CN219081974U - 一种旋转气缸 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种旋转气缸，其特征在于，包括：缸体、设于缸体两端的端盖、转轴、凸轮导套、防转套筒和第一密封圈，其中所述凸轮导套设于缸体内部，并套设在所述转轴的外壁；所述转轴的外壁径向地设有凸轮，所述凸轮导套设有螺旋导槽，所述凸轮置于所述螺旋导槽内等等，这样凸轮和螺旋导槽之间相对的运动是曲线运动，这个运动过程是类似抛物线，运动路径显著增长，延长了缓冲的时间，直线方向的冲击力也大部分逐渐转化为转轴旋转，高气压作用下凸轮导套的推力得到显著的缓冲等。

Description

一种旋转气缸

技术领域

本实用新型涉及自动化领域，尤其是一种旋转气缸。

背景技术

现有技术中，传统的气缸，由于活塞在高气压作用下直接做的是直接旋转运动或直线运动直接转化成旋转运动，高气压作用下活塞启停过程冲力非常大，所以往往会设置油压/液压缓冲机构给到旋转运动缓冲，并且会有较大的“嘭”、“嗤”声响。而且靠气压力直接作用旋转死点，旋转后停下的状态不够钢性，旋转输出端逆向力大于气压转化力旋转轴会反向旋转。

另外，为了实现活塞气缸的旋转，以及对旋转角度检测和控制等往往需要复杂的结构。旋转精准控制，尤其是正反转的精准控制和旋转控制的效率有待提高。

发明内容

本实用新型的主要目的是克服现有技术的不足，提供一种旋转气缸。

为实现上述目的，本实用新型提出一种旋转气缸，旋转气缸，其特征在于，包括：缸体、设于缸体两端的端盖、转轴、凸轮导套、防转套筒和第一密封圈，其中所述转轴穿过缸体后两端分别与端盖可相对旋转地活动连接；所述凸轮导套设于缸体内部，并套设在所述转轴的外壁；所述转轴的外壁径向地设有两个以上凸轮，所述凸轮导套设有两个以上螺旋导槽，所述凸轮分别置于不同的螺旋导槽内；所述防转套筒套设在凸轮导套外壁，并且与缸体固定连接以阻止所述凸轮导套旋转；所述凸轮导套的外径小于所述缸体的内径；所述凸轮导套还设有密封圈环槽，所述第一密封圈套套设于所述密封圈环槽并与缸体内壁紧密接触以将缸体内隔离为上气腔和下气腔；所述上气腔和下气腔分别对应连通设置上节流阀和下节流阀。这样，当通过上节流阀进气时，上气腔的气压大于下气腔，所以推动凸轮导套与第一密封圈整体向下移动，而凸轮导套的向下移动通过螺旋导槽对导轮的限位和导向，使转轴旋转，也就是上节流阀进气，气压作用下凸轮导套的向下移动时同步驱动转轴的旋转。同理，当过下节流阀进气时，下气腔的气压大于上气腔，所以推动凸轮导套与第一密封圈整体向上移动，而凸轮导套的向上移动通过螺旋导槽对导轮的限位和导向，迫使转轴往相反方向旋转，也就是上节流阀进气，气压作用下凸轮导套的向上移动时同步转轴的反向旋转，实现气压控制的转轴可以正反旋转的旋转气缸。

优选地，所述凸轮具有两个，两个所述凸轮于一垂直转轴中轴线的平面对称设置在转轴上；对应地，所述凸轮导套的螺旋导槽具有两条；两个所述凸轮各置于一条螺旋导槽内，两个所述凸轮能够同步地相对螺旋导槽位移；所述螺旋导槽具有槽顶点和槽底点，所述槽顶点和槽底点投影到一个平面后分别与同平面的转轴截面圆圆点的夹角≥10⁰，且≤270⁰。

优选地，所述凸轮所述槽顶点和槽底点投影到一个平面后分别与同平面的转轴截面圆圆点的连线夹角为180度。当所述上节流阀和下节流阀之一进气以在所述上气腔和下气腔形成气压差，所述凸轮导套和第一密封圈在气压差作用下沿缸体上/下运动，由于所述防转套筒阻止所述凸轮导套旋转，所述凸轮导套的上/下运动过程中所述凸轮导套的螺旋导槽对所述凸轮的导向与限位进而驱动所述转轴旋作正/反方向的旋转。传统的气缸，由于活塞在高气压作用下直接做的是直线运动，高气压作用下活塞启停过程冲力非常大，所以往往会设置油压/液压缓冲机构，并且会有较大的“嘭”、“嗤”声响。相对于传统的气缸，本实用新型的旋转气缸，虽然也是在高气压作用下，凸轮导套与第一密封圈虽然也是上下运动，但是上下运动过程中，由于凸轮和螺旋导槽相互作用，大部分直线方向的推力通过螺旋曲线形状的螺旋导槽迫使凸轮带动转轴旋转，凸轮和螺旋导槽之间相对的运动是曲线运动，这个运动过程是类似抛物线，或者螺旋曲线的运动转化过程，螺旋导槽的运动路径显著增长，延长了缓冲的时间，直线方向的冲击力也大部分逐渐转化为转轴旋转，高气压作用下凸轮导套的推力得到显著的缓冲，所以气缸不再需要油压/液压缓冲机构，也消除了“嘭”、“嗤”声响的噪音。

优选地，所述凸轮导套的外径小于所述缸体的内径。

进一步优选地，所述防转套筒还套设有一磁环。这样，磁环可套设在第一密封圈的下方。这样，通过气缸外的感应器可以通过对磁环探测以识别气缸防转套筒和与第一密封圈（即活塞）在气缸的位置，进而通过转换计算可知道转轴旋转的角度。无需额外的其它复杂角度测量结构，就可以准确知道转轴角度或者转轴是否旋转到位等，简化并满足了自动化的智能化精准控制。

优选地，所述转轴两端在靠近端盖的位置还分别套设有上缓冲垫圈和下缓冲垫圈。以进一步降低气缸工作过程的噪音。

优选地，所述旋转气缸还包括上轴承和下轴承，所述端盖包括上端盖和下端盖，转轴和上端盖通过上轴承活动连接，转轴和下端盖通过下轴承活动连接。在所述下轴承的上方，以及所述上轴承的下方，所述转轴还分别套设有第四密封圈和第三密封圈。所述凸轮导套设有螺旋导槽的部分沿转轴中轴线方向投影图案的外轮廓为非圆形，所述防转套筒沿转轴中轴线方向投影图案的内轮廓为非圆形。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为一优选实施例中旋转气缸的整体结构示意图。

图2为图1的一剖视图。

图3为一优选实施例中旋转气缸的内部的局部结构示意图。

图4为一优选实施例中旋转气缸的分体结构示意图。

图5为图1中另一角度的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述。

参考图1至5，为某优选实施被示例。旋转气缸包括缸体1、设于缸体1两端的端盖、转轴3、凸轮导套4、防转套筒7、上节流阀81和下节流阀82。其中转轴3的两端穿过缸体1后，与缸体1两端的端盖通过轴承活动连接。转轴3的外壁径向地设有凸轮31。凸轮导套4设于缸体1内部，并套设在转轴3的外壁，凸轮导套4于凸轮31对应的位置设有螺旋导槽41。凸轮导套4的外径小于缸体1的内径。螺旋导槽41的槽宽与凸轮31适配。转轴3的凸轮31插入螺旋导槽41，螺旋导槽41对凸轮31的移动起限位导向作用。防转套筒7套设在凸轮导套4外壁，并且与缸体1固定连接。也就是说防转套筒7套在缸体1是无法上下移动和旋转的。通过防转套筒7套可以对凸轮导套4周线移动限位，使凸轮导套4无法做旋转运动，只能上下运动。这样，凸轮导套4在气压作用下，只能够上下运动，而由于凸轮31及螺旋导槽41的相互作用，凸轮导套4的上下运动通过螺旋导槽41迫使凸轮31及转轴3进行旋转，进而实现凸轮导套4的上下运动驱动转轴3旋转。凸轮导套4还设有密封圈环槽，第一密封圈5套设于凸轮导套4的密封圈环槽，第一密封圈5与缸体1内壁紧密接触，优选地，密封圈环槽设置在远离螺旋导槽41一段，这样，第一密封圈5将缸体1内隔离为两个气腔空间，凸轮导套4与第一密封圈5的结合也形成一活塞。两个气腔空间为上气腔11和下气腔12。对应地，缸体1上，在上气腔11和下气腔12分别设有一气孔，而且上气腔11和下气腔12的气孔处分别连接上节流阀81和下节流阀82。也就是说上节流阀81和上气腔11连通，下节流阀82与下气腔12连通。当通过上节流阀81进气时，上气腔11的气压大于下气腔12，所以推动凸轮导套4与第一密封圈5整体向下移动，而凸轮导套4的向下移动通过螺旋导槽41对导轮的限位和导向，使转轴3旋转，也就是上节流阀81进气，气压作用下凸轮导套4的向下移动时同步驱动转轴3的旋转。同理，当过下节流阀82进气时，下气腔12的气压大于上气腔11，所以推动凸轮导套4与第一密封圈5整体向上移动，而凸轮导套4的向上移动通过螺旋导槽41对导轮的限位和导向，迫使转轴3往相反方向旋转，也就是上节流阀81进气，气压作用下凸轮导套4的向上移动时同步转轴3的反向旋转，实现气压控制的转轴3可以正反旋转的旋转气缸。

传统的气缸，由于活塞在高气压作用下直接做的是直线运动，高气压作用下活塞启停过程冲力非常大，所以往往会设置油压/液压缓冲机构，并且会有较大的“嘭”、“嗤”声响。相对于传统的气缸，本实用新型的旋转气缸，虽然也是在高气压作用下，凸轮导套4与第一密封圈5虽然也是上下运动，但是上下运动过程中，由于凸轮31和螺旋导槽41相互作用，大部分直线方向的推力通过螺旋曲线形状的螺旋导槽41迫使凸轮31带动转轴3旋转，凸轮31和螺旋导槽41之间相对的运动是曲线运动，这个运动过程是类似抛物线，或者螺旋曲线的运动转化过程，螺旋导槽41的运动路径显著增长，延长了缓冲的时间，直线方向的冲击力也大部分逐渐转化为转轴3旋转，高气压作用下凸轮导套4的推力得到显著的缓冲，所以气缸不再需要油压/液压缓冲机构，也消除了“嘭”、“嗤”声响的噪音。

又如图1至5所示，作为优选，若将转轴3划分为上、中、下段，凸轮31优选设置在转轴3的中段，凸轮31具有两个。两个凸轮31于一垂直转轴3的中轴线的平面对称设置在转轴3上。对应地，凸轮导套4的螺旋导槽41具有两条，两条螺旋导槽41为通槽，即每条螺旋导槽41都是贯通凸轮导套4的内外壁。若定义螺旋导槽41的顶端为槽顶点411，螺旋导槽41的底端为槽底点412，则两条螺旋导槽41的槽顶点411以于垂直转轴3的中轴线的一平面对称设置在转轴3上，同样螺旋导槽41的底端为槽底点412，则两条螺旋导槽41的槽底点412以于垂直转轴3的中轴线的另一平面对称设置在转轴3上，换句话说，两条螺旋导槽41的槽顶点411等高对称设置在转轴3，两条螺旋导槽41的槽底点412等高对称设置在转轴3，每条螺旋导槽41分别在凸轮导套4的半个圆周壁上延伸，也就是所述槽顶点411和槽底点412投影到一个平面后分别与同平面的转轴3截面圆圆点的连线夹角≥10⁰，且≤270⁰具体可根据需要转轴旋转的角度需要设置。

其中一实施中，所述槽顶点411和槽底点412投影到一个平面后分别与同平面的转轴3截面圆圆点的连线夹角为180度。转轴3的凸轮31能够沿螺旋导槽41同步地位移。这样，凸轮导套4在气压作用下，只能上下运动，由于凸轮31的螺旋导槽41的相互作用，凸轮导套4的上下运动通过螺旋导槽41迫使凸轮31及转轴3的旋转。具体来说凸轮导套4往上运动，转轴3旋转180度，而凸轮导套4往下运动，转轴3以相反方向旋转180度，如此通过凸轮导套4的上下运动实现转轴3的分别正反转180度控制，通过气压控制，气缸活塞的直线运动可以转化为转轴3的正反旋转，而且整个过程的控制方便、简单而高效。另外，当凸轮31到达槽顶点411或者槽底点412，这两个端点具有限位导向设计，转轴旋转到与这两个端点所对应角度后是不可逆的，即旋转输出端逆向力再大旋转端也不会出现逆转。而且仅需通过螺旋导槽41及槽顶点411或者槽底点412加工精度控制，就可以实现对每次转轴旋转角度的精准控制，而不需要最后再加调节机构。

作为一优选，为了进一步降低气缸工作过程的噪音，转轴3两端在靠近端盖的位置还分别套设有上缓冲垫圈91和下缓冲垫圈92。

另外防转套筒7上还创新地套设有一磁环6。优选地，磁环6可套设在第一密封圈5的下方。这样，通过气缸外的感应器可以通过对磁环6探测以识别气缸防转套筒7和与第一密封圈5（即活塞）在气缸的位置，进而通过转换计算可知道转轴3旋转的角度。无需额外的其它复杂角度测量结构，就可以准确知道转轴3角度或者转轴3是否旋转到位等，简化并满足了自动化的智能化精准控制。

值得一提的是，其中转轴3的两端穿过缸体1后，与缸体1的两端的端盖通过轴承活动连接。端盖包括上端盖21和下端盖22，对应地，轴承包括上轴承和下轴承，转轴3和上端盖21通过上轴承活动连接，转轴3和下端盖22通过下轴承活动连接。如图3所示，为了提高气缸两端气密性，在下轴承的上方，以及上轴承的下方，转轴3还分别套设有第四密封圈52和第三密封圈51。如图2所示，还设有用于使转轴3外壁和凸轮导套4内壁之间保持密封的第二密封圈53。另外，上端盖21、缸体1和下端盖22可通过四个螺丝10，尤其是四个锁付螺丝10，将三者安装固定。另外，凸轮31也可以具有两个以上。凸轮31可通过凸轮轴承311安装在转轴。凸轮导套4设有螺旋导槽41的部分沿转轴3中轴线方向投影图案的外轮廓为非圆形，所述防转套筒7沿转轴3中轴线方向投影图案的内轮廓为非圆形，所述防转套筒7沿转轴3中轴线方向投影图案的内轮廓与凸轮导套4设有螺旋导槽41的部分沿转轴3中轴线方向投影图案的外轮廓形状相匹配，这样以更好实现凸轮导套4防转效果。另外如图5所示，转轴的一端设有旋转输出法兰32，以实现气缸转轴与其它机构的输出连接。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种旋转气缸，其特征在于，包括：缸体、设于缸体两端的端盖、转轴、凸轮导套、防转套筒和第一密封圈，其中所述转轴穿过缸体后两端分别与端盖可相对旋转地活动连接；所述凸轮导套设于缸体内部，并套设在所述转轴的外壁；所述转轴的外壁径向地设有两个以上凸轮，所述凸轮导套设有两个以上螺旋导槽，所述凸轮分别置于不同的螺旋导槽内；所述防转套筒套设在凸轮导套外壁，并且与缸体固定连接以阻止所述凸轮导套旋转；所述凸轮导套的外径小于所述缸体的内径；所述凸轮导套还设有密封圈环槽，所述第一密封圈套套设于所述密封圈环槽并与缸体内壁紧密接触以将缸体内隔离为上气腔和下气腔；所述上气腔和下气腔分别对应连通设置上节流阀和下节流阀。

2.如权利要求1所述的旋转气缸，其特征在于，所述凸轮具有两个，两个所述凸轮于一垂直转轴中轴线的平面对称设置在转轴上；所述螺旋导槽具有槽顶点和槽底点，所述槽顶点和槽底点投影到一个平面后分别与同平面的转轴截面圆圆点的连线夹角≥10⁰，且≤270⁰。

3.如权利要求2所述的旋转气缸，其特征在于，所述槽顶点和槽底点投影到一个平面后分别与同平面的转轴截面圆圆点的连线夹角为180度。

4.如权利要求1所述的旋转气缸，其特征在于，当所述上节流阀和下节流阀之一进气以在所述上气腔和下气腔形成气压差，所述凸轮导套和第一密封圈在气压差作用下沿缸体上/下运动，由于所述防转套筒阻止所述凸轮导套旋转，所述凸轮导套的上/下运动过程中所述凸轮导套的螺旋导槽对所述凸轮的导向与限位进而驱动所述转轴旋作正/反方向的旋转。

5.如权利要求1至4任一所述的旋转气缸，其特征在于，所述防转套筒还套设有一磁环。

6.如权利要求5所述的旋转气缸，其特征在于，所述转轴两端在靠近端盖的位置还分别套设有上缓冲垫圈和下缓冲垫圈。

7.如权利要求6所述的旋转气缸，其特征在于，所述旋转气缸还包括上轴承和下轴承，所述端盖包括上端盖和下端盖，转轴和上端盖通过上轴承活动连接，转轴和下端盖通过下轴承活动连接。

8.如权利要求7所述的旋转气缸，其特征在于，在所述下轴承的上方，以及所述上轴承的下方，所述转轴还分别套设有第四密封圈和第三密封圈。

9.如权利要求8所述的旋转气缸，其特征在于，所述凸轮导套设有螺旋导槽的部分沿转轴中轴线方向投影图案的外轮廓为非圆形，所述防转套筒沿转轴中轴线方向投影图案的内轮廓为非圆形。

10.如权利要求7所述的旋转气缸，其特征在于，所述转轴的一端设有旋转输出法兰。

Images