CN1178761A - 气缸装置 - Google Patents

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Abstract

本气缸装置(10)包括:在其上加工有两个气体进/出口(40a,40b)的箱体(20)、基板(12)、固定于基板(12)上的活塞(54)、气缸(18)和顶板(22)。该气缸装置(10)还有第一、第二、第三缸室(46a,46b,46c)和第一气体通道(42)、第二气体通道(44)、第三气体通道(47)、第四气体通道(48)。三个缸室形成于气缸(18)内并处于基板(12)、活塞(54)和顶板(22)之间,通过第一和第二气体通道(42,44),一个气体进/出口(40a)与第一和第三缸室(46a,46c)相通,通过第三和第四气体通道(47,48),另一个气体进/出口(40b)与第二缸室(46b)相通。

Description

气缸装置
本发明涉及一种气缸装置，它布置在如用于将工件移动一个预定距离的进给线间。
至今，工厂已习惯于采用由许多进给输送机或进给滚子所组成的工件进给系统。这样的工件进给系统具有多个进给线和一个转运装置，进给线包括相互垂直延伸的第一、第二进给线，转运装置安置在第一进给线与第二进给线连接处，用于将来自第一进给线的工件举起并将这个被举起的工件转移到第二进给线上。
本发明是关于美国专利申请号08/582911中所描述的气缸装置的改进，它用作一种转运装置，为节省空间起见它还具有低的外形轮廓。
本发明总的目的是提供一种气缸装置，该装置能够产生增大的输出功率来移动工件。
本发明的主要目的是提供一种气缸装置，它以增强的输出功率得到更好的性能，能够传送多种工件。
本发明的另一个目的是提供一种气缸装置，该装置能够缓冲活塞或气缸到达位移行程的末端时产生的冲击。
本发明还有一个目的是提供一种气缸装置，它具有低的外形轮廓，也就是具有一个减小了的高度或垂直尺寸，允许更有效地利用垂直空间。
本发明的上述以及其它的目的、特点和优点，将从下面参照附图所进行的描述中变得更加明显。在附图中用直观的例子显示了本发明的较佳实施例。
图1是按照本发明第一实施例相气缸装置的透视图；
图2是图1所示的气缸装置在其顶板被升起情况下的透视图；
图3是图1所示的气缸装置的底视图；
图4是沿图3中的IV-IV线垂直剖分的剖视图；
图5是图4所示的气缸装置在其顶板被升起的情况下垂直剖分的剖视图；
图6是一种包括图1所示气缸装置的工件进给系统的平面图，该气缸装置布置在第一和第二进给线的连接处；
图7是包含于图6所示工件进给系统中的气缸装置的水平正视图；
图8是按照本发明第二实施例的气缸装置的透视图；
图9是沿图8中的IX-IX线垂直剖分的剖视图；
图10是图9所示的气缸装置在其顶板被升起情况下垂直剖分的剖视图。
如图1所示，本发明第一实施例相气缸装置10，主要包括一个大致为方形的基板12、箱体20和顶板22。箱体20用4个螺栓14(见图3)固定在基板12的台阶形表面上，且带有一个加工于其上的大致为圆形断面的通孔16(见图4和图5)，在该通孔中安装有一个可在其中垂直运动的气缸18。顶板22的形状大致与基板12的形状相同，且固定在气缸18的上端。
如图4和图5所示，一对环形第一密封圈24a和24b安装在顶板22和气缸18的接合面之间，一个环形第二密封圈26安装在基板12和箱体20的接合面之间，一个环形第三密封圈28布置在气缸18和箱体20的滑动表面之间，此环形第三密封圈28安装在箱体20上的环槽中。
如图1和图2所示，四个螺纹连接孔30a～30d分别加工在基板12的四个角上，四个螺纹连接孔32a～32d分别加工在顶板22的四个角上。通过将螺栓旋入基板12上的连接孔30a～30d中，可以把气缸装置10固定在另一个装置上。同样，也可以通过将螺栓旋入顶板22上的连接孔32a～32d中而把气缸装置10固定在另一个装置上。箱体20靠近各连接孔30a～30d有四个角34，它们切成凹面，以露出连接孔30a～30d。
箱体20也有三对大致平行的、相隔一定距离的连接槽36a、36b和36c(见图3)，它们分别加工在其三个外侧面上，每一个都有修正成“T”形的横断面。连接槽36a、36b和36c沿着箭头X(见图1)指示的方向延伸，即沿着垂直于顶板22和基板12的方向延伸。箱体20还有三对大致平行的传感器连接槽38a、38b和38c(见图3)，它们也分别加工在箱体的三个外侧面上，且沿着箭头X指示的方向延伸。成对传感器连接槽38a位于连接槽36a之间，成对传感器连接槽38b位于连接槽36b之间，成对传感器连接槽38c位于连接槽36c之间。
通过固定在各个连接槽36a、36b和36c中的有头的定位装置(图中没有显示)，可以将气缸装置10水平支撑住。该定位装置的加工成形与连接槽36a、36b和36c互补。由于连接槽36a、36b和36c沿着箭头X指示的方向延伸，该有头的定位装置可以沿着连接槽36a、36b和36c对它们的垂直位置进行调节。
箱体20带有一对气体进/出口40a和40b，它们加工在箱体的一个外侧面上，而不是加工在带有连接槽36a～36c和38a～38c的另三个外侧面上。如图3和图4所示，通过第一气体通道42和第二气体通道44，气体进/出口40a与第一和第三缸室46a和46c(后面还要讲到)相通。第一气体通道42加工在基板12上，第二气体通道44是第一气体通道42的分支。
通过第三气体通道47和第四气体通道48，另一个气体进/出口40b与第二缸室46b(后面还要讲到)相通。第三气体通道47加工在基板12上，第四气体通道48是第三气体通道47的分支。圆柱形衬套(导向元件)50同轴地安装在箱体20上的圆断面通孔16的内表面上，衬套50是由合成树脂或类似材料制成的。
第一和第二气体通道42、44用作一组连通通道，第三和第四气体通道47、48用作另一组连通通道。
活塞54通过螺栓52a和52b固定地安装在基板12的大致中央，也就是安装在箱体20的中央。活塞54安装在气缸18上的大直径的孔中，且沿着箭头X指示的方向轴向延伸。活塞54有直径较大的一端，在其上装有密封环56。活塞54直径较大这端的外部周边上有环槽，此密封环56安装在此环槽中。气缸18大致为圆柱形，可滑动地安装在通孔16内，以便能够在衬套50的引导下滑动。在气缸18上加工出的大直径孔，被活塞54直径较大的这端和密封环56分成第一缸室46a和第二缸室46b。
通过加工在基板12上的第一气体通道42和活塞54上的轴向第二气体通道44，第一缸室46a与气体进/出口40a相通。通过加工在基板12上的第三气体通道47和在活塞54上的轴向通道48，第二缸室46b与气体进/出口40b相通。
活塞杆盖58环绕活塞54嵌在气缸18的下部而固定住，以便能和气缸18一起整体移动。O型圈60安装在活塞杆盖58圆周内表面上的环槽中，而活塞杆盖58与活塞54保持滑动接触。第三缸室46c在活塞杆盖58之下，且被气缸18、活塞杆盖58、活塞54和基板12所环绕。第三缸室46c通过连通通道62与气体进/出口40a保持连通，而连通通道62是基板12上的第一气体通道42的分支。第一缸室46a是顶板22与活塞54的活塞头端之间的缸室，第二缸室46b和第三缸室46c是基板12和活塞54的活塞杆端之间的缸室。
通过第一气体通道42、第二气体通道44和连通通道62，气体进/出口40a与第一缸室46a和第三缸室46c相通；通过第三气体通道47和第四气体通道48，另一个气体进/出口40b与第二缸室46b相通。第一密封圈24a和24b、第二密封圈26、第三密封圈28、密封环56、O型圈60，用作第一缸室46c、第二缸室46b和第三缸室46c的气密密封件。
如图4所示，气缸18的宽度W比其高度H大。导入第一缸室46a和第三缸室46c的压力气体能沿箭头X1指示的方向将气缸18举起，如图5所示。并且导入第二缸室46b的压力气体能沿箭头X2指示的方向将气缸18放下，如图4所示。
两个轴向相隔一定距离的环形缓冲器64a和64b安装在活塞54上，分别在其直径较大的这端和基板12处。当气缸18举起和放下时，活塞杆盖58靠在缓冲器64a和64b上，可以在气缸18行程的末端缓冲冲击和减小噪声。气缸18向上运动到行程终点，活塞杆盖58触到活塞54的直径较大的这端时，活塞杆盖58起限位装置的作用。
从图3中也可以看出，活塞54、活塞杆盖58和气缸18环绕O点相互同轴，而方形基板12的对角线在O点相交。
磁铁66(见图3至图5)紧紧地固定在气缸18的圆周外表面上，靠近箱体20上的传感器连接槽38a、38b和38c。传感器68(见图1至图3)固定在传感器连接槽38a、38b和38c中的给定位置，与磁铁66一起，起探测气缸18相对于箱体20的垂直位置的作用。气缸18有一个垂直的导向孔70(见图3和图4)，导向孔70加工在气缸18上并与点O相隔一定距离，固定在基板12上的导向杆72(防转装置)可滑动地插在导向孔70中。导向杆72起到防止气缸18相对于箱体20转动和引导气缸18相对于箱体20移动的作用。如果气缸18的外表面和箱体20内表面不是圆形而是方形，则导向孔70和导向杆72可以省去。
下面将描述第一实施例的气缸装置10的工作情况和优点。
如图6所示，包括气缸装置10的工件进给系统含有第一进给线76和第二进给线80。第一进给线76由多个大致平行进给滚子74a～74f组成，这些滚子可在驱动源(图中没有表示)的作用下绕各自的轴旋转。第二进给线80由多个大致平行的进给滚子78a～78c组成，这些滚子大致垂直于进给滚子74a～74f延伸，且也可在驱动源(图中没有表示)的作用下绕各自的轴旋转，以沿大致垂直于第一进给线76的方向进给工件。
通过拧在连接孔30a～30d中的螺栓，将气缸装置10固定安装在第一进给线76之下的基座82上(见图7)。气缸装置10的顶板22上支承着工件进给机构88，进给机构88包括两个大致平行的的进给皮带86a和86b，它们拉紧在导轮84a和84b上。在驱动源(图中没有表示)的作用下，进给皮带86a和86b能与导轮84a和84b一起沿箭头(如图7所示)指示的方向循环运动。进给皮带86a和86b大致平行于进给滚子74a～74f延伸，并且分别安置在进给滚子74b与74c之间和74d与74e之间。气体进/出口40a和40b通过管道等与压缩气体源(未示出)相连。
在上述预处理之后，工件W沿着箭头A(如图6所示)指示的方向进给，当它到达进给皮带86a和86b之上的预定位置时，被检测器(图中没有表示)检测到。方向控制阀(图中没有表示)响应检测器的输出信号而动作，从压缩气体源向气体进/出口40a提供压力气体，例如压力空气。同时，方向控制阀将另一气体进/出口40b的通向大气的孔打开。
供给气体进/出口40a的压力气体经第一、第二气体通道42、44流入第一缸室46a中，在这里建立起压力，以沿箭头X1指示的方向移动顶板22。大致在压力气体被导入第一缸室46a的同时，供给气体进/出口40a的压力气体还经连通通道62导入第三缸室46c中。这样，在建立于第三缸室46c中的气体压力作用下，活塞18也沿箭头X1指示的方向移动。
由于大致在压力气体被导入第一缸室46a的同时，提供给气体进/出口40a的压力气体还经连通通道62导入第三缸室46c中，第一缸室46a的承压区和第三缸室46c的承压区共同承受导入到气缸装置10中的气体的压力。结果，气缸装置10能够产生增强了的输出功率，以举起顶板22。
顶板22与气缸18一起，在导向杆72的引导下沿箭头X1指示的方向升起，直到它到达位移行程的一个终点为止，此时活塞杆盖58触到活塞54直径较大的这端，如图5所示。这时，由于活塞杆盖58靠在缓冲块64a上，冲击得到了缓冲，也不会产生大的噪声。
进给装置88也与顶板22一起整体沿箭头X1指示的方向举起。进给皮带86a和86b分别从进给滚子74b与74c之间和74d与74e之间向上伸出，如图7中的双点划线所示。工件W从进给滚子74a～74f处升高一定距离，并由进给皮带86a和86b所支承。然后开动进给皮带86a和86b，将工件W转移到垂直于第一进给线76的第二进给线80上，之后进给线80将工件W送到所要求的位置。
工件W转移到第二进给线80之后，方向控制阀动作，向另一个气体进/出口40b提供压力气体，从气体进/出口40b经第三、第四气体通道47、48，将压力气体导入第二缸室46b。顶板22与气缸18一起整体沿箭头X2指示的方向放下，直到它回到图4所示的原位置。同时，方向控制阀将气体进/出口40a通向大气的孔打开。
如上所述，按照第一实施例，大致在压力气体被导入第一缸室46a的同时，提供给气体进/出口40a的压力气体还通过连通通道62被导入第三缸室46c中，因此，第一缸室46a的承压区和第三缸室46c的承压区共同承受导入气缸装置10中的气体的压力。结果，气缸装置10能够产生增强了输出功率，以举起顶板22，从而能够提升较重的工件W。也由于气缸装置10能够产生增强了的输出功率，所以它能表现出更强的性能，即更大的工件升举能力，以传输更广范围内的工件。
而且，由于气缸18的高度H相对于其宽度W要小，所以气缸装置10有相对较小的外形轮廓，即垂直尺寸小，可以有效的利用垂直空间。这样，气缸装置10能够非常灵活地用在垂直空间有限的场合。
图8至图10所示的是本发明第二实施例的气缸装置90。图8至图10中的与图1至图7中显示的那些部件相同的部分，用同样的标号表示，在下文将不详述。
如图8所示，气缸装置90与气缸装置10的不同之处在于，图8中的活塞54的布置使得它的中心轴偏离点O，并且没有用导向杆来防止气缸92相对于箱体20的转动。气缸装置90的其它结构细节与气缸装置10中的相同。
在第一和第二实施例中，气缸18(或92)在垂直方向上相对于固定安装在基板12上的活塞54移动。然而，也可以调整基板12，使得它的平面垂直延伸，而使气缸18(或92)在水平方向上相对于固定安装在基板12上的活塞54移动。
尽管已经显示并详细说明了本发明的几个推荐的实施例，但是还应该理解到，可以在其中作许多变更或修正，而这些并没有脱离所附权利要求书的范围。

Claims (18)

1.一种气缸装置，包括：
一个基板(12)，
一个箱体(20)，箱体(20)固定安装在所述基板(12)上，且有一对加工在其上的气体进/出口(40a、40b)和一个加工在其上的通孔(16)，
一个固定在所述基板(12)上的活塞(54)，
一个气缸(18、92)，该气缸可往复移动的布置在所述通孔(16)中，且该气缸(18、92)在所述活塞(54)的活塞头和活塞杆端形成了多个缸室(46a～46c)，
一个固定在所述气缸(18或92)上，与气缸(18、92)一起整体移动的顶板(22)，
布置成压力气体经上述气体进/出口(40a、40b)大致同时地供入到上述缸室(46a～46c)，在该缸室(46a～46c)内建立起气体压力，使该气缸(18或92)和该顶板(22)相对于上述活塞(54)移动。
2.按权利要求1所述的气缸装置，还包括密封件(24a，24b，26，28，56，60)，以紧密地密封所述缸室(46a～46c)。
3.按权利要求1所述的气缸装置，其特征在于，缸室(46a～46c)包含一个由所述顶板(22)、所述气缸(18或92)和所述活塞(54)上处于活塞头的大直径端所围成的空间，一个由所述气缸(18、92)、所述活塞(54)和与气缸(18、92)相联接的活塞杆盖(58)所围成的空间，一个由所述活塞杆盖(58)、所述气缸(18、92)和所述基板(12)所围成的空间。
4.按权利要求1所述的气缸装置，还包括一个导向元件(50)，该元件与所述气缸(18、92)的圆周外表面保持滑动接触，用以引导该气缸(18、92)的往复运动。
5.按权利要求5所述的气缸装置，其特征在于，所述气缸(18、92)具有防转装置，在气缸(18、92)沿着所述活塞(54)轴向往复运动时，该装置用来防止气缸(18、92)转动。
6.按权利要求5所述的气缸装置，其特征在于，所述防转装置包括一个导向杆(72)和一个加工在所述气缸(18)上的孔(70)，该导向杆(72)固定在所述基板(12)上，且可滑动地安装在该孔(70)中。
7.按权利要求5所述的气缸装置，其特征在于，所述防转装置由活塞(54)所构成，它相对气缸(92)偏心地固定在所述基板(12)上。
8.按权利要求1所述的气缸装置，还包括一个与气缸(18、92)相联接的活塞杆盖(58)、一个缓冲器(64a)和一个缓冲器(64b)，缓冲器(64a)安装在活塞(54)上，用以在活塞端与该活塞杆盖(58)相接触，缓冲器(64b)也安装在该活塞(54)上，用以在所述基板(12)处与该活塞杆盖(58)相接触。
9.按权利要求1所述的气缸装置，还进一步包括多块磁铁(66)、箱体(20)和多个传感器(68)，该磁铁安装在所述气缸(18、92)的外圆周面上或紧靠它安装，箱体(20)上有多个加工在其外圆周面上的传感器连接槽(38a～38c)，所述传感器(68)分别安装在传感器连接槽(38a～38c)中，该传感器(68)用磁场探测可随气缸(18、92)一起整体移动的磁铁(66)，以用传感器(68)产生的信号来检测气缸(18、92)的位置。
10.一种气缸装置，包括：
一个基板(12)，
一个箱体(20)，箱体固定安装在所述基板(12)上，且有一对加工在其上的气体进/出口(40a、40b)和一个加工在其上的通孔(16)，
一个固定在所述基板(12)上的活塞(54)，
一个布置在所述通孔(16)中可往复移动的气缸(18、92)，该气缸(18、92)在所述活塞(54)的活塞头和活塞杆端形成了第一、第二和第三缸室(46a～46c)，
一个顶板(22)，它固定在所述气缸(18、92)上，与气缸(18、92)一起整体移动，
第一连通通道(42，44)提供了一个在所述气体进/出口(40a)与所述第一缸室(46a)和第三缸室(46c)之间的连通途径，
第二连通通道(47，48)提供了一个在另一气体进/出口(40b)与所述第二缸室(46b)之间的连通途径，
这种安排，使得压力气体经第一连通通道(42，44)大致同时地进入到第一缸室(46a)和第三缸室(46c)，或经第二连通通道(47，48)大致同时地进入到第二缸室(46b)，在第一缸室(46a)、第三缸室(46c)和第二缸室(46b)中建立起气体压力，使气缸(18、92)和顶板(22)相对活塞(54)移动。
11.按权利要求10所述的气缸装置，还包括密封件(24a，24b，26，28，56，60)，以紧密地密封所述缸室(46a～46c)。
12.按权利要求10所述的气缸装置，其特征在于，所述第一缸室(46a)由所述顶板(22)、所述气缸(18、92)和所述活塞(54)上处于活塞头的大直径端所围成的空间构成，所述第二缸室(46b)由所述气缸(18、92)、活塞(54)以及与该气缸(18、92)相联接的活塞杆盖(58)所围成的空间构成，所述第三缸室(46c)由活塞杆盖(58)、气缸(18、92)和上述基板(12)所围成的空间构成。
13.按权利要求10所述的气缸装置，还包括一个导向元件(50)，该元件与所述气缸(18、92)的圆周外表面保持滑动接触，用以引导该气缸(18、92)的往复运动。
14.按权利要求10所述的气缸装置，其特征在于，所述气缸(18、92)具有防转装置，在该气缸(18、92)沿着活塞(54)轴向往复运动时，该装置用来防止气缸(18、92)转动。
15.按权利要求14所述的气缸装置，其特征在于，上述防转装置包括一个导向杆(72)和一个加工在所述气缸(18)上的孔(70)，该导向杆(72)固定在所述基板(12)上，且可滑动地安装在该孔(70)中。
16.按权利要求14所述的气缸装置，其特征在于，上述防转装置由活塞(54)所构成，它相对气缸(92)偏心地固定在所述基板(12)上。
17.按权利要求10所述的气缸装置，还包括一个与气缸(18、92)相联接的活塞杆盖(58)、一个缓冲器(64a)和一个缓冲器(64b)，缓冲器(64a)安装在该活塞(54)上，用以在活塞一端与该活塞杆盖(58)相接触，缓冲器(64b)也安装在该活塞(54)上，用以在所述基板(12)处与该活塞杆盖(58)相接触。
18.按权利要求10所述的气缸装置，还进一步包括多块磁铁(66)、箱体(20)和多个传感器(68)，该磁铁安装在述气缸(18、92)的外圆周面上或紧靠它安装，该箱体(20)上有多个加工在其外圆周面上的传感器连接槽(38a～38c)，所述传感器(68)分别安装在该传感器连接槽(38a～38c)中，该传感器(68)用磁场探测可随所述气缸(18、92)一起整体移动的磁铁(66)，以用传感器(68)产生的信号来检测所述气缸(18、92)的位置。
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