一种活塞机构及气缸的制作方法

1.本发明涉及气缸技术领域，特别涉及一种活塞机构及气缸。


背景技术：

2.现有活塞机构主要应用在气缸中，当活塞在缸筒中做直线往复运动时，由于较大的缸内压力，容易造成活塞偏心的现象，从而导致活塞受到的阻力增大。目前大部分活塞通过设置导向环用来引导并支撑活塞，但导向环的外环面与缸筒的内壁面为滑动摩擦，滑动摩擦阻力大，且其线膨胀系数一般是缸筒的线膨胀系数的十倍左右，从而使导向环的外柱面与缸筒内壁面的配合间隙很难控制，若间隙过小，活塞运动阻力大，若间隙过大，活塞导向精度差，密封圈轴线会偏离设计位置，从而增大与缸筒的摩擦阻力。由此可见，导向环的引导和支撑并没有从根本上解决活塞同轴度低导致移动过程中受到阻力大的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种活塞机构及气缸，旨在解决现有活塞同轴度低导致移动过程中受到阻力大的问题。
4.为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：提供一种活塞机构，包括：活塞，所述活塞中心轴向开设有中心孔，且侧面开设有至少一组相对的径向孔，所述径向孔通至所述中心孔；金属环，所述金属环紧贴所述中心孔的一端并固定在所述活塞中；金属球，所述金属球固定设置在所述径向孔内并紧贴所述金属环外侧；活塞杆，所述活塞杆一端固定在所述金属环内。
5.进一步的，所述相对的径向孔组成径向孔组，所述径向孔组设置有至少两列，每列所述径向孔组设置有至少两组径向孔且在所述活塞侧面上均匀分布。
6.进一步的，所述金属环的外侧与所述中心孔采用厌氧胶胶结固定。
7.进一步的，所述中心孔为阶梯孔，包括：依次排列的细孔、中孔、螺纹孔和粗孔，所述金属环紧贴所述粗孔。
8.本技术方案还提供一种气缸，包括：上缸盖、缸筒、下缸盖、导套和如上所述的活塞机构，所述上缸盖安装在缸筒一侧，所述下缸盖安装在缸筒另一侧，所述导套安装在所述上缸盖内，所述活塞设置在所述缸筒内，所述活塞杆一端连接所述活塞，另一端穿过所述导套并设置在缸筒外部。
9.进一步的，所述活塞的外壁沿轴向设置有多个呈间隔分布且同轴的环形凸起和第一环槽，所述环形凸起和所述第一环槽交替排列。
10.进一步的，所述活塞的外壁设置一第二环槽，所述第二环槽上套设有星型密封圈。
11.进一步的，所述活塞杆为空心活塞杆，所述活塞杆的侧壁设置与所述缸筒内部连通的第一进气孔。
12.进一步的，所述活塞杆为实心活塞杆，所述上缸盖横向延伸出延伸柱，所述延伸柱内部中空设置且与所述缸筒内部连通，所述导套设置于所述延伸柱内并套设在所述活塞杆
上，所述上缸盖上开设有与外界连通的第二进气孔。
13.进一步的，所述下缸盖上设置有与所述缸筒内部连通的第三进气孔。
14.本发明实施例提供一种活塞机构及气缸，其中，活塞机构包括：活塞，活塞中心轴向开设有中心孔，且侧面开设有至少一组相对的径向孔，径向孔通至中心孔；金属环，金属环紧贴中心孔的一端并固定在活塞中；金属球，金属球固定设置在径向孔内并紧贴金属环外侧；活塞杆，活塞杆一端固定在金属环内。本发明通过相对径向孔的开设，且在径向孔中固定金属球，使开设通孔变为盲孔，从而增强了活塞对气缸缸筒内压力的抵抗，提高了活塞的同轴度，减少了活塞在移动过程中受到的阻力。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明实施例提供的活塞机构的结构示意图；
17.图2为本发明实施例提供的空心活塞杆气缸外形的结构示意图；
18.图3为本发明实施例提供的气缸的侧视图；
19.图4为本发明实施例提供的实心活塞杆气缸外形的结构示意图；
20.图5为本发明实施例一提供的气缸的剖视示意图；
21.图6为本发明实施例二提供的气缸的剖视示意图；
22.图7为本发明实施例三提供的气缸的剖视示意图；
23.图8为本发明实施例四提供的气缸的剖视示意图；
24.图9为本发明实施例一和实施例二提供的气缸上缸盖的剖视示意图；
25.图10为本发明实施例三和实施例四提供的气缸上缸盖的剖视示意图；
26.图11为本发明实施例一和实施例二提供的活塞杆的剖视示意图；
27.图12为本发明实施例三和实施例四提供的活塞杆的剖视示意图；
28.图13为本发明实施例一和实施例三提供的活塞的剖视示意图；
29.图14为本发明实施例二和实施例四提供的活塞的剖视示意图；
30.图15为本发明实施例提供的气缸导套的剖视示意图；
31.图16为本发明实施例提供的螺套的剖视示意图；
32.图17为本发明实施例提供的下缸盖的结构示意图。
33.图中标识说明：
34.1、活塞机构；101活塞；10101、中心孔；10102、径向孔；10103、细孔；10104、中孔；10105、螺纹孔；10106、粗孔；102、金属环；103、金属球；104、活塞杆；10401、第一进气孔；10402、活塞杆槽；10403、螺钉；10404、螺套；10405、活塞杆空腔；10406、活塞杆螺纹；10407、活塞杆螺纹孔；105、环形凸起；106、第一环槽；107、第二环槽；108、星型密封圈；
35.2、上缸盖；201、延伸柱；202、第二进气孔；203、上缸盖螺纹柱；204、第一退刀槽；205、上缸盖第一凸起；206、上缸盖孔；207、第二退刀槽；208、上缸盖第二凸起；
36.3、缸筒；
37.4、下缸盖；401、第三进气孔；402、固定孔；403、连接孔；
38.5、导套；501、导套孔；502、法兰；503、内环槽；504。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
41.还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
42.还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
43.结合图1所示，本发明实施例提供一种活塞机构，包括：活塞101，活塞中心轴向开设有中心孔10101，且侧面开设有至少一组相对的径向孔10102，径向孔10102通至中心孔10101；金属环102，金属环102紧贴中心孔10101的一端并固定在活塞101中；金属球103，金属球103固定设置在径向孔10102内并紧贴金属环102外侧；活塞杆104，活塞杆104一端固定在金属环102内。
44.本发明实施例通过相对径向孔10102的开设，且在径向孔10102中固定金属球103，使开设通孔变为盲孔，从而增强了活塞101对气缸缸筒内压力的抵抗，提高了活塞101的同轴度，减少了活塞101在移动过程中受到的阻力，且将金属球103约束在径向孔10102内限制球的移动，金属球既可以使径向孔10102不易变形，又可以挤压金属环102，使金属环102不易偏斜，从而使得活塞101不易发生偏斜，进一步提高活塞101的同轴度。
45.在具体的实施例中，金属环102的外侧与中心孔10101采用厌氧胶胶结固定。厌氧胶胶结固定的方式使金属环102与中心孔10101固定更牢固。在更具体的实施例中，金属环102为钢环，金属球103为钢球，材料优选4cr13不锈钢材料，造价低，易于获得，进一步的，钢环改用外径和宽度尺寸相同的滚针轴承外环，活塞101同轴度效果更好。
46.结合图1所示，相对的径向孔10102组成径向孔组，径向孔组设置有至少两列，每列径向孔组设置有至少两组径向孔10102且在活塞101侧面上均匀分布。在本实施例中，径向孔10102组成径向孔组且设置有多列，每列设置多个相对径向孔10102，在活塞101外侧面上均匀分布，每列径向孔10102沿圆周均匀分布为最佳分布，有效地提高了活塞101的同轴度，使活塞101在移动时更加稳固。
47.结合图1所示，中心孔10101为阶梯孔，包括：依次排列的细孔10103、中孔10104、螺纹孔10105和粗孔10106，金属环102紧贴粗孔10106。在本实施例中，粗孔10106位于活塞101底部，金属环102紧贴粗孔10106固定在活塞101底部，活塞杆104一端固定在金属环102内，阶梯孔的开设是为了更好配合活塞101与活塞杆104的连接密封，在更具体的实施例中，活塞杆104上设置有螺纹，与螺纹孔10105通过螺纹连接，使活塞杆104与活塞101连接更加稳
固，在移动时不易发生偏斜。
48.结合图2所示，本技术方案还提供一种气缸，包括：上缸盖2、缸筒3、下缸盖4、导套5和如上的活塞机构1，上缸盖2安装在缸筒3一侧，下缸盖4安装在缸筒3另一侧，导套5安装在上缸盖2内，活塞101设置在缸筒3内，活塞杆104一端连接活塞101，另一端穿过导套5并设置在缸筒3外部。
49.本发明实施例中，如上所述的活塞机构1应用于气缸中，活塞101的同轴度高可以使得活塞101不易发生偏斜，从而避免气缸因活塞101偏斜导致漏气的故障发生。
50.结合图5和图15所示，导套5内沿轴向设置有导套孔501，导套5远离缸筒的一端设置有法兰502，导套孔501设置有多个间隔串联内环槽503，使导套5与活塞杆104连接更牢固，具体的，导套材料可为青铜，黄铜或低摩擦的非金属材料，减少活塞杆104移动过程中所受阻力。
51.更具体的，活塞101和导套5均在一次装夹中加工中成型，活塞杆104的材料为奥氏体不锈钢管材，活塞杆104加工量少且加工时不旋转，保持活塞杆104坯料的原始直线度和粗糙度不变。选择此加工方式可以提高活塞杆104的稳固性，从而提高活塞机构1的同轴度。
52.结合图5、图11和图16所示，活塞杆104上设置有活塞杆螺纹孔10407，通过螺钉10403和螺套10404连接活塞101在中心孔10101内，活塞杆104上还设置有活塞杆螺纹10406和活塞杆槽10402，活塞杆螺纹1040用于连接导套5，活塞杆槽10402用于降低活塞杆104在气缸内所受压力。
53.本发明可具体地提供四种不同的气缸实施例：
54.实施例一：结合图5、图9、图11和图13所示，活塞杆104为空心活塞杆，活塞杆104的侧壁设置与缸筒3内部连通的第一进气孔10401；活塞101的外壁沿轴向设置有多个呈间隔分布且同轴的环形凸起105和第一环槽106，环形凸起105和第一环槽106交替排列。
55.如图11所示，图11为空心活塞杆的剖视图，活塞杆104内设置有活塞杆空腔10405，第一进气孔10401设置在活塞杆104外侧，用于连通活塞杆空腔10405和缸筒3，空心活塞杆的结构简单，抗扭强度高，且能够节省材料。
56.如图13所示，图13为本实施例提供的活塞的剖视图，环形凸起105和第一环槽106交替排列，不仅可以提高活塞101与缸筒3间的气密性，还可以提高活塞101的同轴度，提高活塞101在气缸内移动的稳定性。
57.如图9所示，图9为本实施例提供的上缸盖的剖视图，上缸盖2沿轴向设置有上缸盖孔206，上缸盖2远离气缸的一端延伸出延伸柱201，延伸柱201远离气缸的一端为上缸盖螺纹柱203，延伸柱201上设置有便于加工的第一退刀槽204、上缸盖第一凸起205和第二退刀槽207。导套5设置在延伸柱201内，导套5外侧面设置有螺纹，与上缸盖螺纹柱203通过螺纹连接，使导套5与上缸盖2的连接更稳固。
58.实施例二：结合图6、图9、图11和图14所示，活塞杆104为空心活塞杆，活塞杆104的侧壁设置与缸筒3内部连通的第一进气孔10401；活塞的外壁设置一第二环槽107，第二环槽107上套设有星型密封圈108。
59.实施例二与实施例一的不同点在于活塞101的结构，结合图14所示，活塞101的外壁设置一第二环槽107，第二环槽107上套设有星型密封圈108，星型密封圈108的设置同样提高了活塞101与缸筒3的气密性，避免了气缸漏气情况的发生。
60.实施例三：结合图4、图7、图10、图12和图13所示，活塞杆104为实心活塞杆，上缸盖2横向延伸出延伸柱201，延伸柱201内部中空设置且与缸筒3内部连通，导套设置于所述延伸柱内并套设在所述活塞杆上，上缸盖2上开设有与外界连通的第二进气孔20101；活塞101的外壁沿轴向设置有多个呈间隔分布且同轴的环形凸起105和第一环槽106，环形凸起105和第一环槽106交替排列。
61.实施例三与实施例一的不同点在于活塞杆104的结构，本实施例的活塞杆104采用实心活塞杆，一定程度上提高了活塞机构1的稳固性，避免了因活塞杆104进气对活塞杆104的移动稳定性产生影响。
62.如图10所示，图10为本实施例提供的上缸盖的剖视图，上缸盖2沿轴向设置有上缸盖孔206，上缸盖2远离气缸的一端延伸出延伸柱201，延伸柱201远离气缸的一端为上缸盖螺纹柱203，延伸柱201上设置有便于加工的第一退刀槽204和第二退刀槽207，上缸盖2上还设置有上缸盖第二凸起207，上缸盖第二凸起207上开设有第二进气孔202，第二进气孔202用于气缸进气。本实施例中，将进气孔设置在上缸盖2上，便于修理更换。
63.实施例四：结合图8、图10、图12和图14所示，活塞杆104为实心活塞杆，上缸盖2横向延伸出延伸柱201，延伸柱201内部中空设置且与缸筒3内部连通，导套设置于所述延伸柱内并套设在所述活塞杆上，上缸盖2上开设有与外界连通的第二进气孔20101；活塞的外壁设置一第二环槽107，第二环槽107上套设有星型密封圈108。本实施例的活塞杆104采用实心活塞杆，一定程度上提高了活塞机构1的稳固性，星型密封圈108的设置提高了活塞101与缸筒3的气密性，避免了气缸漏气情况的发生。
64.结合图2、图3和图17所示，下缸盖4上设置有第三进气孔401、固定孔402和连接孔403，第三进气孔401作为备用进气孔，既可以保证在第一进气孔10401和第二进气孔20101发生故障时气缸能够正常工作，又可以同时开启两进气孔加快气缸进气速度，连接孔403可套设在缸筒3上，与缸筒通过胶结连接，固定孔402可通过螺钉将下缸盖4固定在缸筒3上，提高了气缸的密封性。
65.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。