一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸，包括缸體、前端蓋、后端蓋與活塞組件，所述活塞組件包括活塞、后端鉸接在所述活塞上的活塞桿，所述前端蓋上開設有可供所述活塞桿擺動地穿出的通孔，所述活塞與所述前端蓋之間設有用于提供所述活塞沿前后方向彈性回復力的壓縮彈簧。該單作用缸能夠輸出往復擺動等非直線運動，其軸向尺寸小，且力學特性優(yōu)良，沖擊較小。此外，該單作用缸結(jié)構(gòu)簡單，部件較小，還具有較高的機械效率。
【專利說明】一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸。
[0003]【背景技術(shù)】
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，一般的固定式液壓缸或氣缸，活塞桿只能輸出往復直線運動。當需要輸出往復擺動等非直線運動時，一般采用的方法主要有兩種:一種是在活塞桿12’的前端鉸上一根連桿13’，以解決自由度不足的問題，如圖1所示，這種方法的缺點是整個裝置在液壓缸或氣缸軸向上的尺寸過大，極不緊湊，同時，運動過程中，附加的連桿13’對活塞桿12’具有徑向分力，從而對活塞桿12’形成彎矩，容易引起活塞桿的變形，即產(chǎn)生撓度；另一種是采用后端鉸接式的液壓缸或氣壓缸，如圖2所示，這種方法的缺點是缸體21’、活塞23’與活塞桿22’一起擺動，擺動部分的質(zhì)量過大，造成慣性力很大，從而形成很大的沖擊，整個裝置的受力狀態(tài)惡劣，沖擊噪聲也較大。
[0005]綜上，創(chuàng)新出一種缸體固定、不需要附加連桿，且能夠輸出往復擺動等非直線運動的液壓缸或氣缸，在工程機械等領(lǐng)域具有非常積極的意義。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種軸向尺寸小、力學性能好，且能夠輸出往復擺動等非直線運動的鉸接內(nèi)桿式單作用缸。
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸，包括缸體、前端蓋、后端蓋與活塞組件，所述活塞組件包括活塞、后端鉸接在所述活塞上的活塞桿，所述前端蓋上開設有可供所述活塞桿擺動地穿出的通孔，所述活塞與所述前端蓋之間設有用于提供所述活塞沿前后方向彈性回復力的復位彈簧。
[0009]優(yōu)選地，所述復位彈簧為壓縮彈簧。
[0010]進一步優(yōu)選地，所述壓縮彈簧為非線性蝶形彈簧。
[0011]優(yōu)選地，所述活塞桿的后端通過銷軸鉸接在所述活塞上。
[0012]優(yōu)選地，所述活塞桿的后端具有球頭，所述活塞的前端固定地設有與所述球頭相配合的球頭座，所述球頭萬向轉(zhuǎn)動地設于所述球頭座上。
[0013]進一步優(yōu)選地，所述活塞上開設有開口朝前的凹槽，所述球頭座包括收容在所述凹槽中且具有內(nèi)球面的支承座、用于將所述支承座固定在所述凹槽中的壓蓋，所述壓蓋上開設有內(nèi)孔，所述內(nèi)孔中設有開口彈性圈，所述球頭與所述內(nèi)球面之間球面接觸且所述開口彈性圈卡設在所述球頭上。
[0014]作為一種具體的實施方式，所述開口彈性圈為C形圈。[0015]由于上述技術(shù)方案的運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點:
本發(fā)明的鉸接內(nèi)桿式單作用缸，由于將活塞桿鉸接在活塞上，解決了傳統(tǒng)的單作用缸僅能輸出往復直線運動的缺陷，其能夠輸出往復擺動等非直線運動。這相比傳統(tǒng)的固定式液壓缸或氣缸的活塞桿的前端鉸接連桿的方式，極大地縮小了軸向尺寸；而相比后端鉸接式的液壓缸或氣缸，擺動部分質(zhì)量大幅降低，從而大幅度地降低沖擊所帶來的負面影響。本發(fā)明的單作用缸結(jié)構(gòu)簡單，部件較少，制造和裝配工藝性好，生產(chǎn)成本低。
[0016]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]附圖1為現(xiàn)有技術(shù)中活塞桿前端鉸接有連桿的液壓缸或氣壓缸的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖2為現(xiàn)有技術(shù)中后端鉸接式的液壓缸或氣壓缸的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖3為本發(fā)明的實施例1的單作用缸的工作原理示意圖一；
附圖4為本發(fā)明的實施例1的單作用缸的工作原理示意圖二；
附圖5為實施例1中活塞桿與活塞的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖6為本發(fā)明的實施例2的單作用缸的工作原理示意圖一；
附圖7為本發(fā)明的實施例2的單作用缸的工作原理示意圖二；
附圖8為實施例2中活 塞桿與活塞的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
其中:11’、21’ 一缸體；12’、22’ 一活塞桿；13’ 一連桿；23’ 一活塞。
[0018]1、缸體;2、后〗而蓋;3、ill立而蓋;31、通孔;4、活塞;5、活塞桿;51、球頭;6、壓縮彈簧、銷軸；8、球頭座；81、支承座；82、壓蓋；83、C形圈；9、輸出桿組；91、第一桿；92、第二桿；93、沖頭。
[0019]
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體的實施例來對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的闡述。
[0021]以下關(guān)于方向的定義中，均是按照該單作用缸工作時活塞桿運動的方向來定義的，活塞桿相對缸體向外移動的方向為前，反之為后，亦即圖3、圖4、圖6、圖7中的左右方向，其中左方為后，右方為前。
[0022]實施例1
參見圖3、圖4所示的鉸接內(nèi)桿式單作用缸，包括缸體1、固設于缸體I后端的后端蓋2、固設于缸體I前端的前端蓋3、以及活塞組件?；钊M件包括活塞4和活塞桿5，活塞桿5的后端通過銷軸7鉸接在活塞4上，如圖5所示。
[0023]前端蓋3上開設有可供活塞桿5擺動地穿出的通孔31，該通孔31的孔徑應根據(jù)活塞桿5擺動的幅度予以確定，從而形成對活塞桿5的讓位。后端蓋2與活塞4之間形成封閉的壓力腔。缸體I中位于活塞4與前端蓋3之間還設有用于提供活塞4沿前后方向彈性回復力的復位彈簧，該復位彈簧可采用力學特性為非線性的壓縮彈簧6。
[0024]本實施例中，活塞桿5的前端連接有輸出桿組9以用于動力輸出，在這里，該輸出桿組9包括第一桿91、第二桿92、沖頭93。第一桿91的一端鉸接在機架上，其另一端鉸接在活塞桿5的前端，第二桿92的一端鉸接在活塞桿5的前端，其另一端鉸接在沖頭93上，沖頭93可沿豎直方向升降地設于機架上。
[0025]在初始狀態(tài)下，參見圖3所示，在壓縮彈簧6的推力作用下，活塞4位于缸體I的后部。工作時，壓縮氣體/液壓油通過開設在后端蓋2上的進氣孔/進油孔進入壓力腔中，活塞4向前移動，帶動活塞桿5擺動并作用于第一桿91與第二桿92，帶動第一桿91和第二桿92擺動并驅(qū)動沖頭93向下移動實現(xiàn)沖擊。此時壓縮彈簧6被擠壓在活塞4與前端蓋3之間，如圖4所示。
[0026]當活塞桿5向前運動結(jié)束后，壓力腔中的壓縮氣體通入大氣或液壓油回流至油箱，在壓縮彈簧6的推力作用下，推動活塞4向后移動，活塞4后移帶動活塞桿5擺動，活塞桿5作用于第一桿91與第二桿92并帶動沖頭93沿豎直方向上移復位。
[0027]當然，當輸出桿組9為其他機構(gòu)時，活塞桿5可根據(jù)其連接的機構(gòu)的需要輸出往復擺動或其他非直線運動。
[0028]本實施例中，壓縮彈簧6采用的是非線性的蝶形彈簧。由于蝶形彈簧的力學特性是非線性的，選用蝶形彈簧時可根據(jù)實際應用的工況來選取合理的力學特性區(qū)間，這樣可以使得彈簧的復位力變化范圍大幅度縮小，可有效地提高該柱塞缸的機械效率，有利于節(jié)能。而傳統(tǒng)的拉伸螺旋彈簧由于其力學特征是線性的，其剛度與其變形量成正比，導致變形量較大時，其復位力顯著變大，而這一復位力需要消耗額外提供給柱塞作用力來克服，勢必將在系統(tǒng)壓力一定的條件下，造成缸徑擴大，本發(fā)明則很好地解決了這一問題，缸體的直徑相比現(xiàn)有技術(shù)進一步減小。此外，蝶形彈簧可采用疊片的形式來提高剛度，這使得本發(fā)明的單作用缸的輸出力具有更大的調(diào)節(jié)范圍，使其具有更好的通用性。
[0029]實施例2
參見圖6、圖7所示的鉸接內(nèi)桿式單作用缸，該單作用缸相比實施例1的區(qū)別僅在于活塞桿5與活塞4的連接方式。在本實施例中，活塞桿5的后端與活塞4采用球頭鉸接的方式連接的。參見圖8所示，活塞桿5的后端具有球頭51，活塞4的前端固定地設有與球頭51相配合的球頭座8，球頭51萬向轉(zhuǎn)動地設于球頭座8上。在本實施例中，活塞4上開設有開口朝前的凹槽，球頭座8包括具有內(nèi)球面的支承座81、開設有內(nèi)孔的壓蓋82以及開口彈性圈83。
[0030]支承座81收容在活塞4上的凹槽中，壓蓋82則用于將支承座81固定在上述凹槽中，開口彈性圈83采用C形圈，其設于壓蓋82的內(nèi)孔中?；钊麠U5與活塞4連接時，將活塞桿5的球頭51向壓蓋82的內(nèi)孔中壓入時，開口彈性圈83的徑向尺寸變大，使得球頭51的大半部分越過開口彈性圈83而與支承座81的內(nèi)球面之間球面接觸，此時，開口彈性圈83的徑向尺寸收縮卡設在球頭51上，將活塞桿5的球頭51保持在支承座81與壓蓋82之間。
[0031]本實施例的單作用缸的工作原理與實施例1相似，此處不再贅述。
[0032]采用本實施例中活塞4與活塞桿5的連接方式，該單作用缸工作時，活塞4與活塞桿5之間為球面接觸，相比實施例1的圓柱面鉸接方式，其作用應力小，承載能力相對較大。
[0033]綜上，本發(fā)明的鉸接內(nèi)桿式單作用缸，由于將活塞桿5鉸接在活塞4上，解決了傳統(tǒng)的單作用缸僅能輸出往復直線運動的缺陷，其能夠輸出往復擺動等非直線運動。這相比傳統(tǒng)的固定式液壓缸或氣缸的活塞桿的前端鉸接連桿的方式，極大地縮小了軸向尺寸；而相比后端鉸接式的液壓缸或氣缸，擺動部分質(zhì)量大幅降低，從而大幅度地降低沖擊所帶來的負面影響。[0034]此外，本發(fā)明中采用力學特性為非線性的壓縮彈簧6，其復位力的變化范圍幅度小，相應地提高了該單作用缸的機械效率，使得該單作用缸的力傳遞效率得到提高，有利于節(jié)能。本發(fā)明的單作用缸結(jié)構(gòu)簡單，部件較少，制造和裝配工藝性好，生產(chǎn)成本低。
[0035]上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸，包括缸體、前端蓋、后端蓋與活塞組件，其特征在于:所述活塞組件包括活塞、后端鉸接在所述活塞上的活塞桿，所述前端蓋上開設有可供所述活塞桿擺動地穿出的通孔，所述活塞與所述前端蓋之間設有用于提供所述活塞沿前后方向彈性回復力的復位彈簧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸，其特征在于:所述復位彈簧為壓縮彈黃。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸，其特征在于:所述壓縮彈簧為非線性蝶形彈簧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸，其特征在于:所述活塞桿的后端通過銷軸鉸接在所述活塞上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸，其特征在于:所述活塞桿的后端具有球頭，所述活塞的前端固定地設有與所述球頭相配合的球頭座，所述球頭萬向轉(zhuǎn)動地設于所述球頭座上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸，其特征在于:所述活塞上開設有開口朝前的凹槽，所述球頭座包括收容在所述凹槽中且具有內(nèi)球面的支承座、用于將所述支承座固定在所述凹槽中的壓蓋，所述壓蓋上開設有內(nèi)孔，所述內(nèi)孔中設有開口彈性圈，所述球頭與所述內(nèi)球面之間球面接觸且所述開口彈性圈卡設在所述球頭上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸，其特征在于:所述開口彈性圈為C形圈。
【文檔編號】F15B15/08GK104006021SQ201410259049
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】孫加偉, 鐘康民, 竇云霞 申請人:蘇州勞靈精密機械有限公司