CN1187533C - 两行程缸 - Google Patents

Abstract

设置在缸12内滑动的活塞14与活塞杆16、和外配于活塞杆16并贯穿缸杆孔13的套筒15，在上述活塞杆16的前端部外围设止动部17，在其外周面气密滑动于缸12的杆孔13，其内周面内气密滑动上述活塞杆16的外周面的套筒15上，设有结合于缸的杆孔13内侧的内端侧结合部22、和结合于活塞杆16的止动部17的外端结合部23。另外，在上述缸的活塞14两侧的压力室18、19上设给排压力流体的给排孔18A、19A，借向这些孔给排压力流体，可实施中间停止。

Description

两行程缸

技术领域

本发明涉及可使活塞停止于行程中间位置的两行程缸，更具体地说，是在用于靠活塞杆将负荷上推、或由该活塞杆将负荷上拉升降机，或用于活塞杆不直接承受负荷重量的非升降机的流体压力缸中，可以使活塞停止于行程中间位置的两行程缸。

背景技术

通常的流体压力缸，活塞杆一次从行程始端移动到终端。但在两行程缸中，有着首先将上述活塞杆停在行程中间位置，在至此行程中进行了某一作业之后，再移动至行程末端进行下一段作业的要求。

另外，在用电磁阀控制流体压力缸的情况下，如有不测事件停止了向该电磁阀供电，在这种情况下，如是通常的流体压力缸，在活塞行程的始端或终端，往往是由安装了该活塞杆上的工件等夹着操作者身体一部分。作为防止发生这种问题的安全对策，使用了在上述中间位置可停止的流体压力缸，将其中间停止位置作为非通电原点，这比用锁定机构或3位阀方式更有效。

图8上示出了可使活塞杆停止于行程中间位置的已知两行程缸之一例，在该两行程缸中，使具有行程S1的第一活塞2A和第一活塞杆3A的第一缸1A、与具有行程为S2(它比行程S1大)的第二活塞2B和第二活塞杆3B的第二缸1B同心串连连结起来，上述第一活塞杆3A的前端，气密贯穿缸1A、1B的盖抵接于第二活塞2B。

该两行程缸，在第一与第二活塞2A、2B，和第一与第二活塞杆3A、3B处于回复行程终端位置的图示状态，如从孔5A向第一活塞杆2A头侧缸室7A供给压缩空气，第一活塞2A与第一活塞杆3A即向图的左方移动行程S1停止，第二活塞2B与第二活塞杆3B也受第一活塞杆3A推压仅左移动行程S1。

而后，如从孔5B向第二缸1B的头侧缸室7B供给压缩空气，第二活塞2B与第二活塞杆3B再向左方移动行程(S2-S1)停止。

从而，可使第二缸1B的活塞杆3B停留在行程S1的中间位置。

如分别将压缩空气从孔6B供给第二缸1B的杆侧缸室8B，从孔6A供给第一缸1A的杆侧缸室8A，将两缸1A、1B头侧缸室7A、7B的压缩空气排至外部，第二活塞2B与第二活塞杆3B右移行程S2，同时，第一活塞杆3A与第一活塞2A右移行程S1，回复到图8所示状态。

另外，第一缸1A的杆侧孔6A可作为通气孔。

上述两行程缸，可使活塞杆3B停止于行程中间位置，但由于2个缸1A与1B串连连结，构造复杂、零件数量多，成本高，这是一个问题；另外，至少必须控制2个缸1A、1B的各孔5A、5B、6B的压缩空气的给排，包含管路连接在内的压缩空气供给控制系统的构成变得复杂，这也是问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供构造及压缩空气供给控制系统构成简单、零件数量少、成本低的两行程缸。

本发明另外的目的是提供由仅向2个孔供给压缩空气使活塞杆不仅停止于全行程位置、而且也可以停止于中间停止位置的两行程缸。

为了达到上述目的，本发明所提供的两行程缸具有可自由滑动贯穿缸体的杆孔、并由活塞杆可自由滑动地贯穿其内部、用于中间停止的套筒。

上述套筒的基端部位于杆侧压力室内，在该基端部上具有比活塞直径小的受压部，另外，该套筒在其移动到前进端时由停止装置停止于该位置，在上述活塞杆与套筒间，设有该活塞杆相对套筒后退时在其后退端使两者相互止动的第一止动装置、与相对前进时在其前进端使两者相互止动的第二止动装置。

如按本发明的具体实施例，上述停止装置是在上述套筒基端部外周形成的凸缘部，该凸缘部在前进端止动于缸体的杆孔内侧端。

如依本发明其他具体实施例，上述第一止动装置是形成于活塞杆前端的大直径部，在活塞杆的后退端该大直径部抵接于套筒的前端部；另外，上述第二止动装置是活塞，在活塞杆的前进端该活塞抵接于套筒后端部。

上述两行程缸可作为由活塞杆上推负荷来升降、或上拉负荷来升降的小型升降机来使用。另外也可以作为活塞在中间停止位置不直接承受负荷重量的非升降机来使用。

在作为上推缸式的小型升降机来使用的情况下，通过上述孔向头侧压力室与杆侧压力室供给等压压力流体，而在作为上拉缸式的小型升降机来使用的情况下，向头侧压力室供给低压压力流体，而向杆侧压力室供给高压压力流体，且这些流体压力差保持在能使活塞停止在中间停止位置的大小。另外，在作为非升降机使用的情况下，也是向头侧压力室供给低压压力流体，而向杆侧压力室供给高压压力流体，且这些流体的压力差保持在可使上述活塞停止在中间停止位置之大小。

附图说明

图1是表示了本发明实施例，是表示活塞与活塞杆处于后退端之状态的断面图；

图2是表示活塞与活塞杆处于中间停止位置状态断面图；

图3是表示活塞与活塞杆处于前进端状态的断面图；

图4A～D是将两行程缸作为由向上活塞杆上推负荷的小型升降机使用情况下关于上推负荷动作的说明图；

图5A～D是关于图4中负荷下降动作的说明图；

图6A～C是将两行程缸作为由向下的活塞杆上拉负荷的小型升降机使用情况下的上拉负荷动作说明图；

图7A～C是关于图6中负荷下降动作的说明图；

图8是公知的两行程缸上半部剖面图。

具体实施方式

图1～图3示出本发明一实施例。该两行程缸具有1个缸体11，在该缸体11的内部具有缸孔12、与连在该缸孔12一端的小直径杆孔13。在上述缸孔12内成气密性可自由滑动地收纳着活塞14，同时，在上述杆孔13内气密性且可自由进退地设置着中间停止用的套筒15。

在上述活塞14上连结着活塞杆16的基端部；该活塞杆16的前端，气密性且可自由滑动地贯穿上述套筒15，并延伸到缸体11的外部，在其前端上设着止动于套筒15的前端部23的作为第一止动装置的大直径部17。

另外，在上述缸孔12内部，由上述活塞14分隔为头侧压力室18与杆侧压力室19，在上述缸体11侧面上设有分别通向各压力室18、19的一对孔18A、19A。

处于与上述活塞杆16同心位置的上述套筒15，其基端部位于上述杆侧压力室19内；同时，其前端部延伸到缸体11的外部；在上述基端部侧形成中空部21，包含该中空部21的基端部侧的面成了比活塞14直径还小的受压部。

在上述套筒15与缸体11间设有当该套筒15移动到前进端时将该套筒15停止于该位置的停止装置，该停止装置由形成于该套筒15基端部外周的凸缘部22构成，该凸缘部22，如图2所示，在套筒15前进端位置，止动于缸体11的杆孔13的内侧端。

另外，在上述活塞杆16与套筒15间，设有上述第一止动装置与第二止动装置，其中第一止动装置当活塞杆16相对套筒15后退时在其后退端使两者相互止动；而第二止动装置则是当相对前进时在其前进端使两者相互止动。这里的第一止动装置即是形成于活塞杆16前端的上述大直径部17；如图1与图2所示，在活塞杆16的后退端，该大直径部17抵接于套筒15的前端部23，而上述第二止动装置，则由上述活塞14构成。如图3所示，在活塞杆16的前进端，该活塞14抵接于套筒15的后端部。从而，上述套筒15可在上述止动部17与活塞14间使活塞杆16相对移动。

上述两行程缸11，借将其活塞杆16向上成纵向设置，可将其作为由该活塞杆16上推上述活塞杆16前端负荷使其升降的小型升降机使用，而由将上述活塞杆16向下设置，可将其作为由该活塞杆16上拉前述活塞杆16前端负荷使其升降的小型升降机使用，另外，如将其作为活塞14在中间停止位置不直接承受负荷重量的任意方向的非升降机使用，可将活塞杆16沿水平或向其他任意方向使用。

但是，在上述诸情况下，由于必须根据需要对供向活塞14两侧的头侧压力室18与杆侧压力室19的流体压力进行调整，下边，包括关于根据活塞14的方向要供向各压力室18、19流体的压力之说明，对该两行程缸11的动作加以说明。

在图4与图5的各A～D中，是将其作为对活塞杆16前端负荷W上推式而升降的小型升降机使用情况下的工作的说明。这里，在各孔18A、19A上连接着供给相互等压的压力流体的流体供给装置。该流体供给装置，由一个流体源与连接于该流体源和2个孔18A、19A间的切换阀构成。在各图中，相互抵消的流体压力作用力以虚线箭头表示；而有效作用的作用力以实线箭头表示。这种关系在下边图中也同样适用。

在图4A～D，表示了由活塞杆16上推负荷W的上升过程动作。在图4A，压缩空气从孔19A供给杆侧压力室19，头侧压力室18中的空气从孔18A排至外部；由于空气压力作用力作用于活塞14的杆侧受压面14b，活塞14与活塞杆16处于后退端的位置。这时，套筒15由压力室19内的流体压力被推向上方，由于活塞14的杆侧受压面积比套筒15受压面积要大，而且活塞杆16上还作用着负荷W的重量，该套筒15停止在其前端部23结合于活塞杆16大直径部17的位置上。

在这种状态下，如图4B所示，如从孔18A向头侧压力室18供给与杆侧压力室19同压力的压缩空气，由于活塞14的头侧受压面14a之受压面积比杆侧受压面14b大出了活塞杆16断面积部分，在活塞14上作用着向上的对应活塞杆16断面积的空气压力作用力，再加上作用于套筒15上的向上的空气压力作用力，由这些空气压力作用力之和上推负荷W。

上述活塞14与活塞杆16同套筒15一同前进，一到套筒15的凸缘部22抵接于杆侧压力室19的端面，如图4C所示，由于作用其上面使活塞杆16上动的作用力，成了仅是作用于活塞14的活塞杆16断面积部分的空气压力作用力，如果它比负荷W的重量小的话，活塞杆16即停止在其中间停止位置。

而后，在图4C所示状态下，如将杆侧压力室19内的压缩空气从孔19A排至外部，由于只有头侧压力室18内的空气压力作用力作用于活塞杆16上，将其上推，如图4D所示，活塞14与活塞杆16继续向驱动方向行进，活塞14即抵接于套筒15基端部，即停止于上升行程终端。

下边，再由图5A～D来说明负荷下降过程动作。

在上述活塞14与活塞杆16处于上升行程终端状态下，如图15A所示，如从孔19A向杆侧压力室19供给压缩空气，由于作用于活塞14上的向上的空气压力作用力成了仅是活塞杆16断面积部分，如图5B所示，即下降到活塞杆16的大直径部17结合于套筒15前端部23的中间停止位置。在这种状态下，上推负荷W的力，只是由杆侧压力室19的空气压力产生的作用于套筒15的作用力，和作用于活塞14的头侧受压面14a的相当于活塞杆16的断面积部分的力，由这些作用力使负荷W停止在中间停止位置。

在这种状态下，如图5C所示，如排出头侧压力室18的压缩空气，由于作用于活塞14的杆侧受压面14b上的向下的空气压力作用力比作用于套筒15的向上的空气压力要大，负荷W下降，停止在图5D所示回复行程的终端位置。

这里说明了向两给排孔18A、19A供给等压压力流体的情况；但也可根据负荷等改变供给两孔的压力。这时，有在一方孔上连接调压阀的方法、与在两孔上连接压力不同的流体源的方法等。

下边，参照图6与图7的各A～C来说明将上述两行程缸11作为使活塞杆16向下配置、由该活塞杆16将活塞杆16前端负荷W拉起来升降的小型升降机使用的情况。

在这种情况下，将供向由活塞14隔成的杆侧压力室19的流体的压力p₁设得比供向头侧压力室18的流体压力p₂要高，而且，将以可保持活塞14于中间停止位置必须的压力差向两给排孔供给流体所构成的流体供给装置连接于两孔18A、19A。

首先，图6A～C示出了由活塞杆16将负荷W拉上的上升过程动作，在图6A中，通过孔18A向头侧压力室18供给压力为P₂的压缩空气，而从孔19A向外部排出杆侧压力室19空气；活塞14与活塞杆16由作用于活塞14头侧受压面的空气压力作用力，处于下降行程的终端位置。

在这种状态下，如图6B所示，如将压力为P₁的压缩空气从孔19A供向杆侧压力室19，由作用于活塞14头侧与杆16侧的空气压力作用力的差，将负荷W上拉至中间停止位置。而后，在活塞杆16前端大直径部17止动于套筒15前端部23之后，由于作用于套筒15的杆侧压力室19内的空气压力对上述大直径部17作为向下的力作用着，负荷W的上升停止。

这时，如设负荷W的重量为Mg，活塞14、套筒15与活塞杆16的直径分别为D₁、D₂、D₃，上述压力P₁与P₂之间必须有如下关系，而且这忽略了作用于活塞14等的阻力。

$\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}{D_1}^2{P}_2+\mathrm{mg}<\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}({D_1}^2-{D_3}^2)P_1$

而后，如图6C所示，如排出头侧压力室18中压力为P₂空气，由于没有了向下作用于活塞14上的力，以杆侧压力室19内空气压力产生的作用力将负荷W上拉至上升行程末端，并保持在那里。

这时必须是：

$\mathrm{mg}<\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}({D_1}^2-{D_2}^2)P_1$

另外，如图7A所示，在使处于上升行程末端的负荷W经中间停止位置下降的情况下，如图7B所示，如能将压力为P₂的空气送入头侧压力室18，由此可使负荷W停止于中间停止位置。

另外，如图7C所示，如将头侧压力室19内压力为P₁的空气排至外部，负荷W移动至下降行程末端，并停止在那里。

下边，参照图1～图3来说明用于活塞14在中间停止位置不直接承受负荷重量的任意朝向的非升降机，使活塞杆16水平或向着其他任意方向使用情况下的动作。

 即使在这种情况下，如有负荷重量或与其相当的力作用于活塞杆16，作为由上述向上活塞杆16上推负荷，或向下活塞杆16上拉负荷的小型升降机用情况下的动作来考虑，可向压力室18、19给排必要的压力流体。

首先，图1上示出了从孔19A的向杆侧压力室19供给压力为P₁的压缩空气、从孔18A向外部排出头侧压力室18的空气的状态，活塞14与活塞杆16，由作用于活塞14的活塞杆16侧受压面的空气压力作用力，处于回复行程的终端位置。

另一方面，套筒15，由作用于头侧受压面积的空气压力作用力，被向驱动行程方向(图中左方)赋能，但由于活塞14受压面积比套筒15受压面积大，在前端部23贴合于活塞杆16的大直径部17位置停止下来。

在这种状态下，若将比上述压力P₁还低、并满足下述公式条件的压力P₂的压缩空气从孔18A供给头侧压力室18，

$\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}({D_2}^2-{D_3}^2)P_1+\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}{D_1}^2{P}_2>\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}({D_1}^2-{D_3}^2)P_1$

活塞14活塞杆16沿驱动方向移动，由此套筒15也沿同方向移动，如图2所示，头侧结合部22抵接于杆侧压力室19的端面，停止于中间停止位置。

在这种情况下，必须将基本上满足如下两公式条件之压力的空气导入两压力室18、19，

$\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}{D_1}^2{P}_2<\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}({D_1}^2-{D_3}^2)P_1$

$\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}({D_2}^2-{D_3}^2)P_1>\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}({D_1}^2-{D_3}^2)P_1-\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}{D_1}^2{P}_2$

但，由于摩擦力等，在活塞杆16停止在该位置的情况下，不需对压力特别调整。

在图2所示状态下，如从孔19A向外部排出杆侧压力室19内的压缩空气，如图3所示，活塞14与活塞杆16再沿驱动方向移动，活塞14的活塞杆16侧受压面抵接于套筒15的凸缘部22而停止。

另外，如从图3所示状态，依与前述相反的顺序向两压力室18、19供给需要的压缩空气，可使活塞14、活塞杆16、与套筒15通过中间停止位置回复到图1所示状态。

在上述说明中，没有考虑用于驱动负荷必要的作用力，但在实际上，必须考虑驱动作用于活塞14的负荷所必须的作用力，必须向活塞14的头侧与杆侧压力室导入需要压力的空气，这一点，在使活塞杆16垂直向上或向下来上下移动负荷的情况下都一样。

具有上述构成的两行程缸11，由于在缸12上仅设了两个孔18A、19A可以使得向孔的管道连接。以及控制缸动作的控制系统都变得简单而廉价，另外，由于可通过向两个孔18A、19A给排压缩空气，使活塞杆16停止于驱动行程中间位置，可以以从两个孔给排压缩空气的通常流体压力缸同样的感觉，来操作两行程缸11。

Claims (7)

1.一种两行程缸，它具有：

在内部具有缸孔和连于该缸孔一端的小直径杆孔的缸体，

可在上述缸孔内气密性滑动的活塞，

位于上述活塞两侧的头侧压力室与杆侧压力室，

分别通到上述各压力室的一对孔，其特征在于，设置有：

中间停止用的套筒，所述中间停止用的套筒气密性地且可自由进退地贯穿上述杆孔、其基端部位于上述杆侧压力室内、其前端部延伸到缸体外部、且在上述基端部侧具有比上述活塞直径小的受压部，

活塞杆，所述活塞杆气密性且可相对自由滑动地贯穿上述套筒、其基端部连结于上述活塞，其前端部延伸到上述缸体外部，

用于使上述套筒停止在前进端的停止装置，

上述活塞杆相对套筒后退时，在其后退端使两者相互止动的第一止动装置，和相对前进时，在其前进端使两者相互止动的第二止动装置。

2.按权利要求1所述的两行程缸，其特征在于，使上述套筒在前进端停止的停止装置是形成于该套筒基端部外周的凸缘部，该凸缘部在上述前进端止动于缸体的杆孔内侧端。

3.按权利要求1所述的两行程缸，其特征在于，上述第一止动装置是形成于活塞杆前端的大直径部，在活塞杆后退端，该大直径部抵接于套筒前端部；而上述第二止动装置是活塞，在活塞杆的前进端，该活塞抵接于套筒后端部。

4.按权利要求2所述的两行程缸，其特征在于，上述第一止动装置是形成于活塞杆前端的大直径部，在活塞杆后退端，该大直径部抵接于套筒前端部；而上述第二止动装置是活塞，在活塞杆前进端，该活塞抵接于套筒后端部。

5.按权利要求1所述的两行程缸，其特征在于，该两行程缸通过上推可使负荷升降地、纵向向上地设置活塞杆，在上述2个孔上连接着供给相互为等压的压力流体的流体供给装置。

6.按权利要求1所述的两行程缸，其特征在于，该两行程缸通过上拉可使负荷升降地、纵向向下地设置活塞杆，在上述2个孔上连接有流体供给装置，用于向通到头侧压力室的头侧孔供给低压压力流体，向通到杆侧压力室的杆侧孔供给高压压力流体，这些压力流体的压力差是使上述活塞停于中间停止位置所需要的压力差。

7.按权利要求1所述的两行程缸，其特征在于，该两行程缸设置成其活塞在中间停止位置不直接承受负荷重量的状态；在上述2个孔上连接流体供给装置，用于向通到头侧压力室的头侧孔供给低压压力流体，向通到杆侧压力室的杆侧孔供给高压压力流体，这些压力流体的压力差是使上述活塞停于中间停止位置所需要的压力差。

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