CN1213426A - 单动式的气压活塞气缸装置 - Google Patents

Abstract

压力活塞气缸装置是在一个工作方向完成工作行程,不用外部供给压缩空气就可回到工作行程初始位置的单动式。包含具有气缸套(1),前端(2),后端(3)和在缸中往复运动的活塞(5)的气缸部分。其中供给压缩空气的装置(39)只与后端(3)连结。气缸部分设有在活塞的工作行程中把活塞(5)的卸载侧(26)的空气排出的装置,和在工作行程接近结束时在活塞(5)的卸载侧(26)积蓄备用压缩空气使活塞返回到工作行程的初始位置的装置。

Description

单动式的气压活塞气缸装置

本发明总的涉及单动式的气压活塞气缸装置，具体地涉及在一个工作方向上完成工作行程，并由一个小的力使其回到其初始位置的活塞气缸装置。

现有技术提出的一种单动式的气缸设成使得活塞的压力侧在整个工作行程中都承受高压压缩空气的压力而活塞的卸载(不工作)侧在工作行程的大部分只承受很小的压力，但在距工作行程结束的很小一段距离内给活塞的所述卸载侧施加与压力侧相同的压力。活塞的工作侧的压力解除后，在活塞的卸载侧仍保持压力。所述压力用于使活塞回到其工作行程的初始位置，这样，压力缸的压力侧的压力排掉，从而活塞只能靠所述返回压缩空气做功而返回。气压缸的这种运行方法，必须储存有大量压缩空气。瑞典9401187-1号专利(相当于PCT/SE 95/01115)示出了一种先前提出的气动“储气气压缸”的一实例。

然而在某些情况下，希望活塞在其整个工作行程或至少几乎整个工作行程的运行中都受到全部压力，而气缸的卸载侧实际上在整个工作行程中排出压缩空气。常常也希望气缸在制造上做到只在气缸的一端特别靠近其压力侧的一端有连结压缩空气的装置。

有可能出现在允许活塞在整个工作行程都在全部压力下运行的同时要在气缸的卸载区内积聚供返回用的气压的问题。在组件制造上要做到活塞在换向时不以强力撞击气缸的端部也是很重要的。如果活塞以全力冲进气缸的前端，会发生这种撞击。

因此本发明的目的是提供一种活塞在其整个工作行程中都承受全部工作压力而气缸的卸载区在活塞的整个或几乎整个工作行程中都排出空气的单动式压力活塞气缸装置。在整个工作行程结束后，在活塞运行的第二阶段，在气缸内安装的一个或多个压缩空气箱内产生返回空气。为此目的，以及为了防止活塞至少在工作行程中强烈冲击气缸的前端，活塞和气缸设有减缓活塞运动最后阶段冲力的配合装置。

而且根据本发明，活塞气缸装置的活塞上设有一个让少量的有全压的空气在所述第二阶段进入气缸的一个或多个压缩空气箱内的阀门装置。所述少量压缩空气用于使活塞回到其工作行程的初始位置。重要的是，所述阀门要在整个工作行程内保持于关闭状态，因为压缩空气被转移到返回室会减少总压力及减缓活塞的运动。

另外，通过下面参照附图的详细说明就会明白本发明的特点和优点，附图中：

图1是通过说明本发明的活塞气缸装置的一个实例的实施例，在其工作行程的轴向剖面图。

图2是图1的装置沿图1的Ⅱ-Ⅱ线的横向剖面图。

图3示出图1中的活塞气缸装置在工作行程刚刚结束及活塞即将开始返回行程时的情形。

图4与图3相似，但示出所述组件在返回行程刚刚结束，包括工作行程和返回行程在内的新的运行周期即将开始的情形。

图中所示的活塞气缸装置总的说来包含一个具有前端2，和安装了排气阀4的后端3，还具有工作活塞5及连结于其上的返回气阀6的压力缸套1。

气缸套1的本身是已知的形式，它具有星形截面，其中各星臂7都有一个贯穿轴向的管道。在图示的例子中，安装螺钉8拧于其中4个星形臂上。在其余的管道中有两个相对的管道用作压缩空气管道，其中的一个用作压缩空气室9，另一个用作返回空气管道10。剩下的管道可以用于，例如：作安装电线的管道。

前端2设成活塞杆11的导向器，活塞杆11穿过所述前端2。前端的内部设有一个杯形凹口，目的是形成供连结于工作活塞5的前阻尼活塞13之用的前阻尼室12。有一个狭窄的管道14从所述前阻尼室12通到气缸套1的返回空气管道10内。前端还有一个带密封圈的肩部，气缸套1即安装于其上。

与前端一样，后端3也有一个带密封圈的肩部，气缸套的后端用轴向螺钉8固定于其上。所述后端3上也设有一个与活塞5固定的成为一体的后阻尼活塞16相匹配的阻尼室15。在后端3内安装一个阀门。所述阀门包含一个阀门活塞18。所述阀门活塞安装于阀门管道19内，受弹簧17推动，可在上、下位置之间移动，到达上位置是弹簧17推动的结果，到达下位置是由于阀门管道19处于工作压力之下的结果。有一个水平管道20从阀门管道19通到气缸套的上部管道9内。所述管道20为位于离该管道后端不远处的柱塞21所封住，在所述柱塞21的前面(从后端看)有一个横孔22通到活塞5与后端3之间的压力室23。

轴向阀门孔24从阀门管道19的中间位置延伸出，而管道25则从所述阀门孔24延伸出通向返回空气管道10，这样在阀门活塞18在压力弹簧17处于受压位置时，返回空气室26就通过管道14、10、25、24与环境空气相连通(排除压力)。阀门管道19与一个压缩空气阀门(未显示)相联接，所述压缩空气阀门可以由适当的步进电动机控制因而可以对压力室交替地加压和卸压。

在活塞5的卸压侧设有一个返回气阀6，所述返回气阀6包含阀杆27和第二压力通道29，阀杆27具有穿过后阻尼活塞16和占阀杆自身一些长度的第一轴向压力通道28；第二压力室从阀杆27的纵向中部纵向延伸到活塞杆11内的压缩空气箱30，活塞杆11以螺纹连结于阀杆的前端31及其卸载端。在阀杆27上安装了可以轴向滑动的滑阀32。滑阀32的端部设成能与前阻尼活塞13相配。所述滑阀在压力弹簧33的反弹下，可以在阀杆27上稍微移动一些距离。所述弹簧33安装在活塞5上并趋向于把滑阀压向前端2的方向。这种向前移动为活塞杆11的肩部34所限制。滑阀为压力弹簧33推到头时前阻尼活塞13即与所述肩部接触。滑阀32有两个径向孔，一个后孔35，它在滑阀受压的情况下与后压力室28相通从而与压力室23也相通；和一个前孔36，类似地在滑阀受压的情况下与前压力室29和活塞杆11的压缩空气室30相通。因为前阻尼活塞13被推进阻尼室12，滑阀的孔35和36打开，从而前阻尼活塞13后端的环37与阻尼室12的后端接合。因而活塞杆11与阀杆27略微移动一点距离，从而滑阀弹簧33被压缩，滑阀的孔35和36分别与阀杆27的第一压力室28和第二压力室29相联。

为了消除压力室23内的压力解除后及弹簧33没有来得及伸展开，关闭返回空气阀6之前卸载侧的空气受压通过孔35倒流进入压力室23的危险，孔35设有止回阀，例如采用安装于滑阀32外侧的密封圈38的形式。密封圈38做到打开可以让压缩空气进入返回空气室26，而闭合则可以阻止空气流出所述返回空气室26。

前阻尼活塞13设成与前阻尼室12的尺寸相匹配，使所述活塞13在活塞的向前运动接近前端点时进入前阻尼室12，从而在活塞到达其终止位置之前的一段很短的距离内对活塞的运动阻尼。后阻尼活塞16，当它在后阻尼室15内滑动时相应地为活塞的返回运动提供软制动。

所示的阀门的功能如下：

1．工作阶段

对活塞气缸装置实施操纵的主阀39既可以安装于外部也可包括于活塞气缸装置内，它对压力室23周期性施加压力和释放压力。为了实施工作行程，阀39设成将全部压力引入后端3的阀门管道19，进入上部室9的开放部分，通过孔22再进入压力室23。这在图1中以灰色标出。阀门管道19受压时，阀门活塞18被压下，打通阀门孔24与外界空气之间的连通。活塞向前端2方向移动。返回空气室26内的空气因此被迫通过前端2的管道14通过压力缸套1的返回空气管道10，通过管道25和后端3的阀门孔排到外部去。这样，活塞5的在没有任何反压力下工作。

在某些情况下，可能想要给返回空气室26内稍微提供一点反压力，为此，可以在排气管道的某个地方，例如如图所示在阀门孔24的附近，安装阻气阀40。通过所述阻气阀40可以有控制地积蓄反压力。

2．工作阶段之后的制动阶段

图3中示出的是活塞气缸装置的制动和换向时的情况。当活塞5运动到前阻尼活塞13开始进入阻尼室12时，滑阀32的运动被刹住，而活塞杆11和阀杆27一起继续移动一小段距离。因而，滑阀32与阀杆27有关地作相对位移，并且压缩弹簧33。在位移最大处，也就是阻尼活塞13的环37与前端2的内端结合时的位置，滑阀32的孔35和36与压力室28和29连通。因而全部压力从压力室23通过后滑阀孔35转移到返回空气室26并进一步转移到气缸套1的上部管道的压缩空气室9。全部压力也从返回空气室26通过滑阀前孔36引到前压缩空气室29和活塞杆箱30。阻尼活塞插入时存留于阻尼室12内的少量空气现在通过管道14和返回空气管道10排出。由于管道14很细可以对空气的外流形成一定的阻碍。

3．换向阶段

活塞此时已经完成整个工作行程，主阀39被调整，使得压力室23与外界空气相通。由于阀门管道19内没有压力，后端3内的阀门弹簧17将阀门活塞18上弹，从而关闭阀门孔24和返回空气管道10。

4．返回阶段

在返回空气室26和压缩空气室9,29,30(即图3中以灰色标的部分)有储存空气的压力，可以迫使活塞回到其初始位置(图4中示出)而且这种返回是在不提供任何压缩空气的情况下完成的。活塞从前端2的换向点一开始运动，因为弹簧33将滑阀32弹回与活塞杆11的肩部34接合，因此滑阀32立即关闭阀杆27的阀孔35和36。返回运动接近结束时，因为后减缓活塞16被压入后减缓室15使活塞的运动减缓。

这样整个运行周期即告结束，主阀39又调整到施压情况下，从而新的1-2-3-4周期又从图4所示的位置开始。

Claims (7)

1．一种气压活塞气缸装置，它是在一个工作方向上完成工作行程，不用外部供给的压缩空气而回到其初始位置的单动式，它包括具有气缸套(1)，前端(2)、后端(3)和在所述气缸内往复运动的活塞(5)的气缸部分；它还有与后端(3)连结，用于供给压缩空气的装置(39)，其特征是，气缸(1、2、3)设有在活塞工作行程中从活塞(5)的卸载侧(26)排除空气的装置(10、25、4)，和在工作行程即将结束时在活塞(5)的卸载侧(26)积蓄备用的压缩空气用来使活塞回到其工作行程初始位置的装置(9,26,29,30)。

2．根据权利要求1的活塞气缸装置，其特征还在于排除活塞卸载侧空气的装置包含一排气管道(10,25)，通过供给和排除压缩空气而分别使压缩空气进入或排出后端(3)和活塞(5)之间的压力室(23)，从而控制排气阀(4)而可以分别打开和关闭所述的排气管道(10,25)。

3．根据权利要求2的活塞气缸装置，其特征还在于所述的阀门包含一阀门活塞(18)，它设成可由弹簧(17)使之偏斜而至关闭位置和由压力室(23)的压力而至打开位置。

4．根据权利要求1、2或3的活塞气缸装置，其特征还在于工作行程快要结束时在活塞(5)的卸载侧积蓄备用压缩空气的装置(9,26,29,30)包含与活塞联接并具有能在其上滑动的桶形滑阀(32)的阀杆(27)，而滑阀(32)由于弹簧(33)的弹力常态下与活塞(5)保持一定间隔，在工作行程接近结束时，滑阀被迫滑向活塞(5)的方向，从而在组件的压力室(23)和一个或多个排气箱(9,29,30)之间打开一个或多个孔(35,36)，从而使这些箱内产生用于把活塞(5)推回到工作行程的初始位置的压力。

5．根据权利要求4的活塞气缸装置，其特征还在于阀杆(27)上设有第一压力室(28)和第二压力室(29)，第一压力室(28)从组件的压力室(23)经阀杆(27)之阀孔(35)通到返回空气室(26)，第二压力室(29)把第二阀孔(36)与活塞杆(11)内的压缩空气箱(30)联接起来，其压力用于在后端(3)的排气阀(4)关闭和滑阀(32)移动到阀杆(27)的关闭位置之后，使活塞回到工作行程的初始位置。

6．根据权利要求5的活塞气缸装置，其特征还在于在气缸套(1)的管道中有一个辅助的压缩空气室(9)。

7．根据上述权利要求的任一项的活塞气缸装置，其特征还在于在活塞(5)的后侧及滑阀(32)的前面，设有阻尼活塞(16,13)，分别与后端(3)和前端(2)的阻尼室(15,12)配合工作。

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