一種內(nèi)置氣動(dòng)緩沖裝置的高速氣缸的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高速氣缸領(lǐng)域，尤其涉及一種內(nèi)置氣動(dòng)緩沖裝置的高速氣缸。
【背景技術(shù)】
[0002] 自20世紀(jì)初，國(guó)外眾多研究發(fā)明者提出了許多氣缸的內(nèi)部緩沖裝置，主要體現(xiàn)在 美國(guó)、日本、德國(guó)的一些專利技術(shù)當(dāng)中：
[0003] US3933080A主要使用了兩個(gè)腔體來控制氣缸的緩沖過程，第一個(gè)腔體是由活塞、 緩沖柱塞和缸體圍成的，在腔體的排氣通道的出口處布置有一個(gè)壓力釋放閥。第二個(gè)腔體 是由末端的緩沖柱塞和底部的緩沖柱塞孔組成，可感知到氣缸進(jìn)入緩沖階段背壓腔的初始 壓力，該壓力與氣缸活塞的返回速度相關(guān)。當(dāng)氣缸活塞接近行程終點(diǎn)時(shí)，緩沖柱塞進(jìn)入到緩 沖柱塞孔，此時(shí)第二個(gè)腔體內(nèi)的壓力逐漸增加，由于該壓力作用在第一腔體排氣通道出口 端壓力釋放閥的無彈簧一側(cè)，壓力的增加會(huì)使壓力釋放閥的排氣速度降低，這樣便減緩了 第一個(gè)腔體的排氣速度。此發(fā)明專利僅針對(duì)氣缸的回程階段，未能提出氣缸伸出過程的緩 沖方案。
[0004] US5423243A在活塞的兩端增加了緩沖柱塞，在氣缸的端部是結(jié)構(gòu)較為特殊的端 蓋，具備與緩沖柱塞長(zhǎng)度相當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)孔。在活塞的絕大部分行程，氣缸排氣是通過有效截面積 與緩沖柱塞相同的緩沖柱塞孔進(jìn)行。當(dāng)緩沖柱塞插入至該緩沖柱塞孔并在緩沖密封圈的作 用下，背壓腔的氣體將被封住。氣體將通過第二個(gè)排氣通道進(jìn)入到可通過彈簧調(diào)整排氣壓 力的壓力釋放閥前端，壓力釋放閥閥的出口與氣缸的排氣口聯(lián)通，當(dāng)背壓腔的壓力超出壓 力釋放閥的調(diào)整壓力時(shí)，壓力釋放閥開啟，背壓腔的氣體便可從壓力釋放閥排出。壓力釋放 閥的開口度決定了排氣速度的大小和活塞的減速幅度。此發(fā)明專利壓力釋放閥的開啟壓力 通過手動(dòng)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且很難適應(yīng)各種工況的變化。
[0005] US5517898A使用雙重的方法實(shí)現(xiàn)氣缸的緩沖，一方面當(dāng)氣缸接近行程終點(diǎn)時(shí)，使 用緩沖套筒來逐步限制排氣流的大小，緩沖套筒的主要結(jié)構(gòu)特征為：內(nèi)部沿周向和軸向分 布有一系列的凹槽，徑向分布有一系列的通孔，凹槽與通孔彼此相通。另一方面，在氣缸接 近行程終點(diǎn)之后，氣缸活塞撞擊一小活塞，進(jìn)而迅速地排出緩沖腔剩余的氣體，排氣的快慢 程度取決于小活塞的位置。是典型的漸變緩沖方式，緩沖腔排氣速度跟隨緩沖柱塞的位移 與緩沖套筒的表面的孔型，緩沖規(guī)律固定，工況適應(yīng)能力較差。
[0006] US7395749B2采用中空的活塞桿實(shí)現(xiàn)了兩種功能。第一，中空的活塞桿比實(shí)心的 活塞桿在重量上更輕便，可產(chǎn)生更快的加速度。第二，中空的活塞桿內(nèi)部配置有另外一個(gè)活 塞，該活塞在氣缸縮回階段將排氣通道關(guān)閉，在活塞與端蓋之間形成封閉容腔，進(jìn)而使氣缸 活塞抵達(dá)行程終端時(shí)得到緩沖。此種緩沖方式只適用于氣缸縮回階段的緩沖，而且緩沖過 程容易產(chǎn)生振蕩與反彈。
[0007] US4700611A氣缸的緩沖腔設(shè)置在氣缸前進(jìn)方向的相對(duì)一側(cè)。在緩沖腔體和氣源之 間分布有單向閥和壓力釋放閥。緩沖柱塞橫穿于緩沖腔與氣缸缸筒之間。以氣缸的伸出過 程的運(yùn)行情況為例，當(dāng)活塞伸出到接近終點(diǎn)位置時(shí)，氣缸活塞開始與氣缸有桿側(cè)緩沖柱塞 接觸并帶動(dòng)其移動(dòng)，導(dǎo)致氣缸有桿側(cè)緩沖柱塞與端蓋間的緩沖腔壓力上升，使氣缸的運(yùn)行 得到緩沖。隨著該腔體內(nèi)壓力高過相應(yīng)壓力釋放閥的調(diào)整壓力時(shí)，壓力釋放閥閥開始打開 并將緩沖腔內(nèi)的氣體排至氣缸排氣口。此種緩沖方法在氣缸活塞接近終點(diǎn)時(shí)，排氣過程由 壓力釋放閥決定，如果壓力釋放閥的調(diào)整壓力不當(dāng)，將導(dǎo)致活塞的沖擊或反彈。
[0008] US6408739B1氣缸的內(nèi)部安裝有液壓緩沖裝置，用來緩沖在氣缸抵達(dá)行程終點(diǎn)附 近時(shí)活塞的位移。階梯式的液壓緩沖柱塞與氣缸活塞、活塞桿相配合形成了兩個(gè)液壓容腔 以及連接兩個(gè)液壓容腔的阻尼孔。當(dāng)氣缸活塞行使至接近行程終點(diǎn)時(shí)，其中一個(gè)液壓活塞 被氣缸的端蓋擋住，相應(yīng)液壓容腔內(nèi)的液壓油被壓縮后經(jīng)阻尼孔進(jìn)入下一個(gè)液壓容腔。液 壓油經(jīng)阻尼孔的流動(dòng)降低了氣動(dòng)活塞的速度，使氣缸的運(yùn)動(dòng)得到緩沖。阻尼孔由一系列的 流體通道組成，這些流體通道可以被安裝在對(duì)面液壓活塞上不同長(zhǎng)度的銷釘按照一定的順 序加以關(guān)閉，進(jìn)而使得阻尼效果可以跟隨氣缸行程終點(diǎn)活塞位移而變化。此發(fā)明專利中的 液壓緩沖裝置的緩沖柱塞與氣缸端蓋在氣缸進(jìn)入緩沖階段時(shí)會(huì)產(chǎn)生撞擊現(xiàn)象，且對(duì)液壓緩 沖裝置的密封要求較高。
[0009] US2002088343A1該緩沖裝置的緩沖套筒偏心布置于氣缸活塞桿一側(cè)，緩沖柱塞孔 分布于氣缸端蓋的兩側(cè)，與緩沖套筒的中心線保持一致。當(dāng)氣缸接近行程終點(diǎn)時(shí)，緩沖套筒 進(jìn)入到緩沖柱塞孔內(nèi)，二者之間的緩沖間隙逐漸減小，使得氣缸活塞得到緩沖，但當(dāng)緩沖套 筒與緩沖孔內(nèi)的密封圈接觸時(shí)，緩沖間隙將被封閉，壓縮空氣通過氣缸端蓋上的通道與緩 沖針閥排出。針閥流量的大小決定了活塞抵達(dá)行程終點(diǎn)的速度。若壓縮空氣經(jīng)氣缸緩沖側(cè) 的進(jìn)氣口進(jìn)入氣缸時(shí)，打開相應(yīng)的單向閥，便可實(shí)現(xiàn)氣缸的反向運(yùn)動(dòng)。該發(fā)明專利所涉及到 的緩沖裝置主要依靠緩沖針閥的開口度所決定，根據(jù)不同的工況調(diào)節(jié)為合適的緩沖效果比 較困難，而且緩沖裝置由于是偏心布置，使氣缸的整體尺寸較大。
[0010] JP2002130213采用壓力釋放閥來釋放氣缸緩沖腔的壓力，在緩沖階段的后期，由 于緩沖腔內(nèi)壓力的降低，無法將壓力釋放閥打開，活塞緩沖腔的氣體可通過活塞桿上的空 槽泄出。此種緩沖裝置如果緩沖能力不足將會(huì)增加活塞與端蓋撞擊的可能性。
[0011] JP2003254303在氣缸行程末端的端蓋上設(shè)置了一系列的可調(diào)式節(jié)流孔，當(dāng)活塞接 近行程終點(diǎn)時(shí)，氣體背壓腔的氣體便可通過這一系列的可調(diào)式節(jié)流孔排至排氣口。有效排 氣孔的數(shù)量會(huì)隨著活塞與端蓋距離的縮小而逐步減小。此項(xiàng)專利由于在端蓋上設(shè)置了眾多 節(jié)流孔調(diào)節(jié)裝置，因此根據(jù)特定工況對(duì)各個(gè)可調(diào)式節(jié)流孔調(diào)節(jié)為合適的狀態(tài)并非易事。
[0012] JP2006046500A采用獨(dú)立于氣缸的給排氣系統(tǒng)的氣體緩沖機(jī)構(gòu)來起到吸收沖擊力 的作用，結(jié)構(gòu)上組成上主要包括用來安裝在缸體上的缸體側(cè)緩沖部件以及與活塞一起移動(dòng) 的活塞側(cè)緩沖部件，它們都設(shè)置在上述缸體的外側(cè)。這兩套緩沖部件的其中之一上設(shè)置有 緩沖桿，而在另一緩沖部件上設(shè)置有桿嵌入孔，在該桿嵌入孔的敞口部設(shè)置密封圈。另外， 通過設(shè)置節(jié)流閥來調(diào)整該桿嵌入孔中空氣的流量，進(jìn)而控制氣缸活塞進(jìn)入緩沖后的速度。 此發(fā)明專利提及的緩沖機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)氣缸的停止位置調(diào)節(jié)緩沖機(jī)構(gòu)的位置。但其 本質(zhì)還是通過調(diào)節(jié)緩沖針閥的開口度來調(diào)節(jié)緩沖機(jī)構(gòu)內(nèi)緩沖腔氣體的排氣速度，因而其工 況的適應(yīng)能力依然有限。
[0013] 總之，目前的氣缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)氣緩沖存在最佳緩沖調(diào)節(jié)范圍有限、工況變后氣缸良 好的緩沖狀態(tài)極易被破壞、再次調(diào)整比較困難等諸多問題，緩沖過程的自調(diào)整能力不足，氣 缸的良好緩沖難以實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了可實(shí)現(xiàn)對(duì)緩沖腔內(nèi)氣壓進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整、氣缸活 塞的反彈量也極小的內(nèi)置氣動(dòng)緩沖裝置的高速氣缸。
[0015] 具體由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0016] -種內(nèi)置氣動(dòng)緩沖裝置的高速氣缸，包括氣缸套筒、沿氣缸套筒內(nèi)孔作直線往復(fù) 移動(dòng)的活塞、設(shè)于活塞一側(cè)的活塞桿、分別設(shè)置于氣缸套筒兩端的有桿側(cè)端蓋和無桿側(cè)端 蓋，所述有桿側(cè)端蓋和無桿側(cè)端蓋上分別設(shè)置有結(jié)構(gòu)相一致的有桿側(cè)緩沖裝置和無桿側(cè)緩 沖裝置，所述的有桿側(cè)緩沖裝置和無桿側(cè)緩沖裝置均包括：
[0017] 緩沖裝置閥體、連接于緩沖裝置閥體一側(cè)的固定容腔部件，所述緩沖裝置閥體中 部設(shè)置有與有桿側(cè)端蓋或無桿側(cè)端蓋密封配合的安裝通孔，所述緩沖裝置閥體內(nèi)設(shè)置有：
[0018] 溢流閥單元，包括通過螺紋旋入緩沖裝置閥體內(nèi)的溢流閥彈簧支撐螺母、溢流閥 彈簧、滑移柱塞、密封圈、溢流閥芯密封圈、溢流閥芯，所述溢流閥彈簧的一端通過滑移柱塞 將溢流閥芯壓緊在緩沖裝置閥體的內(nèi)孔中，另一端支撐在溢流閥彈簧支撐螺母的端面上， 溢流閥芯一端嵌入到滑移柱塞的端面孔中，另一端嵌入在緩沖裝置閥體的溢流閥芯進(jìn)氣側(cè) 容腔內(nèi)，所述溢流閥芯錐形部分外側(cè)包裹有用于密封隔離溢流閥芯排氣腔和溢流閥芯進(jìn)氣 側(cè)容腔的溢流閥芯密封圈，所述溢流閥芯圓柱面上加工有溢流閥芯凹槽，所述溢流閥芯凹 槽內(nèi)設(shè)置有連通溢流閥芯凹槽的溢流閥芯徑向通孔，所述溢流閥芯沿軸向設(shè)置有連通溢流 閥芯徑向通孔和溢流閥芯進(jìn)氣側(cè)容腔的溢流閥芯軸向盲孔，所述溢流閥芯凹槽與設(shè)置在緩