CN1124420C - 无杆气缸 - Google Patents

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Abstract

一种无杆气缸，包括：一缸筒通过由压力流体出/入口供入的压力流体使活塞沿内腔往复运动；一导向架形成一凹槽用于容纳缸筒；一滑动体根据导向架的导向作用而沿纵向移动；一与活塞连接的位移传递件，将活塞的位移传递给滑动体；一载荷吸收机构，其用于位移传递件，以吸收在下述方向施加在滑动体、位移传递件、或活塞上的载荷，所述方向是：水平和垂直方向，绕缸筒轴线的转动方向，绕垂直于轴线的转动方向，和这些方向以复杂方式组合所产生的各种方向。

Description

无杆气缸
技术领域
本发明涉及一种无杆动力缸，其可用作例如输送一工件的装置。
背景技术
近年来，在工厂和类似场所，使用了各种无杆气缸作为输送工件的装置。普通的已知无杆气缸包括一机构，其中，在导向件和载荷传递件之间提供一轴承，导向件和载荷传递件可绕轴承相互转动，并且其在轴承轴向可相互移动一预定量。于是，施加在导向件或载荷传递件上的负载被吸收了(见日本专利公报No.60-234106)。
普通的无杆气缸还包括另一种机构，其中，在滑动体下表面上有一啮合槽。在与活塞整体成形的轭架的上表面有一啮合突起与啮合槽啮合。在水平和垂直方向的负载由啮合突起和啮合槽之间的间隙吸收了。平面扭矩由形成于啮合突起上的曲面吸收了(见日本专利公报NO.7-1041)。
然而，日本专利公报No.60-234106公开的技术方案有下述不便。即，其不能吸收在与缸体轴线大致平行方向的和垂直于缸体方向施加的载荷。另外，其不能吸收绕缸体轴线转动方向施加的载荷。
另一方面，日本专利公报NO.7-1041有下列不便，因为提供了形成于啮合突起上的的曲面，和支靠件的平面，所以它们是线和线的接触。于是，施加在啮合突起上的载荷使曲面变形，从而使可靠性下降。
发明内容
本发明的总的目的是提供一无杆压力气缸，其能在水平和垂直方向、在绕轴线的转动方向、在绕垂直于轴线的转动方向、和在这些方向以复杂形式组合所产生的各个方向最佳地吸收作用于滑动件、位移传递件或活塞上的载荷。
本发明的一个主要目的是提供一无杆气缸，其能提供面和面接触以吸收作用于滑动件、位移传递件或活塞上的载荷，从而改善载荷吸收机构的耐用性。
本发明提供了一种无杆气缸，包括：
一缸筒，通过由压力流体出/入口供入的压力流体使活塞沿内腔往复运动；
一导向架形成一凹槽用于容纳所述缸筒；
一滑动体用于根据所述导向架的导向作用而沿纵向移动；
一与所述活塞连接的位移传递件，用于将所述活塞的位移传递给所述滑动体；
一载荷吸收机构，其用于所述位移传递件，以吸收在下述方向施加在所述滑动体、所述位移传递件、或所述活塞上的载荷，所述方向是：水平和垂直方向，绕所述缸筒轴线的转动方向，绕垂直于所述轴线的转动方向，和这些方向以复杂方式组合所产生的各种方向；其特征在于，所述负载吸收机构是具有在一方侧面形成平面部，而在其相反一侧的他方侧面上形成曲面部的耦合器和具有与所述耦合器的曲面部对应形状的凹部所形成的端盖，通过把所述端盖与滑动体相连结，使所述位移传递部件的端面与所述耦合器的平面部相互滑动自如地面接触，另一方面，使耦合器的曲面部与该端盖的凹部相互滑动自如地面接触。
下面通过实施例并结合附图对本发明进行描述。
附图说明
图1是本发明一个实施例的无杆气缸的分解透视图；
图2是图1所示的要装在无杆气缸上的盖和上板的分解透视图；
图3是图2中沿III-III线的剖视图；
图4是图1所示无杆气缸的部分去掉的前视图；
图5是图4中无杆气缸的部分去掉的平面图；
图6是图4中无杆气缸的部分剖视图；
图7是图4所示载荷吸收机构的部分放大的剖视图；
图8是沿主缸体纵向的剖视图；
图9是装在缸筒腔中的活塞的透视图；
图10是第一密封件和一槽口之间的接合状态的部分省略的剖视图；
图11显示了吸收在水平方向施加在可动件上载荷的作用；
图12显示了吸收在垂直方向施加在可动件上载荷的作用；
图13显示了吸收在绕轴线转动方向施加在可动件上载荷的作用；
图14显示了吸收在绕垂直于轴线转动方向施加在可动件上载荷的作用；
具体实施方式
参见图1，标号10表示本发明一个实施例的无杆气缸。无杆气缸10包括一主缸体16，其有一设在缸筒12上表面的可动件14，可沿缸筒12的纵向移动，一导向架20有一凹槽18用于容纳主缸体16，和一滑动体22，其可与可动件14一起沿导向架20纵向移动。
如图3所示，在导向架20的下表面沿纵向形成有两条延伸的连接槽24a，24b，其可通过未示的连接装置例如螺栓将无杆气缸10连接于另一元件。在两条延伸的连接槽24a，24b之间沿纵向延伸有一组通道26a至26d，其用于集中布线或其他目的。
在导向架20中形成有凹槽18用于容纳主缸体16，其宽度大于缸筒12的宽度。在凹槽18的底面上形成有两条延伸的紧固槽28a，28b，其沿纵向大致相互平行。
在各延伸的紧固槽28a，28b上设置有紧固件32，其可与缸筒12下端上的接合突起30接合。通过紧固件32将缸筒12固定在导向架20上。
通过与延伸的紧固槽28a，28b啮合的螺母和旋入螺母的螺旋装置将紧固件32紧固在延伸的紧固槽28a，28b的所需位置。在延伸的紧固槽28a，28b附近的台阶部分有直线的导向件34，用于沿导向架20纵向引导滑动体22。
直线导向件34包括沿导向架20纵向延伸的导轨36，其通过形成于台阶部分的槽固定，和一对倒U形的导向体38，其固定于滑动体22的下表面，并能沿导轨36滑动。导向体38固定于滑动体22的下表面上。通过与槽啮合的螺母和旋入螺母的螺旋件以与紧固件32相同的方式将导轨36固定。
如图2所示，在导向架20两侧上部分别设有侧盖40a，40b，其沿导向架20的纵向延伸。在侧盖40a，40b的侧表面上沿纵向设有传感器连接槽44，其用于连接一传感器42(见图3)。侧盖40a，40b可取下地连接于导向架20，其通过固定件46由端板48a，48b分别固定，这将在下面描述。
如图1所示，端板48a，48b分别连接于导向架20纵向两端。在端板48a，48b形成矩形截面的孔50用于容纳主缸体16。
如图2所示，沿导向架20纵向延伸的顶盖52通过一对上板49a，49b上的突起51支承在端板48a，48b的上表面上。
如图4所示，在端板48a(48b)设有位移量调整装置54，用于调整滑动体22的位移量。位移量调整装置54包括一矩形的平行六面体元件56，其固定于端板48a，48b的侧表面上，和一螺栓62，其有一从元件56上突出的头部58，并有一螺旋部分60可以旋入元件56的螺孔中。
在本实施例中，例如一螺丝刀与形成于螺栓62头部58端部的一字槽啮合，以增加或减少螺栓62的旋入量。于是，螺栓62能沿箭头所示的方向移动。于是，通过改变螺栓62头部58靠在连接于滑动体22的冲击吸收件64的位置能任意调整滑动体22的位移量。
如图3所示，主缸体16的缸筒12的内侧有一腔66，其沿纵向延伸。腔66通过缸筒12上的槽68与外侧连通。缸筒12两端由矩形的平行六面体的端盖70a，70b以气密的方式封闭(图1)，端盖上分别形成有压力流体的出/入口69。在形成槽口68的侧壁上形成有台阶部分72a，72b，其朝向腔66加宽。
如图1所示，可动件14为一板形结构，其横向宽度小于缸筒12的宽度，其位于缸筒12的上表面。由树脂制造的盖板74a，74b在位移方向连接于可动件14的两端。穿过盖板74a，74b形成有一对间隔一预定距离的台阶孔76(见图7)。一止动件80的截面形状与台阶孔76对应，止动件80插入台阶孔76中，并向一耦合件(将在后面描述)突出一预定距离。止动件80由金属材料制造。
如图1所示，在可动件14纵向两端有一对载荷吸收机构82a，82b。各载荷吸收机构82a，82b的结构相同，其宽度大于可动件14的宽度。载荷吸收机构82a，82b包括一端盖86，其通过一对螺钉件84紧固在滑动体22端部，和一耦合件92，其一个侧表面有一曲面88，曲面为一有预定曲率半径的弧形，另一侧表面为一平滑的平面90。各端盖86和耦合件92由金属材料例如铝合金制造。
在端盖86一侧表面上形成一凹槽94，其形状对应于耦合件92的曲面88。耦合件92的曲面88和端盖86的凹槽94可以面和面接触的方式相对滑动。
耦合件92设置于形成可动件14端部的盖板74a，74b和端盖86，86之间。耦合件92的平面90和从盖板74a，74b的台阶孔76伸出的止动件80的端面能以面和面接触的方式相对滑动。
在本实施例中，止动件80设置在中间，以保护树脂材料制造的盖板74a，74b。在金属材料的耦合件92和树脂材料的盖板74a，74b之间有一间隙96(见图7)。与耦合件92的平面形成面和面接触的盖板74a，74b也可以由金属制造，而不采用止动件80。
位于可动件14位移方向两端的一对耦合件92的曲面88相互形成，具有大致相同的圆周形状。
可动件14由一对沿纵向连接于滑动体22两端的端盖86夹在中间。于是，可动件14与滑动体22能以整体方式移动。
在本实施例中，在可动件14和滑动体22顶板内侧壁之间形成一适当间隙98(见图7)。由于间隙98，可动件14和滑动体22可以在水平和垂直方向、绕缸筒12轴线的转动方向、和绕垂直于轴线的转动方向相对滑动，这将在后面描述。
一凹槽(未示)凹入可动件14中部，在其纵向延伸。凹槽中部较宽为一圆形，形成一未示的空间。凹槽向可动件14的上表面呈弧形，其作为一浮动机构，使可动件14能移动。浮动机构可任意地提供。
图9显示了一活塞100。活塞100有设置于两侧的一第一压力接受面102和一第二压力接受面104，在其内侧有弹性密封件106。活塞100为圆柱形，其上部有一固定在一活塞轭架110上的带分离器108。通过一在活塞轭架110上的支承件112，一辊子114由一轴可转动地支承。
如图8所示，在可动件14内侧有一支撑板116和一刮板118。上述的支承件112与有一圆形平面形状的未示出的空间配合。在图8中，标号120表示一通道，用于使后面要描述的第一密封件122进入活塞100。标号124表示一圆柱形垫环。
图10中显示了与形成于缸筒12的槽口68上的台阶部分72a，72b配合的密封件。第一密封件122有一舌部126a，126b，还包括设置于舌部之上的延伸部128a，128b。接合片130a，130b从延伸部128a，128b上延伸，它们向上稍微变宽。当内部压力施加在活塞100上时，延伸部128a，128b与台阶部分72a，72b接合。另外，接合片130a，130b与形成了槽口68的内表面132a，132b接合。第一密封件122整体地由柔性的合成树脂材料制造。
另一方面，提供了一第二密封件134以封闭槽口68，其与在缸筒12上表面上的纵向延伸的槽口68上的槽136接合。第一密封件122进入活塞100内的通道120。第一密封件122的两端与第二密封件134一起固定在端盖70a，70b上。
如图1所示，滑动体22的两端有连接部分138，其向上伸出并沿位移方向延伸。并有突出的条部140，其沿水平方向从滑动体22的侧壁突出一预定长度，并在位移方向延伸。在突出条部140的预定位置形成有一孔。一大致圆柱形的永磁铁142插入孔中。
在本实施例中，一传感器42(见图3)设置在侧盖40a，40b的传感器连接槽44的预定位置上，其用于检测与滑动体22一起位移的永磁铁142的磁力作用。于是，例如其能容易地检测滑动体22的位移量。
滑动体22两端形成有一对孔144a，144b(见图1)，其沿位移方向贯穿滑动体。在孔144a，144b中装有冲击吸收件64(见图2)，其用于靠在上述螺栓62的头部58而产生一缓冲作用。
上面已描述了本发明一实施例的无杆气缸10的基本结构。下面将描述其操作、作用和功能。
首先，如图1所示，通过端板48a，48b上的矩形截面的开口50，将主缸体16插入导向架20和滑动体22之间的空间。紧固件32与主缸体16下端的啮合突起30接合。通过螺旋件和螺母，紧固件32沿导向架20底面延伸的紧固槽28a，28b被紧固在所需的位置。于是，主缸体16固定在导向架20的槽18中。
在本实施例中，主缸体16以大致位置固定在导向架20的槽18中就可以了。不需要将主缸体16非常准确地定位。换言之，缸筒12和导向架20之间的位置偏离可由载荷吸收机构82a，82b吸收，这在后面将要描述。所以，将主缸体16装在滑动体22的槽18中的作业是方便的。
通过将紧固件32从延伸的紧固槽28a，28b上取下，而用相同类型或不同类型的其他主缸体来替换主缸体16是方便的。所以，例如维修工作也能容易地进行。甚至在未示的工件装在滑动体22上的情况下，通过将主缸体16在纵向拉出端板48a，48b矩形截面上的孔50而能方便地和有利地更换主缸体16。
通过螺旋件84将端盖86装在滑动件22上，将可动件14装在一对端盖86之间。于是，可动件14由滑动体22所夹持。
在无杆气缸10按上述方法组装之后，通过端盖70a上形成的一个压力流体出/入口69使压缩空气导入。于是，压缩空气通过垫环124内侧形成的通道，并对第一压力接受面102加压。由于压缩空气的作用，活塞100在图8中向右(箭头X的方向)位移。同时，因为支承件112与可动件14的未示出的空间配合，所以活塞100与可动件14整体位移。在可动件14移动时，带分离件108使第一密封件122与可动件14和活塞100之间的第二密封件134分离。
当可动件14沿缸筒12纵向位移时，由于线性导向件34的引导作用，滑动体22与可动件14一起整体移动。
在下面的步骤中，当压缩空气通过端盖70b上形成的另一压缩流体出/入口69时，无杆气缸10以与上述相反的方式工作。应注意到，当可动件14移动时，辊子114与第二密封件134滑动接触，所以能平稳地进行移动。
下面解释当载荷施加在可动件14和活塞100任一上时吸收载荷的作用。在本实施例中，将参照图11-14进行描述，其作为载荷施加在可动件14上的一个例子。
当载荷在可动件14的水平方向施加在可动件14上时，通过可动件14和滑动体22之间的间隙98，以耦合件92的平面90和与其形成面和面接触的止动件80之间的接触表面作为滑动面，使可动件14在水平方向(图11中箭头A的方向)移动。于是，在水平方向施加在可动件14上的载荷被吸收了。
当载荷在可动件14的垂直方向施加在可动件14上时，通过可动件14和滑动体22之间的间隙98，以耦合件92的平面90和与其形成面和面接触的止动件80之间的接触表面作为滑动面，使可动件14在垂直方向(图12中箭头B的方向)移动。于是，在垂直方向施加在可动件14上的载荷被吸收了。
当载荷在绕可动件14轴线的转动方向施加在可动件14上时，通过可动件14和滑动体22之间的间隙98，以耦合件92的平面90和与其形成面和面接触的止动件80之间的接触表面作为滑动面，使可动件14绕可动件14轴线(图13中箭头C的方向)转动。于是，在绕可动件14轴线转动方向施加的载荷被吸收了。
当载荷在绕垂直于可动件14轴线的转动方向施加在可动件14上时，通过可动件14和滑动体22之间的间隙98，以耦合件92的曲面88和与其形成面和面接触的端盖86的凹槽94之间的接触表面作为滑动面，使可动件14绕垂直于可动件14的轴线(图14中箭头D的方向)转动。于是，在绕垂直于可动件14轴线转动方向施加的载荷被吸收了。
图11-14显示了可动件14沿箭头A-D方向移动的状态。然而，本发明并不限于此。通过耦合件92和端盖86，根据所施加的载荷，滑动体22也能在各个方向移动，包括例如：水平方向，垂直方向，绕可动件14轴线的转动方向，绕垂直于可动件14轴线的转动方向，和这些方向以复杂方式组合所产生的方向。
如上所述，根据本发明实施例的无杆气缸10的载荷吸收机构82a，82b包括可动件14和滑动体22，其可以根据在各个方向施加的载荷相对移动，这些方向包括例如：水平方向，垂直方向，绕可动件14轴线的转动方向，绕垂直于可动件14轴线的转动方向，和这些方向以复杂方式组合所产生的方向。于是，这些载荷被最佳地吸收了。
另外，根据本发明实施例的无杆气缸10的载荷吸收机构82a，82b包括耦合件92的平面90和与其面和面接触的止动件80的端面，耦合件92的曲面88和与其面和面接触的端盖86的凹槽86。所以，要防止例如耦合件92和端盖86变形，这能改进载荷吸收机构82a，82b的耐用性。
另外，即使当在缸筒12和导向架20之间发生位置偏离-例如在无杆气缸10组装时，载荷吸收机构82a，82b也能最好地吸收位置偏移。于是，能将主缸体16方便地组装在滑动体22的凹槽18中。

Claims (11)

1.一种无杆气缸，包括：
一缸筒(12)，通过由压力流体出/入口(69)供入的压力流体使活塞(100)沿内腔(66)往复运动；
一导向架(20)形成一凹槽(18)用于容纳所述缸筒(12)；
一滑动体(22)用于根据所述导向架(20)的导向作用而沿纵向移动；
一与所述活塞(100)连接的位移传递件(14)，用于将所述活塞(100)的位移传递给所述滑动体(22)；
一载荷吸收机构(82a，82b)，其用于所述位移传递件(14)，以吸收在下述方向施加在所述滑动体(22)、所述位移传递件(14)、或所述活塞(100)上的载荷，所述方向是：水平和垂直方向，绕所述缸筒(12)轴线的转动方向，绕垂直于所述轴线的转动方向，和这些方向以复杂方式组合所产生的各种方向；其特征在于，所述负载吸收机构(82a、82b)是具有在一方侧面形成平面部(90)，而在其相反一侧的他方侧面上形成曲面部(88)的耦合器(92)和具有与所述耦合器(92)的曲面部(88)对应形状的凹部(94)所形成的端盖(86)，通过把所述端盖(86)与滑动体(22)相连结，使所述位移传递部件的端面与所述耦合器(92)的平面部(90)相互滑动自如地面接触，另一方面，使耦合器(92)的曲面部(88)与该端盖(86)的凹部(94)相互滑动自如地面接触。
2.如权利要求1所述的无杆气缸，其特征在于：所述位移传递件包括一可动件(14)，其与所述活塞(100)相连，以沿所述缸筒(12)外表面移动。
3.如权利要求2所述的无杆气缸，其特征在于：在所述可动件(14)的位移方向两端分别设置有所述载荷吸收机构(82a，82b)。
4.如权利要求1所述的无杆气缸，其特征在于：通过使所述缸筒(12)容纳在所述导向架(20)的凹槽(18)中，使所述缸筒(12)可更换地设置于所述导向架(20)中。
5.如权利要求4所述的无杆气缸，其特征在于：一端板(48a，48b)连接于所述导向架(20)的端部，在所述端板(48a，48b)上形成一开口(50)，所述缸筒(12)可通过所述开口沿纵向拉出。
6.如权利要求1所述的无杆气缸，其特征在于：至少一对侧盖(40a，40b)可取下地设置在所述导向架(20)两侧壁的上部。
7.如权利要求6所述的无杆气缸，其特征在于：在所述侧盖(40a，40b)侧面沿纵向形成传感器连接槽(44)以连接一传感器(42)。
8.如权利要求7所述的无杆气缸，其特征在于：一永磁铁(142)设置在突出带(140)预定位置上形成的孔中，带从所述滑动体(22)侧壁向所述侧盖(40a，40b)突出，所述传感器(42)检测所述永磁铁(142)的磁性作用。
9.如权利要求3所述的无杆气缸，其特征在于：沿位移方向分别设置于所述可动件(14)两端的所述耦合件(92)的曲面(88)基本有相同的圆周形状。
10.如权利要求2所述的无杆气缸，其特征在于：在所述水平和垂直方向、和绕所述缸筒(22)轴线的转动方向施加在所述滑动体(22)、可动件(14)或活塞(100)上的载荷由所述可动件(14)的端面和所述耦合件(92)的平面(90)的面和面接触的相互滑动并通过所述滑动件(22)和可动件(14)之间的间隙(98)而吸收，在绕垂直于所述缸筒(12)轴线的转动方向施加的载荷通过所述耦合件(92)的曲面(88)和所述端盖(86)的凹槽(94)的面和面接触的相互滑动并通过所述滑动体(22)和可动件(14)之间的间隙(98)而吸收。
11.如权利要求1所述的无杆气缸，其特征在于：所述载荷吸收机构(82a，82b)用于吸收组装时所述导向架(20)和容纳在导向架(20)凹槽(18)中的缸筒(12)之间的位置偏差。
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