TWI479079B - 旋轉氣缸 - Google Patents

Description

旋轉氣缸

本發明涉及一種氣缸，尤其涉及一種旋轉氣缸。

加工工件時，旋轉氣缸通常作為夾緊裝置之部件用於裝夾工件。旋轉氣缸通常採用一邊旋轉一邊下壓之工作方式，壓板一般裝設於活塞杆頂端上。活塞杆表面一般開設有平滑之90度螺旋槽，當活塞杆帶動壓板向下運動時，活塞杆帶動壓板轉動90度，使壓板壓緊工件，工件加工完成後，活塞杆帶動壓板向上運動並回轉90度，使壓板鬆開工件，此時將已加工完之工件穿過活塞杆頂端和壓板卸出，並將待加工工件穿過壓板和活塞杆頂端裝入。在該活塞杆之運動行程中，該活塞杆包括往下運動至壓板夾緊工件，以及往上運動至壓板鬆開工件及工件從活塞杆頂端和壓板中卸出之二限位點。然，由於待加工工件裝入活塞杆及已加工完之工件卸出活塞杆時，均需穿過活塞杆頂端和壓板裝入或卸出，從而容易導致工件裝卸時與活塞杆刮碰，使工件表面產生不良。

有鑒於此，有必要提供一種工件裝入或卸出時不需穿過活塞杆，從而避免工件產生碰刮傷之旋轉氣缸及採用該旋轉氣缸之夾緊裝置。

一種旋轉氣缸，包括缸體、活塞頭、與該活塞頭連接之活塞杆及 套設於該活塞杆遠離該活塞頭一端之導向元件，該活塞頭、活塞杆及導向元件裝設於該缸體內，該活塞杆之周壁上凹設有至少一導向槽，該導向槽包括一直槽部、與該直槽部靠近該活塞頭一端相連之第一螺旋槽部及與該第一螺旋槽部相連之第二螺旋槽部，該直槽部沿該活塞杆之軸向在該周壁上延伸，該第一螺旋槽部沿該活塞杆之徑向在該周壁上朝該活塞杆與該活塞頭連接之一端延伸，該第二螺旋槽部沿該活塞杆之徑向在該周壁上朝遠離該活塞杆與該活塞頭連接之一端延伸，該第二螺旋槽部之靠近該活塞頭之側壁朝向該活塞頭之方向凹陷形成有一凹陷槽，該凹陷槽鄰近該第一螺旋槽部設置。

一種旋轉氣缸，包括缸體、活塞頭、與活塞頭連接之活塞杆及套設於該活塞杆遠離該活塞頭一端之導向元件，該活塞頭、活塞杆及導向元件裝設於該缸體內，該活塞杆之周壁上凹設有導向槽，該導向槽在該活塞杆之周壁上連續環繞設置，該導向槽包括二在該活塞杆之周壁上間隔180度設置之直槽部，該二直槽部之間分別凹設有二第一螺旋槽部及二第二螺旋槽部，且按照一直槽部、一第一螺旋槽部、一第二螺旋槽部、另一第一螺旋槽部、另一第二螺旋槽部及另一直槽部之順序首尾連接，該直槽部沿該活塞杆之軸向在該周壁上延伸，該第一螺旋槽部與該直槽部靠近該活塞頭之一端相連，且該第一螺旋槽部沿該活塞杆之徑向在該周壁上朝該活塞杆與該活塞頭連接之一端延伸，該第二螺旋槽部沿該活塞杆之徑向在該周壁上朝遠離該活塞杆與該活塞頭連接之一端延伸。

上述旋轉氣缸中，由於活塞杆上開設有導向槽，且該導向槽由直 槽部、第一螺旋槽部及第二螺旋槽部組成，使得活塞杆在運動過程中具有三限位點。將上述旋轉氣缸應用於夾緊裝置中，當活塞杆處於第一限位點時，活塞杆帶動壓板位於支承板下方，可將待加工工件或已加工完成工件直接放置於或取出支承板，從而避免了先前技術中必須穿過活塞杆頂端才能放置待加工工件或取出已加工完成工件，避免了工件在放置或取出時產生碰刮傷，保證了工件之外觀完好。

200‧‧‧旋轉氣缸

300‧‧‧壓板

400‧‧‧支承板

10‧‧‧缸體

30‧‧‧活塞頭

50‧‧‧活塞杆

70‧‧‧導向元件

401‧‧‧通孔

11‧‧‧缸筒

17‧‧‧蓋體

111‧‧‧收容腔

112‧‧‧第一端

113‧‧‧第二端

114‧‧‧第一通氣孔

115‧‧‧第二通氣孔

118‧‧‧緊固孔

301‧‧‧第一連接孔

303‧‧‧第二連接孔

51‧‧‧軸體

53‧‧‧連接部

511‧‧‧導向槽

5111‧‧‧直槽部

5113‧‧‧第一螺旋槽部

5114‧‧‧第二螺旋槽部

5115‧‧‧側壁

5116‧‧‧凹陷槽

71‧‧‧固定件

75‧‧‧導向件

713‧‧‧配合孔

715‧‧‧切平面

717‧‧‧安裝孔

圖1係本發明實施方式之旋轉氣缸、壓板及支承板之立體示意圖。

圖2係圖1所示旋轉氣缸之分解示意圖，該旋轉氣缸包括活塞杆。

圖3係圖2所示旋轉氣缸之活塞杆之立體示意圖。

圖4係圖3所示活塞杆之平面展開示意圖。

圖5係圖1所示夾緊裝置之旋轉氣缸沿V-V方向之剖面示意圖。

請參閱圖1、圖2及圖5，本發明實施方式之旋轉氣缸200用於夾緊裝置(圖未示)中對待加工工件(圖未示)進行夾緊。夾緊裝置包括旋轉氣缸200、壓板300及支承板400。壓板300固設於旋轉氣缸200上端，支承板400設置於旋轉氣缸200上方。旋轉氣缸200包括缸體10、活塞頭30、活塞杆50及導向元件70。活塞頭30與活塞杆50之一端連接，並與活塞杆50一起活動裝設於缸體10內。導向元件70與活塞頭30相對地固定設置於缸體10內，活塞杆50滑動地穿設於導向元件70上。壓板300固定設置於活塞杆50遠離活塞頭 30之一端。支承板400上開設有通孔401，用於供旋轉氣缸200之活塞杆50及壓板300來回穿過。本實施方式中，通孔401大致為環形跑道形狀。壓板300之形狀與通孔401之形狀相似，且壓板300之尺寸小於通孔401之尺寸，以使壓板300可穿過通孔401。當壓板300旋轉90度時，壓板300無法穿過通孔401。

缸體10包括缸筒11及蓋體17。缸筒11上沿軸向方向貫通開設有收容腔111，用以裝設活塞頭30、活塞杆50及導向元件70。缸筒11包括相對設置之第一端112及第二端113。缸筒11之一側面上貫通開設有與收容腔111相通之第一通氣孔114、第二通氣孔115及緊固孔118。第一通氣孔114鄰近第一端112設置，第二通氣孔115鄰近第二端113設置。緊固孔118位於第一通氣孔114與第二通氣孔115之間，並相對鄰近第一通氣孔114。蓋體17密封地封蓋於缸筒11之第二端13。

活塞頭30裝設於缸體10之收容腔111內，並可沿缸體10之內壁滑動。活塞頭30之端面上開設有第一連接孔301。第一連接孔301之底壁上開設有與第一連接孔301相通之第二連接孔303。活塞頭30藉由第一連接孔301及第二連接孔303與活塞杆50連接。

請同時參閱圖3及圖4，活塞杆50包括軸體51及形成於軸體51一端之連接部53。連接部53穿設於第二連接孔303中，軸體51鄰近連接部53之一端容納於第一連接孔301中，以使活塞杆50與活塞頭30連接。

軸體51之周壁上凹設有導向槽511。導向槽511於軸體51之周壁上連續環繞設置。導向槽511包括直槽部5111、第一螺旋槽部5113及第二螺旋槽部5114，直槽部5111沿軸體51之軸向在周壁上延伸 ，第一螺旋槽部5113沿軸體51之徑向在周壁上朝連接部53方向延伸，第二螺旋槽部5114沿軸體51之徑向在周壁上朝遠離連接部53方向延伸。第二螺旋槽部5114靠近活塞頭30之側壁5115朝向活塞頭30之方向凹陷形成有一凹陷槽5116。凹陷槽5116鄰近第一螺旋槽部5113設置。本實施方式中，導向槽511包括二在軸體51之周壁上相對設置之直槽部5111，即二直槽部5111在周壁上間隔180度設置。二直槽部5111之間之距離所對應之活塞杆50之直線行程為活塞杆50從最低點到最高點之一來回。二直槽部5111之間之周壁上設置有二第一螺旋槽部5113及二第二螺旋槽部5114，且依次按照一直槽部5111、一第一螺旋槽部5113、一第二螺旋槽部5114、另一第一螺旋槽部5113、另一第二螺旋槽部5114及另一直槽部5111之順序首尾連接。

導向元件70包括固定件71及導向件75。固定件71大致呈中空圓柱狀，其端部中央位置開設有配合孔713，導向件75裝設於固定件71之配合孔713之內壁上，用以與導向槽511配合導向活塞杆50之運動。本實施方式中，對應於活塞杆50上之二直槽部5111，配合孔713之內壁上裝設有二導向件75。導向件75為滾珠。

固定件71之側面上形成有一切平面715，切平面715上開設有與缸體10之緊固孔118相對應之安裝孔717。固定件71設置於缸筒11之收容腔111中鄰近第一端112之位置處，切平面715對應設置於第一通氣孔114處，以使壓縮氣體可從第一通氣孔114處進入或排出收容腔111。固定件71與缸筒11藉由緊固件(圖未示)穿過緊固孔118及安裝孔717固定連接。

組裝旋轉氣缸200時，首先將蓋體17密封裝設於缸筒11之第二端 113，再將活塞頭30連接於活塞杆50之一端，並將活塞頭30與活塞杆50裝設於缸體10之收容腔111中。之後，將導向元件70套設於活塞杆50上並裝設於收容腔111中，且將導向件74對應設置於活塞杆50之導向槽511中，藉由緊固件將固定件71與缸筒11固定連接。

本實施方式之旋轉氣缸200工作時，壓縮氣體首先藉由第一通氣孔114進入缸體10之收容腔111，當氣體壓強到達預設值時，活塞頭30被推動朝向蓋體17運動，導向件75在導向槽511之直槽部5111內運動，活塞杆50被活塞頭30帶動朝向蓋體17運動，此時活塞杆50朝向蓋體17做直線運動。當活塞頭30被推動抵持蓋體17時，活塞杆50及壓板300運動到最低點，即本實施方式中之活塞杆50之第一限位點，此時，活塞杆50帶動壓板300位於通孔401下方，且可將待加工工件直接放置於支承板400上。本實施方式中，待加工工件上開設有與通孔401形狀相似之通孔，以供活塞杆50及壓板300穿過。

然後壓縮氣體藉由第二通氣孔115充氣，同時藉由第一通氣孔114排氣，活塞頭30被推動朝向固定件71運動，導向件75在導向槽511之直槽部5111內運動，活塞杆50及壓板300被活塞頭30推動朝向支承板400做直線運動。當導向件75由直槽部5111運動至第一螺旋部5113時，活塞杆50帶動壓板300穿過通孔401；隨著導向件75沿第一螺旋部5113運動，活塞杆50帶動壓板300在朝向支承板400做直線運動之同時開始做旋轉運動，直至活塞杆50及壓板300相對第一限位點旋轉過45度，活塞杆50及壓板300運動至最高點，即本實施方式中之活塞杆50之第二限位點，此時活塞杆50穿過 支承板400之通孔401及放置於支承板400上之待加工工件，壓板300位於待加工工件之上方。

然後壓縮氣體藉由第一通氣孔114充氣，同時藉由第二通氣孔115排氣，活塞頭30被推動朝向蓋體17運動，導向件75從第一螺旋部5113運動至第二螺旋部5114，隨著導向件75沿第二螺旋部5114運動，活塞杆50和壓板300開始朝向蓋體17做直線運動，同時活塞杆50和壓板300被導向件75帶動做旋轉運動，直至活塞杆50和壓板300相對第二限位點旋轉過45度，相對第一限位點旋轉過90度，即本實施方式中之活塞杆50之第三限位點，此時由於壓板300相對待加工工件旋轉過90度，壓板300無法藉由待加工工件之通孔，則活塞杆50帶動壓板300壓緊放置於支承板400上之待加工工件。

當工件加工完成後，壓縮氣體藉由第二通氣孔115充氣，同時藉由第一通氣孔114排氣，活塞頭30被推動朝向固定件71運動，導向件75從第二螺旋部5114進入第一螺旋部5113，隨著導向件75沿第一螺旋部5113運動，活塞杆50和壓板300朝遠離支承板400做直線運動和旋轉運動，直至活塞杆50和壓板300相對第三限位點旋轉過45度，相對第一限位點旋轉過135度，活塞杆50帶動壓板300鬆開已加工完之工件，即活塞杆50回復至第二限位點。然後壓縮氣體藉由第一通氣孔114充氣，同時藉由第二通氣孔115排氣，活塞頭30被推動朝向蓋體17運動，導向件75先從第一螺旋部5113進入第二螺旋部5114，再進入直槽部5111，當導向件75從第一螺旋部5113進入第二螺旋部5114時，活塞杆50帶動壓板300朝向蓋體17做直線運動和旋轉運動，壓板300穿過已加工完之工件之通孔 和支承板400之通孔401，當導向件75從第二螺旋部5114進入直槽部5111時，活塞杆50帶動壓板300做直線運動直至活塞杆50回復至第一限位點，此時，可從支承板400上取走已加工完之工件，並重新在支承板400上放置待加工工件。

上述採用旋轉氣缸200夾緊待加工工件及取出已加工完成工件之一循環過程中，活塞杆50之直線行程為從第一限位點、第二限位點到第三限位點，再從第三限位點、第二限位點回到第一限位點；活塞杆50之旋轉行程為繞軸向朝同一方向旋轉180度。當上述過程循環時，活塞杆50重複上述直線行程，且活塞杆50繼續繞軸向朝同一方向旋轉。

可理解，導向槽511也可不連續環繞設置於軸體51之周壁上，軸體51之周壁上可設置一、二、三或四導向槽511。每一導向槽511包括一直槽部5111時，導向槽511包括一直槽部5111、與直槽部5111相連之一第一螺旋槽部5113及與第一螺旋槽部5113相連之一第二螺旋槽部5114，當導向件75從直槽部5111、第一螺旋槽部5113運動至第二螺旋槽部5114時，活塞杆50之直線行程從第一限位元點、第二限位點到第三限位點，且活塞杆50繞軸向朝同一方向旋轉90度；當活塞杆50繼續運動時，導向件75沿第二螺旋槽部5114、第一螺旋槽部5113及直槽部5111返回運動，則活塞杆50之直線行程從從第三限位點、第二限位點回到第一限位點，而活塞杆50則繞軸向朝反方向旋轉90度。如此旋轉氣缸200完成一動作循環。

可理解，導向件75也可不為滾珠，導向件75可為直接形成於配合孔713內壁上之凸起。

可理解，支承板400之通孔401、壓板300及待加工工件之通孔不局限於跑道形狀，通孔401及壓板300之形狀可隨著待加工工件之通孔之形狀不同而改變。

本實施方式之旋轉氣缸200，由於活塞杆50上開設有導向槽511，且該導向槽511由直槽部5111、第一螺旋槽部5113及第二螺旋槽部5114組成，使得活塞杆50在運動過程中具有三限位點，而當活塞杆50處於第一限位點時，活塞杆50帶動壓板300位於通孔401下方，可將待加工工件或已加工完成工件直接放置於或取出支承板400，從而避免了先前技術中必須穿過活塞杆50頂端才能放置待加工工件或取出已加工完成工件，避免了工件在放置或取出時產生碰刮傷，保證了工件之外觀完好。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之如申請專利範圍內。

50‧‧‧活塞杆

51‧‧‧軸體

511‧‧‧導向槽

5111‧‧‧直槽部

5113‧‧‧第一螺旋槽部

5114‧‧‧第二螺旋槽部

5115‧‧‧側壁

5116‧‧‧凹陷槽

Claims (10)

1. 一種旋轉氣缸，包括缸體、活塞頭、與該活塞頭連接之活塞杆及套設於該活塞杆遠離該活塞頭一端之導向元件，該活塞頭、活塞杆及導向元件裝設於該缸體內，該活塞杆之周壁上凹設有至少一導向槽，其改良在於：該導向槽包括一直槽部、與該直槽部靠近該活塞頭一端相連之第一螺旋槽部及與該第一螺旋槽部相連之第二螺旋槽部，該直槽部沿該活塞杆之軸向在該周壁上延伸，該第一螺旋槽部沿該活塞杆之徑向在該周壁上朝該活塞杆與該活塞頭連接之一端延伸，該第二螺旋槽部沿該活塞杆之徑向在該周壁上朝遠離該活塞杆與該活塞頭連接之一端延伸，該第二螺旋槽部之靠近該活塞頭之側壁朝向該活塞頭之方向凹陷形成有一凹陷槽，該凹陷槽鄰近該第一螺旋槽部設置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之旋轉氣缸，其中該直槽部、該第一螺旋槽部及該第二螺旋槽部之數量為二，且依次按照該直槽部、該第一螺旋槽部、該第二螺旋槽部、另一該第一螺旋槽部、另一該第二螺旋槽部及另一該直槽部順序相互連接，該導向元件包括固定件和導向件，該固定件開設有配合孔，該導向件裝設於該配合孔之內壁上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之旋轉氣缸，其中該缸體包括缸筒及蓋體，該缸筒開設有收容腔，該活塞頭、活塞杆及導向元件裝設於該收容腔中。
4. 如申請專利範圍第3項所述之旋轉氣缸，其中該缸筒包括相對設置之第一端及第二端，該缸筒之側面上貫通開設有與該收容腔相通之第一通氣孔、第二通氣孔及緊固孔，該第一通氣孔鄰近該第一端設置，該第二通氣孔鄰近該第二端設置，該緊固孔設置於該第一通氣孔與該第二通氣孔之間。
5. 如申請專利範圍第4項所述之旋轉氣缸，其中該固定件呈中空圓柱狀，該固定件之側面上形成有切平面，該切平面上相對該緊固孔開設有安裝孔，該固定件與該缸體藉由該緊固件穿過該緊固孔及安裝孔固定連接。
6. 一種旋轉氣缸，包括缸體、活塞頭、與該活塞頭連接之活塞杆及套設於該活塞杆遠離該活塞頭一端之導向元件，該活塞頭、活塞杆及導向元件裝設於該缸體內，該活塞杆之周壁上凹設有導向槽，其改良在於：該導向槽在該活塞杆之周壁上連續環繞設置，該導向槽包括二在該活塞杆之周壁上間隔180度設置之直槽部，該二直槽部之間分別凹設有二第一螺旋槽部及二第二螺旋槽部，且依次按照一直槽部、一第一螺旋槽部、一第二螺旋槽部、另一第一螺旋槽部、另一第二螺旋槽部及另一直槽部順序相互連接，該直槽部沿該活塞杆之軸向在該周壁上延伸，該第一螺旋槽部與該直槽部靠近該活塞頭之一端相連，且該第一螺旋槽部沿該活塞杆之徑向在該周壁上朝該活塞杆與該活塞頭連接之一端延伸，該第二螺旋槽部沿該活塞杆之徑向在該周壁上朝遠離該活塞杆與該活塞頭連接之一端延伸。
7. 如申請專利範圍第6項所述之旋轉氣缸，其中該導向元件包括固定件和導向件，該固定件開設有配合孔，該導向件裝設於該配合孔之內壁上。
8. 如申請專利範圍第7項所述之旋轉氣缸，其中該缸體包括缸筒及蓋體，該缸筒開設有收容腔，該活塞頭、活塞杆及導向元件裝設於該收容腔中。
9. 如申請專利範圍第8項所述之旋轉氣缸，其中該缸筒包括相對設置之第一端及第二端，該缸筒之側面上貫通開設有與該收容腔相通之第一通氣孔、第二通氣孔及緊固孔，該第一通氣孔鄰近該第一端設置，該第二通氣孔鄰近該第二端設置，該緊固孔設置於該第一通氣孔與該第二通氣孔之間。
10. 如申請專利範圍第9項所述之旋轉氣缸，其中該固定件呈中空圓柱狀，該 固定件之側面上形成有切平面，該切平面上相對該緊固孔開設有安裝孔，該固定件與該缸體藉由該緊固件穿過該緊固孔及安裝孔固定連接。