无空气呼吸孔的单作用柱塞缸、作动模块及模块化装置的制作方法

本实用新型涉及一种无空气呼吸孔的单作用柱塞缸、作动模块及模块化装置。

背景技术：

气缸与液压缸，是流体传动领域广泛使用的执行元件，有单作用与双作用之分。依靠弹簧复位的单作用缸，由于只需要一个压力流体进排孔与一条外部管路，安装调整极为方便，因而应用极为广泛。

但是，现有的单作用缸基本上都是活塞缸。由于活塞上密封圈的存在，造成推力缸必须在活塞有杆腔设置空气呼吸孔，以使得活塞来回运动时，活塞有杆腔的空气能够自由排出与吸入。但是，空气呼吸孔的存在，必然导致空气中的粉尘等杂质异物吸入活塞有杆腔，并进入活塞外圆与缸体内孔之间的动密封摩擦副，这无疑会显著缩短缸的使用寿命。而在单作用活塞缸的活塞杆上，必须套装复位弹簧，因而造成活塞杆较细，刚性较差。这对于小直径缸、特别是微小直径缸来说，是根本无法克服的技术缺陷。此外，现有的单作用活塞推力缸上，与流体进排管路的管接头适配的螺纹孔，必须设置在最后端或侧面最后端。这一结构方面的刚性制约，使得现有的单作用活塞缸，根本无法满足现代制造业柔性化、个性化定制的发展需求。

目前，所有的气缸液压缸，都是具有完整功能的执行元件。所谓完整功能，是指该气缸液压缸不仅具有核心的作动功能 ，而且具有辅助的与流体进排管路管接头适配的螺纹孔及内部流体通道。具体表现在结构方面，是所有的气缸液压缸，都具有前、后端盖，与流体进排管路管接头适配的螺纹孔设于前、后端盖或缸体上。如单作用推力缸的管接头螺纹适配孔，只能设于活塞最后端或侧面最后端。然而，在绝大多数应用场合中，使用者所需要的仅仅是核心的作动部分，辅助的流体进排管路管接头适配的螺纹孔，完全可以设于气缸液压缸所安装的相关机器上。因此，现有的具有完整功能的气缸液压缸，在辅助功能方面存在实质性冗余，毫无必要地推高了制造成本。

现代机械设计的一个重要发展方向是模块化，因为模块化能够满足大批量、低成本、个性化定制的要求。但是，模块化设计目前仅能适用于比较复杂的机械产品的设计，越是简单的产品，越难以进行模块化设计。而像气缸液压缸这样的产品，往往只有几个零件，是故，目前尚未出现模块化的气缸液压缸。

此外，还有一个被业内人士长期忽视的技术问题，即现有的气缸液压缸的核心作动部分即活塞-活塞杆机器导向部分，是可以通用于液压传动与气压传动的。但是，由于气缸液压缸的流体进排管路管接头适配的螺纹孔，因密封要求不同而造成气管与油管管接头螺纹孔标准不同，这就进一步造成同一个规格的现有气缸液压缸，是不能通用的。例如，所有的液压缸不能用于气压传动，反之亦然。这显然不能够适应现代制造业对流体传动元件提出通用化、柔性化、模块化、大批量、低成本、个性化定制的要求。用“作茧自缚”来形容现有完整功能气缸液压缸上面的管接头适配螺纹孔，可能是最为恰当的了。

为了简化外部管路且缩短方向控制阀到气缸液压缸作动腔之间的距离，近一时期出现了控制元件与执行元件集成化的趋势，目前已有的是缸阀集成，即将方向控制阀的阀体固联在气缸或液压缸的端盖或缸体上。这一种集成设计，对于大中型缸来说难度是不大的。但是，对于微小型缸来说就绝无可能了，因为微小型缸的缸体，比方向控制阀的阀体还要小。因此，运用逆向思维，将传统的缸阀集成颠倒为阀缸集成，并创新设计出控制执行元件集成化的微小型阀缸集成元件，也是微电子制造等行业对流体传动元件提出的迫切而现实的要求。

液压缸与气缸还有一个重要的应用场合，即多缸联动均压。现有的多缸联动均压装置是在一个固定本体上设有多个接口，每一个接口上固定安装一个具有完整功能的缸，这种情况比使用单作用缸所造成的浪费更大。因为现有的多缸联动均压装置所采用的都是螺纹接口的缸，安装时需要较大的扳手空间，造成缸与缸之间的中心距过大。而联动均压装置在技术功能方面所需要的，是相对简单的多位联动均压，而不是结构复杂、体积较大的多缸联动均压。

附图1是现有单作用活塞推力气缸的一种常见结构。这种气缸虽然结构极为简单，但是若进行深入的技术功能与价值工程分析，却能够发现其具有下列突出缺点：

（1）活塞有杆腔9’在某一部位必须设有空气呼吸孔5’，以使得活塞来回运动时，有杆腔9’内部的空气能够自由排出或吸入。但是，空气呼吸孔5’的存在，必然导致空气中的粉尘等杂质异物吸入有杆腔9’内部，并进入活塞动密封摩擦副2’，这无疑会显著缩短缸的使用寿命；

（2）活塞杆3’外必须套装复位弹簧4’，直径小，刚性差，这对于小直径、特别是微小直径的缸来说，是根本无法克服的技术缺陷；

（3）气管管接头螺纹适配孔7’，必须设置在最后部位或侧面最后部位，这一结构方面的刚性制约，使其根本无法满足现代制造业柔性化、个性化定制的发展需求。

附图2是现有的4缸联动均压液压传动装置，其工作原理是：螺栓通过4个固定安装孔1”，将固定本体2”固联在相关的工作机器上，固定本体2”设有油管管接头螺纹适配孔4”；4套具有完整功能的螺纹夹紧缸，以螺纹缸体8”的外螺纹接口，分别安装在固定本体2”相应的螺纹接口孔中，各个螺纹夹紧缸的油管管接头螺纹适配孔5”，通过活塞后腔6”与固定本体的内部流体通道3”而联通。

工作过程时，压力液体通过固定本体2”上的油管管接头螺纹适配孔4”，经过内部流体通道3”，再经过各个螺纹缸体的油管管接头螺纹适配孔5”，同时进入各个缸的活塞后腔6”，推动活塞9”-活塞杆10”克服复位弹簧11”的作用力，向右运动夹紧各个工件12”。此时，各个活塞的前腔，通过各自的螺纹缸体上的空气呼吸孔13”，与大气相通。

多缸联动均压装置具有力反馈功能，即当某一活塞杆10”前端最先接触到工件12”之后，便自然停止运动，力反馈功能使得其它活塞杆先后接触工件，最终都以相同的作用力施加于工件上，不受工件尺寸误差的影响。此即所谓力反馈均压功能。

图2所示现有多缸联动均压液压传动装置，存在下述严重缺点：

（1）由于需要将完整功能的螺纹缸拧入固定本体，固定本体的油管管接头螺纹适配孔4”，与螺纹缸的油管管接头螺纹适配孔5”，重复设置。因此，螺纹缸管接头螺纹适配孔5”是完全多余、毫无必要的，由此造成的功能冗余、尺寸体积增大与浪费可想而知；

（2）单作用活塞缸的活塞杆10”，外部必须套装复位弹簧11”，造成活塞杆直径较小而导致刚性较差。这对于缸径较小的小型气缸液压缸来说，是难以克服的技术缺陷；特别是对缸径很小的微型气缸液压缸来说，则几乎是致命的技术缺陷；

（3）实际上，工程上对图2所示多缸联动均压流体传动装置的技术本质需要，是多位联动均压流体传动装置，而现有技术提供的则是多缸联动均压流体传动装置，并因此造成了功能冗余，造成了极大浪费；

（4）拧入各个螺纹缸需要较大的扳手空间，造成缸与缸之间的中心距过大，进而造成整个装置的横向尺寸增大；

（5）如果能够创新设计出可适用于多位联动均压流体传动装置且结构简单的单作用作动模块，以多位模块联动均压取代多缸联动均压，则不仅能够显著缩小轴向尺寸，同时能够满足现代制造业对流体传动元件提出的绿色化、模块化、大批量、低成本以及个性化定制等要求。

技术实现要素：

本实用新型的第一目的是提供一种无空气呼吸孔的单作用柱塞缸。

为达到上述目的，本实用新型采用的第一技术方案是：一种无空气呼吸孔的单作用柱塞缸，包括运动部分和固定部分，所述运动部分包括柱塞、固设于所述柱塞后端部的弹簧座，以及套装于所述柱塞外部的复位弹簧，所述弹簧座的直径大于所述柱塞的直径；所述固定部分上具有柱塞孔，以及位于所述柱塞孔后的弹簧-弹簧座容纳孔，所述柱塞孔的孔径小于所述弹簧-弹簧座容纳孔的孔径，所述柱塞向前穿出所述柱塞孔，且所述柱塞与所述柱塞孔之间滑动密封配合，所述复位弹簧、弹簧座及所述柱塞的后部收容于所述弹簧-弹簧座容纳孔中，所述弹簧-弹簧座容纳孔的孔腔构成柱塞作动腔。

作为一种具体的实施方式，所述弹簧座的外径小于所述弹簧-弹簧座容纳孔的孔径。

作为另一种优选的实施方式，所述弹簧-弹簧座容纳孔为阶梯内孔，所述阶梯内孔包括后孔与前孔，所述后孔的孔径大于所述前孔的孔径，所述弹簧座与所述后孔之间滑动配合，所述弹簧座与所述柱塞的后部上还开设有连通所述前孔与所述后孔的液流通道。

本实用新型采用的第二技术方案是：一种无空气呼吸孔的单作用柱塞缸，包括运动部分和固定部分，所述运动部分包括自前向后依次相接的柱塞、中杆与弹簧座，以及套装在所述中杆上的复位弹簧，所述中杆的直径小于所述柱塞与所述弹簧座的直径，所述固定部分上具有柱塞孔、位于所述柱塞孔后方的中杆孔，以及位于所述中杆孔后方的弹簧-弹簧座容纳孔，所述柱塞孔、中杆孔及所述弹簧-弹簧座容纳孔之间液流连通，所述柱塞与所述柱塞孔滑动密封配合，所述中杆向后穿过所述中杆孔的杆段套装所述复位弹簧，所述中杆的后端固设所述弹簧座，所述弹簧、弹簧座及所述中杆的后部收容于所述弹簧-弹簧座容纳孔中。

优选地，所述弹簧-弹簧座容纳孔为阶梯内孔，所述阶梯内孔包括后孔与前孔，所述后孔的孔径大于所述前孔的孔径，所述弹簧座与所述后孔之间滑动配合，所述弹簧座与所述中杆的后部上还开设有连通所述前孔与所述后孔的液流通道。

本实用新型的第二目的是提供一种气动液压通用的单作用柱塞作动模块。

为达到上述目的，本实用新型采用的第一技术方案是：一种气动液压通用的单作用柱塞作动模块，所述柱塞作动模块的基本构件包括作动元件，以及后部用于与固定部件相接的通孔接口元件，

所述作动元件包括柱塞、固设于所述柱塞后端部的弹簧座，以及套装于所述柱塞外部的复位弹簧，所述弹簧座的直径大于所述柱塞的直径；所述通孔接口元件上设有柱塞孔，以及位于所述柱塞孔后的弹簧-弹簧座容纳孔，所述柱塞孔的孔径小于所述弹簧-弹簧座容纳孔的孔径，所述柱塞向前穿出所述柱塞孔，且所述柱塞与所述柱塞孔之间滑动密封配合，所述复位弹簧、弹簧座及所述柱塞的后部收容于所述弹簧-弹簧座容纳孔中，当所述通孔接口元件的后部与所述固定部件固定连接时，所述弹簧-弹簧座容纳孔的孔腔构成柱塞作动腔。

本实用新型采用的第二技术方案是：一种气动液压通用的单作用柱塞作动模块，所述柱塞作动模块的基本构件包括作动元件，以及后部用于与固定部件相接的通孔接口元件，所述作动元件包括自前向后依次相接的柱塞、中杆与弹簧座，以及套装在所述中杆上的复位弹簧，所述中杆的直径小于所述柱塞与所述弹簧座的直径，所述通孔接口元件上具有柱塞孔、位于所述柱塞孔后方的中杆孔，所述柱塞与所述柱塞孔滑动密封配合，所述中杆向后穿过所述中杆孔的杆段套装所述复位弹簧，所述复位弹簧位于所述弹簧座与所述通孔接口元件的后端之间。

优选地，所述通孔接口元件的接口为垂直板式联接接口，所述接口的结构为板式连接安装基准面及端面静密封；或者，所述通孔接口元件的接口为外圆柱面销连接接口或外圆锥面销连接接口。

本实用新型的第三目的是提供一种模块化气缸、液压缸。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种模块化气缸、液压缸，具有固定本体，以及如上述的气动液压通用的单作用柱塞作动模块，所述固定本体上具有弹簧座容纳孔，以及位于所述弹簧座容纳孔前端用于与所述通孔接口元件配接的接口，所述通孔接口元件的后端与所述接口对接并固联，所述复位弹簧与弹簧座收容在所述弹簧座容纳孔中，所述固定本体的侧面还开设有与流体进排管路管接头适配的管接头螺纹适配孔。

本实用新型的第四目的是提供一种模块化阀缸集成元件。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种模块化阀缸集成元件，包括三通换向阀，所述三通换向阀的阀体上固联有如上述的气动液压通用的单作用柱塞作动模块，所述三通换向阀的阀体上具有与其阀腔连通的控流A口，所述控流A口与所述通孔接口元件的接口对接。

本实用新型的第五目的是提供一种模块化多位联动均压流体传动装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种模块化多位联动均压流体传动装置，所述流体传动装置包括固定本体，以及多个如上述的气动液压通用的单作用柱塞作动模块，所述固定本体上开设有多个弹簧座容纳孔，以及位于所述弹簧座容纳孔前端用于与所述通孔接口元件配接的接口，所述通孔接口元件的后端与所述接口对接并固联，所述复位弹簧与弹簧座收容在所述弹簧座容纳孔中，所有的所述弹簧座容纳孔之间两两液流相通地设置。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型无空气呼吸孔单作用柱塞缸、基于气动液压通用单作用柱塞作动模块的阀缸集成元件、模块化装置与模块化缸，都不存在现有单作用活塞式气缸液压缸由于存在空气呼吸孔，而导致空气中的粉尘等杂质异物吸入有杆腔，并进入动密封摩擦副，显著影响使用寿命的问题；以及因活塞杆直径小而导致刚性差的问题；

2、基于本实用新型气动液压通用单作用柱塞作动模块的气缸、液压缸，在通用化、模块化、大批量、低成本的条件下，解决了现有完整功能的气缸液压缸所存在的辅助功能冗余问题，体积缩小，制造成本降低，柔性化程度提高；

3、本实用新型气动液压通用单作用柱塞作动模块，生产批量将比现有的气缸液压缸大幅度提高，制造成本自然相应降低，能够较好地适应现代制造业对流体传动元件提出的通用化、柔性化、模块化、大批量、低成本、个性化定制要求。

附图说明

附图1为背景技术中所述现有的单作用活塞推力气缸的一种常见结构；

附图2为背景技术中所述现有的四缸均压联动液压传动装置的结构原理图；

附图3为本实用新型实施例1的单作用柱塞缸的结构原理图；

附图4为本实用新型实施例2的单作用柱塞缸的结构原理图；

附图5为本实用新型实施例3的单作用柱塞缸的结构原理图；

附图6为本实用新型单作用柱塞作动模块的第一种结构示意图；

附图7为本实用新型单作用柱塞作动模块的第二种结构示意图；

附图8为采用附图7的单作用柱塞作动模块的液流传动装置；

附图9为本实用新型单作用柱塞作动模块的第三种结构示意图；

附图10为采用附图9的单作用柱塞作动模块的液流传动装置；

附图11为本实用新型的模块化阀缸集成元件的一个实施例；

附图12为本实用新型的模块化多位联动均压流体传动装置的一个实施例；

其中：1’、活塞；2’、活塞动密封摩擦副；3’、活塞杆；4’、复位弹簧；5’、空气呼吸孔；6’、后端盖；7’、气管管接头螺纹适配孔；8’、活塞无杆腔；9’、活塞有杆腔；10’、缸体； 1”、固定安装孔；2”、固定本体；3”、内部流体通道；4”、固定本体管接头螺纹适配孔；5”、螺纹缸体管接头螺纹适配孔；6”、活塞后腔；7”、活塞前腔；8”、螺纹缸体；9”、活塞；10”、活塞杆；11”、复位弹簧；12”、工件；13”、空气呼吸孔；

1、固定部分；11、固定体；12、弹簧-弹簧座容纳孔；13、管接头螺纹适配孔；14、柱塞孔；15、柱塞动密封圈；16、后孔；17、前孔；2、运动部分；21、弹簧座；22、复位弹簧；23、柱塞；24、液流通道；

3、单作用柱塞作动模块；31、弹簧座；32、复位弹簧；33、柱塞；34、通孔接口元件；35、端面静密封圈；36、弹簧容纳孔；37、柱塞动密封圈；38、柱塞孔；4、单作用柱塞作动模块；41、柱塞；42、中杆；43、弹簧座；44、通孔接口元件；45、复位弹簧；46、配接半圆孔；5、固定体；51、管接头螺纹适配孔；6、连接销；7、单作用柱塞作动模块；71、弹簧座；72、复位弹簧；73、柱塞；74、液流通道；75、通孔接口元件；8、三通换向阀；81、P口；82、控流A口；83、T口；84、阀体；85、阀芯；9、固定本体；91、管接头螺纹适配孔；92、内部连通流体通道；

10、固定部分；101、固定体；102、弹簧-弹簧座容纳孔；103、管接头螺纹适配孔；104、中杆孔；105、后腔；106、前腔；107、柱塞腔；108、柱塞孔；109、柱塞动密封圈；20、运动部分；201、弹簧座；202、中杆；203、柱塞；204、复位弹簧；205、液流通道；30、通孔接口元件；301、弹簧-弹簧座容纳孔；302、中杆孔；303、柱塞孔；304、柱塞腔；305、柱塞动密封圈；306、端面静密封圈；40、相关机器的固定本体；401、管接头螺纹适配孔；402、紧固螺栓；50、二位三通换向阀；100、工件；

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。

实施例1

参见图3示出的为本实用新型的无空气呼吸孔的单作用柱塞缸的实施例1，该单作用柱塞缸包括运动部分2和固定部分1，运动部分2包括柱塞23、固设于柱塞23后端部的弹簧座21，以及套装于柱塞23外部的复位弹簧22，弹簧座21的直径大于柱塞23的直径；固定部分1具有固定体11，该固定体11上具有柱塞孔14，以及位于柱塞孔14后的弹簧-弹簧座容纳孔12，柱塞孔14的孔径小于弹簧-弹簧座容纳孔12的孔径，柱塞23向前穿出柱塞孔14外，且柱塞23与柱塞孔14之间通过柱塞动密封圈15滑动密封配合，本实施例中，弹簧座21的外径小于弹簧-弹簧座容纳孔12的孔径，弹簧座21的外侧周部与弹簧-弹簧座容纳孔12的孔壁之间具有间距地设置。

复位弹簧22、弹簧座21及柱塞23的后部收容于弹簧-弹簧座容纳孔12中，该弹簧-弹簧座容纳孔12的孔腔构成柱塞作动腔，柱塞23的最前端能够输出力做功。固定体11上的侧面上还设有以与柱塞作动腔连通的管接头螺纹适配孔12。

当处于工作行程时，压力气体通过气管管接头螺纹适配孔13，进入固定体11的内腔，即弹簧-弹簧座容纳孔12内部。此时，压力气体作用于弹簧座21左端面的力为πD²P/4，作用于弹簧座21右端面的力为π(D²-d²)P/4(D为弹簧座外径，P为气压传动系统压力,d为柱塞直径)，压力气体作用于弹簧座21上的合力为πD²P/4-π(D²-d²)P/4=πd²P/4。

上述力学计算公式说明，压力气体作用于弹簧座21上的合力与弹簧座外径D无关，只与柱塞直径d有关。

设复位弹簧22作用于弹簧座21右端面的力为Fs，则运动部分2的输出力为F=πD²p/4-π(D²-d²)p/4-Fs=πd²p/4-Fs。在上述输出力的作用下，运动部分2向右运动，由柱塞23的最前端输出力做功。

对于一般的液压缸气缸，由于弹簧力Fs远远小于πd²P/4，所以可以采用近似的力学计算公式F≈πd²P/4。

返回行程时，在复位弹簧22弹簧力的作用下，运动部分2向后运动直至到达最左端位置。

对比图1，本发明图3所示单作用柱塞缸，由于不存在图1所示现有单作用活塞气缸的有杆腔，所以不需要空气呼吸孔。

因此，图3所示本实用新型的无空气呼吸孔单作用柱塞气缸，与图1所示现有单作用活塞气缸相比，具有以下突出优点：

（1）不存在空气呼吸孔，自然能够避免空气中的粉尘等杂质异物吸入并进入密封动摩擦副，从而显著提高使用寿命；

（2）气管管接头螺纹适配孔13，可以设置在固定体11的任意位置，只要能够与其内腔，即弹簧-弹簧座容纳孔12相通即可。这一极为灵活的技术特征，无疑能够极好适应现代制造业柔性化、个性化定制的发展需求。

实施例2

参见图4示出的为本实用新型的无空气呼吸孔的单作用柱塞缸的实施例2。该实施例与实施例1的区别主要在于，弹簧-弹簧座容纳孔12为阶梯内孔，该阶梯内孔包括后孔16与前孔17，后孔16的孔径大于前孔17的孔径，弹簧座21与后孔16之间无密封地滑动配合，弹簧座21与柱塞23的后部上还开设有连通前孔17与后孔16的液流通道24。而这样设计主要是为了避免复位弹簧22被压平，从而避免应用于某些结构时因弹簧被压平而出现状态不稳定的情形。

当工作行程时，压力气体通过气管管接头螺纹适配孔13，首先进入前孔17的孔腔，而后通过内部流体通道24，进入后孔16的孔腔，使得前孔孔腔与后孔孔腔都充满压力气体。压力气体推动运动部分2向前运动，由柱塞23的最前端输出力做功。

图4与图3所示本实用新型无空气呼吸孔单作用柱塞气缸，基本工作原理与力学计算公式是一样的。图4结构稍微复杂一点，但由于运动部分2存在两处支承，力学性能较好。

实施例3

图5示出的为本实用新型的无空气呼吸孔的单作用柱塞缸的实施例3。

参图5所示，该单作用柱塞缸包括运动部分20与固定部分10，运动部分20包括自前向后依次相接的柱塞203、中杆202与弹簧座201，以及套装在中杆202上的复位弹簧204，中杆202的直径小于柱塞203与弹簧座201的直径；固定部分10包括固定体101，该固定体101上具有柱塞孔108、位于柱塞孔108后方的中杆孔104，以及位于中杆孔104后方的弹簧-弹簧座容纳孔102，柱塞孔108、中杆孔104及弹簧-弹簧座容纳孔102之间液流连通，柱塞203与柱塞孔108之间通过柱塞动密封圈109滑动密封配合，中杆202向后穿过中杆孔104的杆段套装复位弹簧204，中杆202的后端固设弹簧座201，复位弹簧204、弹簧座201及中杆202的后部收容于弹簧-弹簧座容纳孔102中。

本实施例中，弹簧-弹簧座容纳孔102为阶梯内孔，阶梯内孔包括后孔105与前孔106，后孔105的孔径大于前孔106的孔径，弹簧座201与后孔105之间无密封地滑动配合，弹簧座201与中杆104的后部上还开设有连通前孔106孔腔与后孔105孔腔的液流通道205。

参图5所示，本实施例的单作用柱塞缸处于工作行程时，压力液体通过油管管接头螺纹适配孔103，首先进入弹簧座201后、中杆孔104之间的中部腔室，而后通过中杆孔104进入柱塞腔107，并通过内部的液流通道205进入弹簧座201后侧的后部腔室，各个腔内都充满了压力液体。

压力液体作用于弹簧座201左端面的力为πD1²P/4，作用于弹簧座201右端面的力为π(D1²-d²)P/4，作用于柱塞203左端面的力为π(D2²-d²)P/4 (D1为弹簧座外径，P为液压传动系统压力,d为中杆202直径，D2为柱塞端直径)。压力液体作用于弹簧座201-中杆202-柱塞203组合体上的合力为πD1²P/4-π(D1²-d²)P/4+π(D2²-d²)P/4=πD2²P/4。该力学计算公式说明，压力气体作用于弹簧座201-中杆202-柱塞203组合体上的合力，与弹簧座201外径D1及中杆202直径d无关，只与柱塞203直径D2有关。

设复位弹簧204作用于弹簧座201右端面力为Fs，则运动部分20的输出力为F=πD2²P/4-Fs。在上述力的作用下，运动部分20向前运动，由柱塞203的最前端输出力做功。返回行程时，油管管接头螺纹适配孔103与油箱相通，在复位弹簧204弹簧力的作用下，运动部分20向后运动到达最左端位置。

除了具有不存在空气呼吸孔、以及油管管接头螺纹适配孔103位置设计范围大的优点以外，图4所示本发明无空气呼吸孔单作用柱塞缸，彻底解决了现有的单作用活塞缸的一个非常重要的技术缺陷，即活塞杆直径小而导致刚性差的问题，因为柱塞直径等效于现有单作用活塞缸的活塞直径。这一技术优势，对于微小直径的液压缸气缸来说，可以说是极为关键的。

上述图3、图4、图5示出的本实用新型的无空气呼吸孔单作用柱塞气缸液压缸，其技术创新点与技术经济指标优势在于：

（1）彻底解决了现有单作用活塞式气缸液压缸，由于存在空气呼吸孔，而导致空气中的粉尘等杂质异物吸入有杆腔，并进入动密封摩擦副，显著影响使用寿命的问题；

（2）彻底解决了现有单作用活塞式气缸液压缸，因活塞杆直径小而导致刚性差的问题，这对于微小型气缸液压缸具有特别关键的意义；

（3）图3、图4与图5所示气缸液压缸，流体进排管路管接头适配螺纹孔，可以在很大范围、甚至任意位置设置，能够适应现代制造业柔性化、个性化定制的发展需求。

实施例4

参见图6所示的本实用新型的气动液压通用的单作用柱塞作动模块的第一种具体实施例，其设计构思对应于实施例1的单作用柱塞缸。具体地，该单作用柱塞作动模块3的基本构件包括作动元件，以及后部用于与固定部件相接的通孔接口元件34。

本实施例中，作动元件包括柱塞33、固设于柱塞33后端部的弹簧座31，以及套装于柱塞33外部的复位弹簧32，弹簧座31的直径大于柱塞33的直径；通孔接口元件34上设有柱塞孔38，以及位于柱塞孔38后的弹簧-弹簧座容纳孔36，柱塞孔38的孔径小于弹簧-弹簧座容纳孔36的孔径，柱塞33向前穿出柱塞孔38，且柱塞33与柱塞孔38之间通过柱塞动密封圈37滑动密封配合，复位弹簧32、弹簧座31及柱塞33的后部收容于弹簧-弹簧座31容纳孔中，当通孔接口元件34的后部与固定部件固定连接时，弹簧-弹簧座容纳孔36的孔腔构成柱塞作动腔。

通孔接口元件34的接口可以为垂直板式联接接口，该接口的结构为板式连接安装基准面及端面静密封；或者，通孔接口元件34的接口为外圆柱面销连接接口或外圆锥面销连接接口，等等。本实施例中采用的为垂直板式连接接口。通孔接口元件34的后端部还设有端面静密封圈35，以与固定部件之间实现静密封配合。这样，可根据实际需要而将该作动模块3安装至相关机器的固定部件上，组成了一套完整的气压/液压传动装置。

实施例5

参见图7所示的本实用新型的气动液压通用的单作用柱塞作动模块的第二种具体实施例，其设计构思对应于图5所示的实施例3的单作用柱塞缸。具体地，该单作用柱塞作动模块的基本构件包括运动部分20，以及后部用于与固定部件相接的通孔接口元件30。

运动部分20与实施例3中的运动部分20的结构相同，此处不再赘述。

通孔接口元件30为后端非封闭的结构，其具有柱塞孔303、位于柱塞孔303后方的中杆孔302，以及位于中杆孔302后方的弹簧-弹簧座容纳孔301，柱塞孔303、中杆孔302及弹簧-弹簧座容纳孔303之间液流连通，柱塞203与柱塞孔303之间通过柱塞动密封圈305滑动密封配合，中杆202向后穿过中杆孔302的杆段套装复位弹簧204，中杆202的后端固设弹簧座201，复位弹簧204、弹簧座201及中杆202的后部收容于弹簧-弹簧座容纳孔102中。

本实施例中，通孔接口元件30采用的为板式接口。参见图8所示，当将该单作用柱塞作动模块与相关机器的固定本体40连接时，通过紧固螺栓402将通孔接口元件30固接至固定本体40上，通孔接口元件30的后端通过端面静密封圈306与固定本体40之间静密封，通过在固定本体40上开设管接头螺纹适配孔401而用于输入压力气体或液体。

这样，相关机器的固定本体40与板式联接单作用柱塞作动模块，就组成了一套完整的液压传动装置（注意不是液压缸），并由二位三通换向阀50进行单作用控制。工作原理与图5所示实施例3的无空气呼吸孔单作用柱塞液压缸相同，不再赘述。

实施例6

参见图9所示的本实用新型的气动液压通用的单作用柱塞作动模块的第三种具体实施例。

参见图9所示，该柱塞作动模块4的基本构件包括作动元件，以及后部用于与固定部件相接的通孔接口元件44。作动元件包括自前向后依次相接的柱塞41、中杆42与弹簧座43，以及套装在中杆42上的复位弹簧45，中杆42的直径小于柱塞41与弹簧座43的直径，通孔接口元件44上具有柱塞孔、位于柱塞孔后方的中杆孔，柱塞41与柱塞孔之间通过柱塞动密封圈滑动密封配合，中杆42向后穿过中杆孔的杆段套装复位弹簧45，复位弹簧45位于弹簧座43与通孔接口元件44的后端之间。

本实施例中，该柱塞作动模块4的接口采用外圆柱面销联接，即，通孔接口元件44的外圆柱面接口一侧，配作有与固定圆柱销适配的配接半圆孔46。

参见图10所示，该柱塞作动模块4与固定本体5连接时，固定本体5上开设有弹簧座容纳孔，通孔接口元件44的后端配合地插设在该弹簧座容纳孔的前部开口中，通过连接销6实现通孔接口元件44与固定本体5之间的固定连接，弹簧座43、复位弹簧45及中杆42的后部均收容在固定本体5的弹簧座容纳孔中，固定本体5上开设管接头螺纹适配孔51，如此形成具有完整功能的模块化单作用缸，该单作用缸可以为气缸，也可以为液压缸。

对比图1相应的单作用活塞气缸，图10 所示单作用柱塞气缸具有以下突出优点：

（1）力输出为柱塞端，直径等效于图1活塞缸中活塞的直径，远大于其活塞杆，刚性大为提高；

（2）不存在空气呼吸孔，自然能够避免空气中的粉尘等杂质异物吸入并进入密封动摩擦副，从而显著提高使用寿命；

（3）管接头适配孔可以设于与柱塞41轴心线垂直的侧面，位于2个安装固定孔52之间，固定体51后部的壁厚可减薄，从面缩小轴向尺寸；

（4）安装固定孔52只有2个，而现有的气缸液压缸一般都是4个安装固定孔，因而可以简化结构，缩小体积，降低成本；

（5）柱塞作动模块可用于其它场合，生产批量大，制造成本低。

实施例7

参见图11所示为本实用新型的模块化阀缸集成元件的一个实施例，其由三作用柱塞作动模块与三通换向阀组合，形成模块化气动阀缸集成元件。

具体为，该模块化阀缸集成元件包括三通换向阀8和固联在三通换向阀8上的气动液压通用的单作用柱塞作动模块，三通换向阀8的阀体84上具有与其阀腔连通的控流A口，控流A口与单作用柱塞作动模块中的通孔接口元件的接口对接，亦即，控流A口与通孔接口元件中的弹簧-弹簧座容纳孔之间液流连通。

参见图11所示，本实施例中，单作用柱塞作动模块7的结构类似于图6所示的结构，该单作用柱塞作动模块7包括弹簧座71、柱塞73、套设在柱塞73上的复位弹簧72，以及具有弹簧-弹簧座容纳孔的通孔接口元件75。通孔接口元件75采用的为锥螺纹接口与阀体84连接。

参图11所示，当三通换向阀阀芯85处于左端位置时（图示位置），P口81与控流A口82相通，压力气体推动柱塞73向前运动，输出力做功，为工作行程。当三通换向阀阀芯85切换至右端位置时，T口83与控流A口82相通，柱塞73在复位弹簧72作用下向后退回，为返回行程。

现有技术中的控制元件与执行元件的集成元件，是方向控制阀的阀体固联在气缸或液压缸端盖上的缸阀集成，仅能适用于大中型缸。而图8所示的则是适用于微小型阀与缸的模块化阀缸集成元件，填补了流体传动与控制集成元件的行业空白，能够满足微电子制造等领域提出的迫切而现实的要求。而作动模块可用于其它场合，生产批量大，制造成本低。

实施例8

图12为图9的单作用柱塞作动模块，与四位固定本体组合，形成模块化四位联动均压流体传动装置。具体为，四位固定本体9上开设有四个弹簧座容纳孔，以及位于弹簧座容纳孔前端用于与通孔接口元件44配接的接口，通孔接口元件44的后端（即图12中的上部）与上述接口配接并通过连接销6固联，复位弹簧45与弹簧座43收容在对应的弹簧座容纳孔中；柱塞41的下端作用于工件100。

固定本体9上还开设有内部连通流体通道92，以使得所有的弹簧座容纳孔之间两两液流相通，使得各个液压传动腔之间相互联通；固定本体9上还开设有与其中一个弹簧座容纳孔相通的油管管接头螺纹适配孔91，该油管管接头螺纹适配孔91与内部联通流体通道孔92中心线一致且位于固定本体9的安装固定孔之间。

图12所示4位模块联动均压液压传动装置，与图2所示现有的4缸联动均压液压传动装置，具有完全相同的技术功能，但却具有下列显著优点：

（1）以多位模块联动均压流体传动装置取代多缸联动均压流体传动装置，是一种技术观念上的创新，彻底颠覆了现有多缸联动均压的技术概念，以单作用柱塞模块多位联动均压取代多缸联动均压，显著提高了技术经济指标；

（2）不存在螺纹缸的后端盖及后端盖上的管接头螺纹适配孔，完全消除了螺纹缸的功能冗余，纵向尺寸显著缩小，制造成本相应降低；

（3）不存在空气呼吸孔，自然能够避免空气中的粉尘等杂质异物吸入并进入密封动摩擦副，从而显著提高使用寿命；

（4）现有活塞缸的管接头螺纹适配孔与内部流体通道，必须设于固定本体后端或侧面后端，而图12所示4位联动均压装置流体传动装置，油管管接头螺纹适配孔3与内部流体通道孔4，中心线一致且位于固定本体的安装固定孔之间，进一步降低了纵向尺寸；

（5）图2所示现有多缸联动均压装置，由于采用螺纹接口而使得安装螺纹缸体所需要的扳手空间较大，造成缸与缸之间的中心距过大，总体横向尺寸自然加大。而图12所示4位联动均压流体传动装置，采用销联接接口，无需扳手空间，两个作动模块之间的中心距明显减小，总体横向尺寸自然显著缩小；

（6）力输出为柱塞作动模块的大直径柱塞端，刚性大为提高；

（7）柱塞作动模块可用于其它场合，生产批量大，制造成本低；

（8）油管管接头螺纹适配孔91，改变为气管管接头螺纹适配孔以后，则变为4位模块联动气压传动装置，而销联接无空气呼吸孔通用柱塞作动模块，无需作任何改变。

需要特别指出的是，图12所示只是以直线布置的4位模块联动均压流体传动装置为例，实际上并不局限于此。完全可以根据需要，设计出2位及2位以上的多位联动均压流体传动装置，以及折线布置的多位联动均压流体传动装置。

综上所述，本实用新型的无空气呼吸孔单作用柱塞缸、气动液压通用单作用通用作动模块、模块化阀缸集成元件、模块化流体传动装置与模块化缸，技术创新点与技术经济指标优势在于：

（1）图3与图4所示本实用新型无空气呼吸孔单作用柱塞气缸，彻底解决了现有单作用活塞式气缸液压缸，由于存在空气呼吸孔，而导致空气中的粉尘等杂质异物吸入有杆腔，并进入动密封摩擦副，显著影响使用寿命的问题；

（2）图5所示本实用新型无空气呼吸孔单作用柱塞液压缸，彻底解决了现有单作用活塞式气缸液压缸，因活塞杆直径小而导致刚性差的问题；

（3）图3、图4与图5所示本实用新型无空气呼吸孔单作用柱塞气缸液压缸，流体进排管路管接头适配螺纹孔，可以在很大范围、甚至任意位置设置，能够适应现代制造业柔性化、个性化定制的发展需求；

（4）图6、图7、图9所示及基于本实用新型构思的各种气动液压通用单作用柱塞作动模块，解决了现有完整功能的气缸、液压缸，作动部分不能互换通用的问题，而作动模块可用于其它场合，生产批量大，制造成本低；

（5）图8所示基于本实用新型气动液压通用单作用柱塞作动模块的模块化液压传动装置，作动模块2不存在封闭后端盖，消除了结构功能冗余，体积减小，制造成本降低；

（6）图11所示由本实用新型气动液压通用单作用柱塞作动模块，与二位三通换向阀组合形成的模块化阀缸集成元件，填补了流体传动与控制集成元件的行业空白，能够满足微电子制造等领域提出的迫切而现实的要求；

（7）以图12所示基于本实用新型气动液压通用单作用柱塞作动模块的多位联动均压流体传动装置，取代现有的多缸联动均压流体传动装置，是一种技术观念上的创新，彻底颠覆了现有多缸联动均压的技术概念，显著提高了技术经济指标；

（8）基于本实用新型气动液压通用单作用柱塞作动模块的气缸、液压缸，在通用化、模块化、大批量、低成本的条件下，解决了现有完整功能的气缸液压缸所存在的辅助功能冗余问题，体积缩小，制造成本降低，柔性化程度提高；

（9）本实用新型无空气呼吸孔单作用柱塞缸、基于气动液压通用单作用柱塞作动模块的阀缸集成元件、模块化装置与模块化缸，都不存在现有单作用活塞式气缸液压缸由于存在空气呼吸孔，而导致空气中的粉尘等杂质异物吸入有杆腔，并进入动密封摩擦副，显著影响使用寿命的问题；以及因活塞杆直径小而导致刚性差的问题；

（10）本实用新型气动液压通用单作用柱塞作动模块，生产批量将比现有的气缸液压缸大幅度提高，制造成本自然相应降低，能够较好地适应现代制造业对流体传动元件提出的通用化、柔性化、模块化、大批量、低成本、个性化定制要求。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。