TWI615244B - 無動力空腔推拉器及其應用的夾緊器 - Google Patents

無動力空腔推拉器及其應用的夾緊器 Download PDF

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TWI615244B TW104112912A TW104112912A TWI615244B TW I615244 B TWI615244 B TW I615244B TW 104112912 A TW104112912 A TW 104112912A TW 104112912 A TW104112912 A TW 104112912A TW I615244 B TWI615244 B TW I615244B
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Abstract

本發明公開了一種無動力空腔推拉器及其應用的夾緊器，採用油缸缸體下腔室盛油來密封氮氣彈簧的結構，有效的解決了氮氣彈簧在高溫高壓下的密封問題，結構設計簡單合理，製造成本低，氮氣彈簧控制穩定，溫度變化控制穩定，同時由於下腔室油的潤滑功能，使氮氣彈簧本身以及空腔油缸活塞與油缸缸體之間具有很好的潤滑性；利用高壓密封氮氣彈簧設計出的無動力空腔推拉器，自身不需要附加外部動力源，但卻可以提供出恒定動力達成推拉的功能；利用無動力空腔推拉器，達成對被加工零件的保壓夾緊，無洩漏，穩定性高，節約能源且無污染。

Description

無動力空腔推拉器及其應用的夾緊器
本發明關於夾緊器元件技術領域，尤其關於一種無動力空腔推拉器及其應用的夾緊器。
隨著科學技術的不斷進步，工業領域對夾緊器的要求越來越高，既要求夾緊器滿足機械結構的各種需求，又要求夾緊器元件的小型化和高性能。現有技術中使用的常規夾緊器元件，如單動夾緊器(液壓或氣壓夾緊，彈簧力鬆開)、雙動夾緊器(液壓或氣壓夾緊，彈簧力鬆開)和液壓鬆開彈簧夾緊等，目前，世界各國各行業用的夾緊器以氣壓和液壓為主。氣壓夾緊器的夾緊力小，液壓夾緊器在工作時需要不停的補充動力，浪費能源，彈簧夾緊器是靠彈簧力夾緊。彈簧夾緊器產生的彈性力隨著壓縮量的增加成正比增加而不能在工作過程中保持恒定壓力，且伸縮行程小，很多的工藝需要恒定的夾緊力。常規夾緊器元件給工藝設計要求帶來了非常大的影響和限制，特別是保壓夾具對夾緊器的保壓功能要求極高，普通的夾緊器不能滿足工藝需求，導致直接影響產品品質和效率，造成生產成本大幅提高。如果能研究出一種自身不需要附加外部動 力源，但卻可以提供出恒定動力達成推拉功能的裝置，就可以解決上述的問題；如果能研究出一種高壓密封氮氣彈簧就可以設計出滿足上述要求的達成推拉功能的裝置。
氮氣是一種惰性氣體，無毒、無腐蝕、不燃燒，工作安全可靠，但是氮氣的密度非常小，氮氣彈簧內部壓力增加，密封氮氣的密封件負荷壓力增大，和外部大氣壓的壓差增大，氮氣在高溫高壓下的密封是一個非常難解決的關鍵技術問題，製造成本高，氮氣系統控制也很不穩定，溫度變化的控制問題也比較難解決，同時隨著高速運動，潤滑性能下降。在本技術領域，這些技術問題一直困擾著技術研發人員。
本發明要解決的技術問題是提供一種無動力空腔推拉器及其應用的夾緊器，解決夾緊過程中壓力變化、洩漏、不穩定和浪費能源的問題；自身不需要附加外部動力源，但卻可以提供出恒定動力達成推拉功能的問題；高壓密封氮氣彈簧在無附加外部動力源下工作，高溫高壓下的密封、穩定性控制、潤滑、節省能源以及降低成本的問題。
為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：無動力空腔推拉器，包括空腔油缸活塞、油缸缸體、氮氣彈簧和油缸端蓋，油缸缸體的底部內腔安裝有油缸端蓋，且油缸缸體與油缸端蓋之間透過O型圈密封；油缸缸體的 內腔活動安裝有空腔油缸活塞，空腔油缸活塞包括依次連接成一體結構的上部活塞桿、大端部和下部活塞桿，上部活塞桿與油缸缸體的內腔之間透過第一油封密封，大端部與油缸缸體的內腔之間透過第二油封密封，下部活塞桿與油缸端蓋的內腔之間透過第一油封密封；大端部的上表面與油缸缸體的內腔之間構成上腔室，大端部的下表面與油缸端蓋之間構成下腔室；油缸缸體的上部設有上腔室油道，上腔室的油口處安裝有堵頭，油缸端蓋內設有下腔室油道，下腔室的油口處安裝有堵頭；油缸端蓋的上表面且圍繞著下部活塞桿放置有若干個氮氣彈簧；氮氣彈簧包括氮氣彈簧空腔活塞、氮氣彈簧缸體和氮氣彈簧端蓋，氮氣彈簧缸體的底部內腔安裝有氮氣彈簧端蓋，且氮氣彈簧缸體的內腔與氮氣彈簧端蓋之間透過O型圈密封，氮氣彈簧端蓋的內部安裝有單向充氣閥組件，氮氣彈簧缸體的內腔活動安裝有氮氣彈簧空腔活塞，氮氣彈簧空腔活塞伸出氮氣彈簧缸體的頂部，且氮氣彈簧空腔活塞與氮氣彈簧缸體之間密封，氮氣彈簧缸體的內腔充有氮氣。
所述的上部活塞桿與油缸缸體的頂部內腔之間設有防塵圈。
所述的下部活塞桿與油缸端蓋的底部內腔之間設有防塵圈。
所述的氮氣彈簧空腔活塞與氮氣彈簧缸體之間透過兩個上下排布的Y型圈密封。
一種應用無動力空腔推拉器的推緊式夾緊 器，包括無動力空腔推拉器、固定板、球面頂銷、水平工作臺和垂直工作臺，水平工作臺的上表面垂直安裝有固定板，油缸缸體的下部插入固定板的中孔內且透過第一螺母固定在固定板上，空腔油缸活塞的軸線方向與水平工作臺平行，上部活塞桿的頂端安裝有球面頂銷；水平工作臺的上表面安裝有垂直工作臺，且垂直工作臺位於球面頂銷相對的一側。
一種應用無動力空腔推拉器的拉緊式夾緊器，包括無動力空腔推拉器、固定板、水平工作臺、壓緊臂、螺桿和彈簧，水平工作臺的上表面垂直安裝有固定板，油缸缸體的下部插入固定板的中孔內且透過第一螺母固定在固定板上，空腔油缸活塞的軸線方向與水平工作臺平行；螺桿插裝在空腔油缸活塞的空腔內並透過位於空腔油缸活塞兩端的第三螺母與空腔油缸活塞相固定；位於下部活塞桿端部的第三螺母的側端依次套裝有彈簧、壓緊臂、第二螺母。
所述的壓緊臂與第二螺母之間設有墊片。
所述彈簧的兩端均設有墊片。
本發明採用油缸缸體下腔室盛油來密封氮氣彈簧的結構，有效的解決了氮氣彈簧在高溫高壓下的密封問題，結構設計簡單合理，製造成本低，氮氣彈簧控制穩定，溫度變化控制穩定，同時由於下腔室油的潤滑功能，使氮氣彈簧本身以及空腔油缸活塞與油缸缸體之間具有很好的潤滑性；利用高壓密封氮氣彈簧設計出的無動力空腔 推拉器，自身不需要附加額外外部動力源以一直提供動力，但卻可以提供出恒定壓力達成推拉的功能；利用無動力空腔推拉器，達成對被加工零件的保壓夾緊，無洩漏，穩定性高，節約能源且無污染。
1‧‧‧空腔油缸活塞
2‧‧‧防塵圈
3‧‧‧上腔室油道
4‧‧‧堵頭
5‧‧‧第一油封
6‧‧‧油缸缸體
7‧‧‧第二油封
8‧‧‧氮氣彈簧
9‧‧‧油缸端蓋
10‧‧‧下腔室油道
11‧‧‧O型圈
12‧‧‧氮氣彈簧空腔活塞
13‧‧‧氮氣彈簧缸體
14‧‧‧Y型圈
15‧‧‧單向充氣閥組件
16‧‧‧氮氣彈簧端蓋
17‧‧‧刀頭
18‧‧‧固定板
19‧‧‧球面頂銷
20‧‧‧第一螺母
21‧‧‧水平工作臺
22‧‧‧垂直工作臺
23‧‧‧被加工零件
24‧‧‧壓緊臂
25‧‧‧螺桿
26‧‧‧第二螺母
27‧‧‧墊片
28‧‧‧彈簧
29‧‧‧第三螺母
圖1是無動力空腔推拉器結構示意圖一；圖2是無動力空腔推拉器結構示意圖二；圖3是無動力空腔推拉器的A-A向視圖；圖4是氮氣彈簧結構示意圖；圖5是應用無動力空腔推拉器的推緊式夾緊器結構示意圖；圖6是應用無動力空腔推拉器的拉緊式夾緊器結構示意圖。
實施例一
如圖1-圖4所示，無動力空腔推拉器，包括空腔油缸活塞1、油缸缸體6、氮氣彈簧8和油缸端蓋9，油缸缸體6的底部內腔安裝有油缸端蓋9，且油缸缸體6與油缸端蓋9之間透過O型圈11密封；油缸缸體6的內腔活動安裝有空腔油缸活塞1，空腔油缸活塞1包括依次連接成一體結構的上部活塞桿、大端部和下部活塞桿，上部活塞桿與油缸 缸體6的內腔之間透過第一油封5密封，上部活塞桿與油缸缸體6的頂部內腔之間設有防塵圈2，大端部與油缸缸體6的內腔之間透過第二油封7密封，下部活塞桿與油缸端蓋9的內腔之間透過第一油封5密封，下部活塞桿與油缸端蓋9的底部內腔之間設有防塵圈2；大端部的上表面與油缸缸體6的內腔之間構成上腔室，大端部的下表面與油缸端蓋9之間構成下腔室；油缸缸體6的上部設有上腔室油道3，上腔室的油口處安裝有堵頭4，油缸端蓋9內設有下腔室油道10，下腔室的油口處安裝有堵頭4；油缸端蓋9的上表面且圍繞著下部活塞桿放置有若干個氮氣彈簧8；氮氣彈簧8包括氮氣彈簧空腔活塞12、氮氣彈簧缸體13和氮氣彈簧端蓋16，氮氣彈簧缸體13的底部內腔安裝有氮氣彈簧端蓋16，且氮氣彈簧缸體13的內腔與氮氣彈簧端蓋16之間透過O型圈11密封，氮氣彈簧端蓋16的內部安裝有單向充氣閥組件15，氮氣彈簧缸體13的內腔活動安裝有氮氣彈簧空腔活塞12，氮氣彈簧空腔活塞12伸出氮氣彈簧缸體13的頂部，且氮氣彈簧空腔活塞12與氮氣彈簧缸體13之間透過兩個上下排布的Y型圈14密封，氮氣彈簧缸體13的內腔充有氮氣，上邊的Y型圈14用來密封油，下邊的Y型圈14用來密封氮氣；工作時，液壓油透過上腔室油道3供入上腔室，使空腔油缸活塞1受到向下的推力向下運動，氮氣彈簧8壓縮到最大行程，空腔油缸活塞1無法繼續向下運動；液壓油透過上腔室油道3回油，空腔油缸活塞1受到氮氣彈簧8的伸出力向上運動，氮氣彈簧8伸出到最 大行程，空腔油缸活塞1無法繼續向上運動；本發明可以廣泛的應用到任何需要推拉動力的設備上，自身不需要附加外部動力源。
實施例二
如圖1-圖5所示，一種應用無動力空腔推拉器的推緊式夾緊器，包括無動力空腔推拉器、固定板18、球面頂銷19、水平工作臺21和垂直工作臺22，無動力空腔推拉器，包括空腔油缸活塞1、油缸缸體6、氮氣彈簧8和油缸端蓋9，油缸缸體6的底部內腔安裝有油缸端蓋9，且油缸缸體6與油缸端蓋9之間透過O型圈11密封；油缸缸體6的內腔活動安裝有空腔油缸活塞1，空腔油缸活塞1包括依次連接成一體結構的上部活塞桿、大端部和下部活塞桿，上部活塞桿與油缸缸體6的內腔之間透過第一油封5密封，上部活塞桿與油缸缸體6的頂部內腔之間設有防塵圈2，大端部與油缸缸體6的內腔之間透過第二油封7密封，下部活塞桿與油缸端蓋9的內腔之間透過第一油封5密封，下部活塞桿與油缸端蓋9的底部內腔之間設有防塵圈2；大端部的上表面與油缸缸體6的內腔之間構成上腔室，大端部的下表面與油缸端蓋9之間構成下腔室；油缸缸體6的上部設有上腔室油道3，上腔室的油口處安裝有堵頭4，油缸端蓋9內設有下腔室油道10，下腔室的油口處安裝有堵頭4；油缸端蓋9的上表面且圍繞著下部活塞桿放置有若干個氮氣彈簧8；氮氣彈簧8包括氮氣彈簧空腔活塞12、氮氣彈簧缸體13和氮氣彈簧端蓋16，氮氣彈簧缸體13的底部內腔安 裝有氮氣彈簧端蓋16，且氮氣彈簧缸體13的內腔與氮氣彈簧端蓋16之間透過O型圈11密封，氮氣彈簧端蓋16的內部安裝有單向充氣閥組件15，氮氣彈簧缸體13的內腔活動安裝有氮氣彈簧空腔活塞12，氮氣彈簧空腔活塞12伸出氮氣彈簧缸體13的頂部，且氮氣彈簧空腔活塞12與氮氣彈簧缸體13之間透過兩個上下排布的Y型圈14密封，氮氣彈簧缸體13的內腔充有氮氣，上邊的Y型圈14用來密封油，下邊的Y型圈14用來密封氮氣；水平工作臺21的上表面垂直安裝有固定板18，油缸缸體6的下部插入固定板18的中孔內且透過第一螺母20固定在固定板18上，空腔油缸活塞1的軸線方向與水平工作臺21平行，上部活塞桿的頂端安裝有球面頂銷19；水平工作臺21的上表面安裝有垂直工作臺22，且垂直工作臺22位於球面頂銷19相對的一側；工作時，被加工零件23透過水平工作臺21和垂直工作臺22定位後，液壓油透過上腔室油道3回油，空腔油缸活塞1受到氮氣彈簧8的伸出力向被加工零件23方向運動，球面頂銷19推緊被加工零件23，刀頭17可以加工被加工零件23；加工完成後，液壓油透過上腔室油道3供入上腔室，使空腔油缸活塞1受到推力向逆向被加工零件23方向運動，從而鬆開被加工零件23。
本發明尤其適用於自動化生產，如生產線中對工件的夾緊、工裝夾具對工件的夾緊、保壓夾具對工件的夾緊以及隨行夾緊。在整個研發過程中，透過了數次性能測試以及可靠性測試，解決了長期困擾本領域研發人員的一大難 題。
實施例三
如圖1-圖4及圖6所示，一種應用無動力空腔推拉器的拉緊式夾緊器，包括無動力空腔推拉器、固定板18、水平工作臺21、壓緊臂24、螺桿25和彈簧28，無動力空腔推拉器，包括空腔油缸活塞1、油缸缸體6、氮氣彈簧8和油缸端蓋9，油缸缸體6的底部內腔安裝有油缸端蓋9，且油缸缸體6與油缸端蓋9之間透過O型圈11密封；油缸缸體6的內腔活動安裝有空腔油缸活塞1，空腔油缸活塞1包括依次連接成一體結構的上部活塞桿、大端部和下部活塞桿，上部活塞桿與油缸缸體6的內腔之間透過第一油封5密封，上部活塞桿與油缸缸體6的頂部內腔之間設有防塵圈2，大端部與油缸缸體6的內腔之間透過第二油封7密封，下部活塞桿與油缸端蓋9的內腔之間透過第一油封5密封，下部活塞桿與油缸端蓋9的底部內腔之間設有防塵圈2；大端部的上表面與油缸缸體6的內腔之間構成上腔室，大端部的下表面與油缸端蓋9之間構成下腔室；油缸缸體6的上部設有上腔室油道3，上腔室的油口處安裝有堵頭4，油缸端蓋9內設有下腔室油道10，下腔室的油口處安裝有堵頭4；油缸端蓋9的上表面且圍繞著下部活塞桿放置有若干個氮氣彈簧8；氮氣彈簧8包括氮氣彈簧空腔活塞12、氮氣彈簧缸體13和氮氣彈簧端蓋16，氮氣彈簧缸體13的底部內腔安裝有氮氣彈簧端蓋16，且氮氣彈簧缸體13的內腔與氮氣彈簧端蓋16之間透過O型圈11密封，氮氣彈 簧端蓋16的內部安裝有單向充氣閥組件15，氮氣彈簧缸體13的內腔活動安裝有氮氣彈簧空腔活塞12，氮氣彈簧空腔活塞12伸出氮氣彈簧缸體13的頂部，且氮氣彈簧空腔活塞12與氮氣彈簧缸體13之間透過兩個上下排布的Y型圈14密封，氮氣彈簧缸體13的內腔充有氮氣，上邊的Y型圈14用來密封油，下邊的Y型圈14用來密封氮氣；水平工作臺21的上表面垂直安裝有固定板18，油缸缸體6的下部插入固定板18的中孔內且透過第一螺母20固定在固定板18上，空腔油缸活塞1的軸線方向與水平工作臺21平行；螺桿25插裝在空腔油缸活塞1的空腔內並透過位於空腔油缸活塞1兩端的第三螺母29與空腔油缸活塞1相固定；位於下部活塞桿端部的第三螺母29的側端依次套裝有彈簧28、壓緊臂24、第二螺母26，壓緊臂24與第二螺母26之間設有墊片27，彈簧28的兩端均設有墊片27；工作時，液壓油透過上腔室油道3回油，空腔油缸活塞1受到氮氣彈簧8的伸出力帶動螺桿25以及壓緊臂24拉緊被加工零件23，刀頭17可以加工被加工零件23；加工完成後，液壓油透過上腔室油道3供入上腔室，使空腔油缸活塞1受到推力逆向運動，從而鬆開被加工零件23。
本發明尤其適用於自動化生產，如生產線中對工件的夾緊、工裝夾具對工件的夾緊、保壓夾具對工件的夾緊以及隨行夾緊。在整個研發過程中，透過了數次性能測試以及可靠性測試，解決了長期困擾本領域研發人員的一大難題。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
1‧‧‧空腔油缸活塞
2‧‧‧防塵圈
3‧‧‧上腔室油道
4‧‧‧堵頭
5‧‧‧第一油封
6‧‧‧油缸缸體
7‧‧‧第二油封
8‧‧‧氮氣彈簧
9‧‧‧油缸端蓋
10‧‧‧下腔室油道
11‧‧‧O型圈

Claims (8)

  1. 無動力空腔推拉器，其特徵在於：包括空腔油缸活塞(1)、油缸缸體(6)、氮氣彈簧(8)和油缸端蓋(9)，油缸缸體(6)的底部內腔安裝有油缸端蓋(9)，且油缸缸體(6)與油缸端蓋(9)之間透過O型圈(11)密封；油缸缸體(6)的內腔活動安裝有空腔油缸活塞(1)，空腔油缸活塞(1)包括依次連接成一體結構的上部活塞桿、大端部和下部活塞桿，上部活塞桿與油缸缸體(6)的內腔之間透過第一油封(5)密封，大端部與油缸缸體(6)的內腔之間透過第二油封(7)密封，下部活塞桿與油缸端蓋(9)的內腔之間透過第一油封(5)密封；大端部的上表面與油缸缸體(6)的內腔之間構成上腔室，大端部的下表面與油缸端蓋(9)之間構成下腔室；油缸缸體(6)的上部設有上腔室油道(3)，上腔室的油口處安裝有堵頭(4)，油缸端蓋(9)內設有下腔室油道(10)，下腔室的油口處安裝有堵頭(4)；油缸端蓋(9)的上表面且圍繞著下部活塞桿放置有若干個氮氣彈簧(8)；氮氣彈簧(8)包括氮氣彈簧空腔活塞(12)、氮氣彈簧缸體(13)和氮氣彈簧端蓋(16)，氮氣彈簧缸體(13)的底部內腔安裝有氮氣彈簧端蓋(16)，且氮氣彈簧缸體(13)的內腔與氮氣彈簧端蓋(16)之間透過O型圈(11)密封，氮氣彈簧端蓋(16)的內部安裝有單向充氣閥組件(15)，氮氣彈簧缸體(13)的內腔活動安裝有氮氣彈簧空腔活塞(12)，氮氣彈簧空腔活塞(12)伸出氮氣彈簧缸體(13) 的頂部，且氮氣彈簧空腔活塞(12)與氮氣彈簧缸體(13)之間密封，氮氣彈簧缸體(13)的內腔充有氮氣。
  2. 根據請求項1所述的無動力空腔推拉器，其特徵在於：所述的上部活塞桿與油缸缸體(6)的頂部內腔之間設有防塵圈(2)。
  3. 根據請求項1所述的無動力空腔推拉器，其特徵在於：所述的下部活塞桿與油缸端蓋(9)的底部內腔之間設有防塵圈(2)。
  4. 根據請求項1所述的無動力空腔推拉器，其特徵在於：所述的氮氣彈簧空腔活塞(12)與氮氣彈簧缸體(13)之間透過兩個上下排布的Y型圈(14)密封。
  5. 一種推緊式夾緊器，其係應用如請求項1所述的無動力空腔推拉器，其特徵在於：包括無動力空腔推拉器、固定板(18)、球面頂銷(19)、水平工作臺(21)和垂直工作臺(22)，水平工作臺(21)的上表面垂直安裝有固定板(18)，油缸缸體(6)的下部插入固定板(18)的中孔內且透過第一螺母(20)固定在固定板(18)上，空腔油缸活塞(1)的軸線方向與水平工作臺(21)平行，上部活塞桿的頂端安裝有球面頂銷(19)；水平工作臺(21)的上表面安裝有垂直工作臺(22)，且垂直工作臺(22)位於球面頂銷(19)相對的一側。
  6. 一種拉緊式夾緊器，其係應用如請求項1所述的無動力空腔推拉器，其特徵在於：包括無動力空腔推拉器、固定板(18)、水平工作臺(21)、壓緊臂(24)、螺桿(25)和彈簧(28)，水平工作臺(21)的上表面垂直安裝有固定板(18)，油缸缸體(6)的下部插入固定板(18)的中孔內且透過第一螺母(20)固定在固定板(18)上，空腔油缸活塞(1)的軸線方向與水平工作臺(21)平行；螺桿(25)插裝在空腔油缸活塞(1)的空腔內並透過位於空腔油缸活塞(1)兩端的第三螺母(29)與空腔油缸活塞(1)相固定；位於下部活塞桿端部的第三螺母(29)的側端依次套裝有彈簧(28)、壓緊臂(24)、第二螺母(26)。
  7. 根據請求項6所述的拉緊式夾緊器，其特徵在於：所述的壓緊臂(24)與第二螺母(26)之間設有墊片(27)。
  8. 根據請求項6所述的拉緊式夾緊器，其特徵在於：所述彈簧(28)的兩端均設有墊片(27)。
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