CN103047220B - 缸筒供气均压式气浮无摩擦气缸 - Google Patents
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Abstract
一种缸筒供气均压式气浮无摩擦气缸，活塞套装在缸筒内且与缸筒间存在间隙，活塞与活塞杆一端固定连接，缸筒一端安装底座，缸筒的另一端安装端盖，底座上设有气源进气口，活塞杆穿过端盖，缸筒包括外缸筒和微孔材料层，外缸筒内壁上附加一层微孔材料层，外缸筒外壁上有进气孔，微孔材料层在外壁进气孔处有一条轴向分布的第一凹槽，微孔材料层与外缸筒内壁接触的表面有沿圆周方向有第二凹槽，第二凹槽在微孔材料表面轴向均布；活塞靠近进气口一侧有一圈第三凹槽，从第三凹槽内沿径向打孔与活塞靠近有杆腔一侧的空腔连通，活塞杆与活塞有空腔的一端连接，空腔通过通孔与缸筒内有杆腔相通。本发明有效避免高低压气流对气膜产生影响、控制精度较高。
Description
技术领域
本发明涉及一种气浮气缸。
背景技术
普通的气缸通常采用机械密封，缸筒和活塞之间存在接触摩擦力。
传统的低摩擦气缸依靠提高加工精度、采用特殊的低摩擦材料或者脂润滑来减小摩擦力，但存在加工困难、成本高、维护困难且寿命短的缺陷；或者通过改善密封形式，来降低摩擦力，如德国FESTO公司采用特殊的密封技术应用于气缸，采用单向密封圈，具有很小的滑行阻力。日本SMC公司采用滚珠导向套技术以及间隙密封技术，该低摩擦气缸在匀速性、高低压摩擦、告诉以及高频方面都有所突破，然而也同样存在一些缺陷，比如对径向载荷敏感，结构复杂、加工制造难度大，价格昂贵。
为满足超精密恒力输出控制、微压动作控制等方面的要求，气体润滑技术在实现零摩擦气缸上得到应用。如专利申请号为201120080863.6的“一种带有气浮轴承的无摩擦气缸”就公布了一种根据气浮原理设计的无摩擦气缸，缸筒与活塞之间留有极小的间隙，在活塞径向上设置匀布的节流孔，通过中空的活塞杆以及软管为缸内的活塞供气，并通过球铰连接使得无摩擦气缸能承受一定的径向负载而不发生活塞卡死在气缸内。但是通过中空活塞杆和软管的供气方式复杂、装配繁琐、不易维护，后来对无摩擦气缸进行了优化，采用气缸自身容腔中的压缩空气作为润滑剂，将气体引入间隙中，使活塞在气缸中处于完全悬浮状态，活塞和缸筒彼此不接触，从而消除了气缸结构中活塞与缸筒之间的摩擦力。但是，不论采用哪种供气方式，由于活塞与缸筒之间留有间隙，气缸的高压腔和低压腔之间存在很大的气压差，从而在间隙间会形成气压流，直接影响活塞通过节流孔在间隙内形成的气压膜，另一方面，气膜形成的前提是间隙内存在一定的气压差，而靠近高压腔一端的间隙气压升高，导致气膜厚度、压力分布不均匀，对该无摩擦气缸的稳定性、精度、承载能力都造成了影响。
发明内容
为了克服已有气浮气缸的高低压气流对气膜产生影响、控制精度较低的不足，本发明提供一种有效避免高低压气流对气膜产生影响、控制精度较高的缸筒供气均压式气浮无摩擦气缸。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种缸筒供气均压式气浮无摩擦气缸，所述气浮无摩擦气缸包括缸筒、活塞、活塞杆、底座和端盖，所述活塞套装在缸筒内且与缸筒间存在间隙，所述活塞与活塞杆一端固定连接，所述缸筒一端安装底座，所述缸筒的另一端安装端盖，所述底座上设有气源进气口，所述活塞杆穿过端盖，所述缸筒包括外缸筒和微孔材料层，所述外缸筒内壁上附加一层微孔材料层，所述外缸筒外壁上有进气孔，所述微孔材料层在外壁进气孔处有一条轴向分布的第一凹槽，所述微孔材料层与外缸筒内壁接触的表面有沿圆周方向有第二凹槽，所述第二凹槽在微孔材料表面轴向均布；所述活塞靠近进气口一侧有一圈第三凹槽，从第三凹槽内沿径向打孔与活塞靠近有杆腔一侧的空腔连通，所述活塞杆与活塞有空腔的一端连接，所述空腔通过通孔与缸筒内有杆腔相通。
进一步，所述气源进气口与缸筒外壁上的进气孔接同一气源。
本发明的有益效果主要表现在：有效避免高低压气流对气膜产生影响、控制精度较高。
附图说明
图1是缸筒供气均压式气浮无摩擦气缸的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1，一种缸筒供气均压式气浮无摩擦气缸，由缸筒、活塞6、活塞杆7、底座1、端盖8组成，所述活塞6套装在缸筒内与缸筒间存在极小的间隙14，所述活塞与活塞杆7一端固定连接，所述缸筒一端安装底座1，所述缸筒的另一端安装端盖8，所述底座上设有气源进气口15，所述活塞杆7穿过端盖8；所述缸筒由外缸筒2和微孔材料层3两部分组成，所述外缸筒2内壁上附加一层微孔材料层3，所述外缸筒2外壁上有进气孔13，所述微孔材料层3在进气孔处有一条轴向分布的第一凹槽11，所述微孔材料层3与外缸筒2内壁接触的表面有沿圆周方向有第二凹槽4，所述第二凹槽4在微孔材料层表面轴向均布。所述活塞靠近进气口一侧有一圈第三凹槽，从第三凹槽内沿径向打孔5与活塞靠近有杆腔一侧的空腔连通，所述活塞杆7通过螺纹与活塞6有空腔的一端连接，所述空腔通过通孔12与缸筒内有杆腔相通。
所述气源进气口15与缸筒外壁上的进气孔13接同一气源，保证压力相同。
本实施例中，缸筒是根据气浮轴承气浮套的原理设计成的，高压气体从气缸进气口进入，推动活塞移动，同时，气体从缸筒上的进气口缸筒内，通过缸筒内壁上的微孔材料层，在活塞与缸筒的间隙内形成气膜。活塞的两端根据气体压力的不同形成高压腔和低压腔，气体从微孔材料流出的前提是存在气压差，由于高压腔的气体和缸筒内的气体接同一气源，所以高压腔部分没有气体泄漏量，而低压腔内会有部分气流从微孔材料层内泄漏，但是由于泄气量极小，属于可行的设计。活塞一端受高压腔气体影响，致使间隙内压力升高，对于形成稳定的气膜不利，因此，在活塞上开有卸压槽，卸压槽与低压腔相通，从高压腔进入间隙的气体经过阻尼密封后从卸压槽留出，同时，创造出了间隙内的低压区，促进了稳定气膜的形成。
上述实例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种缸筒供气均压式气浮无摩擦气缸，所述气浮无摩擦气缸包括缸筒、活塞、活塞杆、底座和端盖，所述活塞套装在缸筒内且与缸筒间存在间隙，所述活塞与活塞杆一端固定连接，所述缸筒一端安装底座，所述缸筒的另一端安装端盖，所述底座上设有气源进气口，所述活塞杆穿过端盖，其特征在于：所述缸筒包括外缸筒和微孔材料层，所述外缸筒内壁上附加一层微孔材料层，所述外缸筒外壁上有进气孔，所述微孔材料层在外壁进气孔处有一条轴向分布的第一凹槽，所述微孔材料层与外缸筒内壁接触的表面沿圆周方向有第二凹槽，所述第二凹槽在微孔材料层表面轴向均布；所述活塞靠近进气口一侧有一圈第三凹槽，从第三凹槽内沿径向打孔与活塞靠近有杆腔一侧的空腔连通，所述活塞杆与活塞有空腔的一端连接，所述空腔通过通孔与缸筒内有杆腔相通。
2.如权利要求1所述的缸筒供气均压式气浮无摩擦气缸，其特征在于：所述气源进气口与缸筒外壁上的进气孔接同一气源。
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