TWI487846B - 可調整活塞移動行程的油壓缸 - Google Patents

Description

可調整活塞移動行程的油壓缸

本發明係有關一種油壓缸，尤指一種可調整活塞移動行程的油壓缸。

目前工業機械設備廣泛運用油壓系統作為高壓動力的輸出來源，油壓系統的基本構成組件包括：油壓泵、油壓缸、流量控制閥以及油管等，其作動原理係藉由油壓泵使油管中的油料產生壓力並流向油壓缸，而推動油壓缸內部的活塞移動以輸出動力，機械設備若以油壓系統作為動力輸出的機制，將毋須設置例如為軸桿組、齒輪組等大體積的傳動組件，而可有效縮小機械設備所佔的體積。

按，油壓系統主要是透過油壓缸內部油料對活塞的壓力來致使活塞移動，因此若能改變流進油壓缸的油料流量，就能改變活塞的移動速度，進而改變油壓系統動力輸出的狀態。流量控制閥是被用來控制油管中油料的流量，以改變油壓缸活塞的移動狀態，然，由於油料的黏性與溫度不易控制，使得流量控制閥對油管內部油料的流量無法準確掌握，導致活塞的移動行程狀態無法如預期的被控制。

對此，一般業界通常會選擇在油壓缸活塞的上、下死點位置設置感測元件，當活塞到達感測元件的位置時，感測元件就將訊號傳送給油壓系統中的控制單元，以提示活塞的所在位置，如此，控制單元就可透過例如電磁閥的閥體，來中斷油槽對油管輸入油料，以停止活塞的移動。但是油壓缸出廠時感測元件就已被固定設在油壓缸上的一特定位置，致使控制單元所控制的活塞移動行程是固定的，若要因應使用的需求改變活塞的移動行程，除非更動油壓缸上感測元件的設置位置，或在其它的位置增設感測元件，如此就會產生一筆可觀的設備改造費用，更進一步者，在後續設備的維護上，感測元件的校準與維護，對設備維修人員而言更是一個很嚴峻的挑戰。

有鑑於此，如何改良油壓缸的結構設計，在毋須增設感測元件的情況下，調整油壓缸活塞的移動行程，對所屬技術領域的產業來說乃為一個重要且迫切需要解決的課題。

鑒於上述先前技術的種種問題，本發明的主要目的在於提供一種油壓缸，以透過機構的設計來簡化活塞移動行程的調整機制，以滿足油壓缸活塞各種不同移動行程的需求。

為達到上述目的，本發明提供一種可調整活塞移動行程的油壓缸，具有缸體、擋塊、調整桿以及中空活塞桿。缸體得容納油料以提供油壓，且前端附設具有活塞出口的缸體前端蓋。擋塊的外壁面設有第一引導部。調整桿的一端係抵靠於缸體。中空活塞桿係安裝於缸體內，可將缸體內部的空間區隔成上油室與下油室，中空活塞桿的頭部得自活塞出口伸出，擋塊係容置於中空活塞桿的內部空間，調整桿係延伸進入中空活塞桿的內部而與擋塊螺接，當上油室的油壓力大於下油室的油壓力時，中空活塞桿得移動直到抵觸擋塊，當下油室的油壓力大於上油室的油壓力時，中空活塞桿得移動直到抵觸缸體的內壁面，中空活塞桿內壁面設有對應第一引導部的第二引導部，俾於調整桿相對缸體轉動時，引導擋塊沿著調整桿的軸向移動，藉以調整中空活塞桿的移動行程。

另外，中空活塞桿與缸體之間可環設有油封，以填補縫隙而避免上、下油室的油料互流，進而避免中空活塞桿因上、下油室的油壓力平衡而無法移動。缸體的外壁面係形成有第一油管與第二油管，俾分別提供管路引導油料進出入缸體的上、下油室。缸體於背對活塞出口的一端側(即缸體的後端)還可形成有缸體開口，並設有得封閉缸體開口的缸體後端蓋，缸體後端蓋得以避免缸體內部的油料溢出，還得以供調整桿的部分穿過且供調整桿抵靠以提供支撐。缸體後端蓋與缸體之間可環設油封，以避免缸體內部的油料溢出。缸體後端蓋可形成有貫穿孔與轉動軸承，調整桿係通過貫穿孔與轉動軸承延伸進入缸體內部，得透過轉動軸承相對缸體轉動。

於本發明的一實施態樣中，中空活塞桿可設有相對應的活塞桿開口與活塞桿蓋，活塞桿蓋得封閉活塞桿開口，且得開放活塞桿開口俾容置擋塊到中空活塞桿的內部空間。中空活塞桿於背離活塞桿蓋的一端設有抵觸件，抵觸件係供抵觸擋塊或缸體。調整桿的頭部係形成有定位孔，相應地，活塞桿蓋係形成可延伸進入定位孔的定位柱。活塞桿蓋於對應調整桿頭部的位置形成有限位壁，以對調整桿的頭部提供側向限位。活塞桿蓋與中空活塞桿之間環設有油封，以避免缸體內部的油料溢出。第一、第二引導部具有互補的結構形狀，舉例而言，第一、第二引導部的互補結構係分別為凸起或凹陷結構。調整桿的尾端周緣係可延伸形成有供抵靠缸體的翼板，相應地，調整桿相對於翼板的一端係形成有螺牙俾螺接擋塊。所述螺牙的斷面係可為三角形、矩形、圓形或梯形，但不以此為限，調整桿還可通過滾珠與擋塊螺接。

綜上所述，本發明之可調整活塞移動行程的油壓缸，係於活塞內部裝設可上下移動的擋塊，藉以改變活塞的移動行程，是以，相較於習知技術，本發明的油壓缸毋須增設如同感測器及控制等電子元件，而可減少油壓缸裝設、維護與調校的成本，對於解決所屬領域所面對的技術問題具有顯著的功效。

以下內容將搭配圖式，藉由特定的具體實施例說明本發明之技術內容，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用。本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不背離本發明之精神下，進行各種修飾與變更。尤其是，於圖式中各個元件的比例關係及相對位置僅具示範性用途，並非代表本發明實施的實際狀況。

如同先前技術內容所述，由於油壓缸內部活塞移動行程的調整，需要藉助增設感測元件或改變現有感測元件的設置位置，如此不但會增加設備的改造費用，還會造成後續維護的困難，因此，本發明提供一種油壓缸，利用結構設計來調整活塞的移動行程，以解決先前技術所面臨的種種問題。請參閱圖1、圖2與圖3，本發明之油壓缸1主要結構包括有缸體11、擋塊12、調整桿13與中空活塞桿14。缸體11係具有殼壁環繞而於內部形成可容納油料的空間，並可採用一體成型的方式製成，以強化缸體11的結構強度而承受更大的油壓力，調整桿13係抵靠於缸體11，以藉由缸體11提供支撐。缸體11的前端附設具有活塞出口1161的缸體前端蓋116，缸體前端蓋116可以離開缸體11而外露缸體11的內部空間，以供將中空活塞桿14安裝於缸體11內部。在油壓缸1運作時，中空活塞桿14的頭部可以通過活塞出口1161伸出缸體11外面以輸出動力。缸體11的外壁面形成有第一油管111與第二油管112，以提供油路管道而使油槽的油料得以進出入缸體11的內部空間。如圖3所示，中空活塞桿14被安裝到缸體11內部時，可將缸體11的內部空間區隔成上油室15與下油室16，中空活塞桿14的內部空間可供容置擋塊12，調整桿13可延伸進入中空活塞桿14的內部空間而與擋塊12螺接。

請一併參閱圖5、圖6，係為本發明油壓缸活塞的移動狀態示意圖，如圖5所示，當外界的油槽（圖未示）透過第一油管111對上油室15輸入油料，使得上油室15的油壓力大於下油室16的油壓力，此時，中空活塞桿14會受到壓力而往缸體前端蓋116的方向移動，使中空活塞桿14的頭部逐漸通過活塞出口1161伸出缸體11以輸出動力。中空活塞桿14往缸體前端蓋116方向的移動會持續著，直到第一油管111停止對上油室15供油或中空活塞桿14移動到上死點D1位置(即中空活塞桿14的內壁面抵觸擋塊12的位置)為止。隨著中空活塞桿14往缸體前端蓋116方向的移動，下油室16的空間會逐漸縮小而使油料受到壓迫，受到壓迫的油料會經由第二油管112流回油槽或其它與油壓缸1串並連的油路。

如圖6所示，當透過第二油管112輸入油料使得下油室16的油壓力大於上油室15的油壓力時，此時，中空活塞桿14會受到壓力往缸體11的內部移動，直到第二油管112停止對下油室16供油或中空活塞桿14的尾部移動到下死點D2位置(即中空活塞桿14與缸體11內壁面抵觸的位置)為止，以使中空活塞桿14的頭部返回缸體11內部的初始位置。隨著中空活塞桿14往缸體11內部的移動過程中，上油室15的空間會逐漸縮小而使上油室15的油料受到壓迫，進而迫使油料經由第一油管111流回油槽或其它與油壓缸1串並連的油路。

復請參閱圖4，係本發明油壓缸之調整桿、活塞以及擋塊的組合示意圖，如圖4所示，所述擋塊12係與調整桿13螺接，擋塊12的外壁面設有第一引導部121，相應地，中空活塞桿14的內壁面設有相應於第一引導部121的第二引導部141，第一引導部121與第二引導部141係為互補結構，於本實施態樣中，第一引導部121係為凸起結構，第二引導部141係為凹陷結構，但不應以此為限，第一引導部121可為凹陷結構，相應地，第二引導部141可為凸起結構。藉由第一引導部121與第二引導部141的協同作用，可使得擋塊12不會受到摩擦力的牽引隨著調整桿13的轉動而轉動，僅能沿著調整桿13的軸向上下移動。擋塊12移動時可同時改變中空活塞桿14移動的上死點D1位置，進而調整中空活塞桿14的移動行程(所述的移動行程即上、下死點D1、D2位置間的距離)，如此，本發明的油壓缸1就可在不增設如感測器及控制器等電子元件的情況下，調整油壓缸活塞的移動行程，可有效減少油壓缸的設置、維護與調校成本。

如圖4所示，圖中調整桿13係具有螺牙以與擋塊12螺接，搭配上述第一導引部121與第二導引部141的協同作用，使得調整桿13每轉動一圈(360度)，可使擋塊12移動螺牙的一個牙距距離，藉以準確調整擋塊12的所在位置，使得中空活塞桿14移動的上死點D1位置得以改變。當然調整桿13並非每次都得轉動一圈，亦可依擋塊12的位移需求對調整桿13進行適當角度的轉動，以使擋塊12移動適當的距離而符合工程需求。然而，油壓缸1每次輸出動力時，中空活塞桿14均會移動直到與擋塊12發生抵觸碰撞為止，因此，與擋塊12螺接連結的調整桿13需要具備有耐衝擊、不易變形與不易偏位的結構材料特性。

請參閱圖3，於本實施態樣中，調整桿13的尾部周緣係延伸形成有供抵靠缸體11的翼板131，調整桿13能透過尾部的翼板131擴大與缸體11的接觸面積，而得到缸體11大範圍地支撐，以將源自於中空活塞桿14與擋塊12碰撞的衝擊力道分散地傳到缸體11的接觸部位。調整桿13在與翼板131相對的一端側形成有螺牙132，用以螺接擋塊12，擋塊12可藉由螺牙132的引導沿著調整桿13的軸向移動。所述螺牙132的斷面係例如為，但不以此為限：三角形、圓形或矩形。

較佳地，所述螺牙132還可採用具有梯形斷面的螺牙，主要的原因在於梯形螺牙的根部尺寸較頭部大，因此具有較佳的抗剪耐衝擊能力，而可有效避免崩牙的狀況產生，且梯形螺牙具有較大的接觸面積，而可提供耐磨與穩定接觸的有益功效，適合於本發明的油壓缸使用。可選擇性地，調整桿13還可通過滾珠與擋塊12螺接，以減少調整桿13螺牙與擋塊12間的背隙，而使調整桿13每轉動一圈擋塊12的移動距離相近，如此以提高擋塊12移動位置的再現性。

如圖5所示，調整桿13的頭部還形成有定位孔133，相應地，活塞桿蓋143係形成可延伸進入定位孔133的定位柱1431，定位柱1431可透過與定位孔133孔壁的接觸而起到限制調整桿13側向彎曲變形的功效，如此即便調整桿13的跨度很長亦不容易受力側向彎曲變形。另外，活塞桿蓋143還可形成限位壁1432，可於側向抵住調整桿13的頭部，如此亦可達到限制調整桿13側向彎曲變形的效果。

缸體11的後端側還可形成缸體開口113與設置相對應於缸體開口113的缸體後端蓋114，缸體後端蓋114可離開缸體11，以通過缸體開口113外露缸體11的內部空間，進而方便裝設調整桿13與中空活塞桿14到缸體11的內部。缸體後端蓋114與缸體11之間還環設有油封，以填補缸體後端蓋114與缸體11間的縫隙，以避免缸體11內部的油料溢出。缸體後端蓋114係可形成有貫穿孔以供調整桿13的部分穿過，並延伸進入中空活塞桿14的內部而與擋塊12螺接。缸體後端蓋114與調整桿13之間係環設有油封，以避免缸體11內部的油料自缸體後端蓋114與調整桿13間的縫隙溢出。缸體後端蓋114對應於貫穿孔的位置處可安裝例如為滾珠軸承的轉動軸承115，使得調整桿13相對缸體後端蓋114的轉動毋須承受過大的摩擦阻力。另外，調整桿13的翼板131係得抵靠於轉動軸承115的上緣，因此，調整桿13得以受到轉動軸承115的定位並藉由轉動軸承115相對缸體11轉動。

如圖3所示，中空活塞桿14的一端形成有活塞桿開口142與設置相對應於活塞桿開口142的活塞桿蓋143。活塞桿蓋143得以封閉活塞桿開口142，以避免中空活塞桿14內部的油料經由活塞桿開口142流出。於本實施態樣中，活塞桿蓋143係以螺接方式與中空活塞桿14本體結合，因此，活塞桿蓋142得以透過旋轉方式離開中空活塞桿14本體，以透過活塞桿開口142外露中空活塞桿14本體的內部空間，俾供將擋塊12安置到中空活塞桿14的內部與調整桿13螺接。中空活塞桿14於背離活塞桿蓋143的一端側設有抵觸件144，抵觸件144係可與中空活塞桿14一體成形，抵觸件144具有內外兩壁面，係分別用來抵觸擋塊12與缸體後端蓋114，或分別用來抵觸擋塊12與缸體11，藉以限制中空活塞桿14的移動行程。前述油封係可選用例如為橡膠的彈性材質製成，以填補元件間的縫隙。應說明的是，元件間的縫隙若微小到不足以讓油料流出，則可省略前述油封的設置，亦即前述油封非屬必要元件。

綜上所述，本發明的油壓缸具有以下優點及效用：

1.利用擋塊位置的改變，來調整中空活塞桿在缸體內部的移動行程，是以，毋需在油壓缸增設如感測器等電子元件，可減少油壓缸維護與調校的成本。

2.調整桿具有螺牙以與擋塊螺接，調整桿每轉動一圈就可使擋塊移動一個螺牙牙距的距離，只要改變螺牙的牙距，就可改變中空活塞桿每次移動的最小距離，是以，毋需增設額外的電子控制元件，可減少油壓缸的建置費用。

上述實施例僅例示性說明本發明之原理及功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技術之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如本發明申請專利範圍所列。

1．．．油壓缸

11．．．缸體

111．．．第一油管

112．．．第二油管

113．．．缸體開口

114．．．缸體後端蓋

115．．．轉動軸承

116．．．缸體前端蓋

1161．．．活塞出口

12．．．擋塊

121．．．第一導引部

13．．．調整桿

131．．．翼板

132．．．螺牙

14．．．中空活塞桿

141．．．第二引導部

142．．．活塞桿開口

143．．．活塞桿蓋

1431．．．定位柱

1432．．．限位壁

144．．．抵觸件

15．．．上油室

16．．．下油室

[圖1]係本發明油壓缸之一實施態樣立體圖。 [圖2]係本發明油壓缸之一實施態樣的部分構件分解圖。 [圖3]係本發明油壓缸沿圖1中A-A線段截切的剖面圖 [圖4]係本發明油壓缸之一實施態樣的調整桿、活塞以及擋塊的組合示意圖。 [圖5]係本發明油壓缸中的活塞由下死點移動到上死點的示意圖。 [圖6]係本發明油壓缸中的活塞由上死點移動到下死點的示意圖。

1．．．油壓缸

11．．．缸體

111．．．第一油管

112．．．第二油管

113．．．缸體開口

114．．．缸體後端蓋

115．．．軸承

116．．．缸體前端蓋

1161．．．活塞出口

12．．．擋塊

121．．．第一導引部

13．．．調整桿

131．．．翼板

132．．．梯形螺牙

14．．．活塞

141．．．第二引導部

142．．．活塞桿開口

143．．．活塞桿蓋

1431．．．定位柱

144．．．抵觸件

15．．．上油室

16．．．下油室

Claims (10)

1. 一種可調整活塞移動行程的油壓缸，包括： 缸體，係得容納油料以提供油壓，前端附設缸體前端蓋，該缸體前端蓋具有活塞出口； 擋塊，外壁面設有第一引導部； 調整桿，係抵靠於該缸體；以及 中空活塞桿，係安裝於該缸體內，將該缸體內部的空間區隔成上油室與下油室，該中空活塞桿的頭部得自該活塞出口伸出，該擋塊係容置於該中空活塞桿的內部空間，該調整桿係延伸進入該中空活塞桿的內部而與該擋塊螺接，當該上油室的油壓力大於該下油室的油壓力時，該中空活塞桿得移動直到抵觸該擋塊，當該下油室的油壓力大於該上油室的油壓力時，該中空活塞桿得移動直到抵觸該缸體的內壁面，該中空活塞桿內壁面設有對應該第一引導部的第二引導部，俾於該調整桿相對該缸體轉動時，引導該擋塊沿著該調整桿的軸向移動，藉以調整該中空活塞桿的移動行程。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之油壓缸，其中，該中空活塞桿與該缸體之間係環設有油封；該缸體的外壁面係形成有第一油管與第二油管，俾分別提供管路引導油料進出入該缸體的上、下油室。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之油壓缸，其中，該缸體的後端附設缸體後端蓋，得供該調整桿的部分穿過且對該調整桿提供支撐；該缸體後端蓋與該調整桿之間係環設有油封。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之油壓缸，其中，該缸體後端蓋與該缸體之間環設有油封；該缸體後端蓋形成有貫穿孔與轉動軸承，該調整桿係通過該貫穿孔與該轉動軸承延伸進入該缸體內部，得透過該轉動軸承相對該缸體轉動。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之油壓缸，其中，該中空活塞桿附設有活塞桿蓋，該活塞桿蓋得開放該中空活塞桿的內部空間俾容置該擋塊；該中空活塞桿於背離該活塞桿蓋的一端設有抵觸件，該抵觸件係供抵觸該擋塊或該缸體。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之油壓缸，其中，該調整桿的頭部係形成有定位孔，該活塞桿蓋係形成可延伸進入該定位孔的定位柱；該活塞桿蓋與該中空活塞桿之間環設有油封；該第一、第二引導部具有互補的結構。
7. 依據申請專利範圍第6項所述之油壓缸，其中，該第一、第二引導部的互補結構係分別為凸起或凹陷結構。
8. 依據申請專利範圍第5項所述之油壓缸，其中，該活塞桿蓋於對應該調整桿頭部的位置形成有限位壁。
9. 依據申請專利範圍第1項所述之油壓缸，其中，該調整桿的尾部周緣係延伸形成有供抵靠該缸體的翼板；該調整桿相對於該翼板的一端係形成有螺牙俾螺接該擋塊；該螺牙的斷面係三角形、矩形、圓形或梯形。
10. 依據申請專利範圍第1項所述之油壓缸，其中，該調整桿係通過滾珠與該擋塊螺接。