带缓冲机构的旋转作动装置的制作方法

xiaoxiao2020-7-22  1

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专利名称:带缓冲机构的旋转作动装置的制作方法
技术领域
本发明涉及可以使往复旋转的主轴缓冲地停止在旋转行程端的带缓冲机构的旋转作动装置。
由空气压产生旋转力的旋转作动装置有齿轮齿条型的旋转作动装置。该齿轮齿条型的旋转作动装置将带齿条的活塞自由滑动地插入缸体内,在该齿条上啮合着齿轮,通过向划分形成在活塞两侧的压力室加空气压而往复驱动齿条,使小齿轮及固定在该小齿轮上的主轴往复旋转。
在现有技术的这种旋转作动装置中,为了吸收上述主轴在旋转行程端停止时的上述活塞的惯性能量所产生的冲击力,设有具有缓冲器等的机械式缓冲机构。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。这样的问题如果能将空气压式的缓冲机构来代替上述的机械式的缓冲机构,则可以被解决。
作为这样的空气压式的缓冲机构,在缸体内滑动的活塞动作时,暂时地封入排气侧的压力室内的缓冲用空气升压,由该排气压使活塞减速而被缓冲地停止在行程端,这在过去以为人所知。其构造是,将设在活塞侧的缓冲环在行程端的跟前嵌入缸体内的缓冲密封件而堵塞空气的排出通路,将该封入的空气导引到节流阀,根据其节流调节量活塞背压将活塞所具有运动能量变换为空气的压缩能量而产生减速力。
但是,利用了这样的活塞背压的缓冲机构,在其构造上,需要在活塞的至少一侧设有所需长度的缓冲环,并且在缸体中设有嵌入活塞环用的长的空室。因此,必然存在着气缸的轴线方向长度变长的问题。因此,在将该缓冲机构使用于齿条齿轮型旋转作动装置时,使构造上沿与主轴垂直的方向容易变长的旋转作动装置在其方向上进一步增长。
本发明的主要目的是提供一种具有空气压式的缓冲机构的齿条齿轮型旋转作动装置。
本发明的另一个目的是提供一种即使附设上述缓冲机构也不使构造上与旋转主轴垂直的方向上的长度长的齿条齿轮型旋转作动装置进一步变长的齿条齿轮型旋转作动装置构造。
本发明的再一目的是通过去除长的缓冲环及其嵌入的长空室可以小型且构造简单地提供一种廉价的齿条齿轮型的带有缓冲机构的旋转作动装置。
为了达到上述目的,根据本发明,提供齿条齿轮型旋转作动装置,它具有由空气压往复驱动的齿条、与该齿条啮合的齿轮、使上述齿条缓冲地停止在正逆至少一方的行程端用的缓冲机构。
上述缓冲机构包括排气口、流量调整机构、缓冲密封圈,该排气口在比口孔更靠近室端的位置对用于驱动齿条的压力室开口,上述流量调整机构限制从上述排气口排出的排气的流量,上述缓冲密封件在上述活塞快要到达行程端前将上述口孔与压力室隔断并将该压力室内的空气从上述排气口通过流量调整机构排出。
具有上述构造的本发明的旋转作动装置,通过从口将压缩空气交替地供给齿条两侧的压力室,往复驱动该齿条,伴随此,小齿轮往复旋转。这时,上述齿条的在行程端的由缓冲机构产生的减速停止如下地进行。即、在上述齿条滑动时,排气侧的压力室内的压缩空气最初主要通过口孔排出,但是,在齿条接近行程端并且缓冲密封圈越过上述口孔时,隔断该口孔和压力室,来自该压力室的排气仅从排气口通过流量调整机构有限制地被排出。因此,压力室内的排气压上升,其成为背压,齿条一边减速成一边到达行程终端。
根据本发明,可以获得具有空气压式的缓冲机构的齿条齿轮型旋转作动装置。而且,由于不需要设有原来的缓冲机构所具有的长缓冲环和该缓冲环嵌入的长的空室,可以由此缩短作动装置的气缸轴线方向的长度,可以获得小型且构造简单的作动装置。
根据本发明的最佳实施形态,上述排气口通过上述流量调整机构与一口连接。
上述流量调整机构由限制从上述压力室排出的排气的流量的节流孔形成,与该节流孔并列地设有单向阀,该单向阀阻止从上述压力室排出的排气的流动、但允许流入压力室的给气的流动。
根据本发明的具体的实施形态,在上述壳体上形成着连接上述排气口和口的阀室,在该阀室内夹设着唇型密封圈地收容具有上述节流孔的孔构件而在上述阀室内组装入上述节流孔和单向阀,该唇型密封圈在与阀壁之间形成上述单向阀。
本发明的旋转作动装置可以是具有一个齿条的单齿条型,也可以是具有两个齿条的双齿条型。
在双齿条型的旋转作动装置中,在两个齿条的两侧分别划分着第一压力室和第二压力室,第一齿条的第一压力室和第二齿条的第二压力室与第一口连接,并且第二齿条的第一压力室和第一齿条的第二压力室与第二口连接。而且,为了使上述两个齿条缓冲地停止在各一方的行程端而设有两组的缓冲机构。
根据本发明的最佳具体的实施形态,执行元件的壳体在其两端分别具有端盖,在一方的第一端盖上设有上述两个口,在另一方的第二端盖中组装入上述两组缓冲机构中的流量调整机构并设有对第二压力室开口的上述排气口,上述口和上述流量调整机构通过形成在壳体中的通孔而相互连通,上述口孔从该通孔分支而开口于气缸孔的孔面上。


图1是表示本发明的第一实施例的局部剖面图。
图2是图1中的Ⅱ-Ⅱ线的剖面图。
图3是图1的要部放大图。
图4是表示本发明的第二实施例的剖面图。
图5是图4的要部放大图。
图6是表示流量调整机构的不同实施例的要部剖面图。
图7是表示流量调整机构的另外不同实施例的要部剖面图。
图8是表示流量调整机构的另外不同实施例的要部剖面图。
以下根据附图详细说明本发明的实施例。在说明实施例时,对于具有同一功能的构件标注相同的符号来进行说明。
图1~图3是表示本发明的齿条齿轮型旋转作动装置的第一实施例的图,该作动装置1A是单齿轮式,该作动装置1A具有矩形的壳体2。该壳体2包括一个气缸孔5、齿条6、第一和第二的两个压力室8a、8b、第一、第二两个口P1、P2、齿轮10及主轴11。上述气缸孔5其两端由端盖3、4封塞。上述齿条6借助设在两端的第一活塞7a和第二活塞7b在该气缸孔5内往复滑动。上述第一、第二压力室8a、8b由上述活塞7a、7b划分形成在上述齿条6的两侧。上述第一、第二口P1、P2用于将压缩空气供给上述压力室8a、8b。上述齿轮10与上述齿条6啮合并由该齿条6的往复驱动来进行往复旋转。上述主轴11固定在该齿轮10上并由轴承12可旋转地支承着。
上述两个口P1、P2设在壳体2的侧面的靠近轴向两端部的位置,分别通过开口于气缸孔5的孔面上的口孔14、15与上述两个压力室8a、8b的一方连通。而且,通过从这些口P1、P2交替地向压力室8a、8b供给压缩空气,上述齿条6与活塞7a、7b一起在气缸孔5内被往复驱动,上述齿轮10及固定在其上的主轴11伴随上述往复驱动而往复旋转。
该作动装置1A还具有第一、第二的两组缓冲机构18a、18b,该第一、第二的两组缓冲机构18a、18b用于使上述齿条6缓冲地停止在正逆两行程端。
上述缓冲机构18a、18b分别具有排气口19、流量调整机构20,该排气口19设有与口P1、P2之一相邻的位置并在比各口孔14、15更靠近室端的位置对压力室8a、8b开口,上述流量调整机构20设在上述排气口19和口P1、P2之间用于限制从上述压力室8a、8b排出的排气流量。
上述流量调整机构20如在图3中由口P2侧的缓冲机构18b代表性地表示的那样地由限制排气流量的节流孔22形成,与该节流孔22并列地连接着阻止不经过该节流孔22的排气流动的单向阀23,这些节流孔22和单向阀23收容在形成在壳体2上的阀室24内。即,在上述壳体2的侧面形成着与上述排气口19和口P1、P2相通的上述阀24,在该阀室24内收容着朝向前端阶段性能小径化的圆柱形的孔构件25,在该口构件25中设有上述节流孔22,并且在该孔构件25的前端部外周面和阀室24的内周面之间夹设着形成上述单向阀23的唇型密封圈。图中26是连接上述口P1、P2与阀室24的通孔。
上述节流孔22连接上述排气口19和口P1、P2,用安装在孔构件25上的针29可调整其开口面积。因此,该节流孔22是可调整排气流量的可变节流方式。
另外,上述单向阀23在齿条6的行程终端处的缓冲行程中,阻止来自压力室8a、8b的排气除了通过上述节流孔22流向口P1、P2侧的之外的流动,另外,在开始驱动齿条6时,使来自口P1、P2的压缩空气自由地流入压力室8a、8b。
在形成在上述齿条6的两端的各活塞7a、7b的外周面上分别安装着内外两个密封圈30、31,该密封圈30、31气密性地与气缸孔5的孔面滑接。这些密封圈30、31具有划分上述两个压力室8a、8b的活塞密封圈的功能,位于外侧的密封圈30此外还兼备切换排气流路的缓冲密封圈功能。即,在上述齿条6被往复驱动时,其移动方向前方侧的活塞7a或7b的缓冲密封圈30通过在该齿条6即将到达行程端时越过排气侧的口孔14或15而隔断压力室8a或8B与口P1或P2之间,使上述压力室8a或8b的排气仅从的排气口19排出。
对具有上述构造的旋转作动装置1A的动作进行说明。在上述齿条6处于一方行程端的图1的状态下,在将压缩空气供给第一口P1时,该压缩空气从通孔26流入阀室24内推开单向阀23从排气口19流入第一压力18a,因此,该齿条6开始朝向图1的右侧前进。
然后,位于上述齿条6的移动方向后侧的第一活塞7a的外侧的密封圈30越过第一口P1的口孔14时,压缩空气主要通过该口孔14直接地供给第一压力室8a,因此,齿条6的移动原样地继续进行。这时,上述齿条6的移动方向前方侧的第二压力室8b内的压缩空气主要从口孔15通过第二口P2直接地排出。
在上述齿条6接近前进行程端,位于移动方向前方侧的第二活塞7b的外侧的密封圈30越过口孔15时,排气侧的第二压力室8b和第二口P2被隔断,该第二压力室8b内的空气从排气口19经过流量调整机构20被排出。换言之,上述密封圈30起到缓冲密封圈的作用,把排气路径从通过口孔15及第二口P2直接排出的状态切换为经过排气口19及节流孔22有限制地被排出的状态。
因此,由于上述节流孔22的流量限制,第二压力室8b内的压力上升,其成为活塞背压并一边使齿条6减速一边使齿条6到达行程终端。
这时,上述第二活塞7b的外侧的缓冲密封圈30在排气口19的跟前停止,内侧的活塞密封圈31在口孔15的跟前停止。
在将上述齿条6从上述前进端的位置后退时,将压缩空气供给第二口P2,将第一口P1与大气连通。而且,该齿条6在接近图1的后退行程端时,处于该齿条6的移动方向前方侧的第一活塞7a的外侧密封圈30起到缓冲密封圈的作用,将来自第一压力室8a的压缩空气的排出路径从通过口孔14及第一口P1直接排出的状态切换为经过排气口19及流量调整机构20的节流孔22有限制地排出的状态,因此,齿条6一边减速一边缓冲地停止在后退行程端。这时,第一活塞7a的内侧活塞密封圈31在口孔14的跟前停止。
这样,通过从两个口P1、P2交替地将压缩空气供给压力室8a、8b,上述齿条6与活塞7a、7b一起在气缸孔5内往复驱动,由缓冲机构18a、18b缓冲地停止在各行程端。而且,伴随着齿条6的往复运动,上述齿轮10和固定在其上的主轴11进行往复旋转。
具有上述构成的旋转作动装置由于不需要设置现有技术的空气压式缓冲机构所具有的长缓冲环和其嵌入的长空室等,因此可以缩短该作动装置中的齿条机构的轴线方向的长度,可以获得小型且构造简单的作动装置。
在使上述齿条6缓冲地仅停止在任何一方行程端时,只要省略两个缓冲机构18a、18b的任何一方即可。
图4是表示本发明的第二实施例的图,该第二实施例是具有两个齿条的双齿条式的旋转作动装置。
该作动装置1B具有并列地设于壳体2内的两个气缸孔5a、5b,这些气缸孔5a、5b的两端用安装在壳体2两端的第一端盖3和第二端盖4封闭。在上述两个气缸孔5a、5b的内部自由滑动地收容着其两端具有活塞7a、7b的第一齿条6a和第二齿条6b。在这些齿条6a、6b上啮合着齿轮10,在该齿轮10上连接着主轴11。
在上述两个齿条6a、6b的两侧分别由上述活塞7a、7b划分形成着第一压力室8a和第二压力室8b,用于将压缩空气供给上述压力室8a、8b的两个口P1、P2设在上述第一端盖3上。其中第一口P1用通孔35a与第一齿条6a的第一压力室8a连通,并且,通过设在第一端盖3上通孔36b和设在壳体2上的通孔37b以及开口于气缸孔5b的孔面上的口孔39b与第二齿条6b的第二压力室8b连通,另外的第二口P2用通孔35b与第二齿条6b的第1压力室8a连通并且通过设在第一端盖3上的通孔36a和设在壳体2上的通孔37以及在气缸孔5a的孔面上开口的口孔39a与第一齿条6a的第二压力室8a连通着。
另外,如图5所示,该作动装置1B上设有用于使上述两个齿条6a、6b缓冲地停止在分别一方的行程端上的第一、第二两组缓冲机构18a、18b,这些缓冲机构18a、18b中的排气口19和流量调整机构20分别设在上述第二端盖4上。与第一齿条6a对应的第一缓冲机构18a的排气口19对第一齿条6a的第二压力室8b开口,与第二齿条6b相对应的第二缓冲机构18b的排气口19对该第二齿条6b的第二压力室8b开口,这些各排气口19通过上述流量调整机构20及通孔40与上述壳体2内的通孔37a、37b连接。
上述流量调整机构20由节流孔22构成,在与该节流孔22并列地连接单向阀23这一点上与上述第一实施例相同,但是,由于通过上述节流孔22的排气的流量方向与上述第一实施例相反,因此单向阀的朝向与第一实施例相反。
形成在上述各齿条6a、6b的两端的第一及第二两个活塞7a、7b中的、面临第二压力室8b的第二活塞7b上在其外侧和内侧安装着两个密封圈30、31,外侧的密封圈30起缓冲密封圈的作用,面临第二压力室8a的另一方的第一活塞7a上仅安装着唇型密封圈式的活塞密封圈31。
图中43是用于调整齿条6a、6b的行程端位置的调整螺栓,在第二端盖4对应于各齿条6a、6b的位置将其前端面对第二压力室8b、8b内可前进后退地螺旋安装着。
上述第二实施例的旋转作动装置1E如下地进行动作。图4是表示将压缩空气供给第二个口P2,将第一个口P1大气开放的状态。这时,压缩空气通过通孔35b流入第二齿条6b的第一压力室8a同时通过通孔36a、37a及口孔39a也流入第一齿条6a的第二压力室8b,使上述第二齿条6b移动到前进行程端,同时使第一齿条6a移动到后退行程端。
从该状态向第一口P1供给压缩空气,将第二口P2与大气开放时,上述第一口P1的压缩空气通过通孔35a流入第一齿条6a的第一压力室8a,同时推开单向阀23通过排气口19从通孔36b、37b流入第二齿条6b的第二压力室8b,与使上述第一齿条6a前进的同时使第二齿条6b后退,使齿轮10及主轴11沿图中的顺时针方向旋转。在上述第二齿轮6b中的第二活塞7b的外侧的密封圈30越过口孔39b时,压缩空气主要通过该口孔39b直接地供给第二压力室8b。
在上述第一齿轮6a接近前进行程端,第二活塞7b的外侧密封圈30越过口孔39时,隔断第二压力室8b与第二口P2,该第二压力室8b内的压缩空气从排气口19经过节流孔22有限制地进行排出。因此,第一齿条6a一边被减速一边到达前进行程端,随此,第二齿条6b也一边减速一边到达后退行程端。
在上述第一齿条69到达前进行程端时,第二活塞7b的内侧密封圈31在口孔39a的跟前停止。
在使上述第一齿条6a后退的同时,使第二齿条6b前进地成为图4的切换状态时,只要将上述第一口P1与大气连通,将压缩空气供给第二口P2即可。这时,第二齿条6b侧的缓冲机构18b起作用,两齿条6a、6b连动地缓冲地停止在各自的行程端。
图6~图8是表示可适用于本发明的缓冲机构的其它的例子的图。图6所示的缓冲机构18在流量调整机构20中的节流孔22是不具有针的固定节流方式这一点上与上述第一、第二实施例上不同。
另外,图7所示的缓冲机构18其流量调整机构20和单向阀23组装入与壳体2分别的部件45中,该部件45在附设在壳体2上这一点上与第一、第二实施例不同。
另外,图8所示的缓冲机构18通过使流量调整机构20的节流孔22兼用于排气口19而直接形成在壳体2上,用针使其开口面积可变并安装在齿条6的活塞7a、7b上的多个密封圈30、31的一部分兼备单向阀的功能。即,将外侧的密封圈30做成为密封具有方向性的唇型密封圈式的密封圈,该密封圈30安装成允许从内侧的密封圈31侧向第一压力室8a侧或第二压力室8b侧的压缩空气的流动,但是阻止其逆向的空气的流动。
因此,在从图8的状态向第二口P2供给压缩空气时,该压缩空气其一部分从节流孔22流入第二压力室8b内,但其大部分从口孔15流入活塞7b的外周的间隙,推开上述密封圈30流入第二压力室8b,因此,齿条6以所希望的速度起动。而且,在上述密封圈30通过口孔15后,上述压缩空气从该口孔15直接流入第二压力室8b,此后,上述密封圈30其保持第二压力室8b的气密性的活塞密封圈的作用。
另外,在上述图6~图8中作为可适用于图1的第一实施例的例子有代表性地对第二口P2侧的缓冲机构进行了图示,但第一口P1侧的缓冲机构也具有同样的构造。另外在将该缓冲机构18适用于图4的第二实施例时,当然流量调整机构20和单向阀23或排气口19等设在端盖上。
权利要求
1.带有缓冲机构的旋转作动装置,其特征在于,包括至少一个气缸孔,设在壳体上;齿条,在其两端具有活塞,借助这些活塞在上述气缸孔内滑动;齿轮,与上述齿条啮合;主轴,与上述齿轮连接;两个口,用来向上述齿条两侧的压力室供给压缩空气;口孔,在上述气缸孔的孔面上开口并与分别对应上述各口的压力室连通;缓冲机构,用于使上述齿条缓冲地停止在正逆至少一方的行程端;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述活塞的外周面上,在该活塞快要到达行程端前将上述口孔与压力室隔断并将该压力室内的空气从上述排气口通过流量调整机构排出。
2.如权利要求1所述的旋转作动装置,其特征在于,上述排气口通过上述流量调整机构与一方口连接。
3.如权利要求1所述的旋转作动装置,其特征在于,上述流量调整机构由限制从上述压力室排气口的流量的节流孔形成,与该节流孔并列地设有单向阀,该单向阀阻止从上述压力室排出的排气的流动、允许流入压力室的给气的流动。
4.如权利要求3所述的旋转作动装置,其特征在于,在上述壳体上形成有连接上述排气口和口的阀室,通过在该阀室内以在与室壁之间夹设形成上述单向阀的唇型密封圈的方式收容具有上述节流孔的孔构件,在该阀室内组装入上述节流孔和单向阀。
5.如权利要求1所述的旋转作动装置,其特征在于,该作动装置是具有一个气缸孔和一个齿条的单齿条齿轮型的旋转作动装置。
6.如权利要求5所述的旋转作动装置,其特征在于,该作动装置具有两组缓冲机构,这些缓冲机构设在壳体的两端部,以使上述齿条缓冲地停止在正逆两行程端。
7.如权利要求1所述的旋转作动装置,其特征在于,该作动装置是具有两个气缸孔和两个齿条的双齿条齿轮型旋转作动装置。
8.带有缓冲机构的旋转作动装置,其特征在于,它包括两个气缸孔,并列地设在壳体内;第一齿条和第二齿条,在两端具有活塞并借助这些活塞在上述各气缸孔滑动;齿轮,与上述两齿条啮合;主轴,与上述齿轮连接;第1压力室和第2压力室,分别被划分在上述各齿条的两侧;第一口,与上述第一齿条的第一压力室和第二齿条的第二压力室连通;第二口,与上述第二齿条的第一压力室和上述第一齿条的第二压力室连通;两组缓冲机构,使上述两齿条缓冲地停止在各自一方的行程端;上述缓冲机构包括排气口、在比连接上述口和第二压力室的口孔更靠近室端的位置对该第二压力室开口;流量调整机构,它限制从该排气口排出的排气的流量;缓冲密封圈,安装在上述活塞的外周面上,在该活塞快要到达行程端前将上述口孔与第二压力室隔断并将上述第二压力室内的空气通过流量调整机构从上述排气口排出地进行动作。
9.如权利要求8所述的旋转作动装置,其特征在于,上述壳体在其两端分别具有端盖,在第一端盖上设有上述两个口,在另一方的第二端盖上组入上述两组缓冲机构的流量调整机构、并设有对上述第二压力室开口的上述排气口,上述口和上述流量调整机构通过形成在上述第一端盖及壳体上的通孔相互连通,上述口孔从该壳体的通孔分支并在气缸孔的孔面上开口。
10.如权利要求9所述的旋转作动装置,其特征在于,上述流量调整机构由限制从上述压力室排出的排气的流量的节流孔形成,与该节流孔并列地设有单向阀,该单向阀阻止从上述压力室排出的排气的流动、允许流入压力室的给气的流动。
11.如权利要求10所述的旋转作动装置,其特征在于,在上述第一端盖上形成与上述排气口和口相通的阀室,通过在该阀室内以在与室壁之间夹设形成上述单向阀的唇型密封圈的方式收容具有上述节流孔的孔构件,在该阀室内组装入上述节流孔和单向阀。
全文摘要
带有缓冲调整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。
文档编号F01C9/00GK1311399SQ0110487
公开日2001年9月5日 申请日期2001年2月28日 优先权日2000年3月3日
发明者平野昭弘, 小岩贤治, 竹内清 申请人:速睦喜股份有限公司

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