CN111022600B - 一种电气联用折返式电动缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气缸及电动缸技术领域，具体涉及一种电气联用折返式电动缸。本发明所提供的电气联用折返式电动缸，工作时，首先是后缸体中的后活塞前进，推动套管向前移动，进而带动前杆向前移动完成第一行程，前杆完成第一行程的同时，套管通过可分离的连接机构与连杆连接在一起，此时，电机动作，通过丝杆、螺母座和输出轴带动连杆向前移动，连杆通过套管带动前杆向前移动，完成第二行程的动作。本发明的电气联用折返式电动缸，既能够满足两行程的要求又能满足长距离、小间隙的焊接要求。

Description

一种电气联用折返式电动缸

技术领域

本发明涉及气缸及电动缸技术领域，具体涉及一种电气联用折返式电动缸。

背景技术

汽车焊装用点焊需要一种大小开口的气缸，满足在大开口的时候焊钳能够自由进出焊装夹紧装置和汽车零部件的空隙，小开口的时候能够稳定焊接。因此，汽车焊装用的点焊装置需要至少能够满足两个行程的要求。另一方面，由于汽车零部件一般较大，因此要求气缸的行程也需要足够的长才可以更好的满足要求，但是目前单独采用气缸进行操作时，气缸的行程一般难以满足要求，而采用丝杆进行操作时，需要对丝杆运行的方向进行精密的控制，此时就需要额外的添加导向装置等，导致整个装置体积较大，而在汽车零部件的焊接过程中，很多时候焊接部件间隙较小，体积较大的装置也难以满足要求。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种电气联用折返式电动缸，该装置既能够满足两行程的要求又能满足长距离、小间隙的焊接要求。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种电气联用折返式电动缸，包括连接在一起的气缸单元和折返式电动缸单元，所述气缸单元包括活塞杆和依次通过端盖连接在一起的前缸体、后缸体，所述活塞杆包括前杆、套管和连杆；所述前缸体内设置有前活塞，所述后缸体内设置有后活塞；所述前杆位于前缸体内且穿出前缸体前端端盖，所述套管位于后缸体内且穿过端盖与前杆的尾部连接在一起，所述前活塞固定设置在前杆上，所述连杆穿过后缸体的后端端盖且伸入到套管中，所述连杆与套管通过一可分离的连接机构连接在一起，所述可分离的连接机构在活塞杆进行第一行程的运动时处于分离状态，所述可分离的连接机构在活塞杆进行第二行程的运动时处于连接状态，所述后活塞套设在连杆上且可相对于连杆运动，所述后活塞位于套管的后端推动套管向前移动，所述连杆的尾端与折返式电动缸单元连接在一起；所述折返式电动缸包括动力装置、丝杆、螺母座、输出轴，所述丝杆与动力装置连接并由动力装置驱动转动，所述螺母座设置在丝杆上并在丝杆的作用下往复运动，所述输出轴呈筒形结构套设在丝杆上，所述输出轴的的一端固定在螺母座上，另一端通过轴承固定在机架上且其端部与连杆的尾端连接在一起，所述输出轴由螺母座带动移动；所述前缸体、后缸体上均设置有进气口和出气口。

进一步，所述可分离的连接机构包括设置在套管上的固定孔、设置在固定孔中的弹珠、设置在连杆上的卡槽以及弹珠压紧装置，套管在后活塞的作用下带动弹珠移动，当套管走完第一行程时，弹珠进入到卡槽中并被弹珠压紧装置压紧；当套管返回开始第二行程时，弹珠压紧装置松开弹珠，弹珠在套管的带动下脱离卡槽。

进一步，所述固定孔的内侧呈圆柱形结构，外侧呈球面结构，所述固定孔与弹珠间隙配合且球面结构上端的开口直径＜弹珠的直径。

进一步，所述固定孔的高度为1/2弹珠的直径，所述圆柱形结构的高度等于套管厚度等于1/4弹珠的直径。

进一步，所述后缸体包括通过端盖连接在一起的后缸体一和后缸体二；所述弹珠压紧装置位于后缸体一内，所述后活塞位于后缸体二内，所述弹珠压紧装置包括活塞连套，所述活塞连套套设在套管上且活塞连套的前端通过弹簧抵在端盖上，所述活塞连套的尾部设置有斜面，所述活塞连套的尾部外部与端盖之间形成一密封腔，向其中充气时，弹簧被压缩。

优选地，所述折返式电动缸还包括导向装置，所述导向装置设置在输出轴上保证输出轴沿直线运动。

进一步，所述导向装置包括导向杆和防转块，所述导向杆设置在输出轴的周边且与输出轴的运动方向平行，所述防转块固定设置在输出轴上，所述防转块可沿着导向杆滑动。

进一步，所述折返式电动缸还包括外缸筒，所述外缸筒套设在输出轴上，所述导向杆固定在外缸筒上且位于外缸筒的内部。

进一步，所述动力装置包括电机、齿轮和皮带，电机的输出轴通过齿轮和皮带与丝杆连接带动丝杆转动。

本发明所提供的电气联用折返式电动缸，工作时，首先是后缸体中的后活塞前进，推动套管向前移动，进而带动前杆向前移动完成第一行程，前杆完成第一行程的同时，套管通过可分离的连接机构与连杆连接在一起，此时，电机动作，通过丝杆、螺母座和输出轴带动连杆向前移动，连杆通过套管带动前杆向前移动，完成第二行程的动作。本发明的电气联用折返式电动缸，既能够满足两行程的要求又能满足长距离、小间隙的焊接要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为气缸单元的剖视图；

图3为气缸单元的爆炸结构示意图；

图4为电动缸单元的结构示意图；

图5为输出轴导向装置的原理结构示意图；

图6为外缸筒的结构示意图；

图7为气缸单元处于初始状态的结构示意图；

图8为气缸单元伸出第一行程时的结构示意图；

图9为气缸单元伸出第二行程时的结构示意图；

图10为气缸单元缩回第二行程时的结构示意图；

图11为气缸单元缩回第一行程时的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1前缸体、2后缸体、4前杆、5套管、6连杆、8弹珠压紧装置、9端盖、10前活塞、11后活塞、13前轴、21后缸体一、22后缸体二、71固定孔、72弹珠、73卡槽、81活塞连套、82弹簧卡槽、83弹簧、84斜面、85密封腔、131通孔、01电机、02皮带、03丝杆、04输出轴、05螺母座、06焊钳连接部件、07轴承座、08滑动轴承一、09滑动轴承二、010导向杆、011防转块、012外缸筒、013固定孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1、2、4所示，一种电气联用折返式电动缸，包括连接在一起的气缸单元和折返式电动缸单元，气缸单元包括活塞杆和依次通过端盖9连接在一起的前缸体1、后缸体2，活塞杆包括前杆4、套管5和连杆6；前缸体1内设置有前活塞10，后缸体2内设置有后活塞11，前杆4位于前缸体1内且穿出前缸体1前端端盖，套管5位于后缸体2内且穿过端盖与前杆4的尾部连接在一起，前活塞10固定设置在前杆4上，具体地为：套管5通过前轴13与前杆4连接在一起，前轴13包括实心小头和空心大头，实心小头上设置有外螺纹，前杆4通过螺纹固定在实心小头上，空心大头上设置有外螺纹，套管5通过螺纹固定在空心大头上。前活塞10通过前轴13紧压在前杆4尾部。连杆6穿过后缸体2的后端端盖且伸入到套管5中，连杆6与套管5通过一可分离的连接机构连接在一起，可分离的连接机构在活塞杆处于第一行程的运动时处于分离状态，在活塞杆进行第二行程的运动时处于连接状态，后活塞11套设在连杆6上且可相对于连杆6运动，后活塞11位于套管5的后端推动套管5向前移动，连杆6的尾端与折返式电动缸单元连接在一起；折返式电动缸包括动力装置、丝杆03、螺母座05、输出轴04，丝杆03与动力装置连接并由动力装置驱动转动，螺母座05设置在丝杆03上并在丝杆03的作用下往复运动，输出轴04呈筒形结构套设在丝杆03上，输出轴04的一端固定在螺母座05上，另一端通过轴承固定在机架上且其端部与连杆6的尾端连接在一起，输出轴04由螺母座05带动移动；前缸体1、后缸体2上均设置有进气口和出气口。

本实施例所提供的电气联用折返式电动缸在工作时，首先是后缸体2中的后活塞前进，推动套管5向前移动，进而带动前杆4向前移动完成第一行程，前杆4完成第一行程的同时，套管5通过可分离的连接机构与连杆6连接在一起，此时，电机01动作，通过丝杆03、螺母座05和输出轴04带动连杆6向前移动，连杆6通过套管5带动前杆4向前移动，完成第二行程的动作。

如图2、3所示，可分离的连接机构包括设置在套管5上的固定孔71、设置在固定孔71中的弹珠72、设置在连杆6上的卡槽73以及弹珠压紧装置8，套管5在后活塞的作用下带动弹珠72移动，当套管5走完第一行程时，弹珠72进入到卡槽73中并被弹珠压紧装置8压紧；当套管5返回开始第二行程时，弹珠压紧装置8松开弹珠72，弹珠72在套管5的带动下脱离卡槽73，从而实现套管5与连杆6的脱离。固定孔71可按圆周分布设置多个，如6个。

具体地，固定孔71的内侧呈圆柱形结构，外侧呈球面结构，固定孔71与弹珠72间隙配合且球面结构上端的开口直径＜弹珠72的直径。此设置的目的是为了保证弹珠72既不脱离套管5上的固定孔71又能从固定孔71的上端露出推动弹珠压紧装置8。

更具体地，我们设置固定孔71的高度为1/2弹珠72的直径，圆柱形结构的高度等于套管5厚度等于球面结构的高度等于1/4弹珠72的直径。

本实施例中，连杆6包括前端直径较大的第一本体和尾端直径较小的第二本体，第一本体和第二本体之间形成卡槽73。更具体地，我们可以将卡槽73的深度同样设置为1/4弹珠72的直径，或者将卡槽73紧贴第二本体的面设置为斜面，即第二本体和第一本体之间平滑过渡，保证弹珠72能够在不受弹珠压紧装置8的压紧作用下时能够顺利的被套管5带出进入到套管5固定孔71和连杆6之间，同时保证弹珠72进入后便无法继续挤压活塞连套81。

如图2所示，后缸体2包括通过端盖9连接在一起的后缸体一21和后缸体二22；弹珠压紧装置8位于后缸体一21内，后活塞11位于后缸体二22内，弹珠压紧装置8包括活塞连套81，活塞连套81套设在套管5上且活塞连套81的前端通过弹簧83抵在端盖上，活塞连套81的尾部设置有斜面84，具体地斜面84可由活塞连套81内侧可口逐渐变大形成，活塞连套81的尾部外部与端盖9之间形成一密封腔85，向该密封腔内充气时，弹簧83被压缩，弹珠压紧装置8前移，连杆6上的卡槽73位于斜面84下方，此时弹珠72不受弹珠压紧装置8的挤压，套管5将弹珠72从卡槽73中带出；活塞杆前伸时，套管5带动弹珠72通过斜面84挤压活塞连套81，弹簧83被压缩，弹珠72落入到卡槽73中，此时，弹珠72便无法继续挤压活塞连套81，弹簧83复位，活塞连套81的内侧面将弹珠72压紧在卡槽73中，从而顺利的将套管5和连杆6连接在一起。

本实施例中，如图4所示，折返式电动缸还包括导向装置，导向装置设置在输出轴04上保证输出轴04沿着直线运动。

具体地，如图5所示，导向装置包括导向杆010和防转块011，导向杆010设置在输出轴04的周边(也即某一侧边或上边)且与输出轴04的运动方向平行，防转块011通过螺栓固定设置在输出轴4上，防转块011可沿着导向杆010滑动，进而实现输出轴04的直线运动。通过设置防转块011并将防转块011固定在输出轴04上，通过防转块011沿着导向杆010的直线运动实现输出轴04的直线运动，结构简单，方便实现。

如图6所示，折返式电动缸还包括外缸筒012，外缸筒012套设在输出轴04上，导向杆010固定在外缸筒012上且位于外缸筒012的内部。

具体地，如图5所示，防转块011包括固定座和设置在固定座上的滑槽，滑槽与导向杆010相匹配，即防转块011通过固定座上的螺栓孔固定在输出轴04上，滑槽和导向杆010类似滑槽和滑轨的结构，防转块011沿着导向杆010往复运动。

本实施例中，外缸筒012通过长螺杆固定在电机安装板和轴承上。

具体地，外缸筒012上至少设置有两个固定孔013，长螺杆的一端固定在电机安装板上，另一端依次穿过后轴承座(即固定丝杆输出端的轴承座)、外缸筒012固定在轴承(具体地为下文中提到的轴承座7)上。

本实施例中，外缸筒012上设置有四个固定孔013，四个固定孔013均匀分布设置在外缸筒012的周边，四根长螺杆穿过四个固定孔013，两端分别固定在电机安装板和轴承上，进而实现外缸筒的固定。

本实施例中，轴承包括轴承座07和滑动轴承，滑动轴承安装在轴承座07内部，输出轴04穿过滑动轴承实现左右滑动。

为了更好地保证高精度直线运动，滑动轴承设置有两个，包括滑动轴承一08和滑动轴承二09，滑动轴承一08和滑动轴承二09并列安装在轴承座07的内部，输出轴4依次穿过滑动轴承一08和滑动轴承二09。

本实施例中，如图4所示，动力装置包括电机01、齿轮和皮带02，电机01的输出轴通过齿轮、皮带02与丝杆03连接带动丝杆03转动。

本发明具体的工作原理及过程如下所述：

气缸处于初始状态时：如图7所示，活塞连套在弹簧83弹力作用下处于弹出状态；

气缸伸出第一行程：如图8所示，A口进气，C、D、E、F口排气，即后缸体2通过A口进气，弹簧83所在的空间通过D口排气(弹簧压缩时排气)，A口进气推动后活塞11向前移动，后活塞11推动套管5向前移动，套管5通过前轴13推动前活塞10和前杆4向前移动。在此过程中，当套管5向前移动时，套管5上的弹珠72会随套管5一起移动，当移动至活塞连套81位置时，弹珠72碰到活塞连套81，并继续向前移动开始挤压活塞连套81，活塞连套81受到弹珠72的挤压作用，弹簧83被压缩(同时D出气口将弹簧83所在空间内的气体排出，保证弹簧能够正常被压缩)，弹珠72继续向前移动至完全落入在连杆6上的卡槽73中，活塞连套81在弹簧83的作用下弹出并通过其表面将弹珠72压紧在卡槽73中，此时，连杆6、套管5和前杆4连接固定在一起。

气缸伸出第二行程：如图9所示，电机01工作，丝杆03通过螺母座05带动输出轴向前移动，进而通过连杆6、套管5带动前杆4向前移动，气缸完成第二行程的前进运动，此时，后活塞10和套管5处于分离状态。

气缸缩回第二行程：如图10所示，A口进气、C、D、E、F口排气，即后缸体2的后端进气，电机01工作，丝杆03通过螺母座05带动输出轴向后移动，进而通过连杆6、套管5带动前杆4后退，实现第二行程的缩回。后缸体2的后端进气压住后活塞，防止后活塞被套管5带动，气缸缩回第二行程后，套管5和后活塞10接触。

气缸缩回第一行程：如图11所示，C、H口进气，活塞连套81和端盖之间的密封腔85内通过H口进气，活塞连套81带动弹簧83压缩，活塞连套81不再挤压弹珠72，前缸体1的前端通过C口进气，前活塞10后移，带动套管5向后移动。套管5带动弹珠72脱离卡槽73，前活塞10继续带动套管5和前杆4缩回至后活塞11抵在后端盖上，实现第一行程的缩回。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电气联用折返式电动缸，其特征在于，包括连接在一起的气缸单元和折返式电动缸单元，所述气缸单元包括活塞杆和依次通过端盖(9)连接在一起的前缸体(1)、后缸体(2)，所述活塞杆包括前杆(4)、套管(5)和连杆(6)；

所述前缸体(1)内设置有前活塞(10)，所述后缸体(2)内设置有后活塞(11)；所述前杆(4)位于前缸体(1)内且穿出前缸体(1)前端端盖，所述套管(5)位于后缸体(2)内且穿过端盖与前杆(4)的尾部连接在一起，所述前活塞(10)固定设置在前杆(4)上，所述连杆(6)穿过后缸体(2)的后端端盖且伸入到套管(5)中，所述连杆(6)与套管(5)通过一可分离的连接机构连接在一起，所述可分离的连接机构在活塞杆进行第一行程的运动时处于分离状态，所述可分离的连接机构在活塞杆进行第二行程的运动时处于连接状态，所述后活塞(11)套设在连杆(6)上且可相对于连杆(6)运动，所述后活塞(11)位于套管(5)的后端推动套管(5)向前移动，所述连杆(6)的尾端与折返式电动缸单元连接在一起；

所述折返式电动缸单元包括动力装置、丝杆(03)、螺母座(05)、输出轴(04)，所述丝杆(03)与动力装置连接并由动力装置驱动转动，所述螺母座(05)设置在丝杆(03)上并在丝杆(03)的作用下往复运动，所述输出轴(04)呈筒形结构套设在丝杆(03)上，所述输出轴(04)的一端固定在螺母座(05)上，另一端通过轴承固定在机架上且其端部与连杆(6)的尾端连接在一起，所述输出轴(04)由螺母座(05)带动移动；

所述前缸体(1)、后缸体(2)上均设置有进气口和出气口；

所述可分离的连接机构包括设置在套管(5)上的固定孔(71)、设置在固定孔(71)中的弹珠(72)、设置在连杆(6)上的卡槽(73)以及弹珠压紧装置(8)，套管(5)在后活塞(11)的作用下带动弹珠(72)移动，当套管(5)走完第一行程时，弹珠(72)进入到卡槽(73)中并被弹珠压紧装置(8)压紧；当套管(5)返回开始第二行程时，弹珠压紧装置(8)松开弹珠(72)，弹珠(72)在套管(5)的带动下脱离卡槽(73)；

所述后缸体(2)包括通过端盖(9)连接在一起的后缸体一(21)和后缸体二(22)；所述弹珠压紧装置(8)位于后缸体一(21)内，所述后活塞(11)位于后缸体二(22)内，所述弹珠压紧装置(8)包括活塞连套(81)，所述活塞连套(81)套设在套管(5)上且活塞连套(81)的前端通过弹簧(83)抵在端盖上，所述活塞连套(81)的尾部设置有斜面(84)，所述活塞连套(81)的尾部外部与端盖(9)之间形成一密封腔(85)，向其中充气时，弹簧(83)被压缩。

2.根据权利要求1所述的电气联用折返式电动缸，其特征在于，所述固定孔(71)的内侧呈圆柱形结构，外侧呈球面结构，所述固定孔(71)与弹珠(72)间隙配合且球面结构上端的开口直径＜弹珠(72)的直径。

3.根据权利要求1所述的电气联用折返式电动缸，其特征在于，所述折返式电动缸还包括导向装置，所述导向装置设置在输出轴(04)上保证输出轴(04)沿直线运动。

4.根据权利要求3所述的电气联用折返式电动缸，其特征在于，所述导向装置包括导向杆(010)和防转块(011)，所述导向杆(010)设置在输出轴(04)的周边且与输出轴(04)的运动方向平行，所述防转块(011)固定设置在输出轴(04)上，所述防转块(011)可沿着导向杆(010)滑动。

5.根据权利要求4所述的电气联用折返式电动缸，其特征在于，所述折返式电动缸还包括外缸筒(012)，所述外缸筒(012)套设在输出轴(04)上，所述导向杆(010)固定在外缸筒(012)上且位于外缸筒(012)的内部。

6.根据权利要求1所述的电气联用折返式电动缸，其特征在于，所述动力装置包括电机(01)、齿轮和皮带(02)，电机(01)的输出轴通过齿轮和皮带(02)与丝杆(03)连接带动丝杆(03)转动。

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