CN1253242A - 带缓冲机构的气缸 - Google Patents

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Abstract

提供一种小型的、结构简单的、廉价的带缓冲机构的气缸。其中,比缸筒4的气口12、14的开口16、18更靠近行程末端地设置排出缓冲用空气的排气口24、26,在排气口24、26与气口12、14之间并联设置单向阀32、34和节流机构36、38,在活塞10的外周面上,把活塞密封件40、42设置在当活塞10到达行程末端时,不越过气口12、14的开口16、18的位置,和虽然越过开口16、18但是不越过排气口24、26的位置。

Description

带缓冲机构的气缸
本发明涉及带有吸收当活塞在行程末端处停下来时的惯性引起的冲击用的缓冲机构的气缸。
在带有缸筒和在该缸筒内滑动的活塞的气缸中，在该活塞动作时把缓冲用空气暂时封入排气侧的压力室内使其升压，靠此一排气压力使活塞减速并在行程末端缓冲地停止的缓冲机构，历来是公知的。此一现有技术的气缸，是在即将到达行程末端之前使设置在活塞侧的缓冲环插入缸筒内的缓冲密封件，借此住空气的排出通路，把此一空气引到节流阀，根据其节流调节量，活塞背压把活塞所具有的动能转换成空气的压缩能而发挥减速力者。
可是，上述现有技术的带缓冲机构的气缸，因为缓冲机构的结构上，有必要在活塞的至少一侧设置所需长度的缓冲环，同时在缸筒上设置该缓冲环插入的长的空室，所以必然加长缸的轴线方向的长度这样的问题受到抱怨。
本发明的主要技术课题在于，通过消除长的缓冲环和该缓冲环插入的长的空室的必要性，提供一种小型的、结构简单的、廉价的带缓冲机构的气缸。
本发明的另一个技术课题在于，提供一种带缓冲机构的气缸，该气缸在缸筒侧设置限制排气流量用的机构，同时仅在活塞侧设置兼作活塞密封件和缓冲密封件的多个密封件，并具有简单且合理的设计结构。
为了解决上述课题，本发明的气缸，其特征在于，在与缸筒中的至少一方的气口相对应的位置上，位于比该气口更靠近缸筒端部地设置排气口，把通过限制排气流量使活塞减速地停止的速度调整机构连接于该排气口，另一方面，在活塞的外周面上，设置在该活塞的两侧分隔2个压力室的多个活塞密封件，在至少一部分活塞密封件上兼有作为缓冲密封件的功能，该缓冲密封件是在上述活塞即将到达行程末端之前越过排气侧的气口、使压力室内的压缩空气仅从上述排气口排出地动作。
在具有上述构成的气缸中，经由2个气口轮流地供给和排出压缩空气，借此活塞被正反驱动，在行程末端的缓冲机构引起的减速停止如下进行。也就是说，在该活塞滑动时，排气侧的压力室内的压缩空气虽然一开始经由气口排出，但是随着该活塞接近行程末端，兼作缓冲密封件的活塞密封件一越过上述排气侧的气口，就成为该气口与上述压力室被阻断，该压力室内的压缩空气仅从排气口经由速度调整机构受限制地排出。因此，借助于该速度调整机构引起的流量控制，上述压力室内的压力上升，这成为活塞背压，使活塞一边减速，一边到达行程末端。
上述带缓冲机构的气缸，由于没有必要设置长的缓冲环和该缓冲环插入的长的空室，所以可以相应地缩短该气缸的轴线方向的长度，进而可以把气缸小型化。
而且，通过制成在缸筒侧设置限制排气流量用的速度调整机构、同时在活塞侧设置实质上兼作活塞密封件和缓冲密封件的多个密封件的结构，可以把气缸制成零件数少的、简单且合理的设计结构，借此可以廉价地制造该气缸。
在本发明中，上述排气口经由上述速度调整机构连接于对应的气口。
根据本发明的具体的实施例，上述速度调整机构，由限制从排气口向气口侧排气的流量的节流机构、和制止从排气口向气口侧排气的流动而允许压缩空气的反向流动的单向阀来构成。
根据本发明的最佳的一个具体例子，在上述缸筒上形成连通到排气口和气口的阀室，在此一阀室内，夹着形成单向阀的唇形密封件收容带有节流机构的阀构件，借此把上述速度调整机构装入该阀室内。
根据本发明的另一个具体例子，上述速度调整机构，由限制从排气口向气口侧排气的流量的节流机构来形成，上述兼有作为缓冲密封件的功能的活塞密封件，在行程末端处于上述气口与排气口之间时，兼有作为单向阀的功能，该单向阀虽然允许压缩空气从该气口侧向该排气口侧的流动但是制止反向的流动。
在本发明中最好是，为了使上述活塞在正反两个行程末端处减速地停止，上述排气口、速度调整机构、以及兼有缓冲密封件的功能的活塞密封件与2个气口相对应地设置2组。
对附图简单说明如下：
图1是仅上半部剖切地表示本发明的带缓冲机构气缸的第1实施例的、活塞的驱动开始前的状态的侧剖视图。
图2是表示上述第1实施例的缓冲行程的状态的侧剖视图。
图3是仅上半部剖切地表示本发明的第2实施例的局部剖视图。
图4是仅上半部剖切地表示本发明的第3实施例的局部剖视图。
图5是仅上半部剖切地表示本发明的第4实施例的局部剖视图。
图6是仅上半部剖切地表示本发明的第5实施例的局部剖视图。
图1和图2表示本发明的带缓冲机构的气缸的第1实施例，此一气缸1A带有两端分别靠头端盖6和杆端盖8封闭的缸筒4、在该缸筒4内气密地往复滑动的活塞10、以及连接于该活塞10的活塞杆10a。
在上述缸筒4中的靠近头侧和杆侧的端部的位置上，设有供给排出压缩空气用的两个气口12、14。这些气口12、14分别经由开口16、18连通到在上述活塞10的两侧所隔开的一对压力室20、22，通过把压缩空气从这些气口12、14经由开口向上述压力室20、22供给排出，活塞10在上述缸筒4内被往复驱动。此外，在比上述开口16、18更靠近活塞10的行程末端侧的实质上缸筒4的两端部的位置上，开设把缓冲用空气从各压力室20、22排出用的排气口24、26，在这些排气口24、26与气口12、14之间，分别连接着通过限制排气的流量使活塞减速地停止用的速度调整机构28、30。
此一速度调整机构28(30)是通过把单向阀32(34)和流量限制用的节流机构36(38)并联配置而构成的，收容在形成于缸筒4的阀室31内。也就是说，在与该缸筒4中的排气口24(26)相对应的位置上，形成连通于该排气口24(26)和气口12(14)两方的上述阀室31，圆柱形的阀构件33被收容在该阀室31内，上述节流机构36(38)设置在该阀构件33上，同时形成上述单向阀32(34)的唇形密封件介于该阀构件33的外周面与阀室31的内周面之间。图中35(37)是连接上述阀室31与气口12(14)的旁通流路。
上述节流机构36(38)是由经由上述旁通流路35(37)连接排气口24(26)与气口12(14)的通孔45、和调整此一通孔45的开口面积的针阀47组成的，是作为可变节流阀而构成的。另一方面，上述单向阀32(34)被设置成，在上述活塞10的行程末端侧的缓冲行程中，制止压缩空气从压力室20(22)向气口12(14)侧的流出，仅在活塞10驱动开始时允许压缩空气从气口12(14)向压力室20(22)的流入。
在上述活塞10的外周面上，设有与缸筒4的内周面滑动接触并分隔上述2个压力室20、22的2个活塞密封件40、42。这些活塞密封件40、42由于不仅具有分隔上述压力室20、22的功能，而且兼有排气流路的切换功能，也就是说，兼有作为缓冲密封件的功能，该缓冲密封件是在活塞10即将到达行程末端之前通过越过排气侧的气口、使压力室20、22内的压缩空气仅从排气口24、26排出地动作，所以相对于各气口12、14和排气口24、26具有以下这样的位置关系。也就是说，被设置成当上述活塞10向头侧或杆侧滑动到达各自的行程末端时，移动方向前方侧的活塞密封件40或42，停在虽然越过排气侧的气口12或14的开口16或18，但是未越过排气口24或26的位置上，移动方向后方侧的活塞密封件42或40，未越过排气侧的气口12或14的开口16或18地停在其近前的位置关系。
参照附图就具有上述构成的带缓冲机构的气缸1A的动作详细地进行说明。
在图1中，因为在活塞10处于头侧的行程末端的图示状态下，向一方的气口12供给压缩空气，此一压缩空气就从旁通流路35流入阀室31内，推开单向阀32从排气口24流入头侧的压力室20，故活塞10开始向杆侧(图的左侧)移动。然后，该活塞10的移动方向后方侧的活塞密封件40一越过气口12的开口16，就成为上述压缩空气主要经由该开口16直接供给到压力室20，该活塞10的移动照原样继续。随着其移动，杆侧的压力室22内的压缩空气主要从开口18经由气口14直接排出。
然后如图2中所示，随着上述活塞10接近头侧的行程末端，移动方向前方侧的活塞密封件42一越过上述开口18(从而越过气口14)，就成为排气侧的上述压力室22与气口14被阻断，该压力室22内的压缩空气从排气口26经由速度调整机构30中的节流机构38被排出。换句话说，此一活塞密封件42作为缓冲密封件而起作用，把排气的路径从经由开口18和气口14直接排出的状态，切换到经由排气口26和节流机构38受限制地排出的状态。因此，借助于上述节流机构38引起的流量控制，上述压力室22内的压力上升，这成为活塞背压，使该活塞10一边减速，一边到达行程末端。此时，移动方向前方侧的活塞密封件42停在排气口26的近前，后方侧的活塞密封件40停在气口14的开口18的近前。
在使活塞10与上述相反，从杆侧的行程末端向头侧的行程末端移动的场合，把压缩空气供给到气口14。然后，在此一场合，当活塞10接近头侧的行程末端时，因为处于该活塞10的移动方向前方侧的活塞密封件40作为缓冲密封件而起作用，把压缩空气从头侧压力室20的排出路径，从经由气口12直接排出的状态，切换到经由排气口24和速度调整机构28的节流机构36受限制地排出的状态，故成为活塞10一边减速一边缓冲地停止在头侧行程末端。
具有上述构成的带缓冲机构的气缸，由于没有必要像现有技术那样在活塞杆上设置长的缓冲环、和在缸内设置该缓冲环插入的长的空室，所以可以相应地缩短缸筒4的轴线方向的长度，进而可以把气缸小型化。
而且，由于制成活塞密封件40、42实质上兼作缓冲密封件的结构，所以可以减少气缸的零件数并简化结构，借此可以廉价地制造气缸。
再者，虽然图中41表示减磨环，43表示位置检测用的磁铁，但是这些是根据需要设置的。
图3表示本发明的第2实施例，此一第2实施例的气缸1B，作为不能调整通孔45a的开口面积的固定节流阀来形成速度调整机构28、30中的节流机构36a、38a，这一点与上述第1实施例不同。
因为除了上述以外的构成和作用实质上与第1实施例相同，所以给主要的相同构成部分标上与第1实施例相同的标号而省略其说明。
图4表示本发明的第3实施例，此一第3实施例的气缸1C与上述第1和第2实施例不同之处在于，在第1和第2实施例中在缸筒4上设置阀室31，而把速度调整机构28、30直接装入其中，与其不同之处在于，在此一第3实施例中，在缸筒4的外部设置速度调整机构28、30，把此一速度调整机构28、30连接于排气口24、26和气口12、14。在此一场合，可以制成把组装了速度调整机构28、30的块体安装在缸筒4上，也可以制成把上述块体设置在离开缸筒4的场所，用配管相互连接。此外，此一场合的节流机构36、38可以是第1实施例那样的可变节流型，也可以是第2实施例那样的固定节流型。
除了上述以外的构成和作用实质上与第1和第2实施例相同。
图5表示本发明的第4实施例，此一第4实施例的气缸1D与上述第1和第2实施例不同之处在于，在排气口24、26与气口12、14之间的阀室31内作为速度调整机构28、30仅收容节流机构36、38，在安装在活塞10上的3个活塞密封件50、52、54的一部分上兼有作为单向阀的功能。
也就是说，在上述活塞10的外周上安装上述3个活塞密封件50、52、54，使中间的密封件52仅具有分隔2个压力室20、22的本来的作为活塞密封件的功能，在其两侧的2个密封件50、54上，除了作为活塞密封件的功能之外，兼有作为缓冲密封件的功能和作为单向阀的功能。因此，这2个密封件50、54制成密封上有方向性的唇形密封件型，按虽然允许压缩空气从中央的密封件52侧向活塞10的端面的流动但是制止反向的流动的取向安装在活塞10的外周上。此外，上述3个密封件50、52、54的位置关系，建立起这样的关系，就是当活塞10到达行程末端时使前方侧的密封件50或54停在排气口24或26的近前，使中间的密封件52停在气口12或14的开口16或18的近前。
在此一第4实施例中，因为从图5的状态如果压缩空气供给到气口12，则此一压缩空气虽然少量也从节流机构36流入压力室20，但是主要从开口16流入活塞外周的间隙，推开密封件50流入上述压力室20，故该活塞10可以以想要的速度起动。
上述活塞10移动一定程度而上述密封件50越过了气口12的开口16之后，就成为来自气口12的压缩空气从该开口16直接流入压力室20，然后上述密封件50保持压力室20的气密性，并作为活塞密封件而起作用。
上述活塞10一接近行程末端，移动方向前方侧的密封件54就作为缓冲密封件而起作用，与第1实施例的情况同样，把排气的路径从经由气口14的开口18的状态切换到经由节流机构38的状态，使活塞10缓冲地停止在行程末端。
在此一第4实施例中，上述节流机构36可以是可变节流型也可以是固定节流型。
图6表示本发明的第5实施例，此一第5实施例的气缸1E是制成仅在缸的某一端设置速度调整机构，借此仅在一方的行程末端使活塞10缓冲地停止者，这一点是与在正反两方的行程末端设置速度调整机构28、30的上述各引用例不同的。
再者，在图6中，代表性地示出在头侧的行程末端设置速度调整机构28的情况。
在此一第5实施例中，设置在活塞10上的2个密封件40、42之中，位于设置了速度调整机构28一侧的密封件40兼有活塞密封件和缓冲密封件两者的功能，相反侧的密封件42仅具有作为活塞密封件的功能。
再者，在图6中，虽然作为速度调整机构28示出具有与第1实施例相对应的构成者，但是也可以制成与第2～第4实施例相对应的构成。其中，在把速度调整机构28制成与第4实施例相对应的构成的场合，图5中所示的3个密封件50、52、54之中，位于未设置速度调整机构一侧的端部的密封件54可以省略。
本发明的带缓冲机构的气缸，由于没有必要设置长的缓冲环和该缓冲环插入的长的空室，所以可以相应地缩短该气缸的轴线方向的长度，进而可以把气缸小型化。
而且，由于制成实质上兼作活塞密封件和缓冲密封件的结构，所以可以减少气缸的零件数并简化结构，借此可以廉价地制造气缸。

Claims (6)

1.一种带缓冲机构的气缸，备有缸筒、在该缸筒内滑动的活塞、以及向靠该活塞所分隔的2个压力室供给排出压缩空气用的2个气口，其特征在于：
在与上述缸筒中的至少一方的气口相对应的位置上，位于比该气口更靠近缸筒端部地设置连通于上述压力室的排气口，把通过限制从上述压力室排出的排气的流量使活塞缓冲地停止的速度调整机构连接于该排气口；
在上述活塞的外周面上，设置与缸筒的内周面滑动接触并分隔上述2个压力室的多个活塞密封件，在至少一部分活塞密封件上，兼有作为缓冲密封件的功能，该缓冲密封件是在上述活塞即将到达行程末端之前越过排气侧的气口、使压力室内的压缩空气仅从上述排气口排出地动作。
2.权利要求1中所述的气缸，其特征在于：上述排气口经由上述速度调整机构连接于对应的气口。
3.权利要求2中所述的气缸，其特征在于：上述速度调整机构，由限制从排气口向气口侧排气的流量的节流机构、和制止从排气口向气口侧排气的流动而允许压缩空气的反向流动的单向阀来构成。
4.权利要求3中所述的气缸，其特征在于：在上述缸筒上形成连通到排气口和气口的阀室，在此一阀室内，夹着形成单向阀的唇形密封件收容带有节流机构的阀构件，借此把上述速度调整机构装入该阀室内。
5.权利要求2中所述的气缸，其特征在于：上述速度调整机构由限制从排气口向气口侧排气的流量的节流机构来形成，上述兼有作为缓冲密封件的功能的活塞密封件，在行程末端处于上述气口与排气口之间时，兼有作为单向阀的功能，该单向阀虽然允许压缩空气从该气口侧向该排气口侧的流动但是制止反向的流动。
6.权利要求1至5中的任何一项中所述的气缸，其特征在于：为了使上述活塞在正反两个行程末端处减速地停止，上述排气口、速度调整机构、以及兼有缓冲密封件的功能的活塞密封件，与2个气口相对应地设置2组。
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