一種隱式串聯(lián)節(jié)能氣缸的制作方法
【專利摘要】現(xiàn)有的顯式串聯(lián)氣缸縱向尺寸過(guò)大，拉桿長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，總體結(jié)構(gòu)剛性差，返程耗能及沖擊噪聲較大。本實(shí)用新型隱式串聯(lián)節(jié)能氣缸的運(yùn)動(dòng)部件為一缸體，其內(nèi)部隱藏有固定的活塞?活塞桿組件，形成提供推力的前氣腔、后氣腔，以及提供返程力的中間氣腔。本實(shí)用新型隱式二級(jí)串聯(lián)節(jié)能氣缸的縱向尺寸，僅為現(xiàn)有二級(jí)顯式串聯(lián)氣缸的一半左右，結(jié)構(gòu)剛性高，制造成本低。由于只有一個(gè)橫截面面積較小的返程氣腔，所以返程耗能、沖擊力與噪聲明顯降低。此外，本實(shí)用新型二級(jí)隱式串聯(lián)節(jié)能氣缸，可以實(shí)現(xiàn)3級(jí)力輸出，能夠進(jìn)一步提高氣缸負(fù)載率，更加有利于節(jié)能。
【專利說(shuō)明】
一種隱式串聯(lián)節(jié)能氣缸
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及氣缸領(lǐng)域，主要涉及一種隱式的串聯(lián)節(jié)能氣缸。
【背景技術(shù)】
[0002]串聯(lián)氣缸俗稱倍力氣缸。采用串聯(lián)氣缸有兩大優(yōu)點(diǎn):(一)可以避免缸徑過(guò)大而導(dǎo)致制造成本急劇升高。例如，2只缸徑Φ 320的串聯(lián)氣缸，其輸出力相當(dāng)于I只缸徑Φ 450的氣缸，而其制造成本遠(yuǎn)低于后者。(二)串聯(lián)氣缸可以進(jìn)行分級(jí)力輸出。例如，二級(jí)串聯(lián)氣缸，根據(jù)所需要的輸出力，可以讓2只氣缸同時(shí)工作，也可以只讓I只氣缸工作。因而可在一定程度上減輕“大馬拉小車”的現(xiàn)象，降低推力與系統(tǒng)壓力冗余，提高氣缸的負(fù)載率，有利于節(jié)能。
[0003]但是，現(xiàn)有的串聯(lián)氣缸，是對(duì)相同規(guī)格的氣缸進(jìn)行簡(jiǎn)單的縱向疊加，后氣缸活塞桿的前端，固定或頂在前氣缸活塞的后端面上。我們把這種縱向簡(jiǎn)單疊加的串聯(lián)氣缸，稱為顯式串聯(lián)氣缸，因?yàn)榭梢詮耐庥^直接判斷出來(lái)其屬于串聯(lián)氣缸?？v向簡(jiǎn)單疊加的顯式串聯(lián)氣缸，有一個(gè)被人們長(zhǎng)期忽視的嚴(yán)重缺點(diǎn):氣缸總的縱向尺寸過(guò)大，拉桿長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，造成總體結(jié)構(gòu)剛性很差。
[0004]此外，現(xiàn)有串聯(lián)氣缸在返程時(shí)，由于存在多個(gè)返程腔，而且有桿腔橫截面面積過(guò)大而造成容積過(guò)大，不僅會(huì)無(wú)謂消耗大量壓縮空氣，造成能源浪費(fèi)，而且會(huì)造成較大的沖擊力與噪聲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是，徹底解決現(xiàn)有顯式串聯(lián)氣缸縱向尺寸過(guò)大，拉桿長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，總體結(jié)構(gòu)剛性很差的問(wèn)題，并相應(yīng)克服其返程耗能過(guò)多及沖擊噪聲較大的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種總體結(jié)構(gòu)剛性高，返程耗能少，且沖擊噪聲較低的串聯(lián)氣缸，為有關(guān)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域提供一種具有顯著技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)勢(shì)的新型氣動(dòng)執(zhí)行元件。
[0006]為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種隱式串聯(lián)節(jié)能氣缸，包括固定部件與運(yùn)動(dòng)部件，所述運(yùn)動(dòng)部件為一缸體，所述固定部件包括相對(duì)固定的固定缸筒與活塞_活塞桿組件;所述缸體的外表面與所述固定缸筒的內(nèi)表面配合而可相對(duì)滑動(dòng)，所述缸體的內(nèi)表面與所述活塞-活塞桿組件配合而可相對(duì)滑動(dòng)，形成提供推力的前氣腔、后氣腔，以及提供返程力的中間氣腔。所述固定部件上，分別設(shè)有通向所述前氣腔、后氣腔及中間氣腔的孔道。
[0007]由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列顯著優(yōu)勢(shì):
[0008]1、現(xiàn)有的縱向簡(jiǎn)單疊加的二級(jí)顯式串聯(lián)氣缸，運(yùn)動(dòng)部件是前后兩個(gè)氣缸的兩套活塞-活塞桿組件，而本實(shí)用新型隱式串聯(lián)氣缸的運(yùn)動(dòng)部件僅為I只缸體，固定部件的活塞-活塞桿組件，隱藏于運(yùn)動(dòng)部件的缸體之中，所以從外觀上根本不能夠判斷其是否為串聯(lián)氣缸，亦即形成了隱式串聯(lián)氣缸。這種隱式二級(jí)串聯(lián)氣缸的縱向尺寸，僅為二級(jí)顯式串聯(lián)氣缸的一半左右，故其結(jié)構(gòu)剛性大幅度提尚。
[0009]2、本實(shí)用新型隱式串聯(lián)氣缸，只有一個(gè)返程氣腔，且其橫截面面積較小，所以其返程需要消耗的壓縮空氣量顯著減少，有利于節(jié)能。此外，返程沖擊力與噪聲也會(huì)明顯降低。
[0010]3、本實(shí)用新型隱式串聯(lián)節(jié)能氣缸，由于運(yùn)動(dòng)部件是I只缸體，其剛性也明顯高于傳統(tǒng)氣缸的活塞-活塞桿組件。
【附圖說(shuō)明】
[0011]附圖1、2、3、4是本實(shí)用新型隱式串聯(lián)節(jié)能氣缸的結(jié)構(gòu)與工作原理示意圖。
[0012]圖中，1、固定部件:11、固定缸筒；12、活塞-活塞桿組件；13、后氣腔孔道；14、中間氣腔孔道;15、前氣腔孔道；
[0013]2、運(yùn)動(dòng)部件:21、運(yùn)動(dòng)缸體;22、力輸出端頭;3、后氣腔4、中間氣腔5、前氣腔。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。
[0015]由附圖可見(jiàn)，本實(shí)用新型隱式串聯(lián)節(jié)能氣缸包括包括固定部件I與運(yùn)動(dòng)部件2。固定部件I主要包括固定缸筒11，活塞-活塞桿組件12;運(yùn)動(dòng)部件2主要包括運(yùn)動(dòng)缸體21，力輸出端頭22。運(yùn)動(dòng)缸體21的外表面，與固定缸筒11的內(nèi)表面配合而可相對(duì)滑動(dòng);運(yùn)動(dòng)缸體21的內(nèi)表面，與活塞-活塞桿組件12的外表面配合而可相對(duì)滑動(dòng)，活塞-活塞桿組件12隱藏于運(yùn)動(dòng)缸體21之中；固定部件I與運(yùn)動(dòng)部件2的上述配合，形成了提供推力的后氣腔3、前氣腔5，以及提供返程力的中間氣腔4。固定部件I上，分別設(shè)有由外部通向后氣腔3的孔道13，通向中間氣腔4的孔道14，通向前氣腔5的孔道15。
[0016]圖1是壓縮空氣通過(guò)孔道13與孔道15，分別同時(shí)進(jìn)入后氣腔3與前氣腔5，而中間氣腔4通過(guò)孔道14與大氣相通的工作狀態(tài)。設(shè)固定缸筒11的內(nèi)徑即運(yùn)動(dòng)缸體21的外徑SD1，運(yùn)動(dòng)缸體21的內(nèi)徑為D2，活塞桿直徑為d，則這種工作狀態(tài)下，壓力為P的壓縮空氣，對(duì)運(yùn)動(dòng)缸體21后端面產(chǎn)生的推力為Fi=Ji(Di2-d2)p/4，對(duì)運(yùn)動(dòng)缸體21前內(nèi)端面產(chǎn)生的推力為F2=JrD22P/
4。在?1與內(nèi)的共同作用下，運(yùn)動(dòng)缸體21以速度V向前運(yùn)動(dòng)，并可通過(guò)力輸出端頭22，對(duì)外輸出總作用力 F=Fi+F2=Jr(Di2+D22-d2)p/4，進(jìn)行做功。
[0017]圖2是壓縮空氣通過(guò)孔道13進(jìn)入后氣腔3，而前氣腔5通過(guò)孔道15，中間氣腔4通過(guò)孔道14，與大氣相通的工作狀態(tài)。這種工作狀態(tài)下，運(yùn)動(dòng)缸體21以速度V1向前運(yùn)動(dòng)，并可通過(guò)力輸出端頭22，對(duì)外輸出作用進(jìn)行做功。
[0018]圖3是壓縮空氣通過(guò)孔道15進(jìn)入前氣腔5，而后氣腔3通過(guò)孔道13，中間氣腔4通過(guò)孔道14，與大氣相通的工作狀態(tài)。這種工作狀態(tài)下，運(yùn)動(dòng)缸體21以速度V2向前運(yùn)動(dòng)，并可通過(guò)力輸出端頭22，對(duì)外輸出作用力F2=3iD22p/4，進(jìn)行做功。
[0019]圖4是壓縮空氣通過(guò)孔道14進(jìn)入中間氣腔4，而后氣腔3通過(guò)孔道13，前氣腔5通過(guò)孔道15，與大氣相通的工作狀態(tài)。這種工作狀態(tài)下，壓縮空氣作用于運(yùn)動(dòng)缸體21的后內(nèi)端面，驅(qū)動(dòng)其以較快的速度V3向后運(yùn)動(dòng)進(jìn)行返程，返程力為F3=3i(D22-d2)p/4。
[0020]由附圖不難分析出，本實(shí)用新型隱式串聯(lián)節(jié)能氣缸，具有下列顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)勢(shì):
[0021 ] 1、縱向尺寸僅為顯式串聯(lián)氣缸的一半左右，結(jié)構(gòu)剛性大幅度提尚，制造成本明顯降低。
[0022]2、由于只有一個(gè)返程氣腔，且其橫截面面積較小，所以其返程需要消耗的壓縮空氣量顯著減少，有利于節(jié)能。此外，返程沖擊力與噪聲也會(huì)明顯降低。
[0023]3、現(xiàn)有的二級(jí)顯式二級(jí)串聯(lián)氣缸只能實(shí)現(xiàn)2級(jí)力輸出，而本實(shí)用新型隱式串聯(lián)節(jié)能氣缸可以實(shí)現(xiàn)3級(jí)力輸出，因此，相對(duì)于前者能夠進(jìn)一步減輕“大馬拉小車”的現(xiàn)象，進(jìn)一步降低推力與系統(tǒng)壓力冗余，進(jìn)一步提尚氣缸的負(fù)載率，更加有利于節(jié)能。
[0024]綜上所述，本實(shí)用新型隱式串聯(lián)節(jié)能氣缸，是一種總體結(jié)構(gòu)剛性高，節(jié)能降噪的新型氣動(dòng)執(zhí)行元件。
[0025]本實(shí)用新型隱式串聯(lián)節(jié)能氣缸的創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理，同樣可以用于設(shè)計(jì)串聯(lián)液壓缸，故其保護(hù)范圍亦涵蓋液壓缸。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種隱式串聯(lián)節(jié)能氣缸，其特征在于:氣缸包括固定部件與運(yùn)動(dòng)部件，所述運(yùn)動(dòng)部件為一缸體，所述固定部件包括相對(duì)固定的固定缸筒與活塞-活塞桿組件;所述缸體的外表面與所述固定缸筒的內(nèi)表面配合而可相對(duì)滑動(dòng)，所述缸體的內(nèi)表面與所述活塞-活塞桿組件配合而可相對(duì)滑動(dòng)，形成提供推力的前氣腔、后氣腔，以及提供返程力的中間氣腔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隱式串聯(lián)節(jié)能氣缸，其特征在于:所述固定部件上，分別設(shè)有通向所述前氣腔、后氣腔及中間氣腔的孔道。
【文檔編號(hào)】F15B15/20GK205533532SQ201620355387
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月26日
【發(fā)明人】鐘康民, 竇云霞
【申請(qǐng)人】蘇州普來(lái)可瑞機(jī)電技術(shù)有限公司