无摩擦快速响应平衡装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型是一种无摩擦快速响应平衡装置，特别是一种缸体与活塞杆之间为零摩擦的无摩擦快速响应平衡装置，属于气动执行元件气缸的优化设计。
【背景技术】
[0002]气缸是一种气动执行元件，气缸作为一种动作执行元件，工作性能的好坏直接影响到整个系统的正常运行。目前市场上，一直是用橡胶圈等软的材料作为活塞杆与缸体的密封接触元件。
[0003]在活塞杆相对于缸体运动的时候，密封圈直接与缸体摩擦，在不加润滑油的情况下，摩擦类型为干摩擦。当气缸空载的时候，干摩擦阻力比较小；在密封圈上加润滑油，摩擦类型变为混合摩擦。气缸空载的时候，摩擦阻力比较小。但是，当气缸的负载变大，密封圈为了密封压力变大的气腔，密封圈发生形变，形变量随着压力变大而变大，使密封圈与缸体之间的压力变大，进而使摩擦阻力变大。
[0004]然而在超精密加工领域，采用传统平衡气缸带动250Kg负载左右的Y轴，由于气缸封闭气腔压力比较大，导致密封圈形变量大，因而会带来很大的摩擦阻力。这会大大影响到直线电机的正常运行，响应速度很低，定位精度变差，甚至影响到直线电机的寿命。这种结果对于超精密加工的可靠性和稳定性来说，是无法接受的。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种无摩擦快速响应平衡装置。本实用新型在保证摩擦阻力降到最低的同时，又能保证气缸像普通气缸那样正常运行。
[0006]本实用新型的技术方案是:本实用新型的无摩擦快速响应平衡装置，包括有上端盖、缸体、活塞套、活塞、活塞杆、下端盖、下端盖套，其中活塞插入缸体所设的中空腔体内，活塞套套装在活塞的外侧，活塞套的外侧与缸体的内侧壁触接，缸体的上下端部分别装设有上端盖及下端盖，下端盖套套装在下端盖的内侧壁，活塞杆的一端与活塞连接，活塞杆的另一端穿过下端盖套伸出缸体所设的中空腔体外，上述下端盖套在与下端盖的接触面设有下端气浮支撑节流孔E，下端盖设有下端气浮轴承通气孔A及气腔B，其中气腔B的一端与缸体所设的中空腔体相通，气腔B的另一端与下端气浮轴承通气孔A相通，且下端气浮轴承通气孔A与下端气浮支撑节流孔E相通，下端气浮轴承通气孔A外接有接头，上述活塞在与活塞套的接触面设有活塞节流孔D，活塞还设有上端气浮轴承供气孔C，其中上端气浮轴承供气孔C的一端与缸体所设的中空腔体相通，上端气浮轴承供气孔C的另一端与活塞节流孔D相通。
[0007]本实用新型采用气缸上下两端采用气浮支撑的结构，压缩气体通过接头进入下端气浮轴承通气孔，再通过气腔进入活塞杆与下端盖套的缝隙，同时，压缩空气再通过缸体所设的中空腔体进入上端气浮轴承供气孔，并通过活塞节流孔进入缸体与活塞套之间的缝隙，最终将由活塞套、活塞、活塞杆组成的活动组件与由缸体、下端盖、下端盖套组成的固定组件用空气隔开，实现无摩擦运动，使气缸的工作性能得到很大提高。本实用新型在以往的气缸结构上进行了改进，结构简单新颖，性能可靠，彻底消除了活塞杆运动产生的摩擦力。本实用新型很好的解决了摩擦阻力跟随负载变化对直线电机、加工精度的影响。本实用新型在保证摩擦阻力降到最低的同时，又能保证气缸像普通气缸那样正常运行。本实用新型使活塞杆运行的摩擦阻力随着负载的变化保持为一个恒定极小值。
[0008]【附图说明】:
[0009]图1是本实用新型的剖视图。
[0010]【具体实施方式】:
[0011]本实用新型的无摩擦快速响应平衡装置的剖视图如图1所示，包括有上端盖1、缸体2、活塞套3、活塞4、活塞杆5、下端盖7、下端盖套8，其中活塞4插入缸体2所设的中空腔体内，活塞套3套装在活塞4的外侧，活塞套3的外侧与缸体2的内侧壁触接，缸体2的上下端部分别装设有上端盖I及下端盖7，下端盖套8套装在下端盖7的内侧壁，活塞杆5的一端与活塞4连接，活塞杆5的另一端穿过下端盖套8伸出缸体3所设的中空腔体外，上述下端盖套8在与下端盖7的接触面设有下端气浮支撑节流孔E，下端盖7设有下端气浮轴承通气孔A及气腔B，其中气腔B的一端与缸体2所设的中空腔体相通，气腔B的另一端与下端气浮轴承通气孔A相通，且下端气浮轴承通气孔A与下端气浮支撑节流孔E相通，下端气浮轴承通气孔A外接有接头9，上述活塞4在与活塞套3的接触面设有活塞节流孔D，活塞4还设有上端气浮轴承供气孔C，其中上端气浮轴承供气孔C的一端与缸体2所设的中空腔体相通，上端气浮轴承供气孔C的另一端与活塞节流孔D相通，缸体2与活塞套3的接触面与活塞节流孔D相通。活塞杆5与下端盖套8的接触面与下端气浮轴承通气孔A及下端气浮支撑节流孔E相通，本实施例中，接头9是快速接头。
[0012]上述活塞套3是带有节流功能的铜套，下端盖套8是带有节流功能的铜套。本实施例中，活塞套3及下端盖套8是采用小孔节流的结构，铜套上设有小孔，气体经过小孔，产生压力损失，达到节流的效果。
[0013]此外，为了确保密封性，上述下端盖7与缸体2的接触面装设有密封圈6。本实施例中，密封圈6是O型密封圈。
[0014]本实施例中，活塞杆5通过其端部设有的螺纹与装设在活塞4端部的螺母连接。
[0015]本实施例中，上述活塞杆5的端面装设有锥面垫片10。锥面垫片10的顶面还装设有球面垫片11。由于活塞杆5上端通过锥面垫片10及球头垫片11与活塞4相接触，活塞杆5可以在小范围内自由摆动，定心性好。
[0016]本实施例中，上述活塞套3与活塞4之间通过过盈配合固定在一起。
[0017]本实施例中，上述下端盖7与下端盖套8之间通过过盈配合固定在一起。
[0018]本实用新型的工作原理是:压缩气体通过接头9进入下端气浮轴承通气孔A，再通过气腔B进入活塞杆5与下端盖套8之间的缝隙，同时，压缩空气再通过缸体2所设的中空腔体进入上端气浮轴承供气孔C，并通过活塞节流孔D进入缸体2与活塞套3之间的缝隙，最终将由活塞套3、活塞4、活塞杆5组成的活动组件与由缸体2、下端盖7、下端盖套8组成的固定组件用空气隔开，实现无摩擦运动，使气缸的工作性能得到很大提高。本实用新型在以往的气缸结构上进行了改进，结构简单新颖，性能可靠，彻底消除了了活塞杆运动的时候产生的摩擦力。本实用新型很好的解决了摩擦阻力跟随负载变化对直线电机、加工精度的影响。本实用新型在保证摩擦阻力降到最低的同时，又能保证气缸像普通气缸那样正常运行。本实用新型具有一般的气缸所具有的特点，还能在气缸作为超精密加工机床的Y轴配重元件的时候，使活塞杆做到快速响应、无摩擦上下移动。
【主权项】
1.一种无摩擦快速响应平衡装置，其特征在于包括有上端盖(I)、缸体(2)、活塞套(3)、活塞(4)、活塞杆(5)、下端盖(7)、下端盖套(8)，其中活塞(4)插入缸体(2)所设的中空腔体内，活塞套(3 )套装在活塞(4 )的外侧，活塞套(3 )的外侧与缸体(2 )的内侧壁触接，缸体(2)的上下端部分别装设有上端盖(I)及下端盖(7)，下端盖套(8)套装在下端盖(7)的内侧壁，活塞杆(5)的一端与活塞(4)连接，活塞杆(5)的另一端穿过下端盖套(8)伸出缸体(2)所设的中空腔体外，上述下端盖套(8)在与下端盖(7)的接触面设有下端气浮支撑节流孔E，下端盖(7)设有下端气浮轴承通气孔A及气腔B，其中气腔B的一端与缸体(2)所设的中空腔体相通，气腔B的另一端与下端气浮轴承通气孔A相通，且下端气浮轴承通气孔A与下端气浮支撑节流孔E相通，下端气浮轴承通气孔A外接有接头(9)，上述活塞(4)在与活塞套(3)的接触面设有活塞节流孔D，活塞(4)还设有上端气浮轴承供气孔C，其中上端气浮轴承供气孔C的一端与缸体(2)所设的中空腔体相通，上端气浮轴承供气孔C的另一端与活塞节流孔D相通。
2.根据权利要求1所述的无摩擦快速响应平衡装置，其特征在于上述活塞套(3)是带有节流功能的铜套，下端盖套(8 )是带有节流功能的铜套。
3.根据权利要求1所述的无摩擦快速响应平衡装置，其特征在于上述下端盖(7)与缸体(2)的接触面装设有密封圈(6)。
4.根据权利要求1所述的无摩擦快速响应平衡装置，其特征在于上述活塞杆(5)通过其端部设有的螺纹与装设在活塞(4)端部的螺母连接。
5.根据权利要求1所述的无摩擦快速响应平衡装置，其特征在于上述活塞杆(5)的端面装设有锥面垫片(10)。
6.根据权利要求5所述的无摩擦快速响应平衡装置，其特征在于上述锥面垫片(10)的顶面还装设有球面垫片(11)。
7.根据权利要求1至6任一项所述的无摩擦快速响应平衡装置，其特征在于上述活塞套(3)与活塞(4)之间通过过盈配合固定在一起。
8.根据权利要求7所述的无摩擦快速响应平衡装置，其特征在于上述下端盖(7)与下端盖套(8 )之间通过过盈配合固定在一起。
【专利摘要】本实用新型是一种无摩擦快速响应平衡装置。包括缸体、活塞套、活塞、活塞杆，活塞套套在活塞的外侧，活塞套的外侧与缸体的内侧壁触接，缸体的上下端装有上端盖及下端盖，下端盖套套装在下端盖的内侧壁，活塞杆的一端与活塞连接，另一端穿过下端盖套伸出缸体外，下端盖套在与下端盖的接触面设有下端气浮支撑节流孔，下端盖设有下端气浮轴承通气孔及气腔，气腔的一端与缸体所设的中空腔体相通，另一端与下端气浮轴承通气孔相通，下端气浮轴承通气孔与下端气浮支撑节流孔相通，活塞在与活塞套的接触面设有活塞节流孔，活塞上设有的上端气浮轴承供气孔的一端与缸体所设的中空腔体相通，另一端与活塞节流孔相通。本实用新型消除了活塞杆运动产生的摩擦力。
【IPC分类】F15B15-20, F15B15-14
【公开号】CN204357829
【申请号】CN201420864518
【发明人】刘强, 王哲, 李克天
【申请人】广东工业大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月29日