CN113931901A - 一种双行程气缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双行程气缸。根据本发明实施例的双行程气缸包括相互连接的前缸和加压缸，前缸包括前缸筒；前缸活塞，设置在前缸筒中，前缸活塞将前缸筒分隔为第一气室和第二气室；前缸轴，与前缸活塞相连接，用于传动；加压缸包括加压缸筒；加压缸活塞，设置在加压缸筒中，加压缸活塞将加压缸筒分隔为第三气室和第四气室；以及加压缸轴，与加压缸活塞相连接，用于传动；双行程气缸还包括用于连接前缸轴和加压缸轴的卡锁机构，卡锁机构包括第一连接部，与前缸活塞相连接，用于前缸轴和加压缸轴的连接；以及第二连接部，与第一连接部相匹配，并设置在加压缸轴上，用于与前缸轴的连接。根据本发明实施例的双行程气缸，兼顾了气缸的尺寸与输出压力。

Description

一种双行程气缸

技术领域

本发明涉及气缸技术领域，特别涉及一种双行程气缸。

背景技术

气缸以其长度可变，操作方便，特别是能够有效完成直线运动，在各行各业得到广泛应用。双行程气缸因其具有更长的行程，并可提供较大的输出压力，得到了越来越广泛地应用。

目前随着汽车制造业的发展，对焊接设备的体积及输出压力有了更高的要求。焊接设备中的气缸元件是重要的动力元件。为了使气缸输出较大压力，往往采用增大缸筒直径、串联更多气缸等方案，这些方案都大大增加了气缸的整体体积，直接影响整个焊机的大小及重量。在现有技术中，通常无法兼顾气缸的安装尺寸与输出压力。

因此，希望能有一种新的双行程气缸，能够解决上述问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种双行程气缸，从而兼顾气缸的尺寸与输出压力。

根据本发明的一方面，提供一种双行程气缸，包括相互连接的前缸和加压缸，所述前缸包括前缸筒；前缸活塞，设置在所述前缸筒中，所述前缸活塞将所述前缸筒分隔为第一气室和第二气室；以及前缸轴，与所述前缸活塞相连接，用于传动；所述加压缸包括加压缸筒；加压缸活塞，设置在所述加压缸筒中，所述加压缸活塞将所述加压缸筒分隔为第三气室和第四气室；以及加压缸轴，与所述加压缸活塞相连接，用于传动；所述双行程气缸还包括用于连接所述前缸轴和所述加压缸轴的卡锁机构，所述卡锁机构包括第一连接部，与所述前缸活塞相连接，用于所述前缸轴和所述加压缸轴的连接；以及第二连接部，与所述第一连接部相匹配，并设置在所述加压缸轴上，用于与所述前缸轴的连接。

优选地，所述双行程气缸还包括第一气孔，与所述第一气室相连通，用于所述第一气室的进气和/或排气；以及第二气孔，与所述第二气室相连通，用于所述第二气室的进气和/或排气，其中，气体通过所述第二气孔进入所述第二气室，并驱动所述前缸活塞带动所述第一连接部移动，使得所述第一连接部和所述第二连接部连接；气体通过所述第一气孔进入所述第一气室，并驱动所述前缸活塞带动所述第一连接部移动，使得所述第一连接部和所述第二连接部分离。

优选地，所述双行程气缸还包括第三气孔，与所述第三气室相连通，用于所述第三气室的进气和/或排气；以及第四气孔，与所述第四气室相连通，用于所述第四气室的进气和/或排气，其中，气体通过所述第三气孔进入所述第三气室，以驱动所述加压缸活塞移动，并在所述前缸轴和所述加压缸轴连接的情况下，带动所述前缸轴和所述加压缸轴移动；气体通过所述第四气孔进入所述第四气室，以驱动所述加压缸活塞移动，并在所述前缸轴和所述加压缸轴连接的情况下，带动所述前缸轴和所述加压缸轴移动。

优选地，所述加压缸轴的至少一部分套设在所述前缸轴中。

优选地，所述前缸的直径小于所述加压缸的直径；和/或所述前缸活塞的直径小于所述加压缸活塞的直径。

优选地，所述双行程气缸还包括卡环板，与所述前缸活塞相连接，所述第一连接部设置在所述卡环板上，其中，所述卡环板套设在所述加压缸轴上；所述第一连接部包括滚珠，所述滚珠与所述加压缸轴的表面相接触；所述第二连接部包括与所述滚珠相匹配的凹槽，所述凹槽设置在所述加压缸轴的表面。

优选地，所述双行程气缸还包括端芯轴，位于所述加压缸轴的一端，用于限位，所述端芯轴的直径大于所述加压缸轴的直径；以及中间轴，与所述卡环板相连接，用于限位，其中，所述第一连接部和所述第二连接部连接后，所述端芯轴与所述中间轴相接触以避免所述第一连接部和所述第二连接部分离。

优选地，所述前缸轴的一端设置有开槽；所述加压缸轴的一端可移动地设置在所述开槽中；所述加压缸轴上设置有通气管路，所述通气管路分别与所述开槽和所述第二气室相连通，用于气体的流通。

优选地，所述双行程气缸还包括导向件，用于引导所述前缸轴和/或所述加压缸轴的移动。

优选地，所述双行程气缸包括初始工位、预行程工位和工作工位；所述双行程气缸处于所述初始工位时，所述第一气室和所述第三气室处于体积最大的位置，所述第二气室和所述第四气室处于体积最小的位置；所述双行程气缸处于所述预行程工位时，所述第三气室处于体积最大的位置，所述第四气室处于体积最小的位置，所述前缸轴和所述加压缸轴通过所述卡锁机构连接；所述双行程气缸处于所述工作工位时，所述第一气室和所述第三气室处于体积最小的位置，所述第二气室和所述第四气室处于体积最大的位置。

根据本发明实施例的双行程气缸，设置有连接前缸轴和加压缸轴的卡锁机构，能够兼顾双行程气缸的尺寸与输出压力。

根据本发明实施例的双行程气缸，加压缸轴的至少一部分可移动地设置在前缸轴中，并且设置有用于气体流通的通气管路，前缸轴与加压缸轴之间的相对移动更可靠。

根据本发明实施例的双行程气缸，加压缸活塞的直径大于前缸活塞的直径，双行程气缸具有更灵活的运动方式。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了根据本发明实施例的双行程气缸的装置示意图；

图2示出了根据本发明实施例的双行程气缸的结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

图1示出了根据本发明实施例的双行程气缸的装置示意图。如图1所示，根据本发明实施例的双行程气缸包括相互连接的前缸100和加压缸200。其中，前缸100包括前缸筒3、前缸活塞8和前缸轴1；加压缸200包括加压缸筒14、加压缸活塞12和加压缸轴9。双行程气缸还包括用于连接前缸轴1和加压缸轴9的卡锁机构300。其中，卡锁机构300包括第一连接部301和第二连接部302。

具体地讲，前缸100包括前缸筒3。前缸筒3例如为圆筒状。

前缸活塞8设置在前缸筒3中，前缸活塞8将前缸筒3分隔为第一气室和第二气室。可选地，前缸活塞8的直径与前缸筒3的内径相匹配，前缸活塞8将前缸筒3分隔为互不连通的第一气室和第二气室。第一气室例如位于图示的前缸活塞8的左侧，第二气室例如位于图示的前缸活塞8的右侧。

前缸轴1与前缸活塞8相连接，用于传动。参考图1所示，前缸活塞8在前缸筒3中左右移动，从而带动前缸轴1左右移动。可选地，前缸轴1与前缸活塞8一体成型。

加压缸200包括加压缸筒14。加压缸筒14例如为圆筒状。可选地，前缸100的直径小于加压缸200的直径。可选地，前缸筒3的直径(内径)小于加压缸筒14的直径(内径)。

加压缸活塞12设置在加压缸筒14中，加压缸活塞12将加压缸筒14分隔为第三气室和第四气室。可选地，前缸活塞8的直径小于加压缸活塞12的直径。可选地，加压缸活塞12的直径与加压缸筒14相匹配，加压缸活塞12将加压缸筒14分隔为互不连通的第三气室和第四气室。第三气室例如位于图示的加压缸活塞12的左侧，第四气室例如位于图示的加压缸活塞12的右侧。

加压缸轴9与加压缸活塞12相连接，用于传动。参考图1所示，加压缸活塞12在加压缸筒14中左右移动，从而带动加压缸轴9左右移动。可选地，加压缸轴9与加压缸活塞12一体成型。

双行程气缸还包括用于连接前缸轴1和加压缸轴9的卡锁机构300。卡锁机构300包括第一连接部301和第二连接部302。第一连接部301与前缸活塞8相连接，用于前缸轴1和加压缸轴9的连接。第二连接部302与第一连接部301相匹配，并设置在加压缸轴9上，(第二连接部302)用于与前缸轴1的连接。可选地，第一连接部301与前缸活塞8之间为刚性连接。前缸活塞8带动第一连接部301移动，以使第一连接部301和第二连接部302连接或分离。

在本发明的可选实施例中，前缸轴1的外径大于加压缸轴9的外径，前缸轴1上开设有深槽。加压缸轴9的至少一部分套设在前缸轴1中。加压缸轴9可以在前缸轴1中移动，使前缸轴9行程和加压缸轴9行程的至少一部分重合，能够减小双行程气缸的尺寸。可选地，前缸轴1的中心轴与加压缸轴9的中心轴相重合。

在本发明的可选实施例中，双行程气缸还包括导向件(图中未示出)。导向件用于引导前缸轴1和/或加压缸轴9的移动。可选地，导向件平行于前缸轴1和/或加压缸轴9设置。

图2示出了根据本发明实施例的双行程气缸的结构示意图。如图2所示，根据本发明实施例的双行程气缸包括前缸轴1、前盖2、前缸筒3、端芯轴4、中间轴5、滚珠6、卡环板7、前缸活塞8、加压缸轴9、中隔板10、加压缸活塞12、后盖板13和加压缸筒14中的至少一个。双行程气缸上例如还设置有第一气孔401、第二气孔402、第三气孔403以及第四气孔404。双行程气缸中例如分隔出第一气室501、第二气室502、第三气室503以及第四气室504。

具体地讲，双行程气缸包括前缸、加压缸和卡锁机构。前缸分为预行程和工作行程两个行程段。前缸例如包括前缸轴1、前盖2、前缸筒3、中隔板10、前缸活塞8、中间轴5及相应密封件、导向件。

加压缸例如包括中隔板10、加压缸轴9、端芯轴4、后盖板13以及相应密封件、导向件。

在本发明的可选实施例中，前盖2位于双行程气缸的一端，用于双行程气缸的密封，例如用于第一气室501的密封。前盖2上例如开设有通过前缸轴1的通孔。后盖板13位于双行程气缸的另一端，用于双行程气缸的密封，例如用于第四气室504的密封。

在本发明的可选实施例中，双行程气缸中还设置有中隔板10。中隔板10用于分隔前缸活塞8和加压缸活塞12，即分隔第二气室502和第三气室503。

在本发明的可选实施例中，双行程气缸还包括卡环板7。卡环板7与前缸活塞8相连接，第一连接部(图中未示出)设置在卡环板7上。可选地，卡环板7套设在加压缸轴9上。第一连接部包括滚珠6，滚珠6与加压缸轴9的表面相接触。第二连接部(图中未示出)包括与滚珠6相匹配的凹槽，凹槽设置在加压缸轴9的表面。双行程气缸还包括端芯轴4和中间轴5。端芯轴4位于加压缸轴9的一端，用于限位。端芯轴4的直径大于加压缸轴9的直径。端芯轴4例如为与加压缸轴9同轴的圆轴。中间轴5与卡环板7相连接，用于限位。可选地，中间轴5为套设在加压缸轴9上的套筒(圆筒)。第一连接部(滚珠6)和第二连接部(凹槽)连接后，端芯轴4与中间轴5相接触以避免第一连接部和第二连接部分离。在本发明的上述实施例中，卡环板7、滚珠6、中间轴5以及加压缸轴9构成卡锁机构；端芯轴4和卡锁机构起到限位作用。

在本发明的可选实施例中，前缸轴1的一端设置有开槽。加压缸轴9的一端可移动地设置在开槽中。加压缸轴9上设置有通气管路15，通气管路15分别与开槽和第二气室相连通，用于气体的流通。可选地，在加压缸轴9、端芯轴4和前缸活塞8上设置有连通的通气孔(通气管路15)。

在本发明的可选实施例中，第一气孔401与第一气室501相连通，用于第一气室501的进气和/或排气；第二气孔402与第二气室502相连通，用于第二气室502的进气和/或排气。气体通过第二气孔402进入第二气室502，并驱动前缸活塞8带动第一连接部移动，使得第一连接部和第二连接部连接；气体通过第一气孔401进入第一气室501，并驱动前缸活塞8带动第一连接部移动，使得第一连接部和第二连接部分离。可选地，双行程气缸还包括第三气孔403和第四气孔404。第三气孔403与第三气室503相连通，用于第三气室503的进气和/或排气。第四气孔404与第四气室504相连通，用于第四气室504的进气和/或排气。气体通过第三气孔403进入第三气室503，以驱动加压缸活塞12移动，并在前缸轴1和加压缸轴9连接的情况下，带动前缸轴1和加压缸轴9移动；气体通过第四气孔404进入第四气室504，以驱动加压缸活塞12移动，并在前缸轴1和加压缸轴9连接的情况下，带动前缸轴1和加压缸轴9移动。

在本发明的可选实施例中，双行程气缸包括初始工位、预行程工位和工作工位。双行程气缸处于初始工位时，第一气室501和第三气室503处于体积最大的位置，第二气室502和第四气室504处于体积最小的位置；双行程气缸处于预行程工位时，第三气室503处于体积最大的位置，第四气室504处于体积最小的位置，前缸轴1和所述加压缸轴9通过卡锁机构连接；双行程气缸处于工作工位时，第一气室501和第三气室503处于体积最小的位置，第二气室502和第四气室504处于体积最大的位置。

在本发明的可选实施例中，结合图2所示，双行程气缸的工作过程如下：

双行程气缸的初始位置为最右端，当位于初始位置时，前缸活塞8和加压缸活塞12都位于最右端，此位置例如为“大开口”状态。

双行程气缸首先从初始位置(大开口状态)向预行程位置(小开口状态)运动，并停留在预行程位置(小开口状态)。

双行程气缸执行工作时(例如进行焊接工作时)，双行程气缸从预行程位置向工作位置(闭合状态)运动，直到(前缸轴1)压住工件后停止运动，设备开始焊接。当工作(焊接)完成后，双行程气缸向预行程位置运动，并停留在预行程位置；如此在预行程位置和工作位置之间做往返运动，重复工作(焊接)动作，多次重复工作动作组成一次工作循环。

当完成一次工作循环后，双行程气缸从预行程位置向初始位置运动，并停留在大开口位置。

在本发明的可选实施例中，结合图2所示，双行程气缸的工作原理如下：

第一步：从初始位置到预行程位置(从大开口状态到小开口状态)

在气阀的控制下，第二气孔402和第三气孔403进气，第一气孔401排气，压缩气体推动前缸活塞8向左运动，同时推动卡环板7运动，当中间轴5同端芯轴4接触时停止运动，滚珠6进入到(端芯轴4)的凹槽中，同时卡环板7在经由前缸活塞8和加压缸轴9上的通气孔(通气管路15)导入的压缩空气的作用下，向左滑动到前缸轴1的端部，与滚珠6、中间轴5和加压缸轴9构成卡锁，前缸活塞8与加压缸活塞12(经由卡锁机构)连为一体，由于加压缸活塞12的直径大于前缸活塞8的直径，加压缸活塞12的(受力)面积大于前缸活塞8的(受力)面积，在第三气孔403进入的压缩空气作用下，加压缸活塞12及前缸活塞8可承受前缸轴1传递过来的外力而保持静止状态。

第二步：从预行程位置到工作位置(从小开口状态到闭合状态)

保持第二气孔402进气，第一气孔401排气状态不变，第四气孔404进气，第三气孔403排气，在压缩空气作用下，加压缸活塞12和前缸活塞8同时向左运动，直到前缸轴1接触工件，双行程气缸输出力为前缸活塞8和加压缸活塞12在压缩气体作用下产生的压力之和。

第三步：从工作位置到预行程位置(从闭合状态到小开口状态)

保持第二气孔402进气，第一气孔401排气状态不变，第三气孔403进气，第四气孔404排气，由于加压缸活塞12的直径大于前缸活塞8的直径，加压缸活塞12在气压作用下通过卡锁机构带动全部运动部件向右运动，此过程中卡锁机构保持卡锁状态。

第四步：从预行程位置到初始位置(从小开口状态到大开口状态)

第一气孔401进气，第二气孔402排气，第三气孔403和第四气孔404状态不变。压缩空气推动卡环板7向右运动解除卡锁位，卡环板7与前缸活塞8之间的气体通过前缸活塞8和加压缸轴9上的通气孔(通气管路15)排出，前缸轴1开槽(空腔)中的气体通过端芯轴4和加压缸轴9上的通气孔(通气管路15)排出。在卡锁解除后，压缩气体继续推动卡环板7带动前缸轴1、中间轴5、滚珠6和前缸活塞8向右运动，滚珠6进入卡环板7上的空槽中，直到前缸活塞8和中隔板10接触时停止。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种双行程气缸，包括相互连接的前缸和加压缸，其特征在于，所述前缸包括：

前缸筒；

前缸活塞，设置在所述前缸筒中，所述前缸活塞将所述前缸筒分隔为第一气室和第二气室；以及

前缸轴，与所述前缸活塞相连接，用于传动；

所述加压缸包括：

加压缸筒；

加压缸活塞，设置在所述加压缸筒中，所述加压缸活塞将所述加压缸筒分隔为第三气室和第四气室；以及

加压缸轴，与所述加压缸活塞相连接，用于传动；

所述双行程气缸还包括用于连接所述前缸轴和所述加压缸轴的卡锁机构，所述卡锁机构包括：

第一连接部，与所述前缸活塞相连接，用于所述前缸轴和所述加压缸轴的连接；以及

第二连接部，与所述第一连接部相匹配，并设置在所述加压缸轴上，用于与所述前缸轴的连接。

2.根据权利要求1所述的双行程气缸，其特征在于，所述双行程气缸还包括：

第一气孔，与所述第一气室相连通，用于所述第一气室的进气和/或排气；以及

第二气孔，与所述第二气室相连通，用于所述第二气室的进气和/或排气，

其中，气体通过所述第二气孔进入所述第二气室，并驱动所述前缸活塞带动所述第一连接部移动，使得所述第一连接部和所述第二连接部连接；

气体通过所述第一气孔进入所述第一气室，并驱动所述前缸活塞带动所述第一连接部移动，使得所述第一连接部和所述第二连接部分离。

3.根据权利要求1所述的双行程气缸，其特征在于，所述双行程气缸还包括：

第三气孔，与所述第三气室相连通，用于所述第三气室的进气和/或排气；以及

第四气孔，与所述第四气室相连通，用于所述第四气室的进气和/或排气，

其中，气体通过所述第三气孔进入所述第三气室，以驱动所述加压缸活塞移动，并在所述前缸轴和所述加压缸轴连接的情况下，带动所述前缸轴和所述加压缸轴移动；

气体通过所述第四气孔进入所述第四气室，以驱动所述加压缸活塞移动，并在所述前缸轴和所述加压缸轴连接的情况下，带动所述前缸轴和所述加压缸轴移动。

4.根据权利要求1所述的双行程气缸，其特征在于，所述加压缸轴的至少一部分套设在所述前缸轴中。

5.根据权利要求1所述的双行程气缸，其特征在于，所述前缸的直径小于所述加压缸的直径；和/或所述前缸活塞的直径小于所述加压缸活塞的直径。

6.根据权利要求1所述的双行程气缸，其特征在于，所述双行程气缸还包括：

卡环板，与所述前缸活塞相连接，所述第一连接部设置在所述卡环板上，

其中，所述卡环板套设在所述加压缸轴上；

所述第一连接部包括滚珠，所述滚珠与所述加压缸轴的表面相接触；

所述第二连接部包括与所述滚珠相匹配的凹槽，所述凹槽设置在所述加压缸轴的表面。

7.根据权利要求6所述的双行程气缸，其特征在于，所述双行程气缸还包括：

端芯轴，位于所述加压缸轴的一端，用于限位，所述端芯轴的直径大于所述加压缸轴的直径；以及

中间轴，与所述卡环板相连接，用于限位，

其中，所述第一连接部和所述第二连接部连接后，所述端芯轴与所述中间轴相接触以避免所述第一连接部和所述第二连接部分离。

8.根据权利要求1所述的双行程气缸，其特征在于，所述前缸轴的一端设置有开槽；所述加压缸轴的一端可移动地设置在所述开槽中；

所述加压缸轴上设置有通气管路，所述通气管路分别与所述开槽和所述第二气室相连通，用于气体的流通。

9.根据权利要求1所述的双行程气缸，其特征在于，所述双行程气缸还包括：

导向件，用于引导所述前缸轴和/或所述加压缸轴的移动。

10.根据权利要求1所述的双行程气缸，其特征在于，所述双行程气缸包括初始工位、预行程工位和工作工位；

所述双行程气缸处于所述初始工位时，所述第一气室和所述第三气室处于体积最大的位置，所述第二气室和所述第四气室处于体积最小的位置；

所述双行程气缸处于所述预行程工位时，所述第三气室处于体积最大的位置，所述第四气室处于体积最小的位置，所述前缸轴和所述加压缸轴通过所述卡锁机构连接；

所述双行程气缸处于所述工作工位时，所述第一气室和所述第三气室处于体积最小的位置，所述第二气室和所述第四气室处于体积最大的位置。

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