CN202280688U - 一种具有两段直线行程的四气室气缸 - Google Patents
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Abstract
一种具有两段直线行程的四气室气缸，其特征在于：将一个大气缸套装在一个小气缸之外，以小气缸作为大气缸的活塞，大气缸和小气缸共用一个活塞杆，该活塞杆由主活塞杆和辅助活塞杆组合而成，其中主活塞杆和辅助活塞杆均采用外管与内管的夹套结构，夹套之间留有环柱形空间，最终利用主活塞杆和辅助活塞杆的环柱形空间以及辅助活塞来解决小气缸中两个气室的气路设计难题。本方案减小了气缸的体积，缩短了气缸的长度，解决了小气缸中两个气室的气路设计难题，在控制上可以单独操作大气缸或者小气缸，也可以组合成两段叠加的直线驱动行程。
Description
技术领域
本实用新型涉及气缸领域，特别涉及一种具有两段直线行程的四气室气缸。这种气缸不仅可以提供两段直线往复运动行程，而且具有体积小、节省空间等优点。
背景技术
气缸是一种在气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能的气动执行元件。常见的气缸一般由缸筒、活塞和活塞杆组成。这种气缸具有两个气室，提供一段直线往复运动行程。然而在一些机械设备和装置中往往需要提供两段直线往复运动行程来满足某些机构运动的要求，比如在汽车制造业中通常采用机器人焊钳对金属薄板进行点焊（电阻点焊），其中机器人焊钳上的可动侧电极在接近工件时需要第一段直线行程，在加压焊接时则需要第二段直线行程。这种两段式直线行程采用一个普通气缸无法实现，从机械原理的角度将两个普通气缸简单串联理论上可以实现两段式直线行程。但是这种组合在实际应用中碰到的问题是体积大、长度太长，无法装配使用。为此，本实用新型设计了一种能够提供两段直线行程，并且具有体积小、节省空间等优点的四气室气缸，以克服现有技术的不足。
发明内容
本实用新型提供一种具有两段直线行程的四气室气缸，目的是要设计一种能够提供两段直线行程，而且具有体积小、节省空间等优点的气缸，旨在解决采用两个气缸串联存在体积大、长度长的问题。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种具有两段直线行程的四气室气缸，该气缸具有缸体，缸体具有一内腔，该内腔构成第一气缸腔，第一气缸腔内设有第一活塞，第一活塞与第一气缸腔的内壁滑动密封配合，第一活塞将第一气缸腔分隔成第一气室和第二气室，所述缸体上设有第一进出气口和第二进出气口，其中第一进出气口与第一气室连通，第二进出气口与第二气室连通。
所述第一活塞也具有一内腔，该内腔构成第二气缸腔，第二气缸腔内设有第二活塞，第二活塞与第二气缸腔的内壁滑动密封配合，第二活塞将第二气缸腔分隔成第三气室和第四气室；第二活塞与第一活塞的滑动方向一致，而且第二活塞的轴线和第一活塞的轴线与缸体的轴线重合。
所述气缸设有一主活塞杆，主活塞杆布置在缸体的轴线方向上，其中，主活塞杆的一端位于缸体外部并作为作用端，主活塞杆的另一端从缸体的一端沿缸体轴线方向穿入第一气缸腔和第二气缸腔后与第二活塞固定连接，在穿入第一气缸腔的路径上主活塞杆与缸体一端所设的装配孔滑动密封配合，在穿入第二气缸腔的路径上主活塞杆与第一活塞一端所设的装配孔滑动密封配合；主活塞杆由一根第一外管和一根第一内管套装固定连接构成，第一外管对应主活塞杆的作用端封闭，第一外管与第一内管的夹套之间留有第一环柱形空间，第一环柱形空间靠近主活塞杆作用端的一端设有第一孔道并与第一内管的内腔连通，第一环柱形空间远离主活塞杆作用端的另一端设有第二孔道。
所述气缸设有一辅助活塞杆，辅助活塞杆布置在缸体的轴线方向上，其中，辅助活塞杆从缸体的另一端沿缸体轴线方向反向穿入第一气缸腔和第二气缸腔后插入主活塞杆中第一内管的内腔，辅助活塞杆的插入端与第一内管的内腔之间通过一辅助活塞滑动密封配合，辅助活塞将第一内管的内腔分隔成第一腔和第二腔；在穿入第一气缸腔的路径上辅助活塞杆与缸体另一端所设的装配孔固定连接，在穿入第二气缸腔的路径上辅助活塞杆与第一活塞另一端所设的装配孔滑动密封配合；辅助活塞杆由一根第二外管和一根第二内管套装固定连接构成，第二外管与第二内管的夹套之间留有第二环柱形空间，第二环柱形空间靠近主活塞杆作用端的一端设有第三孔道，第二环柱形空间远离主活塞杆作用端的另一端设有第四孔道。
所述缸体上设有第三进出气口和第四进出气口，其中，第三进出气口与第二内管的内腔连通，第二内管的内腔与所述第一腔连通，第一腔经第一孔道与第一环柱形空间连通，第一环柱形空间经第二孔道与第四气室连通；第四进出气口经第四孔道与第二环柱形空间连通，第二环柱形空间经第三孔道与第二腔连通，第二腔与第三气室连通。
本实用新型设计原理和效果是：将一个大气缸套装在一个小气缸之外，以小气缸作为大气缸的活塞，大气缸和小气缸共用一个活塞杆，该活塞杆由主活塞杆和辅助活塞杆组合而成，其中主活塞杆和辅助活塞杆均采用外管与内管的夹套结构，夹套之间留有环柱形空间，最终利用主活塞杆和辅助活塞杆的环柱形空间以及辅助活塞来解决小气缸中两个气室的气路设计难题。本方案的特点是：1.在保证气缸两段直线行程的前提下，最大限度的减少了气缸的体积，缩短了气缸的长度，节省了空间；2. 通过主活塞杆和辅助活塞杆的环柱形空间以及辅助活塞很好地解决了小气缸中两个气室的气路设计难题；3.在控制上可以采用两个电磁阀单独控制两个气路系统，彼此互不影响，互不干扰，即可以单独操作大气缸或者小气缸，也可以组合成两段叠加的直线驱动行程。
附图说明
附图1为本实用新型结构原理图；
附图2为本实用新型实施例主活塞杆处于自由状态时的剖视图；
附图3为本实用新型实施例主活塞杆处于缩进状态时的剖视图；
附图4为本实用新型实施例主活塞杆处于第一段直线行程状态时的剖视图；
附图5为本实用新型实施例主活塞杆处于第二段直线行程状态时的剖视图；
附图6为本实用新型实施例主活塞杆主视图；
附图7为图6的C-C剖视图；
附图8为本实用新型实施例辅助活塞杆主视图；
附图9为图8的D-D剖视图。
以上附图中：1.缸体；2.第一活塞；3.主活塞杆；4.辅助活塞杆；5.辅助活塞；6.第二活塞；7.第一气室；8.第二气室；9.第三气室；10.第四气室；11.第一进出气口；12.第二进出气口；13.第三进出气口；14.第四进出气口；15.单电控电磁阀；16.双电控电磁阀；17.第一外管；18.第一内管；19.第二外管；20.第二内管；21.第一环柱形空间；22.第一孔道；23.第二孔道；24.第一腔；25.第二腔；26.第二环柱形空间；27.第三孔道；28.第四孔道；29.气源。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
实施例：一种具有两段直线行程的四气室气缸
参见图2~5所示，该气缸具有缸体1，缸体1由一缸筒和连接在缸筒两端的两个端盖构成，缸筒与两个端盖围成的内腔构成第一气缸腔。第一气缸腔内设有第一活塞2，第一活塞2与第一气缸腔的内壁滑动密封配合。第一活塞2将第一气缸腔分隔成第一气室7和第二气室8。所述缸体1上设有第一进出气口11和第二进出气口12，其中第一进出气口11与第一气室7连通，第二进出气口12与第二气室8连通。
所述第一活塞2也具有一内腔，该内腔构成第二气缸腔，第二气缸腔内设有第二活塞6，第二活塞6与第二气缸腔的内壁滑动密封配合，第二活塞2将第二气缸腔分隔成第三气室9和第四气室10。第二活塞6与第一活塞2的滑动方向一致，而且第二活塞6的轴线和第一活塞2的轴线与缸体1的轴线重合（缸体1的轴线是指缸体1的中轴线）。
所述气缸设有一主活塞杆3，主活塞杆3布置在缸体1的轴线方向上，其中，主活塞杆3的一端位于缸体1外部并作为作用端，主活塞杆3的另一端从缸体1的一端沿缸体1轴线方向穿入第一气缸腔和第二气缸腔后与第二活塞6固定连接。在穿入第一气缸腔的路径上主活塞杆3与缸体1一端所设的装配孔滑动密封配合。在穿入第二气缸腔的路径上主活塞杆3与第一活塞2一端所设的装配孔滑动密封配合。如图6和图7所示，主活塞杆3由一根第一外管17和一根第一内管18套装固定连接构成。第一外管17对应主活塞杆3的作用端封闭，第一外管17与第一内管18的夹套之间留有第一环柱形空间21。第一环柱形空间21靠近主活塞杆3作用端的一端设有第一孔道22并与第一内管18的内腔连通，第一环柱形空间21远离主活塞杆3作用端的另一端设有第二孔道23。
所述气缸设有一辅助活塞杆4，辅助活塞杆4布置在缸体1的轴线方向上，其中，辅助活塞杆4从缸体1的另一端沿缸体1轴线方向反向穿入第一气缸腔和第二气缸腔后插入主活塞杆3中第一内管18的内腔。辅助活塞杆4的插入端与第一内管18的内腔之间通过一辅助活塞5滑动密封配合，辅助活塞5将第一内管18的内腔分隔成第一腔24和第二腔25。在穿入第一气缸腔的路径上辅助活塞杆4与缸体1另一端所设的装配孔固定连接。在穿入第二气缸腔的路径上辅助活塞杆4与第一活塞2另一端所设的装配孔滑动密封配合。如图8和图9所示，辅助活塞杆4由一根第二外管19和一根第二内管20套装固定连接构成。第二外管19与第二内管20的夹套之间留有第二环柱形空间26，第二环柱形空间26靠近主活塞杆3作用端的一端设有第三孔道27，第二环柱形空间26远离主活塞杆3作用端的另一端设有第四孔道28。
所述缸体1上设有第三进出气口13和第四进出气口14，其中，第三进出气口13与第二内管20的内腔连通，第二内管20的内腔与所述第一腔24连通，第一腔24经第一孔道22与第一环柱形空间21连通，第一环柱形空间21经第二孔道23与第四气室连通。第四进出气口14经第四孔道28与第二环柱形空间26连通，第二环柱形空间26经第三孔道27与第二腔25连通，第二腔25与第三气室9连通。
本实施例中，从图2~5中可以看出第三进出气口13就是第二内管20的端口，但是也可以将第三进出气口13改设在缸体1上，然后通过打孔与第二内管20的内腔连通。由于第二内管20的端口与缸体1连接成一体，所以理论上可以认为第三进出气口13是设在缸体1上。
本实施例的工作原理描述如下：
图1是本实用新型原理图，从图中可以看出，本实用新型具有两段直线行程的四气室气缸由外部的一个大气缸和内部的一个小气缸组合而成。
大气缸的气路系统由第一进出气口11、第二进出气口12，第一气室7、第二气室8、双电控电磁阀16以及气源29组成，其中，第一进出气口11与第一气室7连通，第二进出气口12与第二气室8连通。通过双电控电磁阀16可以控制第一活塞2在缸体1中往复运动。
小气缸的气路系统由第三进出气口13、第四进出气口14、第三气室9、第四气室10、单电控电磁阀15以及气源29组成，其中，参见图2~5，第三进出气口13与第二内管20的内腔连通，第二内管20的内腔与第一腔24连通，第一腔24经第一孔道22与第一环柱形空间21连通，第一环柱形空间21经第二孔道23与第四气室连通。第四进出气口14经第四孔道28与第二环柱形空间26连通，第二环柱形空间26经第三孔道27与第二腔25连通，第二腔25与第三气室9连通。通过单电控电磁阀15可以控制第二活塞6在第一活塞2中往复运动。
图3给出了主活塞杆3处于缩进时的状态，图4给出了主活塞杆3处于第一段直线行程时的状态，图5给出了主活塞杆3处于第二段直线行程时的状态。本实用新型大气缸气路系统与小气缸气路系统相互独立，彼此互不干扰，即可以单独操作大气缸，也可以单独操作，也可以组合成两段叠加的直线驱动行程。
Claims (2)
1.一种具有两段直线行程的四气室气缸，其特征在于：该气缸具有缸体（1），缸体（1）具有一内腔，该内腔构成第一气缸腔，第一气缸腔内设有第一活塞（2），第一活塞（2）与第一气缸腔的内壁滑动密封配合，第一活塞（2）将第一气缸腔分隔成第一气室（7）和第二气室（8），所述缸体（1）上设有第一进出气口（11）和第二进出气口（12），其中第一进出气口（11）与第一气室（7）连通，第二进出气口（12）与第二气室（8）连通；
所述第一活塞（2）也具有一内腔，该内腔构成第二气缸腔，第二气缸腔内设有第二活塞（6），第二活塞（6）与第二气缸腔的内壁滑动密封配合，第二活塞（2）将第二气缸腔分隔成第三气室（9）和第四气室（10）；第二活塞（6）与第一活塞（2）的滑动方向一致，而且第二活塞（6）的轴线和第一活塞（2）的轴线与缸体（1）的轴线重合；
所述气缸设有一主活塞杆（3），主活塞杆（3）布置在缸体（1）的轴线方向上，其中，主活塞杆（3）的一端位于缸体（1）外部并作为作用端，主活塞杆（3）的另一端从缸体（1）的一端沿缸体（1）轴线方向穿入第一气缸腔和第二气缸腔后与第二活塞（6）固定连接，在穿入第一气缸腔的路径上主活塞杆（3）与缸体（1）一端所设的装配孔滑动密封配合，在穿入第二气缸腔的路径上主活塞杆（3）与第一活塞（2）一端所设的装配孔滑动密封配合；主活塞杆（3）由一根第一外管（17）和一根第一内管（18）套装固定连接构成，第一外管（17）对应主活塞杆（3）的作用端封闭，第一外管（17）与第一内管（18）的夹套之间留有第一环柱形空间（21），第一环柱形空间（21）靠近主活塞杆（3）作用端的一端设有第一孔道（22）并与第一内管（18）的内腔连通，第一环柱形空间（21）远离主活塞杆（3）作用端的另一端设有第二孔道（23）；
所述气缸设有一辅助活塞杆（4），辅助活塞杆（4）布置在缸体（1）的轴线方向上，其中，辅助活塞杆（4）从缸体（1）的另一端沿缸体（1）轴线方向反向穿入第一气缸腔和第二气缸腔后插入主活塞杆（3）中第一内管（18）的内腔，辅助活塞杆（4）的插入端与第一内管（18）的内腔之间通过一辅助活塞（5）滑动密封配合，辅助活塞（5）将第一内管（18）的内腔分隔成第一腔（24）和第二腔（25）；在穿入第一气缸腔的路径上辅助活塞杆（4）与缸体（1）另一端所设的装配孔固定连接，在穿入第二气缸腔的路径上辅助活塞杆（4）与第一活塞（2）另一端所设的装配孔滑动密封配合；辅助活塞杆（4）由一根第二外管（19）和一根第二内管（20）套装固定连接构成，第二外管（19）与第二内管（20）的夹套之间留有第二环柱形空间（26），第二环柱形空间（26）靠近主活塞杆（3）作用端的一端设有第三孔道（27），第二环柱形空间（26）远离主活塞杆（3）作用端的另一端设有第四孔道（28）；
所述缸体（1）上设有第三进出气口（13）和第四进出气口（14），其中，第三进出气口（13）与第二内管（20）的内腔连通，第二内管（20）的内腔与所述第一腔（24）连通，第一腔（24）经第一孔道（22）与第一环柱形空间（21）连通，第一环柱形空间（21）经第二孔道（23）与第四气室连通；第四进出气口（14）经第四孔道（28）与第二环柱形空间（26）连通，第二环柱形空间（26）经第三孔道（27）与第二腔（25）连通，第二腔（25）与第三气室（9）连通。
2.根据权利要求1所述的四气室气缸，其特征在于：所述缸体（1）由一缸筒和连接在缸筒两端的两个端盖构成，缸筒与两个端盖围成的内腔构成第一气缸腔。
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