TWI820364B - 氣壓缸 - Google Patents

Abstract

一種具氣壓缸，其具有可以移動到完全延伸、中間和完全縮回位置的活塞桿。氣壓缸可具有：第一頭部，其與第一管的一端嚙合，第一活塞可滑動地容納在該第一管其中；中間連接器，其與第一管的另一端和第二管的一端嚙合，第二活塞可滑動地容納在該第二管其中；以及第二頭部，其與該第二管的另一端嚙合。活塞桿可附接到第二活塞以便與其一起移動，並且延伸穿過中間連接器、第一活塞、第一管與第一頭部並到其外部。

Description

氣壓缸

本發明一般相關於氣壓缸，且更明確相關於具有至少三個活塞桿位置的之氣壓缸(pneumatic cylinder)。

相關申請案之交叉參考

本申請案主張於2019年12月5日提交的美國臨時申請案No.62/943,898和於2020年3月16日提交的美國臨時申請案No.62/990,371之權益，上述兩案均透過對其之引用而全部併入本文中。

先前已知三位置氣壓或空氣缸總成，其形式為兩個獨立的相對氣缸(cylinder)，每個氣缸都有一個連接到活塞的活塞桿，並提供了兩個活塞桿都完全縮回的第一位置、一個活塞桿完全縮回且另一個活塞桿完全延伸的中間位置、以及兩個活塞桿皆完全延伸的完全延伸位置。若 活塞桿具有不同的衝程長度，則這些背對背的氣缸也可以提供兩個中間位置。對於這些背對背的氣缸，氣缸殼體可相對於固定參考點移動。另一種形式之三位置氣壓缸已知具有串聯之第一與第二氣缸，並且每個缸具有附接到活塞的活塞桿，其中第一氣缸的第一活塞桿延伸到殼體與第二氣缸的管狀第二活塞桿中，且該第一氣缸的第一活塞桿可與第二活塞嚙合。透過此串聯配置，第一與第二活塞桿皆可在完全縮回之第一位置，第二管狀活塞桿可以移動到部分延伸位置以提供第二中間衝程位置，以及第一活塞與活塞桿和第二活塞與活塞桿皆在其完全延伸位置中的第三完全延伸位置。

在至少若干型態中，一種氣壓缸可包括：第一管，其具有相對端部；第一頭部，其與該第一管之一端嚙合並具有與該第一管連通之第一埠；中間連接器，其與該第一管之另一端嚙合並具有與該第一管連通之第二埠；第二管，其具有相對端部，其一端與該中間連接器嚙合並與該中間連接器之該第二埠連通；第二頭部，其與該第二管之另一端嚙合並具有與該第二管連通之第三埠；第一活塞，其可滑動容納於該第一管中，並且可在和該中間連接器相鄰的縮回位置與和該中間連接器間隔開並與該第一頭部相鄰的延伸位置之間移動；第二活塞，其可滑動容納於該第二管中，並且可在和該第二頭部相鄰的完全縮回位置 與和該中間連接器相鄰的完全延伸位置之間移動；活塞桿，其可連接到該第二活塞以便與其一起移動，並且大體上軸向延伸穿過該第二管、該中間連接器、該第一管、該第一活塞、與該第一頭部並到該第一頭部外部；以及由該活塞桿或該第二活塞中至少一者或兩者所承載的推桿，用於與該第二活塞一致地運動，以及該推桿具有一部分，該部分被組態為當該第二活塞處於其完全縮回位置時會與該第一活塞間隔開、當該第二活塞已經將該活塞桿移動到離散的中間位置且該第二活塞處於其完全縮回位置和完全延伸位置之間時會移動以在其縮回位置支承在該第一活塞上、以及當該第二活塞將該活塞桿移動到該第二活塞與該活塞桿之該完全延伸位置時會將該第一活塞至少朝其延伸位置移動。

在至少若干型態中，該氣壓缸可包括下述一或多者：與該第一埠連通之密封室；與該第二埠連通之密封室；以及與該第三埠連通之密封室。

在該氣壓缸至少若干型態中，該活塞桿可從其縮回、延伸或離散的中間位置中任一者移動到此等位置中任意其他者。在至少若干型態中，透過通過該第一埠以第一壓力施加壓縮氣體以及通過該第三埠以足夠較低的第二壓力施加壓縮氣體，同時允許該第二埠排氣，該活塞桿可移動到其離散的中間位置。在至少若干型態中，透過往該第二埠施加壓縮氣體同時允許該第三埠排氣，該活塞桿可從其中間位置移動到其縮回位置。在至少若干型態中， 透過通過該第一埠以第一壓力施加壓縮氣體以及通過該第二埠以足夠較低的壓力施加壓縮氣體，同時允許該第三埠排氣，該活塞桿可從其中間位置移動到其完全縮回位置。在至少若干型態中，透過通過該第三埠施加壓縮氣體同時允許該第一與第二埠排氣，該活塞桿可從其離散的中間位置移動到其完全延伸位置。在至少若干型態中，透過通過該第三埠施加壓縮氣體同時允許該第一與第二埠排氣，該活塞桿可從其完全縮回位置移動到其完全延伸位置。

在至少若干型態中，該氣壓缸可包括緩衝總成，用以緩衝該第一活塞往其延伸位置之運動，及/或包括緩衝總成，用以緩衝該第一活塞往其完全縮回位置之運動。至少若干型態可包括緩衝總成，其用以緩衝該第二活塞朝其中間位置之運動，及/或包括緩衝總成，其用以緩衝第二活塞朝其完全延伸位置之運動，及/或包括緩衝總成，其用以緩衝第二活塞朝其完全縮回位置之運動。在至少若干型態中，該緩衝總成可包括密封室與用於控制從密封室排出壓縮氣體之氣流率的控制閥。

3-3:線

4-4:線

11-11:線

12-12:線

13-13:線

14-14:線

10:氣壓缸

12:前頭部

14:後頭部

16:中間連接器

18:第一圓柱管

20:第二圓柱管

22:繫桿

24:孔

26:螺紋緊固件

28:互補螺紋

30:埋孔

32:埋孔

34:肩部

36:六角形承座

40:第一活塞

42:活塞桿

44:第二活塞

46:孔

48:密封件

50:凹槽

52:緩衝墊部分

54:密封件

56:埋孔

58:唇緣

60:唇緣

62:第一埠

64:埋孔

65:埋孔

66:軸承

68:孔

70:環形密封環

72:凹槽

74:環形部分

76:中心孔

78:縮徑部分

80:肩部

82:緊固件

84:六角形承座

86:密封件

88:凹槽

90:環形唇緣

94:開口環形環軸承

96:第三埠

98:盲通道

100:套筒

102:肩部

104:環形凹部

106:自由端

108:O形環

110:第二埠

112:密封件

114:環形唇緣

116:O形環

117:密封件

118:O形環

120:緩衝墊總成

122:管狀套筒

124:密封件

126:流率控制閥總成

128:表面部分

130:自由端

132:室

134:入口通道

136:出口通道

138:閥座

140:閥桿

142:閥頭或尖端

144:孔

146:螺紋部分

148:槽

150:o形環

152:凹槽

154:埋孔

156:卡環

158:凹槽

160:緩衝墊總成

162:套筒

164:密封件

166:凹槽

168:流率控制閥總成

172:入口通道

174:出口通道

180:緩衝墊總成

182:圓柱表面部分

184:密封件

186:凹槽

188:流率控制閥總成

192:入口通道

194:出口通道

200:緩衝墊總成

202:管狀套筒

204:密封件

206:凹槽

208:流率控制閥總成

210:埋孔

212:外部圓柱表面部分

214:入口通道

216:出口通道

10’:氣壓缸

100’:套筒

12’:前頭部

14’:後頭部

16’:中間連接器

40’:第一活塞

以下將參照所附圖式陳述對較佳實施例與最佳模式之詳細說明，所附圖式其中：[圖1]為體現本發明之三位置氣壓缸的透視圖；[圖2]是圖1氣缸之前端視圖； [圖3]是沿著圖2之線3-3截取的氣缸之放大的全剖面圖；[圖4]是沿著圖2之線4-4截取的放大的截面圖；[圖5]是氣缸的示意截面圖，其活塞桿處於完全縮回位置；[圖6]是氣缸的示意截面圖，其活塞桿處於離散的中間位置；[圖7]是氣缸的示意截面圖，其活塞桿處於完全延伸位置；[圖8]為體現本發明之具有活塞運動緩衝的三位置氣壓缸的側視圖；[圖9]是圖8氣缸之端部視圖；[圖10]是沿著圖9之線10-10截取的截面圖；[圖11]是沿著圖8之線11-11截取的局部放大截面圖；[圖12]是沿著圖8之線12-12截取的局部放大截面圖；[圖13]是沿著圖8之線13-13截取的局部放大截面圖；以及[圖14]是沿著圖8之線14-14截取的局部放大截面圖。

參照附圖的詳細說明，圖1示出三位置氣壓缸10，其具有前頭部12(第一頭部)、後頭部14(第二頭部)、中間連接器16、容納在前頭部與連接器之間並支承在其上的第一圓柱管18、以及容納在連接器與後頭部14之間並支承在其上的第二圓柱管20。所有此等組件可以透過至少兩個且期望地四個繫桿22保持在總成中。如圖4所示，各繫桿延伸穿透穿過中間連接器之孔24，並固定於前頭部12與後頭部14中，且透過與各繫桿各端相鄰的互補螺紋28嚙合的螺紋緊固件26以處於張力狀態，並容納在相關聯頭部中的埋孔30和32中並支承在頭部的肩部34上。各緊固件可具有六角形承座36，以促進緊固件的旋轉以嚙合和脫離其相關聯的繫桿的互補螺紋部分。

如圖3所示，氣缸可具有可滑動容納在第一圓柱管18中的第一活塞40(浮動活塞)、相鄰一端經附接到第二活塞44之活塞桿42，該第二活塞44可滑動容納在第二圓柱管20中、以及該桿延伸穿透中間連接器16、第一活塞40與前頭部12中的孔46。第一活塞與活塞桿相對於彼此為可移動。

透過一個環形的、沿周向連續的密封件48，可以在第一圓柱管18與前頭部12之間提供密封，該密封件48容納在前頭部的凹槽50中並使該管和前頭部嚙合。該密封件可以具有環形的徑向延伸部分52，該環形的徑向延伸部分52與第一活塞40的相鄰面重疊，以在第一活塞移動到圖7中所示鄰近前頭部的其延伸位置時提供緩衝。透過沿 周向連續密封件54，可在活塞桿與前頭部之間提供密封，該密封件54容納在此頭部一端中的埋孔56中。較佳的是此密封件可具有與活塞桿和前頭部嚙合的大致軸向間隔的部分唇緣58和60。前頭部可具有第一埠62，該第一埠通過前頭部中的埋孔64和65以與第一圓柱管18的內部和第一活塞40的相鄰面連通，該等埋孔開口通向第一管。較佳的是至少一個且較佳為兩個呈開口環形環之軸承66可環繞活塞桿42且被容納在前頭部中的孔68裡。

可透過容納在凹槽72中的環形密封環70，在後頭部14和第二圓柱管20之間提供密封，並且可以包括從管徑向向內延伸的環形部分74，該環形部分74可以在第二活塞44返回到圖3和5所示的完全縮回位置時為第二活塞44提供緩衝。

第二活塞44可具有容納在活塞桿的縮徑部分(reduced diameter portion)78上，支承在肩部80上，並透過緊固件82固定在活塞桿上之中心孔76，該緊固件82螺紋嚙合該活塞桿42並支承在該活塞上。緊固件82可具有六角形承座84，以促進緊固件對活塞桿之附接。第二活塞可具有兩個沿周向連續密封件86，其各容納於該活塞之凹槽88中且和活塞與第二管嚙合，以在其兩者之間提供密封。各密封件可具有兩個環形唇緣90，該兩個唇緣之間有凹槽，其中一唇緣與活塞嚙合且另一唇緣與第二管嚙合，以在其兩者之間提供密封。此等兩個密封件86可朝向大體上軸向相對之方向，並藉此在活塞與管之間統一提供氣密密封，無 論該活塞之何側受諸如空氣之加壓氣體影響。開口環形環軸承94可容納在第二活塞中在密封件86之間的沿周向連續凹槽中，並且與第二管的內圓柱表面可滑動嚙合。後頭部可具有第三埠96，該第三埠與開口通向第二管的一端的盲通道98連通。通道98可與活塞桿42共軸且具有足夠的直徑，以在第二活塞44處於相鄰後頭部之其完全縮回位置中時在緊固件82周圍提供間隙(clearance)。

套筒100可以可滑動容納於活塞桿42上並且相鄰的一端被捕獲並固定在活塞桿的肩部102與第二活塞中的環形凹部104之間。套筒可經組態以延伸穿過中間連接器16中的孔46，並在其之間具有間隙，並且當活塞桿處於其中間位置和完全延伸位置時(如圖6與7所示)，其自由端106可與第一活塞40的相鄰面嚙合。若有需求，則套筒可已是活塞或活塞桿之同質整體部分，以取代在桿上容納之獨立套筒。

中間連接器16可以透過O形環108而對第一管和第二管的相鄰部分呈密封狀，該O形環108容納在中間連接器中的沿周向連續凹槽中並且分別將第一及第二管與該連接器嚙合。此連接器可具有第二埠110，該第二埠通過其孔46以與第一及第二圓柱管18和20連通。為了在浮動第一活塞與第一圓柱管之間提供密封，沿周向連續密封件112可容納於此活塞之環形凹槽中並且可具有兩個環形唇緣114，其中一唇緣支承於此活塞上且另一唇緣支承於第一管之內圓柱表面上。若有需求，則可例如透過O形環116 在第一管與此浮動活塞之間設置另一種密封，該O形環116容納在活塞的外周邊中的沿周向連續凹槽中。透過沿周向連續密封件117可在浮動第一活塞與活塞桿之間提供密封，該沿周向連續密封件117可容納於此活塞之環形凹槽中並且可具有兩個環形唇緣，其中一唇緣支承於此活塞上且另一唇緣支承於活塞桿上。也可以在活塞桿與該活塞之間設置合適的密封件，例如透過O形環118或類似物，該O形環118等被容納在活塞的沿周向連續凹槽中，並在徑向上向內開口通向該活塞桿。

在若干應用中，浮動活塞可由諸如尼龍等塑膠材料製成。在其他應用中，此活塞可由諸如鋼等金屬製成，且該活塞可具有對合軸承(split bearing)，該對合軸承容納於其外徑與內徑的凹槽中。

在使用氣缸時，透過施加壓縮氣體到後頭部之埠96，同時允許中間連接器16與前頭部12之埠110與62排氣以移動第二活塞44與活塞桿42到其完全延伸位置，活塞桿42可從圖5所示的完全縮回位置移動到圖7所示的完全延伸位置，其中該壓縮氣體典型上是壓縮空氣。隨著第二活塞44與活塞桿42朝其完全延伸位置移動，套筒100之自由端106穿透通過中間連接器16(中心連接器)並支承在第一活塞40(前活塞)上，以將其活塞從其縮回位置移動到緊鄰前頭部12之其延伸位置，並且理想上支承在密封件48之緩衝部分52上。透過以比第二管中壓縮氣體(其可通過第三埠96施加)更足夠高壓地將壓縮氣體施加到第一埠62以 將第一活塞40移動以與中間連接器16嚙合並支承在套筒100上，以將活塞桿42、套筒與第二活塞44移動到圖6所示之離散的中間位置並同時允許中間連接器16中的埠110排氣，活塞桿可從如圖7所示之完全延伸位置移動到圖6所示之離散的中間位置。第二管中以及典型上在後頭部中第三埠96中的壓縮氣體之壓力可被維持以確保第二活塞，並因此確保活塞桿不會自圖6所示之離散的中間位置縮回更大程度，在該中間位置縮回其中推桿套筒100繼續支承在第一活塞40上。透過經由連接器的第二埠110向第二活塞44施加壓縮氣體，同時允許第三後埠96排氣，第二活塞44、且因此活塞桿42可從此離散的中間位置返回到圖5所示之其完全縮回位置。在活塞桿和第二活塞進一步縮回到其完全縮回位置的過程中，第一埠62可繼續被加壓以將第一活塞40維持在其縮回位置並支承在中間連接器上。熟習該技術者應能瞭解，若有需求，則可將活塞桿與第二活塞從中間位置返回到期完全縮回位置，而無需維持第一埠62之壓力，且這會導致第一活塞40移動到期完全延伸位置。

如果需要，則活塞桿42和第二活塞44可以從圖5所示的其完全縮回位置直接移動到圖6所示的其離散的中間位置(未首先移動到完全延伸位置)，方法是順序地首先將壓縮氣體施加到前頭部12的第一埠62，以將浮動第一活塞40維持在其縮回位置以與中間連接器16嚙合，然後以較低的壓力施加壓縮氣體到後頭部14的第三埠96，同時允許中間連接器的第二埠110排氣，而不會使第一活塞40從 連接器脫離。當處於該離散的中間位置時，較高壓力的壓縮氣體將通過第一埠62維持並作用在第一活塞40上，以維持其與第二中間連接器嚙合，同時來自第三埠96的壓力較低的壓縮氣體作用在第二活塞44上以維持推桿套筒100的自由端106與第一活塞之嚙合。透過允許第一埠62排氣同時允許中間連接器之第二埠110持續排氣，活塞桿42與第二活塞可從此中間位置移動到其完全延伸位置。

圖8-14描繪氣壓三位置氣壓缸10’，其向氣壓缸10增加了活塞的衝程的緩衝。因此，將用相同的圖式標記或具撇號(’)之相同的圖式標記來表示與氣壓缸10相同或基本相同的氣壓缸10’的組件，並且將不對這些組件進行重複描述。

如果需要，則第一活塞40’到其完全伸出位置的運動可以透過緩衝總成120來緩衝。如參照圖10和11所示，該緩衝總成可具有附接到第一活塞40’或與第一活塞40’一體以隨其運動的管狀套筒122、容納在前頭部12’的凹部64中的密封件124、以及可調整的流率控制閥總成126，其至少在第一活塞40’靠近其完全延伸位置時控制諸如空氣等壓縮氣體到埠62之流率。套筒122可以可滑動容納活塞桿42並且可具有外圓柱連續的表面部分128，當第一活塞朝其完全延伸位置前進時，該表面部分128可與密封件嚙合。當第一活塞40’處於其完全縮回位置時，套筒之自由端130可以與密封件124在軸向間隔開並且可倒角(chamfer)以促進套筒進入該密封件中。在第一活塞40’至 其延伸位置的至少一部分運動期間，套筒表面128與密封件嚙合以在它們之間提供氣密密封，從而在第一活塞40’和前頭部12’之間提供室132，其中壓縮空氣可從該室僅通過控制閥總成126流動到埠62，以緩衝第一活塞40’到其完全延伸位置之運動。此閥總成126可具有與此室連通之入口通道134、與埠62連通之出口通道136、以及在前頭部12’中的閥座138。此閥總成可具有閥桿140，該閥桿140具有鄰近一端之閥頭部或尖端142，該閥頭或尖端142可與閥座138嚙合並被容納在前頭部12’的孔144中，螺紋部分146可與閥桿上的互補螺紋嚙合以相對於該座以旋轉桿的方式將該閥頭部縮回及前進。在另一端，桿可具有非圓形凹部，諸如經組態以容納諸如螺絲起子等工具之槽148，以用於手動旋轉該桿。諸如o形環150之密封件可容納於桿之凹槽152中，並與埋孔154嚙合以在桿與前頭部12’之間提供氣密密封。為了防止該桿意外地從第一頭部移除，卡環156可被容納在前頭部12’中的凹槽158中並且與桿的相鄰部分重疊。

如果需要，則第一活塞40’之回程衝程可透過緩衝總成160來緩衝。如圖10與12所示，此緩衝總成160可具有附接到或較佳是與第一活塞40’製成一體以與活塞一起運動之套筒162、容納於中間連接器16’之凹槽166中的密封件164以及流率控制閥總成168。在第一活塞40’之回程衝程之至少部分期間，套筒與密封件164嚙合以在其之間提供氣密密封，以在第一活塞40’與中間連接器16’之 間提供僅通過流率控制閥總成168可與埠110連通之室。此閥總成可具有與此室連通之入口通道172、通過孔46以與埠110連通之出口通道174、以及在中間連接器中的座138。閥桿140與座138可具有與第一流率控制閥總成126對應者相同之建構、配置與功能，並且因此透過對其參照而將其說明併入本文中而不贅述。

如果需要，則當第二活塞44移動到其中間位置時，其可被緩衝總成180緩衝。如圖10與13所示，此緩衝總成可包括套筒100’以及流率控制閥總成188，該套筒100’附接到第二活塞44且具有可與容納於中間連接器16’中凹槽186裡的密封件184嚙合之圓柱表面部分182。當套筒100’之圓柱表面182前進以與密封件密封性嚙合時，其可在第二活塞44與中間連接器16’之間提供僅通過流率控制閥總成188以與第二埠110連通之室。此閥總成可具有與此室連通之入口通道192、通過孔46以與第二埠110連通之出口通道194、以及在中間連接器中的閥座138。可調流率控制閥總成188可具有與控制閥總成126相同的建構與配置，並且因此透過對其參照而將其說明併入本文中而不贅述。理想的是，軸向上超出表面部分182的兩端處之套筒具有較小的外徑部分，以使它們不與密封件184嚙合，以致於不提供任何室。

如果需要，則第二活塞44從其完全延伸位置或中間位置返回到其完全縮回位置之回程可透過緩衝總成200來緩衝。如圖10與14所示，此緩衝總成160可具有附接 到活塞以與活塞一起運動之管狀套筒202，容納於後頭部14’之凹槽206中的密封件204和可調流率控制閥總成208。套筒可容納於第二活塞中埋孔210中，並且透過在桿上與互補螺紋嚙合之螺母82以附接到該活塞以與其一起運動。此套筒可具有漸縮之自由端和外部圓柱表面部分212，當與密封件密封嚙合時，該外部圓柱表面部分212可以在第二活塞44和後頭部14’之間提供僅通過可調流量控制閥總成208以與埠96連通之室。如圖14所示，此閥總成可具有與此室連通之入口通道214、與埠96連通之出口通道216、以及在後頭部14’中的閥座138。此控制閥總成208可具有與具有閥桿140和座138的閥總成126相同的建構與配置，並且因此透過對其參照而將其說明併入本文中而不贅述。

該三位置氣壓缸10’可以與氣壓缸10基本上相同的方式或方法操作與運作，其活塞桿42與第二活塞44處於完全縮回位置、完全延伸位置、與離散的中間位置。其第一活塞40’也與氣壓缸10中第一活塞40實質上相同之方式或方法操作與運作。因此，透過參照而將本基礎操作之說明併入本文中而不贅述。氣壓缸10’可建構以具有一個、多於一個、或全部四個的緩衝總成，其各可獨立於其他緩衝總成操作，以可獨立調整與設定各總成之控制閥的流率。

在第一控制總成120之操作中，當第一活塞40’朝其完全延伸位置前進時，其套筒122與密封件124密封地嚙合，以提供一室，其中壓縮空氣可從該室僅通過控 制閥總成126流動到埠62，以當活塞移動到完全延伸位置時用以緩衝第一活塞40’之運動。在緩衝開始之前的第一活塞40’之前進程度可被改變，改變方式為透過改變套筒122之軸向長度，並且因此改變從其開始提供與密封件密封性嚙合之點。在第二緩衝總成160之操作期間，當第一活塞40’從其延伸位置朝其完全縮回位置移動時，其套筒162會與密封件164密封性嚙合，以提供一室，其中當第一活塞40’移動到在中間連接器16’上支承之其完全縮回位置時，壓縮空氣可從該室僅通過控制閥總成168流動到埠110。

在第三緩衝總成180之操作期間，隨著第二活塞44從其縮回位置移動到其離散的中間位置，當其相關套筒100’移動到以與密封件184密封性嚙合時，其提供僅通過可調流率控制閥總成188以與埠110連通之一室。如果隨著第二活塞進一步從其中間位置向其完全延伸位置前進，則此緩衝總成180可繼續對此進一步前進運動提供緩衝，因為套筒100’持續與密封件184處於密封性嚙合，且假若氣壓缸10’具有此第二緩衝總成與第一緩衝總成120兩者，則若第一活塞40’被第二活塞從其縮回位置移動到其延伸位置時，第一緩衝總成也可操作以進一步緩衝該第二活塞44。在緩衝總成200之操作中，隨著第二活塞44(從其完全延伸位置或中間位置)朝其縮回位置移動，當其套筒202與密封件204密封性嚙合時，其提供僅通過可調流率控制閥總成208以與埠96連通之一室，以緩衝該第二活塞 44。

這些氣壓缸10和10’具有顯著的實作優勢，即僅使用壓縮氣體的壓差即可將活塞桿處於三個離散之位置或界定位置，而無需或不需要對活塞桿及/或第二活塞進行任何位置感測，透過將該主第二活塞從其完全縮回位置部分延伸，或將主第二活塞從其完全延伸位置縮回，活塞桿可移動到離散的中間位置，以及該活塞桿可在每氣缸週期或視期望或必須之若干週期上移動到離散的中間位置中。活塞桿可從其縮回、延伸或離散的中間位置中任一者直接移動到此等位置中任意其他者。通過簡單地改變第一和第二管、推桿、和活塞桿的軸向長度，以提供活塞桿(從其完全縮回位置到其完全延伸位置)衝程之期望長度，以及從其完全縮回位置到期離散的中間位置或從其完全延伸位置到其離散的中間位置的活塞桿之衝程長度，這些氣缸就可以很容易地適應大範圍的活塞桿全衝程和離散的中間衝程位置。此等氣缸也可適應許多不同的氣缸管和活塞的直徑或尺寸。

雖然所揭露本發明之型態是由當前呈現較佳實施例所構成，許多其他的實施例也是可行。例如，熟習該技術者將理解，如果使第一活塞和第一管的直徑足夠大於第二活塞和第二管的直徑，則當活塞桿處於離散的中間位置時，產生一將第一活塞與中間連接器嚙合之力會大於第二活塞將其推桿套筒與第一活塞嚙合之力，則可以將氣缸構造成在施加於兩個管的壓縮氣體的相同壓力下操作。 本文並不旨在提及本發明的所有可能的等效形式或效果。應當理解，本文所使用的術語僅是描述性的，而不是限制性的，並且可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下進行各種改變。

10:氣壓缸

12:前頭部

14:後頭部

16:中間連接器

18:第一圓柱管

20:第二圓柱管

22:繫桿

42:活塞桿

Claims (20)

1. 一種氣壓缸，其包含：第一管，其具有相對之端；第一頭部，其與該第一管之一端嚙合並具有與該第一管連通之第一埠；中間連接器，其與該第一管之另一端嚙合並具有與該第一管連通之第二埠；第二管，其具有相對之端，其一端與該中間連接器嚙合並與該中間連接器之該第二埠連通；第二頭部，其與該第二管之另一端嚙合並具有與該第二管連通之第三埠；第一活塞，其可滑動容納於該第一管中，並且可在縮回位置及延伸位置之間移動，該縮回位置和該中間連接器相鄰或支承在該中間連接器上，該延伸位置和該中間連接器間隔開並與該第一頭部相鄰；第二活塞，其可滑動容納於該第二管中，並且可在和該第二頭部相鄰的完全縮回位置與和該中間連接器相鄰的完全延伸位置之間移動；活塞桿，其可連接到該第二活塞以便與其一起移動，並且大體上軸向延伸穿過該第二管、該中間連接器、該第一管、該第一活塞、與該第一頭部並到該第一頭部之外部；該第一活塞被組態及配置為浮動活塞，而使該第一活塞與該活塞桿相對於彼此為可移動；以及 由該活塞桿或該第二活塞中至少一者或兩者所承載的推桿，用於與該第二活塞一致地運動，以及該推桿具有一部分，該部分被組態為當該第二活塞處於其完全縮回位置時會與該第一活塞間隔開、當該第二活塞已經將該活塞桿移動到離散的中間位置且該第二活塞處於其完全縮回位置和完全延伸位置之間時會移動以在其縮回位置支承在該第一活塞上、以及當該第二活塞將該活塞桿移動到該第二活塞與該活塞桿之該完全延伸位置時會將該第一活塞至少朝其延伸位置移動。
2. 如請求項1所述之氣壓缸，其中至少部分之該中間連接器朝該第一管及該第二管外部延伸，且該氣壓缸也包含至少兩個繫桿，各個該繫桿設置在該第一管及該第二管外部，並大體上軸向延伸通過該中間連接器之外部分以及將其端部中相鄰一端部附接到該第一頭部以及將其相鄰另一端部附接到該第二頭部，並且該繫桿保持該第一管與該第一頭部及該中間連接器維持嚙合、以及該第二管與該第二頭部及該中間連接器維持嚙合。
3. 如請求項1所述之氣壓缸，其也包含第一密封件、第二密封件與第三密封件，該第一密封件在該活塞桿與該第一頭部之間提供密封，該第二密封件由該第一活塞承載並在該第一管之內部部分與該第一活塞之間提供密封，該第三密封件由該第一活塞承載並在該第一活塞與該活塞桿之間提供密封，以及該等密封件提供第一密封室，該第一密封室與該第一埠連通並包括在該第一活塞和 該第一頭部之間的該第一管的內部的至少一部分。
4. 如請求項1所述之氣壓缸，其也包含至少一個密封件，該至少一密封件由該第二活塞承載並在該第二活塞與該第二管之內部之間提供密封，以及該密封件提供密封室，該密封室與該第三埠連通並包括在該第二活塞和該第二頭部之間的該第二管的內部的至少一部分。
5. 如請求項1所述之氣壓缸，其也包含密封件，該密封件由該第二活塞承載並在該第二活塞與該第二管之內部部分之間提供密封，以提供密封室，該密封室與該第二埠連通並包括在該第二活塞和該中間連接器之間的該第二管的內部的至少一部分。
6. 如請求項1所述之氣壓缸，其中透過通過該第一埠對該第一活塞施加第一壓力的壓縮氣體以及透過通過該第三埠對該第二活塞施加第二壓力的壓縮氣體，同時允許該第二埠排氣，其中該第二壓力顯著低於該第一壓力，從而使該推桿不會將該第一活塞從其縮回位置移開，該活塞桿可移動到在其完全縮回位置與完全延伸位置之間的離散的中間位置。
7. 如請求項1所述之氣壓缸，其中透過通過該第一埠對該第一活塞施加第一壓力的壓縮氣體以及透過通過該第二埠對該第二活塞施加第二壓力的壓縮氣體，同時允許該第三埠排氣，其中該第二壓力顯著低於該第一壓力，從而防止該第一活塞從其完全縮回位置移開，該活塞桿可從離散的中間位置移動到其完全縮回位置同時將該第 一活塞維持在其縮回位置。
8. 如請求項1所述之氣壓缸，其中透過通過該第三埠對該第二活塞施加壓縮氣體並允許該第一埠與該第二埠排氣，從而使該推桿將該第一活塞從其縮回位置移開，該活塞桿可從其離散的中間位置移動到其完全延伸位置。
9. 如請求項1所述之氣壓缸，其中透過通過該第三埠對該第二活塞施加壓縮氣體同時允許該第一埠與該第二埠排氣，該活塞桿可從其完全縮回位置移動到其完全延伸位置。
10. 如請求項1所述之氣壓缸，其中該推桿包含由該活塞桿或由該第二活塞或由該兩者承載以隨之運動的套筒，以及該套筒具有與該第二活塞間隔開的端部，並且該套筒經組態以當該活塞桿處於其離散的中間位置時不將該套筒從其縮回位置移開並將該套筒支承在該第一活塞上，以及當該第二活塞將該活塞桿移動到其完全延伸位置時將該第一活塞移動遠離該中間連接器並朝其延伸位置移動。
11. 如請求項10所述之氣壓缸，其中該套筒是與該活塞或該活塞桿同質整體部分。
12. 如請求項1所述之氣壓缸，其中該活塞桿是實心圓柱桿。
13. 如請求項1所述之氣壓缸，其中該頭部與該中間連接器各具有在該第一管及該第二管外側之部 分，以及也包含至少四個沿周向間隔開之繫桿，以及各個該繫桿軸向延伸穿透該中間連接器與附接到該第一頭部之一端相鄰並與附接到該第二頭部之另一端相鄰，並且經組態以將該第一管及該第二管、中間連接器與該頭部維持在組裝關係中。
14. 如請求項1所述之氣壓缸，其中透過通過該第二埠對該第二活塞施加壓縮氣體同時允許該第三埠排氣，可將該活塞桿從其離散的中間位置移動到其縮回位置。
15. 如請求項14所述之氣壓缸，其中該第一埠也允許以排氣。
16. 如請求項1所述之氣壓缸，其中該活塞桿可從其縮回、延伸或離散的中間位置中任一者移動到此等位置中任意其他者。
17. 如請求項1所述之氣壓缸，其也包含緩衝總成，其具備：密封件，其環繞該活塞桿並由該第一頭部承載；套筒，其環繞該活塞桿並可一致地與該第一活塞移動，且具有沿周向連續的外表面部分，針對該第一活塞朝其延伸位置運動之至少部分期間，該外表面部分與該密封件密封性可嚙合，以在該第一頭部與該第一活塞之間提供室；以及流率控制閥，該流率控制閥與該室連通並且與該第一埠連通，以控制隨著該第一活塞朝其延伸位置移動時從該室往該第一埠流動之氣體的流率。
18. 如請求項1所述之氣壓缸，其也包含緩 衝總成，其具備：密封件，其環繞並與該活塞桿間隔開且由該中間連接器承載；套筒，其環繞該活塞桿並可一致地與該第一活塞移動且經組態以當該第一活塞處於其延伸位置時與該密封件軸向間隔開，且具有沿周向連續的圓柱表面部分，該圓柱表面部分經組態以在該第一活塞往其完全縮回位置運動之至少部分期間與該密封件密封性可嚙合，以在該第一活塞與該中間連接器之間提供室；以及流率控制閥，該流率控制閥與該室連通並且與該第二埠連通，以控制隨著該第一活塞朝其完全縮回位置移動時從該室排出之氣體的流率。
19. 如請求項1所述之氣壓缸，其也包含緩衝總成，其具備：密封件，其環繞並與該活塞桿間隔開且由該中間連接器承載；該推桿，其具有外表面，該外表面環繞該活塞桿並可一致地與該第二活塞移動且經組態以當該第二活塞處於其完全縮回位置時與該密封件軸向間隔開，該外表面經組態以在該第二活塞往其中間位置運動之至少部分期間與該密封件密封性可嚙合，以在該第二活塞與該中間連接器之間提供室；以及流率控制閥，該流率控制閥與該室連通並且與該第二埠連通，以控制隨著該第二活塞朝其中間位置移動時從該室排出之氣體的流率。
20. 如請求項1所述之氣壓缸，其也包含緩衝總成，其具備：環形密封件，其由該第二頭部承載；套筒，可一致地與該第二活塞移動且經組態以當該第二活塞處於其中間位置或其延伸位置時與該密封件軸向間隔開， 並且該套筒具有沿周向連續之圓柱表面部分，該圓柱表面部分經組態以在該第二活塞往其完全縮回位置運動之至少部分期間與該密封件密封性可嚙合，以在該第二活塞與該第二頭部之間提供室；以及流率控制閥，該流率控制閥與該室連通並且與該第三埠連通，以控制隨著該第二活塞朝其完全縮回位置移動時從該室排出之氣體的流率。

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