CN203176049U

CN203176049U - 一种采用微孔材料形成稳定气膜的气浮无摩擦气缸

Info

Publication number: CN203176049U
Application number: CN 201220750853
Authority: CN
Inventors: 叶必卿; 钟和冬; 单晓杭; 周海清; 孙建辉
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2012-12-31
Filing date: 2012-12-31
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2022-12-31

Abstract

一种采用微孔材料形成稳定气膜的气浮无摩擦气缸，包括缸筒、活塞、气浮轴承和活塞杆，活塞与活塞杆一端固定连接，缸筒一端安装底座，缸筒的另一端安装端盖，底座上设有气源进气口，缸筒的内壁与气浮轴承外圈连接，活塞杆穿过气浮轴承的内圈和端盖，缸筒的有杆腔设有出气口，活塞包括活塞套和微孔材料层，活塞套靠近高压腔一侧有一段凸台，凸台与缸筒间留有间隙，微孔材料层套装在凸台另一侧的外表面形成完整的圆柱形活塞，活塞套内壁上有进气孔，进气孔与高压腔相通，微孔材料层在活塞套上进气孔处有一条沿活塞轴向方向的凹槽，微孔材料层的内壁上有环形凹槽且轴向均布。本实用新型稳定性良好、控制精度较高。

Description

一种采用微孔材料形成稳定气膜的气浮无摩擦气缸

技术领域

本实用新型涉及一种气浮气缸。

背景技术

普通的气缸通常采用机械密封，缸筒和活塞之间存在接触摩擦力。

传统的低摩擦气缸依靠提高加工精度、采用特殊的低摩擦材料或者脂润滑来减小摩擦力，但存在加工困难、成本高、维护困难且寿命短的缺陷；或者通过改善密封形式，来降低摩擦力，如德国FESTO公司采用特殊的密封技术应用于气缸，采用单向密封圈，具有很小的滑行阻力。日本SMC公司采用滚珠导向套技术以及间隙密封技术，该低摩擦气缸在匀速性、高低压摩擦、告诉以及高频方面都有所突破，然而也同样存在一些缺陷，比如对径向载荷敏感，结构复杂、加工制造难度大，价格昂贵。

为满足超精密恒力输出控制、微压动作控制等方面的要求，气体润滑技术在实现零摩擦气缸上得到应用。如专利申请号为201120080863.6的“一种带有气浮轴承的无摩擦气缸”就公布了一种根据气浮原理设计的无摩擦气缸，缸筒与活塞之间留有极小的间隙，在活塞径向上设置匀布的节流孔，通过中空的活塞杆以及软管为缸内的活塞供气，并通过球铰连接使得无摩擦气缸能承受一定的径向负载而不发生活塞卡死在气缸内。但是通过中空活塞杆和软管的供气方式复杂、装配繁琐、不易维护，后来对无摩擦气缸进行了优化，采用气缸自身容腔中的压缩空气作为润滑剂，将气体引入间隙中，使活塞在气缸中处于完全悬浮状态，活塞和缸筒彼此不接触，从而消除了气缸结构中活塞与缸筒之间的摩擦力。但是，不论采用哪种供气方式，由于活塞与缸筒之间留有间隙，气缸的高压腔和低压腔之间存在很大的气压差，从而在间隙间会形成气压流，直接影响活塞通过节流孔在间隙内形成的气压膜，另一方面，气膜形成的前提是间隙内存在一定的气压差，而靠近高压腔一端的间隙气压升高，导致气膜厚度、压力分布不均匀，对该无摩擦气缸的稳定性、精度、承载能力都造成了影响。

发明内容

为了克服已有气浮气缸的稳定性较差、控制精度较低的不足，本实用新型提供一种稳定性良好、控制精度较高的采用微孔材料形成稳定气膜的气浮无摩擦气缸。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种采用微孔材料形成稳定气膜的气浮无摩擦气缸，包括缸筒、活塞、气浮轴承和活塞杆，所述活塞与活塞杆一端固定连接，所述缸筒一端安装底座，所述缸筒的另一端安装端盖，所述底座上设有气源进气口，所述缸筒的内壁与气浮轴承外圈连接，所述活塞杆穿过气浮轴承的内圈和端盖，缸筒的有杆腔设有出气口，所述活塞包括活塞套和微孔材料层，所述活塞套靠近高压腔一侧有一段凸台，所述凸台与缸筒间留有间隙，所述微孔材料层套装在凸台另一侧的外表面形成完整的圆柱形活塞，所述活塞套内壁上有进气孔，所述进气孔与高压腔相通，所述微孔材料层在活塞套上进气孔处有一条沿活塞轴向方向的凹槽，所述微孔材料层的内壁上有环形凹槽且轴向均布。

进一步，所述活塞套凸台外圆柱面处设有一圈凹槽，从凹槽上方沿径向打盲孔，再沿活塞套壁向有杆腔方向打通孔形成卸压槽，所述卸压槽凹槽靠近无杆腔一端设有倾斜坡度。

本实用新型的有益效果主要表现在：有效避免高低压气流对气膜产生影响、控制精度较高。

附图说明

图1是一种采用微孔材料形成稳定气膜的气浮无摩擦气缸的示意图。

图2是活塞的结构图。

图3是图2的A-A截面图。

图4是图2的B-B截面图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照图1～图4，一种采用微孔材料形成稳定气膜的气浮无摩擦气缸，包括缸筒3、活塞、气浮轴承4和活塞杆1，所述活塞与活塞杆1一端固定连接，所述缸筒3一端安装底座11，所述缸筒3的另一端安装端盖2，所述底座11上设有气源进气口12，所述缸筒3的内壁与气浮轴承4外圈连接，所述活塞杆1穿过气浮轴承4的内圈和端盖2，缸筒3的有杆腔设有出气口16。

所述活塞由微孔材料5和活塞套8组成，所述活塞套8靠近高压腔一侧有一段凸台，所述凸台与缸筒间留有极小的间隙，所述微孔材料套5装在凸台另一侧的外表面形成完整的圆柱形活塞，所述活塞套8内壁上有进气孔13，所述进气孔与高压腔相通，所述微孔材料5在活塞套上进气孔处有一条沿活塞轴向方向的凹槽，所述微孔材料内壁上有环形凹槽6且轴向均布。

所述活塞套凸台外圆柱面处设有一圈凹槽10，从凹槽上方沿径向打盲孔，再沿活塞套壁向有杆腔方向打通孔9形成卸压槽，所述卸压槽凹槽靠近无杆腔一端设有倾斜坡度。

Claims

1.一种采用微孔材料形成稳定气膜的气浮无摩擦气缸，包括缸筒、活塞、气浮轴承和活塞杆，所述活塞与活塞杆一端固定连接，所述缸筒一端安装底座，所述缸筒的另一端安装端盖，所述底座上设有气源进气口，所述缸筒的内壁与气浮轴承外圈连接，所述活塞杆穿过气浮轴承的内圈和端盖，缸筒的有杆腔设有出气口，其特征在于：

所述活塞包括活塞套和微孔材料层，所述活塞套靠近高压腔一侧有一段凸台，所述凸台与缸筒间留有间隙，所述微孔材料层套装在凸台另一侧的外表面形成完整的圆柱形活塞，所述活塞套内壁上有进气孔，所述进气孔与高压腔相通，所述微孔材料层在活塞套上进气孔处有一条沿活塞轴向方向的凹槽，所述微孔材料层的内壁上有环形凹槽且轴向均布。

2.如权利要求1所述的采用微孔材料形成稳定气膜的气浮无摩擦气缸，其特征在于：所述活塞套凸台外圆柱面处设有一圈凹槽，从凹槽上方沿径向打盲孔，再沿活塞套壁向有杆腔方向打通孔形成卸压槽，所述凹槽靠近无杆腔一端设有倾斜坡度。