带缓冲结构的回转作动装置

摘要

本发明公开了一种带缓冲结构的回转作动装置，包括气缸及设置在气缸活塞腔内的前活塞与后活塞，前活塞与后活塞中部设有的齿条，齿条与设有动力输出轴的齿轮啮合，气缸为两个，对称设于所述齿轮的两侧，气缸的两端分别设有前盖与后盖，前盖上设有接气口，气缸的前活塞腔与接气口通过前盖内设置的前气路连通，接气口上还连接有后气路，接气口与后气路的连接处设有流量控制机构，靠近流量控制机构的后气路上设有与前活塞腔连通的缸壁气孔。它有效地解决了现有技术的气动回转作动装置由于冲击力强引起的设备稳定性差、噪音污染严重，设备磨损快及使用寿命短的问题，具有很高的社会效益与经济效益。

权利要求

1.一种带缓冲结构的回转作动装置，包括气缸及设置在气缸活塞腔内的滑动装置，滑动装置的两端分别设置前活塞与后活塞，前活塞与后活塞通过滑动装置的中部设置的齿条连成一体，齿条与设有动力输出轴的齿轮啮合，其特征是：所述的气缸为两个，对称设于所述齿轮（4）的两侧，气缸的两端分别设有前盖（5）与后盖（6），前盖上设有接气口（7），气缸的前活塞腔（8）与接气口通过前盖内设置的前气路（9）连通，接气口上还连接有后气路，后气路由设置在气缸缸壁上的缸壁气路（10）及设置在后盖上的后盖气路（11）连接构成，一个气缸的接气口通过缸壁气路、后盖气路与另一个气缸的后活塞腔（12）连通，接气口与缸壁气路的连接处设有流量控制机构（13），靠近流量控制机构的缸壁气路上设有与前活塞腔连通的缸壁气孔（14），前活塞的两端分别设有前密封环（15）与后密封环（16）；所述的流量控制机构包括设置在前盖上的通流孔（17）及设置在缸壁气路端部的缓冲膜片（18），缸壁气路上靠近通流孔的置设有膜片室（19），缓冲膜片设置在膜片室内，缓冲膜片中间设有节流孔（20），缓冲膜片远离前盖的一面设有进气槽（21），所述节流孔的直径小于通流孔的直径。

2.根据权利要求1所述的带缓冲结构的回转作动装置，其特征在于缸壁气孔为3至5个限流孔，限流孔在气缸的缸壁轴向上呈直线排列，前活塞上前后密封环之间的密封距离大于限流孔所在的缸壁气路长度。

3.根据权利要求2所述的带缓冲结构的回转作动装置，其特征在于远离前盖的限流孔直径大于靠近前盖的限流孔直径，所述限流孔的横截面积呈线性递增。

4.根据权利要求1所述带缓冲结构的回转作动装置，其特征在于齿轮两侧的气缸前盖及后盖均为一体化结构，与两侧气缸对应的接气口、前气路及缸壁气路均为对称结构。

5.根据权利要求2所述带缓冲结构的回转作动装置，其特征在于齿轮两侧的气缸前盖及后盖均为一体化结构，与两侧气缸对应的接气口、前气路及缸壁气路均为对称结构。

说明书

带缓冲结构的回转作动装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于带动各种机械的回转式作动装置，尤其涉及一种带缓冲结构的回转作动装置。

背景技术

[0002] 由空气压力驱动的回转式作动装置，是通过带齿条的活塞在气缸内往复滑动，带动齿轮转动从而输出动力。现有技术的这种回转式作动装置中，为了吸收上述活塞在行程终端停止时由于惯性能量所产生的冲击力，通常采用设置外部的机械式缓冲机构。但是，这样的机械式的缓冲机构存在着停止时发出冲击声、在冲击的部分中由磨耗所产生的磨损容易发展、缓冲器等的零件突出到外部而形成为障碍的问题。公开日为2001年9月5日，公开号为CN1311399A的专利文件公开了一种带缓冲机构的旋转作动装置，它具有由空气压往复驱动的齿条：用于使上述齿条缓冲地停止在正逆至少一方的行程端缓冲机构；上述缓冲机构包括排气口、流量调整机构、缓冲密封圈，该排气口在比上述口孔更靠近室端侧的位置对压力室开口，上述流量调整机构限制从该排气口排出的排气的流量，上述缓冲密封圈安装在上活塞的外周面上，在该活塞快要到达行程端时将上述口孔与压力室隔断并将该压力室内的空气从上排气口通过流量调整机构排出。这种结构采用气缓冲结构，即在活塞接近行程终端时关闭设置在缸壁上的排气孔，减缓缸内空气的排出速度，从而起到缓冲的作用，但该结构采用了传统的密封环，异型密封环，缓冲螺丝等零件组合实现缓冲，结构上太过复杂，加工制造困难，生产成本很高，装配繁琐，且调整缓冲螺丝时易出事故。另一方面，该结构的气缸在关闭排气孔的时候由于排气流量在短时间内变化很大，单个缓冲气孔由于在气缸轴向上的长度很短，因此活塞移动时在很短的时间内就将其封闭，因此活塞腔内的压力在短时间内急剧增加，引起活塞移动速度的突然变化，这种结构由活塞腔的压力在短时间内变化过大而引起的气缸振动很大，因此，这种结构的缓冲不够平稳，由于冲击力强引起的设备稳定性差、噪音污染严重，设备磨损快及使用寿命短的问题并没有得到很好的解决。

发明内容

[0003] 本发明的目的是为解决现有技术的气动回转作动装置的缓冲结构复杂，加工制造困难，生产成本很高，装配繁琐，且调整缓冲螺丝时易出事故等问题而提供一种结构简单、加工制造容易、生产成本低的带缓冲结构的回转作动装置。

[0004] 本发明的另一目的是为解决现有技术的气动回转作动装置由于冲击力强引起的设备稳定性差、噪音污染严重，设备磨损快而使用寿命短的问题而提供一种工作平稳，噪音低、使用寿命长的带缓冲结构的回转作动装置。

[0005] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种带缓冲结构的回转作动装置，包括气缸及设置在气缸活塞腔内的滑动装置，滑动装置的两端分别设置前活塞与后活塞，前活塞与后活塞通过滑动装置的中部设置的齿条连成一体，齿条与设有动力输出轴的齿轮啮合，所述的气缸为两个，对称设于所述齿轮的两侧，气缸的两端分别设有前盖与后盖，前盖上设有接气口，气缸的前活塞腔与接气口通过前盖内设置的前气路连通，接气口上还连接有后气路，后气路由设置在气缸缸壁上的缸壁气路及设置在后盖上的后盖气路连接构成，一个气缸的接气口通过缸壁气路、后盖气路与另一个气缸的后活塞腔连通，接气口与缸壁气路的连接处设有流量控制机构，靠近流量控制机构的缸壁气路上设有与前活塞腔连通的缸壁气孔，前活塞的两端分别设有前密封环与后密封环。在设有动力输出轴的齿轮两侧对称设置上下两个气缸，当上气缸的接气口进气时，一路气体通过前气路进入上气缸的前活塞腔，推动上气缸内的活塞向后盖侧移动；同时另一路气体进入后气路，通过流量控制机构、缸壁气路及后盖气路进入下气缸的后活塞腔，推动下气缸内的活塞向前盖侧移动。而上气缸内的活塞向后盖侧移动时，上气缸后活塞腔内气体被压缩进入下气缸的后气路，这部分气体通过下气缸的后盖气路及缸壁气路，在接近下气缸的前端部时，由于缸壁气路上设有与气缸前活塞腔连通的缸壁气孔，这部分气体被分成两路，一路通过缸壁气路上的流量控制机构，由下气缸的接气口排出；另一路通过缸壁气路上缸壁气孔，进入下气缸的前活塞腔，并通过下气缸前气路排出。当下气缸的前活塞移动靠近前盖时，前活塞上的前密封环越过气缸壁上的缸壁气孔而使缸壁气孔封闭，上气缸后活塞腔内气体不能通过缸壁气孔排出而只能通过流量控制机构上的节流孔排出，由于流量控制机构上的节流孔排气量很小，因此上气缸后活塞腔内气体排出量显著减少，上气缸后活塞腔内的压力由于排气量减少而升高，从而对上气缸内的后活塞移动起到阻碍作用，即对活塞接近终点时起到缓冲作用。这样两个气缸内的活塞移动方向相反，通过齿条带动齿轮转动，上下两个气缸的接气口轮流进气排气，而齿轮则不停的正反向转动，从而输出动力。与现有技术的缓冲结构相比，本发明的结构简单、加工制造容易、生产成本低，具有明显的经济效益。

[0006] 作为优选，流量控制机构包括设置在前盖上的通流孔及设置在缸壁气路端部的缓冲膜片，缸壁气路上靠近通流孔的置设有膜片室，缓冲膜片设置在膜片室内，缓冲膜片中间设有节流孔，缓冲膜片远离前盖的一面设有进气槽，所述节流孔的直径小于通流孔的直径。在缸壁气路的端部设置缓冲膜片，进气时，缓冲膜片后压离开通流孔，此时气流可以经过通流孔从缓冲膜片的四周及缓冲膜片上设置的进气槽进入缸壁气路，缓冲膜片上的节流孔也可以通过部分气流，因此进气量较大。排气时，缓冲膜片前压紧贴通流孔，此时气流只能从缓冲膜片上的节流孔通过，因此出气量受到很大的限制，可以为活塞移到到终点附近时提供足够的缓冲。缓冲膜片在压缩空气的作用下在膜片室内作往复的“类活塞”运动，从而实现气体的单向缓冲。这种流量控制机构具有进气大，排气小的单向性特点，适合于要求进气速度较快的气缸，这些气缸通常应用于要求工作起步速度快的应用场合。

[0007] 流量控制机构也可以采用简单的结构，即流量控制机构为设置在前盖上的节流孔。节流孔为一小孔，其孔径与前述方案的缓冲膜片上的节流孔相近，这种方案在进气与排气时均存在节流作用，即进气开始和排气末都可以实现缓冲，它的优点是加工方便，成本低，适合于起动和停止都需要缓冲的场合。

[0008] 气缸缸壁上的缸壁气孔也可以采用多孔结构，即采用限流孔结构，缸壁气孔为3至5个限流孔，限流孔在气缸的缸壁轴向上呈直线排列，前活塞上前后密封环之间的密封距离大于限流孔所在的缸壁气路长度。前活塞上前后密封环之间的密封距离大于限流孔所在的缸壁气路长度是确保行程末端时气缸的前活塞可以完全封闭所有的限流孔。与单个结构缸壁气孔相比，本方案的结构是将活塞移动时本来一次性关闭的缸壁气孔分成多次关闭，且两次关闭之间存在一定的时间间隔，从而使前活塞腔内的压力呈阶梯状递增，因此，活塞腔内的压力变化有一个相对平滑的过程，从而实现平滑缓冲，以此来降低由于前活塞腔内的压力急剧增加而引起的冲击，降低气缸的振动及噪音，延长设备的使用寿命。而现有技术的单个缓冲气孔由于在气缸轴向上的长度很短，因此活塞移动时在很短的时间内就将其封闭，因此活塞腔的压力在短时间内快速增加，由活塞腔的压力在短时间内变化过大而引起的气缸振动相对很大，气缸的工作不够平稳，噪声大，同时也在一定程度上影响了气缸的使用寿命。

[0009] 作为上述多孔方案的优选方案，远离前盖的限流孔直径大于靠近前盖的限流孔直径，所述限流孔的横截面积呈线性递增。虽然限流孔也可以采用等孔径结构，但与多个等孔径限流孔的方案相比，本方案的限流孔横截面积从前盖向后盖方向呈线性递增，例如在设置5个限流孔时，限流孔的横截面积比例可以为1比2比3比4比5的关系。采用这种结构时，相应的前活塞腔内的压力变化呈先大后小的阶梯状趋势，这种结构可以使活塞接近终点时前活塞腔内的压力变化相对平缓，有利于更好地消除气缸的冲击振动，降低噪音，延长设备的使用寿命。

[0010] 作为优选，齿轮两侧的气缸前盖及后盖均为一体化结构，与两侧气缸对应的接气口、前气路及缸壁气路均为对称结构。两个气缸采用共用的整体式前盖与整体式后盖有利于气路的设置，可以简化结构，对称结构可以降低加工成本。

[0011] 本发明的有益效果是：它有效地解决了现有技术的气动回转作动装置结构复杂，加工制造困难，生产成本很高的问题，也解决了现有技术的气动回转作动装置由于冲击力强引起的设备稳定性差、噪音污染严重，设备磨损快及使用寿命短的问题，本发明的回转作动装置工作平稳，噪音小、使用寿命长且结构简单、生产成本低，具有很高的社会效益与经济效益。

附图说明

[0012] 图1是本发明带缓冲结构的回转作动装置实施例1的一种结构示意图；

[0013] 图2是图1中A处的局部放大图；

[0014] 图3是图2中B处的局部放大图；

[0015] 图4是本发明带缓冲结构的回转作动装置实施例2的一种结构示意图；

[0016] 图5是本发明带缓冲结构的回转作动装置实施例3的一种结构示意图；

[0017] 图6是图5中C处的局部放大图；

[0018] 图7是图6中D处的局部放大图。

[0019] 图中：1.前活塞，2.后活塞，3.齿条，4.齿轮，5.前盖，6.后盖，7. 接气口，8.前活塞腔，9.前气路，10.缸壁气路，11.后盖气路，12. 后活塞腔，13. 流量控制机构，14.缸壁气孔，15.前密封环，16.后密封环，17.通流孔， 18.缓冲膜片， 19.膜片室， 20.节流孔，21.进气槽，22.限流孔。

具体实施方式

[0020] 下面通过实施例，并结合附图对本发明技术方案的具体实施方式作进一步的说明。

[0021] 实施例1

[0022] 在图1所示的实施例1中，一种带缓冲结构的回转作动装置，包括气缸及设置在气缸活塞腔内的滑动装置，滑动装置的两端分别设置前活塞1与后活塞2，前活塞与后活塞通过滑动装置的中部设置的齿条3连成一体，齿条与设有动力输出轴的齿轮4啮合，所述的气缸为两个，对称设于所述齿轮的两侧，两个气缸轴线所在的平面与齿轮的轴线垂直，气缸的两端分别设有前盖5与后盖6，齿轮两侧的气缸前盖及后盖均为一体化结构，即两个气缸的前盖为一体结构，两个气缸的后盖也为一体结构。前盖上设有接气口7，气缸的前活塞腔8与接气口通过前盖内设置的前气路9连通，前气路由一段垂直于气缸轴线的横气路与一段平行于气缸轴线是直气路连接构成。接气口上还连接有后气路，后气路由设置在气缸缸壁上、与气缸轴线平行的缸壁气路10及设置在后盖上的后盖气路11连接构成，一个气缸的接气口通过缸壁气路、后盖气路与另一个气缸的后活塞腔12连通，两侧气缸对应的接气口、前气路及缸壁气路均为对称结构。接气口与缸壁气路的连接处设有流量控制机构13，流量控制机构包括设置在前盖上的通流孔17及设置在缸壁气路端部的缓冲膜片18（见图2、图3），缸壁气路上靠近通流孔的位置设有膜片室19，缓冲膜片设置在膜片室内，缓冲膜片中间设有节流孔20，缓冲膜片远离前盖的一面设有进气槽21，节流孔的直径小于通流孔的直径。靠近流量控制机构的缸壁气路上设有与前活塞腔连通的缸壁气孔14，缸壁气孔为一个，前活塞的两端分别设有前密封环15与后密封环16，后活塞的端部也设有一个密封环。该实施例是实现排气末端一段行程的缓冲。

[0023] 实施例2

[0024] 在图4所示的实施例2中，流量控制机构为设置在前盖上的节流孔20（见图7），其余和实施例1相同。该实施例实现的是进气开始一段行程的缓冲和排气末端一段行程的缓冲。

[0025] 实施例3

[0026] 在图5所示的实施例3中，缸壁气孔为3个限流孔22，在气缸的缸壁轴向上呈直线排列，远离前盖的限流孔直径大于靠近前盖的限流孔直径，所述限流孔的横截面积从前盖向后盖方向呈线性递增，为1比2比3（见图6），前活塞上前后密封环之间的距离大于限流孔所在的缸壁气路长度，即前后密封环之间的密封距离大于处于前后两侧的限流孔的最大孔壁间的距离，其余和实施例2相同。该实施例实现的是进气开始一段行程的缓冲和排气末端一段行程的平缓的缓冲。

[0027] 实施例4

[0028] 实施例4的缸壁气孔为5个限流孔，在气缸的缸壁轴向上呈直线排列，远离前盖的限流孔直径大于靠近前盖的限流孔直径，所述限流孔的横截面积从前盖向后盖方向呈线性递增，为1比2比3比4比5，前活塞上前后密封环之间的距离大于限流孔所在的缸壁气路长度，即前后密封环之间的中心距离大于处于前后两侧的限流孔的最大孔壁间的距离，其余和实施例1相同。该实施例实现的是排气末端一段行程的平缓的缓冲。

[0029] 在缸壁气孔采用多个限流孔的方案时，限流孔也可以采用等孔径结构，即构成新的实施例。

[0030] 带缓冲结构的回转作动装置工作时，当上气缸的接气口进气时，一路气体通过前气路进入上气缸的前活塞腔，推动上气缸内的活塞向后盖侧移动；另一路气体进入后气路，通过流量控制机构、缸壁气路及后盖气路进入下气缸的后活塞腔，推动下气缸内的活塞向前盖侧移动。而上气缸内的活塞向后盖侧移动时，上气缸后活塞腔内气体被压缩进入下气缸的后气路，这部分气体通过下气缸的后盖气路及缸壁气路，在接近下气缸的前端部时，由于缸壁气路上设有与气缸前活塞腔连通的缸壁气孔，这部分气体被分成两路，一路通过缸壁气路上的流量控制机构，由下气缸的接气口排出；另一路通过缸壁气路上缸壁气孔，进入下气缸的前活塞腔，并通过下气缸前气路排出。这样两个气缸内的活塞移动方向相反，通过齿条带动齿轮转动，上下两个气缸的接气口轮流进气排气，而齿轮则不停的正反向转动，从而输出动力。

[0031] 当下气缸的前活塞移动靠近前盖时，前活塞上的前密封环越过气缸壁上的缸壁气孔而使缸壁气孔封闭，上气缸后活塞腔内气体不能通过缸壁气孔排出而只能通过流量控制机构排出，由于流量控制机构的排气量较小，因此上气缸后活塞腔内气体排出量显著减少，上气缸后活塞腔内的压力由于排气量减少而升高，从而对上气缸内的后活塞移动起到阻碍作用，即对活塞接近终点时起到缓冲作用。当缸壁气孔为多个限流孔时，由于限流孔在气缸的缸壁轴向上呈直线排列，而前活塞上前后密封环之间的密封距离大于限流孔所在的缸壁气路长度。与单个缸壁气孔相比，这种结构是将活塞移动时本来一次性关闭的缸壁气孔分成多次关闭，且两次关闭之间存在一定的时间间隔，从而使前活塞腔内的压力呈阶梯状递增，因此，活塞腔内的压力变化有一个相对平滑的过程，从而实现平滑缓冲，以此来降低由于前活塞腔内的压力急剧增加而引起的冲击，降低气缸的振动及噪音，延长设备的使用寿命。