CN1298065A - 气缸装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气缸装置,其包含:一个包括具有平板形外形、彼此整体连接的第一主体(12)和一第二主体(14)的缸筒(16);一个平盘形的平台(22),该平台可根据设在缸筒(16)内的隔膜(20)的挠性弯曲作用而在所述缸筒(16)的高度方向作向上和向下运动;以及杆元件(26a,26b),其由支承件(38a,38b)支承,以引导所述平台(22)向上/向下运动,同时防止所述平台(22)旋转。

Description

气缸装置

本发明涉及一种可以根据起活塞作用的隔膜的挠性弯曲动作而移动一平台的气缸装置。

迄今，气缸已用于移动与活塞成一体的活塞杆，例如，根据作为驱动源而供应的压缩气体的作用，沿着缸筒内的缸室而移动活塞。

例如，当在垂直方向以直立的方式使用上述气缸时，缸筒在高度方向的尺寸值(沿垂直方向的尺寸)就需要附加上活塞的位移量、活塞轴向尺寸以及杆套和顶盖的壁厚。

因此，在试图通过压缩缸筒在高度方向的尺寸而能够很方便地实现平面度时，就不可避免地要缩短活塞在轴向的尺寸。但是，这一技术还存在某些局限。

本发明总的目的是提供一种可以通过压缩高度方向尺寸而得到更高平面度的气缸装置。

下面，结合附图并由下列说明可以更清楚地显现出本发明的上述和其他目的、特征和优点，在附图中通过说明性的实例而示出了本发明的优选实施例。

图1是表示本发明第一实施例中的气缸装置的透视图；

图2是表示沿图1所示的Ⅱ-Ⅱ线的垂直剖视图；

图3是表示平台向下运动的初始位置的垂直剖视图；

图4是表示图3中局部省略的放大的垂直剖视图；

图5是表示将图1所示的气缸装置安装在另一元件的安装表面上的局部剖开的侧视图；

图6是表示本发明第二实施例中的气缸装置的垂直剖视图；

图7是表示图6所示的气缸装置中平台向上运动的状态的垂直剖视图；

图8是表示本发明第三实施例中的气缸装置的垂直剖视图；

图9是表示本发明第四实施例中的气缸装置的垂直剖视图；

图10是表示本发明第五实施例中的气缸装置的垂直剖视图；

图11是表示图10所示的气缸装置的平面图；以及

图12表示沿图11所示的箭头A方向的侧视图。

图1和2表示本发明的第一实施例中的一气缸装置10。

气缸装置10包含：一缸筒16，其包含彼此以整体方式连接的、大致呈盘形的第一主体12和第二主体14；一隔膜20，其设置在在缸筒16的内部形成的隔膜腔18内，而且，该隔膜的周边部分支承并插在第一主体12和第二主体14之间；一平台22，其大致呈盘形，该平台根据隔膜20的挠性弯曲作用而沿缸筒16的高度方向上下运动；以及一对杆元件26a、26b，其借助于螺纹件24而固定在平台22的下表面部分，该杆元件引导平台22上下运动，其作用是防止平台22旋转。

隔膜腔18由隔膜20分隔成上隔膜腔18a和下隔膜腔18b。如图3所示，气缸装置10在初始位置呈下面的结构形式，此时平台22处于被向下移动的状态。即，杆元件26a、26b的下端没有从第二主体14的底表面伸出来，杆元件26a、26b的下端与第二主体14的底表面基本上平齐。

如图1所示，所形成的第一主体12和第二主体14各自的直径基本上相同。在第一主体12的外圆周表面上，形成有与上隔膜腔18a连通的一第一压力流体入口/出口28a。在第二主体14的外圆周表面上，形成有与下隔膜腔18b连通的一第二压力流体入口/出口28b。

如图2所示，活塞杆32借助于夹紧元件30而与隔膜20的大致中心部分相连接。活塞杆32的第一端借助于螺纹件34而与平台22下表面的大致中心部分相连接。在这一方案中，根据隔膜20的挠性弯曲动作，活塞杆32与隔膜20整体地沿垂直方向移动。因而，使平台22向上和向下运动。一密封件36安装在第一主体12的环形凹槽内，该密封件围绕着活塞杆32的外圆周表面，以保持隔膜腔18的气密性。

第二主体14设有圆柱形支承件38a、38b，其具有用于插入一对杆元件26a、26b的孔。杆元件26a、26b由支承件38a、38b平稳地支承着作线性运动。

如图1所示，平台22上形成有彼此沿圆周方向以大约90度的间隔角度而隔开的四个工件安装孔40a到40d。一未表示出的工件或者类似物借助于工件安装孔40a到40d而进行安装。平台22具有一对贯通的安装螺钉插入孔42a、42b，这两个孔设置成彼此分开一预定的间隔距离。第一主体12和第二主体14中的每一个上都形成有与上述安装螺钉插入孔42a、42b对应的一对贯通的安装孔44a，44b(见图5)。

因此，如图5所示，通过将安装螺钉43分别插入在平台22上形成的一对贯通的安装螺钉插入孔42a、42b，再使安装螺钉43穿过安装孔44a，44b，而将螺钉拧入在另一个元件的安装表面45上形成的螺纹孔47内，从而可将气缸装置10安装在上表面侧(从平台22的那一侧)。

如图4所示，在隔膜20的周边部分夹紧和插入在第一主体12和第二主体14之间的上部分和下部分处相间地形成多个具有不同直径的环形凹槽46。隔膜20的表面部分咬合在多个环形凹槽46内。这样，就能够可靠和紧密地夹紧隔膜20，同时能够高度精确地使隔膜腔18保持气密性。

本发明第一实施例的气缸装置10基本如上所述地构成。下面，将说明其操作过程、功能和作用。

第一压力流体入口/出口28a和第二压力流体入口/出口28b通过未表示出的管路而与压力流体供应源(未示出)连接。对于下面的说明，假设初始位置是平台22向下运动并与第一主体12接触的状态，如图3所示。

在初始位置，使未表示出的压力流体供应源从第二压力流体入口/出口28b供应压力流体。在这一过程中，假设第一压力流体入口/出口28a根据未表示出的方向控制阀的切换作用而处于与大气连通的状态。从第二压力流体入口/出口28b供应的压力流体被引入到下隔膜腔18b内。根据压力流体的作用，向上推动隔膜20。

通过向上的压力的作用，隔膜20挠性弯曲。隔膜20和活塞杆32整体向上移动。因此，平台22也向上运动。在这种情况下，夹着隔膜20的大致中心部分的夹紧件30顶靠着第一主体12。因此，形成了图2所给出的位移终端位置的状态。

当平台22根据隔膜20的挠性弯曲动作而向上运动时，一对由支承件38a、38b支承的杆元件26a、26b对平台22进行平滑、直线地引导，由此防止平台沿圆周方向转动。

当从压力流体供应源供应的压力流体根据未表示出的方向控制阀的转换作用而从第二压力流体入口/出口28b转换到第一压力流体入口/出口28a时，根据引入上隔膜腔18a的压力流体的作用，平台22向下运动，回复到初始位置。在这种情况下，假设第二压力流体入口/出口28b与大气连通。

在本发明的实施例中，平的且大致呈盘形的第一主体12和第二主体14彼此整体连接构成缸筒16。隔膜20设置在在缸筒16内形成的隔膜腔18内。平的且大致呈盘形的平台22根据隔膜20的挠性弯曲动作而沿缸筒16的高度方向作向上和向下运动。因此，可以得到这样的气缸装置10，与传统技术相比，其在高度方向上压缩了尺寸且具有更高的平面度。

盘形的缸筒16和平台22可以很容易地采用挤压或拉制的方法加工而成。这样，就可以减少生产成本。

当形成有与缸筒16的形状对应的大致呈盘形的凹入处(未示)以便将缸筒16插入该大致呈盘形的凹入处内时，通过将缸筒16的外圆周表面用作套管，可以很容易地实现定位。

根据上隔膜腔18a和下隔膜腔18b之间的压力差，平台22通过隔膜20的挠性弯曲而可以向上和向下运动。

由支承件38a、38b支承的一对杆元件26a、26b同时起到平滑和直线地引导平台22的导向作用和防止平台沿圆周方向旋转的防旋转作用。因此，可以减少部件的数量并降低生产成本。

下面，图6和7表示出本发明第二实施例的气缸装置50。在下面将说明的其它实施例中，与上述第一实施例中的气缸装置10相同的结构元件用相同的附图标记表示，在此不再赘述。

第二实施例中的气缸装置50的不同之处在于：所设置的一对支承件52a、52b基本上与缸筒16在高度方向的尺寸相同，杆元件54a、54b的尺寸沿轴向略微加长，从而使分别由一对支承件52a、52b支承的杆元件54a、54b的第一端从缸筒16的底表面突出来。

如上所述，在第二实施例的气缸装置50中，将该对支承件52a、52b在轴线方向的尺寸设置成与缸筒16在高度方向的尺寸基本上相等，同时，杆元件54a、54b在轴线方向的尺寸略微加长。因此，平台22可以由被该对支承件52a、52b可滑动支承的杆元件54a、54b稳定地支承。进而，能够改善杆元件54a、54b的支承精确度。

下面，图8所表示的是本发明第三实施例中的气缸装置60。

第三实施例中的气缸装置60中设置有一弹簧件62，其第一端固定于与活塞杆32连接的夹紧件30上，第二端固定于第一主体12的内壁上。第二主体14设置有用于向下隔膜腔18b供应压力流体的一压力流体入口/出口28。第一主体12设置有用于使上隔膜腔18a和大气连通的通气孔64。

在这一方案中，第三实施例中的气缸装置60构成一个单作用缸，其中，隔膜20、夹紧件30和平台22根据供应到下隔膜腔18b的压力流体的作用而克服弹簧件62的弹簧力而整体地向上运动，利用弹簧件62的弹簧力的作用，使已经向上运动的平台22又回复到初始位置。

如上所述，第三实施例中的气缸装置60采用了将压力流体只供应到下隔膜腔18b的单作用缸设置。因此，能够简化用于向气缸装置60供应压力流体的控制回路(气动压力回路)。

下面，图9是表示第四实施例中的气缸装置70。

第四实施例的气缸装置70中带有一中间元件72，其插在第一主体12和第二主体14之间，并且设置有插在第一主体12和中间元件72之间的第一隔膜20a和插在中间元件72和第二主体14之间的第二隔膜20b。第一和第二隔膜20a、20b彼此分开一预定的间隔距离而构成一个双层结构。中间元件72上形成有一通气孔76，以送入/排出由第一和第二隔膜20a、20b围绕的腔74内的空气。

如上所述，第四实施例中的气缸装置70具有包含第一隔膜20a和第二隔膜20b的双层结构。因此，通过将施加到第一和第二隔膜20a、20b上的负载分散，能够延长其使用寿命。

下面，图10到12是表示本发明的第五实施例中的气缸装置80。

如图10所示，第五实施例中的气缸装置80由带有第一活塞杆88和第二活塞杆92的双杆构成，其中，将第一活塞杆设置成沿着贯穿第一主体82的孔作向上和向下运动，而且该活塞杆借助于螺纹件84而与平台86连接；第二活塞杆与第一活塞杆88同轴连接，而且其从贯穿第二主体90的孔伸到外面。

一个具有V形横断面、围绕第一活塞杆88的密封件94a安装在第一主体82的一环形凹槽内。一个具有V形横断面、围绕第二活塞杆92的密封件94b安装在第二主体90的一环形凹槽内。

用于夹持隔膜96的夹紧件98a、98b设置在第一活塞杆88和第二活塞杆92之间的连接部分上。穿过第一活塞杆88和第二活塞杆92形成有轴向贯通的孔100。在这一方案中，由于形成有贯通孔100，就可以将孔100用作要放置在平台86上的另一气动压力装置(未示出)的一个管路通道。

如图11所示，将一对相对的圆弧形部分从平台86切下，该平台与一对工件定位销102a、102b连接，该对工件定位销在通过呈盘形的第一和第二主体82、90的中心的直线上彼此分开一预定的间隔距离。

与双杆结构相对应，如图12所示，第一主体82和第二主体90分别形成有一对第一安装孔44a、44b和第二安装孔104a、104b，其中第一安装孔用于将安装螺钉43(见图5)从第一主体82的那侧插入；第二安装孔用于将安装螺钉43从第二主体90的那侧插入。

如上所述，第五实施例中的气缸装置80因为其具有双杆结构而能够进行下面的操作。即，将一未表示出的气动压力装置支承在第一侧面上的第一活塞杆88上，同时在第二侧面上的第二活塞杆92的位移可以由未表示出的传感器检测出来，从而向外部控制器(未示出)传递一个检测信号。

Claims (7)

1．一种气缸装置，包含：

一缸筒(16)，其包含有呈平台形结构、彼此整体连接的第一主体(12，82)和一第二主体(14，90)；

一隔膜(20，20a，20b，96)，其设置在在所述缸筒(16)内部形成的隔膜腔(18)内，并且插在第一主体(12，82)和第二主体(14，90)之间；

一平台(22，86)，具有平台形外形，其可根据所述隔膜(20，20a，20b，96)的挠性弯曲作用而在所述缸筒(16)的高度方向作向上和向下运动；以及

杆元件(26a，26b，54a，54b)，其由支承件(38a，38b，52a，52b)支承，以引导所述平台(22，86)向上/向下运动，同时防止所述平台(22，86)旋转。

2．根据权利要求1所述的气缸装置，其中，所述第一主体(12，82)、所述第二主体(14，90)和所述平台(22)中每一个都大致呈盘形。

3．根据权利要求1所述的气缸装置，其中，当所述平台(22)置于与所述缸筒(16)接近的初始位置时，所设定的杆元件(26a，26b)长度基本上与所述缸筒(16)的侧表面平齐。

4．根据权利要求1所述的气缸装置，其中，当所述平台(22)置于与所述缸筒(16)接近的初始位置时，所形成的杆元件(54a，54b)的一端从所述缸筒(16)的侧表面向外部伸出一预定长度。

5．根据权利要求1所述的气缸装置，其中，用于使与所述平台(22)连接的活塞杆(32)回复到初始位置的弹簧件(62)设置在所述隔膜腔(18)内。

6．根据权利要求1所述的气缸装置，其中，所述隔膜包含第一隔膜(20a)和第二隔膜(20b)，第一隔膜插在所述第一主体(12)和中间元件(72)之间；第二隔膜(20b)与所述第一隔膜(20a)分开一预定的间隔距离，并且插在所述中间元件(72)和所述第二主体(14)之间。

7．根据权利要求1所述的气缸装置，其中还包含第一活塞杆(88)和第二活塞杆(92)，将第一活塞杆设置为可沿着一个穿过所述第一主体(82)的孔向上和向下运动，并且该第一活塞杆与所述平台(86)连接；第二活塞杆(92)与所述第一活塞杆(88)同轴连接，并且该第二活塞杆从一个穿过所述第二主体(90)的孔伸到外面。

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