凹槽4-3进入多个L形通道18进行分流，再作用于上活塞3的活塞头侧壁及下活塞4的活塞头侧壁与卸荷缸体5内壁的气密间隙形成高压气膜，使上活塞3及下活塞4处于气浮状态，高压空气经多个径向通孔19进入圆柱腔槽4-1内再由排气通道21排出，通入高压给气孔一14的高压空气作用于上活塞3的活塞杆侧壁与上封盖2的气密间隙形成高压气膜，高压空气通过高压排气孔一15及上活塞3与上气封套1之间的间隔排出，通入高压给气孔二16的高压空气作用于下活塞4的活塞杆侧壁与下封盖6的气密间隙形成高压气膜，高压空气通过高压排气孔二17及下活塞4与下气封套7之间的间隔排出，分别由上进气孔2-1及下进气孔6-1向上卸荷气腔12及下卸荷气腔13内通入空气，通过对上卸荷气腔12及下卸荷气腔13内空气压力的调节，控制拉杆10通过连接件11带动需要卸荷的重物上下运动，拉杆10上下两端的球轴节9便于消除偏载力使连接有需要卸荷的重物的拉杆10保持竖直状态，相比于通入高压进气通道20、高压给气孔一14及高压给气孔二16的高压空气而言，通入上卸荷气腔12及下卸荷气腔13内的空气气压较低，并可分别从高压排气孔一15及高压排气孔二17排出，且由于上活塞3的活塞杆侧壁及下活塞4的活塞杆侧壁对应的高压气膜的存在，实现压力密封，保证卸荷的稳定性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种无摩擦重力卸荷机构，其特征在于：包括上气封套（1）、上活塞（3）、下活塞（4）、卸荷缸体（5）、下气封套（7）、拉杆（10）以及连接件（11），所述卸荷缸体（5）为圆筒状构件，所述上活塞（3）的活塞头端面与所述下活塞（4）的活塞头端面相接触并同轴塞装在卸荷缸体（5）内，上活塞（3）的活塞头侧壁及下活塞（4）的活塞头侧壁分别与卸荷缸体（5）内壁设有气密间隙，卸荷缸体（5）上下两端分别通过螺栓固定有上封盖（2）及下封盖（6），所述上气封套（1）及所述下气封套（7）分别通过螺栓固定在所述上封盖（2）及所述下封盖（6）外侧，上活塞（3）的活塞杆经上封盖（2）间隔伸出上气封套（1）外部，上活塞（3）的活塞杆侧壁与上封盖（2）设有气密间隙，下活塞（4）的活塞杆经下封盖（6）间隔伸出下气封套（7）外部，下活塞（4）的活塞杆侧壁与下封盖（6）设有气密间隙，在卸荷缸体（5）内上活塞（3）的活塞头上方及下活塞（4）的活塞头下方分别形成上卸荷气腔（12）及下卸荷气腔（13），上封盖（2）与所述上卸荷气腔（12）贯通设有上进气孔（2-1），下封盖（6）与所述下卸荷气腔（13）贯通设有下进气孔（6-1），下活塞（4）的活塞头端面同轴凹设有圆柱腔槽（4-1），所述圆柱腔槽（4-1）与下活塞（4）的活塞杆端面同轴贯通有拉杆穿孔（4-2），所述拉杆（10）竖向间隔插装在所述拉杆穿孔（4-2）内，拉杆（10）上下两端均伸出拉杆穿孔（4-2）并分别锁死有一个拉杆螺母（8），拉杆（10）上端通过对应的所述拉杆螺母（8）卡设在圆柱腔槽（4-1）内，拉杆（10）下端通过对应的拉杆螺母（8）卡设有连接件（11）。
2.根据权利要求1所述的一种无摩擦重力卸荷机构，其特征在于：所述上封盖（2）及下封盖（6）为圆筒状构件，上封盖（2）及下封盖（6）一端外扩有环形翼板，上封盖（2）及下封盖（6）的所述环形翼板与卸荷缸体（5）通过螺栓固定，所述上进气孔（2-1）及下进气孔（6-1）分别设在上封盖（2）及下封盖（6）的环形翼板上，上封盖（2）及下封盖（6）另一端分别与上气封套（1）及下气封套（7）通过螺栓固定。
3.根据权利要求2所述的一种无摩擦重力卸荷机构，其特征在于：所述上封盖（2）筒壁设有高压给气孔一（14）及高压排气孔一（15），所述下封盖（6）筒壁设有高压给气孔二（16）及高压排气孔二（17）。
4.根据权利要求1所述的一种无摩擦重力卸荷机构，其特征在于：所述下活塞（4）的活塞头端面同轴设有环形凹槽（4-3），所述环形凹槽（4-3）内底面与下活塞（4）的活塞头侧壁沿圆周方向等间隔连通有多个L形通道（18），下活塞（4）的活塞头侧壁位于所述多个L形通道（18）的通道口上下两侧分别沿圆周方向设有多个径向通孔（19），所述多个径向通孔（19）均与圆柱腔槽（4-1）内部连通设置，所述上活塞（3）的活塞杆端面与下活塞（4）的环形凹槽（4-3）连通有一个高压进气通道（20），上活塞（3）的活塞杆端面与下活塞（4）的圆柱腔槽（4-1）连通有一个排气通道（21）。
5.根据权利要求1、3或4所述的一种无摩擦重力卸荷机构，其特征在于：所述拉杆（10）上下两端分别套设有一个球轴节（9），位于上方的所述球轴节（9）设置在对应的拉杆螺母（8）与圆柱腔槽（4-1）内底面之间，位于下方的球轴节（9）设置在对应的拉杆螺母（8）与连接件（11）之间。
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