CN2423449Y - 精确定位的多行程组合气缸 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了精确定位的多行程气缸,其包括一个缸体,并包含三个以上活塞的活塞组,各活塞的形状与其所位于的同级行程限位腔以及相邻的上一级或下一级行程限位腔的腔径相配合,各行程限位腔的腔径呈阶梯级,通过气路控制使这些面积逐级变化的活塞在压力差的驱动下逐级运动,最终使输出活塞杆实现精确的多行程运动,驱动其他执行机构形成几种不同的位置形态。克服了缸体与导轨刚性摩擦、气室多、气路控制繁杂的缺陷。

Description

精确定位的多行程组合气缸

本实用新型涉及能实现多行程的气缸。

目前，机械制造厂商为了使气缸能够精确地驱动执行机构形成几种不同的位置状态，通常采用的做法是将多个独立的气缸串联在一起，置于一个导轨中，逐级驱动每个气缸，从而使末级气缸的活塞杆的运动达到多行程的目的。

采用上述技术的最大缺陷是各个独立的气缸在与导轨的相对运动中会产生刚性摩擦，极易损坏。另外由几个独立的气缸组成，成本较高，而每个气缸又都必须有两个独立的气室，气路的控制较为复杂。

本实用新型为了解决现有技术中存在的上述问题，提供了精确定位的多行程组合气缸的技术方案，其主要目的在于：通过气缸结构的改进，以避免气缸与导轨的摩擦，降低材料成本，减少气室数量，并简化气路控制。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种精确定位的多行程气缸，包括一个内含三个以上行程限位腔的缸体，并包含三个以上相应数量活塞的活塞组，活塞组具有一伸出缸体的活塞杆，活塞位于行程限位腔中，各级活塞的形状与其所位于的同级行程限位腔以及相邻的上一级或下一级行程限位腔的腔径相配合，各行程限位腔的腔径呈阶梯级，活塞与缸体底端、顶端及相邻活塞间分别形成气室，每个气室均有一个通气孔穿过缸体与外部控制气源相通。

所述的行程限位腔可分为前置部分和后置部分两部分，前置部分由两个以上直径逐级减小的行程限位腔组成，后置部分由两个以上直径逐级增大的行程限位腔组成，前置部分末级行程限位腔与后置部分初级行程限位腔合二为一，前置部分的末级行程限位腔内有一个带气缸活塞杆的活塞与其气密配合，前置部分的其余行程限位腔内均有一个“工”形活塞，该“工”形活塞的大端与本级行程限位腔气密配合，小端始终位于下一级行程限位腔内并与其气密配合，在“工”形活塞小端的裙边处还开设有气压通孔，后置部分的各级行程限位腔内均有一个“T”形活塞，该“T”形活塞的大端与本级行程限位腔气密配合，小端始终伸入上一级行程限位腔内，其小端直径小于上一级行程限位腔的直径，前置部分末级行程限位腔内活塞所带的活塞杆穿过后置部分的各级“T”形活塞上的通孔及顶端盖上的通孔伸出顶端盖，该活塞杆与上述各通孔气密配合。

采用上述结构方案后，本实用新型通过气路控制在统一的控制气源下使这些面积逐级变化的活塞在压力差的驱动下逐级运动，而这些逐级运动受到行程限位腔的长度以及腔径变化所形成的台阶或压力控制，从而最终使活塞杆实现精确的多行程运动，驱动其他机构形成多个不同的位置形态。由于本实用新型只有一个缸体，从而避免了现有技术中缸体和导轨的刚性磨擦；本实用新型每实现一个状态只需要一个气室，回程时只需在相应的气室反向加压即可实现迅速回程，因此，比现有技术中每个独立的气缸都需两个气室来实现双向运动的气室总量要小得多。由于气室数量大量减少，气路控制也同时得以简化。

以下结合附图对本实用新型几个技术方案的实施例进行具体描述：

图1是本实用新型的实施例一在初始状态时的示意图；

图2是本实用新型的实施例二在初始状态时的示意图；

图3是本实用新型的较佳实施例三在初始状态时的示意图。

实施例一(见图1)包括一个内含三个行程限位腔的缸体18，这三个行程限位腔从底端到顶端直径逐级增大。底端盖16与初级行程限位腔气密配合，顶端盖22与末级行程限位腔气密配合。初级行程限位腔内有一个带气缸活塞杆20的活塞17与其气密配合，中级、末级行程限位腔内各有一个“T”形活塞19、21，其大端与本级行程限位腔气密配合，小端直径小于上一级行程限位腔直径并始终伸入上一级行程限位腔，气缸活塞杆20穿过“T”形活塞19、21上的通孔及顶端盖22上的通孔伸出顶端盖22，该活塞杆20与上述通孔气密配合。底端盖16与活塞17之间形成一个气室，由于底端盖16中央有突起，使得该气室始终与通气孔23连通；活塞17与活塞19大端之间形成一个气室，该气室始终与通气孔24连通；活塞19大端与活塞21大端之间形成一个气室，该气室始终与通气孔25连通。活塞21大端与顶端盖22之间形成一个气室，由于顶端盖22中央有突起，使得该气室始终与通气孔26连通。

实施例一在统一的气源下，通过对各通气孔加压状态的控制，可实现精确定位的三行程运动。以下列表说明：

a、去程时各状态气压控制情况

b、回程时各状态气压控制情况

其中：Po为通气孔与大气压连通

      P为通气孔与压强为P的气源相通

      P＞Po

在去程情况中：

行程1：活塞17在压力差的推动下，由底端向顶端移动，直至与活塞19抵碰，此时活塞杆20的位移即为初级行程限位腔长度减去该活塞厚度及活塞19在动作完成时伸入初级行程限位腔的长度。

行程2：活塞17与活塞19在压力差的推动下，再次由底端向顶端移动，直至与活塞21抵碰，此时活塞杆20的位移即为中级行程限位腔长度减去该活塞大端厚度及活塞21在动作完成时伸入中级行程限位腔的长度。

行程3：活塞17与活塞19及活塞21在压力差的推动下，再次由底端向顶端移动，直至与顶端盖22抵碰，此时活塞杆20的位移即为末级行程限位腔长度减去该活塞大端厚度。

回程时完成各状态对各气室加压控制情况与去程时刚好相反，故不再赘述。

从图1还可明显看出，初级行程限位腔长度等于后面各级行程限位腔之和，以保证本级活塞始终在本级行程限位腔中运动。

实施例二(见图2)包括一个内含三个行程限位腔的缸体3，这三个行程限位腔从底端到顶端直径逐级减小，底端盖1与初级行程限位腔气密配合，顶端盖7与末级行程限位腔配合，在末级行程限位腔内有带气缸活塞杆6的活塞5与其气密配合，该气缸活塞杆通过顶端盖7上的通孔伸出顶端盖7并与该通孔气密配合；在初级及中级行程限位腔内各有一个“工”形活塞2、4，上述“工”形活塞2、4的大端均与本级行程限位腔气密配合，小端伸入下一级行程限位腔并始终与其配合，在“工”形活塞2、4的小端裙边处还开设有通孔11、14。初级行程限位腔内，底端盖1与“工”形活塞2大端之间形成一个气室，由于底端盖1中央有凸起，使得通气孔8始终与该气室连通；“工”形活塞2的大端与“工”形活塞4的大端之间形成一个气室，由于“工”形活塞2在大端的相应位置开有槽9，因此使这一气室始终与通气孔10连通；“工”形活塞4的大端与活塞5之间形成一个气室，由于“工”形活塞4在大端的相应位置开有槽12，因此使这一气室始终与通气孔13连通；活塞5与顶缸盖7之间形成一个气室，由于顶端盖7中央有凸起，使通气孔15始终与该气室连通。

实施例二在统一的气源下通过对各通气孔加压状态的控制，可实现精确定位的三行程运动。以下列表说明去程时各状态的气压控制情况。

注：Po为通气孔与孔与大气压连通

    P为通气孔与压强为P的气源相通

    P＞Po

回程时完成各状态对各气室加压控制情况与去程时刚好相反，故不再赘述。

实施例三(见图3)是为了解决实施例一和实施例一中行程限位腔腔径简单逐级变化造成气缸最小推力受到最小活塞面积的限制，而进行改进的技术方案，其包括一个内含三个行程限位腔的缸体29，初级行程限位腔属前置部分，中级行程限位腔为前置部分末级行程限位腔与后置部分初级行程限位腔合二为一的行程限位腔，末级行程限位腔属后置部分，初级行程限位腔直径大于中级行程限位腔，中级行程限位腔直径小于末级行程限位腔。底端盖27与初级行程限位腔气密配合，顶端盖33与末级行程限位腔气密配合。中级行程限位腔内有一个带气缸活塞杆31的活塞30与其气密配合；初级行程限位腔内有一个“工”形活塞28，其大端与本级行程限位腔气密配合，小端始终伸入中级行程限位腔内并与其配合，在“工”形活塞28小端的裙边处还开设有通孔37；末级行程限位腔内有一个“T”形活塞32，其大端与本级行程限位腔气密配合，小端直径小于上一级行程限位腔直径并始终伸入上一级行程限位腔内，气缸活塞杆31穿过“T”形活塞32上的通孔及顶端盖33上的通孔伸出顶端盖33。该活塞杆31与上述通孔气密配合。底端盖27与活塞28大端之间形成一个气室，由于底端盖27中央有突起，该气室始终与通气孔34连通；活塞28大端与活塞30之间形成一个气室，由于在活塞28大端的相应位置开有槽35，因此该气室始终与通气孔36连通；活塞30与活塞32大端之间形成一个气室，由于在活塞32大端相应位置开有槽39，因此该气室始终与通气孔38连通；活塞32大端与顶端盖33之间形成一个气室，由于顶端盖33中央有突起，因此该气室始终与通气孔40连通。

实施例三在统一的气源下，通过对各通气孔加压状态的控制，可实现精确定位的三行程运动。以下列表说明去程时各状态气压控制情况。

注：Po为通气孔与大气压连通

    P为通气孔与压强为P的气源相通

    P＞Po

回程时完成各状态对各气室加压控制情况与去程时刚好相反，故不再赘述。

Claims (2)

1、一种精确定位的多行程气缸，其特征为：它包括一个内含三个以上行程限位腔的缸体，并包含三个以上相应数量活塞的活塞组，活塞组具有一伸出缸体的活塞杆，活塞位于行程限位腔中，各活塞的形状与其所位于的同级行程限位腔以及相邻的上一级或下一级行程限位腔的腔径相配合，各行程限位腔的腔径呈阶梯级，各活塞与缸体底端、顶端及相邻活塞间分别形成气室，每个气室均有一个通气孔穿过缸体与外部控制气源相通。

2、如权利要求1所述的一种精确定位的多行程气缸，其特征为：所述的行程限位腔分为前置部分和后置部分两部分，前置部分由两个以上直径逐级减小的行程限位腔组成，后置部分由两个以上直径逐级增大的行程限位腔组成，前置部分末级行程限位腔与后置部分初级行程限位腔合二为一，前置部分的末级行程限位腔内有一个带气缸活塞杆的活塞与其气密配合，前置部分的其余行程限位腔内均有一个“工”形活塞，该“工”形活塞的大端与本级行程限位腔气密配合，小端始终位于下一级行程限位腔内并与其气密配合，在“工”形活塞小端的裙边处还开设有气压通孔，后置部分的各级行程限位腔内均有一个“T”形活塞，该“T”形活塞的大端与本级行程限位腔气密配合，小端始终伸入上一级行程限位腔内，其小端直径小于上一级行程限位腔的直径，前置部分末级行程限位腔内活塞所带的活塞杆穿过后置部分的各级“T”形活塞上的通孔及顶端盖上的通孔伸出顶端盖，该活塞杆与上述各通孔气密配合。