ПОРШНЕВОЙ УЗЕЛ И ГИДРО(ПНЕВМО)УСТРОЙСТВО
PISTON ASSEMBLY AND HYDRAULIC (PNEUMATIC) DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к поршневым узлам, совершающим возвратно-поступательное движение вдоль отверстий скольжения, и к гидро(пневмо)устройствам.
Предпосылки создания изобретения
Из предшествующего уровня техники в качестве гидро(пневмо)устройств, снабженных поршнями, известны самые различные устройства. Например, в качестве средств (исполнительных механизмов) для транспортировки обрабатываемых деталей и т.п. известны гидро(пневмо)цилиндры, включающие в себя поршни, выполненные с возможностью перемещения под действием подаваемой текучей среды под давлением. Типичный гидро(пневмо)цилиндр включает в себя гильзу цилиндра, поршень, размещенный внутри гильзы цилиндра с возможностью перемещения в осевом направлении, и поршневой шток, соединенный с поршнем (см., например, выложенную заявку на патент Японии, опубликованную под №2014-114874). В таком гидро(пневмо)цилиндре при подаче текучей среды под давлением, такой как воздух, внутрь гильзы цилиндра поршень за счет отжатая текучей средой под давлением перемещается в осевом направлении. Поршневой шток, соединенный с поршнем, также перемещается в осевом направлении.
Сущность изобретения
Сборка поршня и поршневого штока в известном из уровня техники гидро(пневмо)устройстве выполняется, например, за счет того, что один торцевой участок поршневого штока вставляют в отверстие, выполненное в центральной части поршня, и подвергают этот торцевой участок зачеканке (пластическому деформированию). Поэтому для выполнения сборки требуются специальные инструменты или устройства, и процесс сборки является сложным.
Настоящее изобретение было разработано с учетом вышеупомянутых проблем, и задачей этого изобретения является создание поршневого узла и гидро(пневмо)устройства, обеспечивающих возможность упрощения процесса сборки.
Для решения поставленной задачи поршневой узел в соответствии с настоящим изобретением содержит корпус поршня с возможностью перемещения в осевом направлении внутри отверстия скольжения и поршневой шток, выступающий из корпуса поршня в осевом направлении, причем корпус поршня включает в себя участок зацепления со стороны поршня, поршневой шток включает в себя участок зацепления со стороны штока, введенный в зацепление с участком зацепления со стороны поршня, и за счет того, что один из участка зацепления со стороны поршня и участка зацепления со стороны штока вставлен в другой из этих участков с боковой стороны, эти участки введены в зацепление друг с другом, обеспечивающее регулирование относительного перемещения в осевом направлении между корпусом поршня и поршневым штоком.
Один из участков зацепления со стороны поршня и участка зацепления со стороны штока может включать в себя канавку зацепления, имеющую U-образную форму, С-образную форму или полукруглую форму, а другой из участка зацепления со стороны поршня и участка зацепления со стороны штока может включать в себя выступ зацепления кольцевой формы, вставляемый в канавку зацепления.
Канавка зацепления может быть выполнена на участке зацепления со стороны поршня, а выступ зацепления может быть выполнен на участке зацепления со стороны штока.
Участок зацепления со стороны поршня и участок зацепления со стороны штока могут быть введены в зацепление друг с другом с возможностью вращения относительно друг друга вокруг оси корпуса поршня.
Поршневой узел может дополнительно содержать демпферный механизм, выполненный с возможностью ослабления удара, возникающего, когда корпус поршня достигает по меньшей мере одного из концов участка хода. Демпферный механизм может поддерживаться корпусом поршня так, что не будет передавать ударную нагрузку на корпус поршня, когда корпус поршня достигает конца участка хода.
Демпферный механизм может включать в себя демпфер со стороны окружности, размещенный вокруг внешнего окружного участка поршневого штока. На внешнем окружном участке поршневого штока может быть выполнена канавка для монтажа ограничителя, проходящая в окружном направлении. В канавке для монтажа ограничителя может быть смонтирован ограничитель, разделенный на множество элементов в окружном направлении. Демпфер со стороны окружности может закрывать ограничитель, за счет чего демпфер со стороны окружности может поддерживаться ограничителем и может предотвращаться выскальзывание этого ограничителя из канавки для монтажа ограничителя.
Демпферный механизм может включать в себя демпфер со стороны торца, размещенный на торцевой поверхности поршневого штока. Демпфер со стороны торца может удерживаться между корпусом поршня и поршневым штоком и может выступать из сквозного отверстия, выполненного в центральной части корпуса поршня.
Демпфер со стороны торца может уплотнять зазор между корпусом поршня и поршневым штоком.
Демпфер со стороны торца может обеспечивать упругое отжатие торцевой поверхности поршневого штока.
Эта конструкция может позволить подавить или уменьшить биения между поршневым штоком и корпусом поршня.
Корпус поршня может быть выполнен из полимера.
Корпус поршня может быть снабжен участком облегчения, имеющим глубину в осевом направлении корпуса поршня и окружающим участок зацепления со стороны поршня.
Участок зацепления со стороны поршня может выступать из торцевой поверхности корпуса поршня в осевом направлении и может иметь на виде в осевом направлении U-образную форму. На внутренней окружной поверхности участка зацепления со стороны поршня может быть выполнена U-образная канавка зацепления. Участок зацепления со стороны штока может включать в себя выступ зацепления кольцевой формы, вставляемый в U-образную канавку зацепления.
Поршневой узел может дополнительно содержать демпфер со стороны окружности кольцеобразной формы, размещенный вокруг внешнего окружного участка поршневого штока и предназначенный для ослабления удара, возникающего, когда корпус поршня достигает конца участка хода, и проставку кольцеобразной формы, вставляемую между корпусом поршня и демпфером со стороны окружности. Корпус поршня, проставка и демпфер со стороны окружности могут быть послойно наложены друг на друга в осевом направлении.
Кроме того, гидро(пневмо)устройство в соответствии с настоящим изобретением содержит корпус, имеющий внутри отверстие скольжения, и поршневой узел, размещенный с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль отверстия скольжения, причем поршневой узел включает в себя корпус поршня с возможностью перемещения в осевом направлении внутри отверстия скольжения и поршневой шток, выступающий из корпуса поршня в осевом направлении, корпус поршня включает в себя участок зацепления со стороны поршня, поршневой шток включает в себя участок зацепления со стороны штока, введенный в зацепление с участком зацепления со стороны поршня, и за счет того, что один из участка зацепления со стороны поршня и участка зацепления со стороны штока вставлен в другой из этих участков с боковой стороны, эти участки введены в зацепление друг с другом, обеспечивающее регулирование относительного перемещения в осевом направлении между корпусом поршня и поршневым штоком.
Гидро(пневмо)устройство может быть выполнено в виде гидро(пневмо)цилиндра, клапанного механизма, цилиндра для измерения длины, стола скольжения или зажимного устройства.
В поршневом узле и гидро(пневмо)устройстве в соответствии с настоящим изобретением корпус поршня и поршневой шток могут быть легко соединены друг с другом за счет того, что в процессе сборки, заключающемся в соединении корпуса поршня и поршневого штока друг с другом, обеспечивают перемещение участка зацепления со стороны поршня и участка зацепления со стороны штока в направлении перпендикуляра к оси корпуса поршня, в результате которого эти участки входят в зацепление друг с другом. Кроме того, сборка может быть легко выполнена вручную, без использования каких-либо специальных инструментов, приспособлений или устройств. Следовательно, настоящее изобретение позволяет упростить процесс сборки поршневого узла.
Указанные выше задача, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из приводимого ниже подробного описания, сопровождаемого ссылками на прилагаемые чертежи.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид в разрезе гидро(пневмо)цилиндра, снабженного поршневым узлом в соответствии с первым вариантом осуществления;
Фиг. 2 - вид в перспективе поршневого узла со стороны корпуса поршня;
Фиг. 3 - вид в перспективе поршневого узла со стороны поршневого штока;
Фиг. 4А - первая схематическая иллюстрация способа сборки поршневого узла, фиг. 4В - вторая схематическая иллюстрация способа сборки поршневого узла, и фиг. 4С - третья схематическая иллюстрация способа сборки поршневого узла;
Фиг. 5 - вид в разрезе поршневого узла в соответствии со вторым вариантом осуществления;
Фиг. 6 - вид в перспективе поршневого узла в соответствии со вторым вариантом осуществления;
Фиг. 7 - вид в разрезе поршневого узла в соответствии с третьим вариантом осуществления;
Фиг. 8А - вид в разрезе поршневого узла в соответствии с четвертым вариантом осуществления, и фиг. 8В - вид в разрезе поршневого узла в соответствии с пятым вариантом осуществления;
Фиг. 9А - вид в разрезе поршневого узла в соответствии с шестым вариантом осуществления, и фиг. 9В - вид в разрезе поршневого узла в соответствии с седьмым вариантом осуществления;
Фиг. 10А - вид в разрезе поршневого узла в соответствии с восьмым вариантом осуществления, и фиг. 10В - вид в разрезе поршневого узла в соответствии с девятым вариантом осуществления;
Фиг. 11 - вид в разрезе поршневого узла в соответствии с десятым вариантом осуществления;
Фиг. 12 - вид в разрезе поршневого узла в соответствии с одиннадцатым вариантом осуществления;
Фиг. 13 - вид в разрезе гидро(пневмо)цилиндра, снабженного с поршневым узлом в соответствии с двенадцатым вариантом осуществления;
Фиг. 14А - вид в разрезе гидро(пневмо)цилиндра, выполненного в виде цилиндра одностороннего действия, и фиг. 14B - вид в разрезе другого гидро(пневмо)цилиндра, выполненного в виде цилиндра одностороннего действия;
Фиг. 15 - вид в разрезе поршневого узла в соответствии с тринадцатым вариантом осуществления; и
Фиг. 16 - вид в перспективе поршневого узла, показанного на фиг. 15, со стороны поршневого штока.
Описание вариантов осуществления
Ниже со ссылками на прилагаемые чертежи приводится подробное описание предпочтительных вариантов осуществления поршневого узла и гидро(пневмо)устройства в соответствии с настоящим изобретением.
Гидро(пневмо)цилиндр 10А, показанный на фиг. 1 в качестве примера гидро(пневмо)устройства, снабжен гильзой 12 цилиндра (корпусом) в форме полого цилиндра, крышкой 14 головки, размещенной на одном торцевом участке гильзы 12 цилиндра, крышкой 16 штока, размещенной на другом торцевом участке гильзы 12 цилиндра, и поршневым узлом 17А, размещенным с возможностью возвратно-поступательного движения в осевом направлении гильзы 12 цилиндра.
Поршневой узел 17А включает в себя поршень 18 в сборе, размещенный внутри гильзы 12 цилиндра с возможностью перемещения в осевом направлении (в направлении стрелки X), и поршневой шток 20, соединенный с поршнем 18 в сборе. Гидро(пневмо)цилиндр 10А используется в качестве исполнительного механизма, например, для транспортировки обрабатываемой детали.
Гильза 12 цилиндра представляет собой трубчатую конструкцию, например, из металлического материала, такого как алюминиевый сплав, проходящую в осевом направлении. В рассматриваемом варианте осуществления гильза 12 цилиндра выполнена в форме полого цилиндра. Гильза 12 цилиндра имеет первый порт 12а, размещенный со стороны одного торцевого участка в осевом направлении (со стороны торцевого участка в направлении стрелки Х2), второй порт 12b, размещенный со стороны другого торцевого участка в осевом направлении (со стороны торцевого участка в направлении стрелки X1), и отверстие 13 скольжения (камеру цилиндра), сообщающееся с первым портом 12а и вторым портом 12b.
Крышка 14 головки представляет собой конструкцию пластинчатой формы, например, из металлического материала, подобного материалу гильзы 12 цилиндра, закрывающую один торцевой участок (торцевой участок со стороны в направлении стрелки Х2) гильзы 12 цилиндра. Крышка 14 головки закрывает один торцевой участок гильзы 12 цилиндра так, что обеспечивается воздухонепроницаемость этого торцевого участка.
Крышка 16 штока представляет собой круглый кольцеобразный элемент, например, из металлического материала, подобного материалу гильзы 12 цилиндра, закрывающий другой торцевой участок (торцевой участок со стороны в направлении стрелки X1) гильзы 12 цилиндра. На внешнем окружном участке крышки 16 штока сформирована внешняя кольцевая канавка 24. В этой внешней кольцевой канавке 24 смонтирован внешний уплотняющий элемент 26 из эластичного материала, предназначенный для уплотнения зазора между внешней окружной поверхностью крышки 16 штока и внутренней окружной поверхностью отверстия 13 скольжения.
На внутреннем окружном участке крышки 16 штока сформирована внутренняя кольцевая канавка 28. Во внутренней кольцевой канавке 28 смонтирован внутренний уплотняющий элемент 30 из эластичного материала, предназначенный для уплотнения зазора между внутренней окружной поверхностью крышки 16 штока и внешней окружной поверхностью поршневого штока 20. Крышка 16 штока блокирована ограничителем 32, закрепленным на внутреннем окружном участке гильзы 12 цилиндра со стороны другого торцевого участка.
Поршень 18 в сборе располагается внутри гильзы 12 цилиндра (в отверстии 13 скольжения) с возможностью скольжения в осевом направлении и разделяет полость отверстия 13 скольжения на первую камеру 13а давления со стороны первого порта 12а и вторую камеру 13b давления со стороны второго порта 12b. В рассматриваемом варианте осуществления поршень 18 в сборе соединен с одним торцевым участком 20а (именуемым ниже как "проксимальный торцевой участок 20а") поршневого штока 20.
Как показано на фиг. 1, поршень 18 в сборе включает в себя корпус 38 поршня, соединенный с поршневым штоком 20, а также уплотнение 34 и магнит 48, закрепленные на корпусе 38 поршня.
Корпус 38 поршня представляет собой кольцевой элемент, выступающий в радиальном направлении наружу из проксимального торцевого участка 20а поршневого штока 20. Внешний диаметр корпуса 38 поршня превышает внешний диаметр поршневого штока 20. Через центральную часть корпуса 38 поршня в осевом направлении проходит сквозное отверстие 38а. Корпус 38 поршня снабжен кольцевой канавкой 36 для монтажа уплотнения и кольцевой канавкой 49 для монтажа магнита, выполненными с промежутком в осевом направлении на внешнем окружном участке (именуемом ниже как "внешний окружной участок 38b поршня").
Корпус 38 поршня снабжен участком 40 зацепления со стороны поршня, введенным в зацепление с участком 42 зацепления со стороны штока поршневого штока 20 (описываемым ниже). Участок 40 зацепления со стороны поршня имеет форму со срезом с боковой стороны. На фиг. 3 участок 40 зацепления со стороны поршня проходит в виде полукруга, частично окружающего сквозное отверстие 38а, и выступает в осевом направлении из дискообразного участка 38с стенки, окружающей сквозное отверстие 38а.
Как показано на фиг. 1, участок 40 зацепления со стороны поршня снабжен канавкой 44 зацепления, выполненной на внутреннем окружном участке. Канавка 44 зацепления проходит, как и участок 40 зацепления со стороны поршня, в виде полукруга. С примыканием к канавке 44 зацепления располагается внутренний выступ 45, выступающий внутрь. Участок 40 зацепления со стороны поршня (канавка 44 зацепления) может иметь форму не только полукруга, но и С-образную форму или U-образную форму.
Корпус 38 поршня снабжен участком 46 облегчения, имеющим глубину в осевом направлении корпуса 38 поршня и окружающим участок 40 зацепления со стороны поршня. На фиг. 1 и 3 участок 46 облегчения имеет кольцеобразную форму с вырезом со стороны крышка 16 штока, и располагается между участком 40 зацепления со стороны поршня и канавкой 49 для монтажа магнита. Участок 46 облегчения может состоять из множества отверстий, располагающихся с промежутками в окружном направлении. Участок 46 облегчения может отсутствовать.
На фиг. 3 окружающая стенка 49а, образующая донный участок канавки 49 для монтажа магнита, снабжена отверстием 50, проходящим в окружном направлении. Отверстие 50 располагается в положении напротив среза участка 40 зацепления со стороны поршня с боковой стороны и проходит через окружающую стенку 49а в направлении толщины. Окружающая стенка 49а снабжена вырезом 52, сообщающимся с отверстием 50. Вырез 52 имеет форму дуги, сформированную за счет частичного вырезания внутреннего окружного участка окружающей стенки 49а. Как указывается в приводимом ниже подробном описании, отверстие 50 и вырез 52 используются в процессе сборки поршневого штока 20 в корпус 38 поршня
На фиг. 1 и 2 поверхность 38d корпуса 38 поршня со стороны крышки 14 головки снабжена участком 53 облегчения, углубленным в сторону поршневого штока 20. Участок 53 облегчения имеет кольцевую форму и располагается между канавкой 36 для монтажа уплотнения и сквозным отверстием 38а. Участок 53 облегчения может быть образован множеством отверстий, располагающихся с промежутками в окружном направлении. Участок 53 облегчения может отсутствовать.
Корпус 38 поршня выполнен из твердого пластика. Например, корпус 38 поршня из пластика может быть получен в результате литья под давлением. Корпус 38 поршня может быть выполнен не только из пластика, но и, например, из металлических материалов, таких как углеродистая сталь, нержавеющая сталь и алюминиевый сплав.
Уплотнение 34 представляет собой кольцеобразный уплотняющий элемент (например, кольцевой уплотнитель) из эластичного материала, смонтированный на внешнем окружном участке 38b поршня (в канавке 36 для монтажа уплотнения). В качестве материала для уплотнения 34 может быть использован такой эластичный материал, как резина, эластомер и т.п. По всей своей окружности уплотнение 34 приведено в плотный контакт с внутренней окружной поверхностью отверстия 13 скольжения и внешним окружным участком 38b поршня (с канавкой 36 для монтажа уплотнения), обеспечивающий воздухонепроницаемость или непроницаемость для жидкости. Уплотнение 34 уплотняет зазор между внешней окружной поверхностью поршня 18 в сборе и внутренней окружной поверхностью отверстия 13 скольжения и разделяет полость внутри отверстия 13 скольжения на первую камеру 13а давления и вторую камеру 13b давления так, что обеспечивается взаимная воздухонепроницаемость этих камер или их непроницаемость для жидкости.
Магнит 48 представляет собой круглый кольцеобразный элемент, смонтированный на внешнем окружном участке 38b поршня (в канавке 49 для монтажа магнита). Магнит 48 выполнен с возможностью упругого деформирования. Магнит 48 представляет собой пластиковый магнит и имеет прорезь 54 (вырез) на участке в окружном направлении. Поэтому магнит 48 может быть легко смонтирован за счет упругой деформации при монтаже в канавку 49 для монтажа магнита.
На внешней поверхности гильзы 12 цилиндра в положениях, соответствующих обоим концам участка хода поршня 18 в сборе, закреплены магнитные датчики (непоказанные). Магнитные датчики обнаруживают магнитное поле, генерируемое магнитом 48, и, таким образом, обнаруживают положение поршня 18 в сборе в процессе работы.
Поршневой шток 20 представляет собой столбчатый (цилиндрический) элемент, проходящий в осевом направлении отверстия 13 скольжения. Корпус 38 поршня соединен с проксимальным торцевым участком 20а поршневого штока 20. Проксимальный торцевой участок 20а поршневого штока 20 снабжен участком 42 зацепления со стороны штока, введенным в зацепление с участком 40 зацепления со стороны поршня. За счет того, что один из участка 40 зацепления со стороны поршня и участка 42 зацепления со стороны штока вставлен в другой из этих участков с боковой стороны, эти участки введены в зацепление друг с другом, обеспечивающее регулирование относительного перемещения в осевом направлении между корпусом 38 поршня и поршневым штоком 20.
Участок 42 зацепления со стороны штока имеет Т-образную форму в сечении вдоль осевого направления поршневого штока 20. В частности, участок 42 зацепления со стороны штока имеет кольцевой выступ 56 зацепления, вставленный в канавку 44 зацепления. Выступ 56 зацепления проходит в виде кольца в окружном направлении. Поршневой шток 20 снабжен кольцевой канавкой 58, сформированной на внешнем окружном участке с примыканием к выступу 56 зацепления и проходящей в виде кольца в окружном направлении.
При собранном состоянии поршневого узла 17А, показанном на фиг. 1, выступ 56 зацепления участка 42 зацепления со стороны штока оказывается вставленным в канавку 44 зацепления участка 40 зацепления со стороны поршня, а внутренний выступ 45 участка 40 зацепления со стороны поршня - вставленным в кольцевую канавку 58 участка 42 зацепления со стороны штока. Таким образом, корпус 38 поршня и поршневой шток 20 оказываются в состоянии соединения друг с другом, при котором предотвращается их относительное перемещение в осевом направлении. Следовательно, обеспечивается эффективная передача тягового усилия корпуса 38 поршня, обусловленного давлением текучей среды, на поршневой шток 20.
Конструкции участка 40 зацепления со стороны поршня и участка 42 зацепления со стороны штока могут быть взаимозаменяемыми. То есть участок 40 зацепления со стороны поршня может иметь конструкцию, включающую в себя выступ 56 зацепления, а участок 42 зацепления со стороны штока может иметь конструкцию, включающую в себя канавку 44 зацепления.
Участок 40 зацепления со стороны поршня и участок 42 зацепления со стороны штока введены в зацепление друг с другом с возможностью вращения относительно друг друга вокруг оси a1 корпуса 38 поршня. Таким образом, корпус 38 поршня и поршневой шток 20 могут вращаться относительно друг друга вокруг оси a1 корпуса 38 поршня.
Поршневой шток 20 проходит через крышку 16 штока. Дистальный торцевой участок 20b, представляющий собой торцевой участок с противоположной стороны от проксимального торцевого участка 20а поршневого штока 20, выходит из отверстия 13 скольжения наружу. В качестве материала для поршневого штока 20 могут быть использованы, например, металлические материалы, такие как углеродистая сталь, нержавеющая сталь и алюминиевый сплав, и твердый пластик.
Поршневой узел 17А снабжен демпферным механизмом 60, ослабляющим удар, возникающий когда корпус поршня достигает концов участка хода. На фиг. 1-3 демпферный механизм 60 включает в себя демпфер 62 со стороны окружности, размещенный вокруг внешнего окружного участка поршневого штока 20, и демпфер 64 со стороны торца, размещенный на торцевой поверхности поршневого штока 20. Демпфер 62 со стороны окружности и демпфер 64 со стороны торца выполнены, например, из эластичных материалов, таких как резина и эластомер (уретановый каучук или т.п.).
Демпфер 62 со стороны окружности ослабляет удар, возникающий когда корпус поршня достигает конца участка хода со стороны крышки 16 штока. Демпфер 62 со стороны окружности размещен поблизости от корпуса 38 поршня со стороны крышки 16 штока по отношению к корпусу 38 поршня. Демпфер 62 со стороны окружности имеет круглую кольцеобразную форму и располагается так, что окружает поршневой шток 20.
Поршневой шток 20 снабжен кольцевой канавкой 70 для монтажа ограничителя, выполненной на внешнем окружном участке поршневого штока 20 поблизости от корпуса 38 поршня. В канавке 70 для монтажа ограничителя смонтирован кольцевой ограничитель 72. Ограничитель 72 состоит из множества ограничительных элементов 72а, разделенных в окружном направлении. Каждый из ограничительных элементов 72а имеет дугообразную форму.
На фиг. 2 и 3 ограничитель 72 разделен пополам и состоит из двух ограничительных элементов 72а полукруглой формы. Внутренний окружной участок ограничителя 72 (внутренний окружной участок ограничительных элементов 72а) вставлен в канавку 70 для монтажа ограничителя. Ограничитель 72 выполнен из твердых материалов, например, из материалов, подобных описываемым выше материалам поршневого штока 20.
Демпфер 62 со стороны окружности смонтирован на ограничителе 72 и закрывает ограничитель 72. В частности, демпфер 62 со стороны окружности включает в себя основной участок 62а демпфера, закрывающий ограничитель 72 со стороны крышки 16 штока (со стороны в направлении стрелки X1), и окружной закрывающий участок 62b, закрывающий внешний окружной участок ограничителя 72. Окружной закрывающий участок 62b смонтирован на внешнем окружном участке ограничителя 72. Таким образом, демпфер 62 со стороны окружности поддерживается ограничителем 72. Кроме того, за счет того, что на ограничителе 72 смонтирован демпфер 62 со стороны окружности, предотвращается выскальзывание этого ограничителя из канавки 70 для монтажа ограничителя.
Демпфер 64 со стороны торца ослабляет удар, возникающий когда корпус поршня достигает конца участка хода со стороны крышки 14 головки. Демпфер 64 со стороны торца удерживается между корпусом 38 поршня и поршневым штоком 20 и выступает из сквозного отверстия 38а, выполненного в центральной части корпуса 38 поршня. На фиг. 1 демпфер 64 со стороны торца выступает из поверхности 38d корпуса 38 поршня со стороны крышки 14 головки в сторону крышки 14 головки (в направлении стрелки Х2).
Выступающая торцевая поверхность демпфера 64 со стороны торца может располагаться от торцевой поверхности корпуса 38 поршня со стороны крышки 14 головки со стороны крышки 16 штока. В этом случае крышка 14 головки снабжена выступом, выступающим в сторону поршневого узла 17А.
На фиг. 2 и 3 демпфер 64 со стороны торца имеет цилиндрическую форму (или форму диска). В частности, на торцевом участке демпфера 64 со стороны торца со стороны поршневого штока 20 сформирована кольцевая кромка 64а, выступающая в радиальном направлении наружу. На фиг. 1 кромка 64а удерживается между ступенчатым участком 38е (участком уменьшенного диаметра), сформированным на внутреннем окружном участке корпуса 38 поршня, и торцевой поверхностью 20с поршневого штока 20.
На фиг. 1 демпфер 64 со стороны торца приведен в плотный контакт с внутренним окружным участком корпуса 38 поршня и торцевой поверхностью 20 с поршневого штока 20, обеспечивающий воздухонепроницаемое или непроницаемое для жидкости уплотнение зазора между корпусом 38 поршня и поршневым штоком 20.
Торцевой участок демпфера 64 со стороны торца со стороны формирования кромки 64а включает в себя выпуклый участок 64b (обозначенный на фиг. 1 штрихпунктирной линией с двумя точками), выступающий в осевом направлении в состоянии перед сборкой (в состоянии, предшествующем удерживанию между поршневым штоком 20 и корпусом 38 поршня). Таким образом, демпфер 64 со стороны торца в собранном состоянии (в состоянии, когда демпфер 64 со стороны торца удерживается между поршневым штоком 20 и корпусом 38 поршня) обеспечивает упругое отжатие торцевой поверхности 20 с поршневого штока 20. Такая конструкция позволяет подавить или уменьшить биения между поршневым штоком 20 и корпусом 38 поршня.
Гидро(пневмо)цилиндр 10А может включать в себя только один из демпфера 62 со стороны окружности и демпфера 64 со стороны торца или может не включать в себя ни одного из демпфера 62 со стороны окружности и демпфер 64 со стороны торца.
Ниже приводится описание примера способа сборки поршневого узла 17А, имеющего рассмотренную выше конструкцию.
Сначала как показано на фиг. 4А, подготавливают корпус 38 поршня, поршневой шток 20 и демпфер 64 со стороны торца. Затем демпфер 64 со стороны торца вставляют в сквозное отверстие 38а корпуса 38 поршня со стороны расположения участка 40 зацепления со стороны поршня. После этого корпус 38 поршня и поршневой шток 20 перемещают относительно друг друга в осевом направлении и, как показано на фиг. 4B, вставляют проксимальный торцевой участок 20а (участок 42 зацепления со стороны штока) поршневого штока 20 в пространство между участком 40 зацепления со стороны поршня и внешним окружным участком 38b поршня (участком 46 облегчения).
В этом случае вырез 52 корпуса 38 поршня позволяет пройти выступу 56 зацепления поршневого штока 20 через себя, а отверстие 50 принимает часть выступа 56 зацепления, проходящую в окружном направлении. То есть часть выступа 56 зацепления, проходящая в окружном направлении, проходит через вырез 52 корпуса 38 поршня и вставляется в отверстие 50. Таким образом, вырез 52 и отверстие 50 служат в качестве выпускного участка для предотвращения взаимодействия выступа 56 зацепления поршневого штока 20 с внешним окружным участком 38b поршня.
На фиг. 4B ось a1 корпуса 38 поршня и ось а2 поршневого штока 20 оказываются смещенными относительно друг друга, и участок 42 зацепления со стороны штока располагается рядом с участком 40 зацепления со стороны поршня. Затем, как показано на фиг. 4С, корпус 38 поршня и поршневой шток 20 перемещают относительно друг друга в направлении перпендикуляра к оси a1 корпуса 38 поршня так, чтобы совместить ось a1 корпуса 38 поршня и ось а2 поршневого штока 20 друг с другом и вставить выступ 56 зацепления в канавку 44 зацепления. В результате этого участок 40 зацепления со стороны поршня и участок 42 зацепления со стороны штока входят в зацепление друг с другом и таким образом корпус 38 поршня и поршневой шток 20 оказываются соединенными друг с другом.
Затем на корпусе 38 поршня монтируют уплотнение 34 и магнит 48, а на поршневом штоке 20 монтируют ограничитель 72 и демпфер 62 со стороны окружности. Монтаж уплотнения 34 и магнита 48 на корпусе 38 поршня может быть выполнен перед монтажом демпфера 64 со стороны торца и поршневого штока 20 на корпусе 38 поршня.
При монтаже ограничителя 72 и демпфера 62 со стороны окружности в поршневой шток 20 сначала два ограничительных элемента 72а по отдельности монтируют (вставляют) в канавку 70 для монтажа ограничителя поршневого штока 20 для формирования кольцевого ограничителя 72. Затем демпфер 62 со стороны окружности перемещают со стороны дистального торцевого участка 20b поршневого штока 20 в сторону проксимального торцевого участка 20а поршневого штока 20 так, что ограничитель 72 (два ограничительных элемента 72а) оказывается закрытым демпфером 62 со стороны окружности. Таким образом предотвращается выскальзывание ограничителя 72 из канавки 70 для монтажа ограничителя, и демпфер 62 со стороны окружности удерживается в заданном положении на внешнем окружном участке поршневого штока 20.
В результате получают поршневой узел 17А, показанный на фиг. 1. При вставленном в гидро(пневмо)цилиндр 10А поршневом узле 17А, как показано на фиг. 1, поршень 18 в сборе, включающий в себя корпус 38 поршня, поддерживается гильзой 12 цилиндра, а поршневой шток 20 поддерживается крышкой 16 штока. Таким образом, ось a1 корпуса 38 поршня и ось а2 поршневого штока 20 поддерживаются в совмещенном друг с другом состоянии. Вследствие этого сохраняется зацепление между участком 40 зацепления со стороны поршня и участком 42 зацепления со стороны штока.
Ниже приводится описание принципа действия и технических эффектов гидро(пневмо)цилиндра 10А, показанного на фиг. 1, имеющего описанную выше конструкцию. В гидро(пневмо)цилиндре 10А под действием текучей среды под давлением (например, сжатого воздуха), вводимой через первый порт 12а или второй порт 12b, поршень 18 в сборе перемещается внутри отверстия 13 скольжения в осевом направлении. В результате поршневой шток 20, соединенный с этим поршнем 18 в сборе, совершает движение вперед-назад.
В частности, для перемещения (выдвижения) поршня 18 в сборе в сторону крышки 16 штока при открытом в атмосферу втором порте 12b текучая среда под давлением подается от источника подачи текучей среды под давлением (непоказанного) через первый порт 12а в первую камеру 13а давления. При этом текучая среда под давлением отжимает поршень 18 в сборе в сторону крышки 16 штока. Таким образом, поршень 18 в сборе перемещается (выдвигается) в сторону крышки 16 штока вместе с поршневым штоком 20.
Когда демпфер 62 со стороны окружности приводится в контакт с торцевой поверхностью крышки 16 штока, выдвижение поршня 18 в сборе прекращается. В этом случае демпфер 62 со стороны окружности, выполненный из эластичного материала, предотвращает непосредственный контакт корпуса 38 поршня и крышки 16 штока друг с другом. Таким образом, обеспечивается эффективное предотвращение или ослабление силы ударов и ударного шума, возникающего, когда корпус 38 поршня достигает выдвинутого положения (конца участка хода со стороны крышки 16 штока).
В то же время для перемещения (втягивания) поршня 18 в сборе в сторону крышки 14 головки первый порт 12а открывается в атмосферу и текучая среда под давлением подается от источника подачи текучей среды под давлением (непоказанного) через второй порт 12b во вторую камеру давления 13b. Под действием текучей среды под давлением поршень 18 в сборе отжимается в сторону крышки 14 головки. Таким образом, поршень 18 в сборе перемещается в сторону крышки 14 головки.
Когда торцевая поверхность 64с демпфера 64 со стороны торца приводится в контакт с крышкой 14 головки, перемещение поршня 18 в сборе в направлении втягивания прекращается. В этом случае демпфер 64 со стороны торца, выполненный из эластичного материала, предотвращает непосредственный контакт корпуса 38 поршня и крышки 14 головки друг с другом. Таким образом, обеспечивается эффективное предотвращение или ослабление силы ударов и ударного шума, возникающего, когда корпус 38 поршня достигает втянутого положения (конца участка хода со стороны крышки 14 головки).
В этом случае в поршневом узле 17А в соответствии с рассматриваемым примером осуществления корпус 38 поршня включает в себя участок 40 зацепления со стороны поршня, а поршневой шток 20 включает в себя участок 42 зацепления со стороны штока, введенный в зацепление с участком 40 зацепления со стороны поршня. В дополнение к этому за счет того, что один из участка 40 зацепления со стороны поршня и участка 42 зацепления со стороны штока вставлен в другой из этих участков с боковой стороны, эти участки введены в зацепление друг с другом, обеспечивающее регулирование относительного перемещения в осевом направлении между корпусом 38 поршня и поршневым штоком 20.
Таким образом, корпус 38 поршня и поршневой шток 20 могут быть легко соединены друг с другом за счет того, что в процессе сборки, заключающемся в соединении корпуса 38 поршня и поршневого штока 20 друг с другом, обеспечивают перемещение участка 40 зацепления со стороны поршня и участка 42 зацепления со стороны штока в направлении перпендикуляра к оси a1 корпуса 38 поршня, в результате которого эти участки входят в зацепление друг с другом. Кроме того, сборка может быть легко выполнена вручную, без использования каких-либо специальных инструментов, приспособлений или устройств. Следовательно, настоящее изобретение позволяет упростить процесс сборки поршневого узла 17А.
В рассматриваемом варианте осуществления один из участка 40 зацепления со стороны поршня и участка 42 зацепления со стороны штока включает в себя канавку 44 зацепления U-образной, С-образной или полукруглой формы, а другой из участка 40 зацепления со стороны поршня и участка 42 зацепления со стороны штока включает в себя кольцевой выступ 56 зацепления, вставленный в канавку 44 зацепления. Поэтому конструкция, в которой за счет того, что один из участков зацепления вставлен в другой участок зацепления с боковой стороны, эти участки введены в зацепление друг с другом, обеспечивающее регулирование относительного перемещения в осевом направлении между корпусом 38 поршня и поршневым штоком 20, может быть простой. Кроме того, эта конструкция позволяет получить достаточно высокую прочность осевого соединения между корпусом 38 поршня и поршневым штоком 20.
В рассматриваемом варианте осуществления участок 40 зацепления со стороны поршня и участок 42 зацепления со стороны штока введены в зацепление друг с другом с возможностью вращения относительно друг друга вокруг оси a1 корпуса 38 поршня. Поэтому при креплении гидро(пневмо)цилиндра 10А к приспособлениям поршневой шток 20 может легко вращаться, что обусловливает удобство этой конструкции. Кроме того, поршневой шток 20 может также вращаться в поршневом узле 17В (см. фиг. 5 и 6), снабженным многоугольным корпусом 38А поршня (описываемым ниже).
В рассматриваемом варианте осуществления предусмотрен демпферный механизм 60, ослабляющий удар, возникающий когда корпус поршня достигает концов участка хода. Демпферный механизм 60 поддерживается корпусом 38 поршня так, что не передает ударную нагрузку на корпус 38 поршня, когда корпус поршня достигает концов участка хода. Поэтому корпус 38 поршня может быть спроектирован так, чтобы иметь прочность, позволяющую выдерживать давление, создаваемое рабочей текучей средой, и может быть изготовлен из пластика. То есть даже изготовление корпуса 38 поршня из пластика позволяет легко достигать практического срока службы. Корпус 38 поршня, изготовленный из пластика, позволяет уменьшить массу поршневого узла 17А.
В рассматриваемом варианте осуществления демпферный механизм 60 включает в себя демпфер 62 со стороны окружности, размещенный вокруг внешнего окружного участка поршневого штока 20, а на внешнем окружном участке поршневого штока 20 выполнена канавка 70 для монтажа ограничителя, проходящая в окружном направлении. В канавке 70 для монтажа ограничителя смонтирован ограничитель 72, разделенный на множество элементов в окружном направлении. В дополнение к этому демпфер 62 со стороны окружности закрывает ограничитель 72, за счет чего демпфер 62 со стороны окружности поддерживается ограничителем 72 и предотвращается выскальзывание этого ограничителя из канавки 70 для монтажа ограничителя. Демпфер 62 со стороны окружности описываемой выше конструкции обеспечивает возможность эффективного предотвращения передачи ударной нагрузки на корпус 38 поршня, когда корпус поршня достигает одного из концов участка хода.
В рассматриваемом варианте осуществления демпферный механизм 60 включает в себя демпфер 64 со стороны торца, размещенный на торцевой поверхности 20 с поршневого штока 20. Демпфер 64 со стороны торца удерживается между корпусом 38 поршня и поршневым штоком 20 и выступает из сквозного отверстия 38а, выполненного в центральной части корпуса 38 поршня. Демпфер 64 со стороны торца описываемой выше конструкции обеспечивает возможность эффективного предотвращения передачи ударной нагрузки на корпус 38 поршня, когда корпус поршня достигает другого конца участка хода.
В рассматриваемом варианте осуществления демпфер 64 со стороны торца уплотняет зазор между корпусом 38 поршня и поршневым штоком 20. Вследствие этого демпфер 64 со стороны торца также служит в качестве уплотняющего элемента между корпусом 38 поршня и поршневым штоком 20, что позволяет уменьшить число комплектующих по сравнению с конструкцией, включающей в себя отдельные демпфер и уплотняющий элемент.
В рассматриваемом варианте осуществления демпфер 64 со стороны торца обеспечивает упругое отжатие торцевой поверхности 20с поршневого штока 20. Такая конструкция позволяет подавить или уменьшить биения между корпусом 38 поршня и поршневым штоком 20.
В рассматриваемом варианте осуществления корпус 38 поршня снабжен участком 46 облегчения, имеющим глубину в осевом направлении корпуса 38 поршня и окружающим участок 40 зацепления со стороны поршня. Поэтому масса поршневого узла 17А, включающего в себя корпус 38 поршня, уменьшается. В дополнение к этому уменьшение массы поршневого узла 17А приводит к снижению расхода текучей среды под давлением и достижению экономии энергии.
Настоящее изобретение не ограничивается описываемым выше круглым корпусом 38 поршня и может быть также использовано применительно к многоугольному корпусу 38 поршня. Следовательно, вместо поршневого узла 17А, снабженного круглым корпусом 38 поршня, в гидро(пневмо)цилиндре может быть использован поршневой узел 17B, снабженный многоугольным корпусом 38А поршня, показанным на фиг. 5 и 6.
Корпус 38А поршня поршневого узла 17B имеет восьмиугольную форму. Корпус 38А поршня снабжен множеством канавок 74 для монтажа магнита, размещенных с промежутками в окружном направлении. В частности, канавки 74 для монтажа магнита сформированы на одной из поверхностей корпуса 38А поршня и имеют глубину в осевом направлении корпуса 38А поршня. В одной из канавок 74 для монтажа магнита смонтирован магнит 76. Магнит 76 представляет собой, например, ферритовый магнит, редкоземельный магнит или т.п.
На внешнем окружном участке корпуса 38А поршня выполнена кольцевая канавка 78 для монтажа уплотнения. Донный участок канавки 78 для монтажа уплотнения проходит в виде кольца в окружном направлении. В канавке78 для монтажа уплотнения смонтировано уплотнение 79 из эластичного материала. Со стороны внешней окружности уплотнение 79 имеет такую же многоугольную форму, что и корпус 38А поршня (восьмиугольную на фиг. 6). Со стороны внутренней окружности уплотнение 79 имеет круглую форму.
В остальном поршневой узел 17B имеет конструкцию, подобную конструкции поршневого узла 17А.
Поршневой узел 17B позволяет достигать тех же самых технических эффектов, что и поршневой узел 17А. Например, сборка поршневого узла 17B может быть также легко выполнена вручную, без использования каких-либо специальных инструментов, приспособлений или устройств.
В описываемом выше поршневом узле 17А (фиг. 1) использован поршневой шток 20, имеющий сплошную конструкцию. Однако допускается возможность использования и поршневого штока 20А, имеющего полую конструкцию, как в поршневом узле 17С, показанном на фиг. 7. Эта конструкция поршневого узла 17С позволяет достигать дополнительного уменьшения массы и дополнительной экономии энергии. При этом открытый участок поршневого штока 20А со стороны одного торцевого участка закрыт демпфером 64 со стороны торца так, что обеспечивается воздухонепроницаемость или непроницаемость для жидкости.
В описываемом выше поршневом узле 17А (фиг. 1) использован поршневой шток 20, выступающий только с одной стороны корпуса 38 поршня. Однако допускается возможность использования и поршневых штоков 82 и 84, выступающих с обеих сторон корпуса 38B поршня, как в поршневых узлах 17D и 17Е, показанных соответственно на фиг. 8А и 8B.
Поршневой узел 17D, показанный на фиг. 8А включает в себя корпус 38B поршня, снабженный канавкой 36 для монтажа уплотнения и канавкой 49 для монтажа магнита, а также поршневой шток 82, соединенный с корпусом 38B поршня. Корпус 38B поршня включает в себя участки 40 зацепления со стороны поршня (именуемые ниже как "первый участок 40А зацепления со стороны поршня" и "второй участок 40B зацепления со стороны поршня"), располагающиеся с обеих сторон в осевом направлении.
Поршневой шток 82 включает в себя первый шток 82А, введенный в зацепление с первым участком 40А зацепления со стороны поршня, и второй шток 82B, введенный в зацепление со вторым участком 40B зацепления со стороны поршня. Первый шток 82А и второй шток 82B имеют сплошную конструкцию, подобную конструкции описываемого выше поршневого штока 20. Между первым штоком 82А и вторым штоком 82B вставлен промежуточный элемент 83.
В предпочтительном варианте промежуточный элемент 83 выполнен из эластичного материала, подобного материалу описываемого выше демпфера 62 со стороны окружности. Таким образом, промежуточный элемент 83 обеспечивает отжатие торцевой поверхности 82А1 первого штока 82А и торцевой поверхности 82B1 второго штока 82B и позволяет подавить или уменьшить биения между корпусом 38B поршня и первым штоком 82А и между корпусом 38B поршня и вторым штоком 82B. Промежуточный элемент 83 приведен в плотный контакт с корпусом 38B поршня, первым штоком 82А и вторым штоком 82B и таким образом также служит в качестве воздушного уплотнения со стороны первого штока 82А и со стороны второго штока 82B.
Как и в поршневом штоке 20 (фиг. 1), на внешнем окружном участке каждого из первого штока 82А и второго штока 82B размещен демпфер 62 со стороны окружности, и демпферы 62 со стороны окружности поддерживаются соответствующими ограничителями 72, смонтированными на первом штоке 82А и втором штоке 82B.
В поршневом узле 17Е, показанном на фиг. 8B, элементы конструкции, соответствующие первому штоку 82А, второму штоку 82B и промежуточному элементу 83 в поршневом узле 17D, показанном на фиг. 8А, имеют полые конструкции. В частности, поршневой узел 17Е включает в себя корпус 38B поршня, полый шток 84 поршня (первый шток 84А и второй шток 84B), соединенный с корпусом 38B поршня, и полый промежуточный элемент 83а, вставленный между первым штоком 84А и вторым штоком 84B.
Описываемый выше поршневой узел 17А (фиг. 1) снабжен и демпфером 62 со стороны окружности и демпфером 64 со стороны торца, а поршневой узел 17F, показанный на фиг. 9А, может быть снабжен только демпфером 62 со стороны окружности, служащим в качестве демпферного механизма. Корпус 38С поршня поршневого узла 17F имеет конструкцию, подобную конструкции корпуса 38 поршня поршневого узла 17А, за исключением того, что корпус 38С поршня не имеет сквозного отверстия, проходящего в осевом направлении. В другом варианте изобретения в качестве демпферного механизма может служить только демпфер 64 со стороны торца (демпфер 62 со стороны окружности в поршневом узле 17А может отсутствовать). Как в поршневом узле 17G, показанном на фиг. 9B, демпферный механизм может отсутствовать.
В описываемом выше поршневом узле 17А (фиг. 1) магнит 48 может отсутствовать. В этом случае, как в поршневом узле 17G, показанном на фиг. 10А, канавка 49 для монтажа магнита в корпусе 38 поршня может быть оставлена. В другом варианте изобретения, как в поршневом узле 171, показанном на фиг. 10B, допускается возможность использования корпуса 38D поршня, в котором канавка для монтажа магнита отсутствует.
В описываемом выше поршневом узле 17А (фиг. 1) в случае, когда корпус 38 поршня выполнен из материала с низким коэффициентом трения, внешний окружной участок 38b поршня служит в качестве кольца компенсации износа. В отличие от этого, как в поршневом узле 17J, показанном на фиг. 11, допускается возможность использования корпуса 38Е поршня, снабженного кольцевой канавкой 86 для монтажа кольца компенсации износа, и в канавке 86 для монтажа кольца компенсации износа может быть смонтировано кольцо 88 компенсации износа, выполненное из материала с низким коэффициентом трения.
Кольцо 88 компенсации износа представляет собой кольцевой элемент для предотвращения контакта внешней окружной поверхности корпуса 38Е поршня с внутренней окружной поверхностью отверстия 13 скольжения (фиг. 1). Внешний диаметр кольца 88 компенсации износа превышает внешний диаметр корпуса 38Е поршня. Материалы с низким коэффициентом трения включают в себя, например, синтетические смолы с низким коэффициентом трения и высокой стойкостью к износу, такие как политетрафторэтилен (PTFE) и металлические материалы (например, подшипниковую сталь).
Как в поршневом узле 17K, показанном на фиг. 12, допускается возможность использования корпуса 38F поршня без монтируемых магнита и кольца компенсации износа, и может также отсутствовать демпферный механизм.
Гидро(пневмо)цилиндр 10B, показанный на фиг. 13, содержит гильзу 102 цилиндра (корпус) в форме полого цилиндра, имеющую крышку 104 головки, размещенную на одном торцевом участке гильзы 102 цилиндра, и крышку 106 штока, размещенную на другом торцевом участке гильзы 102 цилиндра. Гидро(пневмо)цилиндр 10B дополнительно содержит поршневой узел 17L, размещенный с возможностью возвратно-поступательного движения относительно гильзы 102 цилиндра, демпферный механизм 60А и амортизирующий механизм 110, ослабляющий удар на обоих концах участках поршня 18 в сборе. Поршневой узел 17L включает в себя поршень 18 в сборе, размещенный внутри гильзы 102 цилиндра с возможностью перемещения в осевом направлении (в направление стрелки X), и поршневой шток 108, соединенный с поршнем 18 в сборе.
Гильза цилиндра 102 имеет цилиндрическую форму и содержит внутри отверстие 103 скольжения (камеру цилиндра), закрытое крышкой 104 головки и крышкой 106 штока.
Первый ступенчатый участок 112 крышки 104 головки вставлен в один торцевой участок гильзы 102 цилиндра, расположенный со стороны в направлении стрелки Х2. В крышке 104 головки сформированы первая центральная полость 116 и первый порт 118, сообщающийся с первой центральной полостью 116. Через первый порт 118 подается и выпускается текучая среда под давлением.
Второй ступенчатый участок 120 крышки 106 штока вставлен в другой торцевой участок гильзы 102 цилиндра, расположенный со стороны в направлении стрелки X1. В крышке 106 штока сформированы вторая центральная полость 124 и второй порт 126, сообщающийся со второй центральной полостью 124. Через второй порт 126 подается и выпускается текучая среда под давлением. На внутреннем окружном участке крышки 106 штока размещены кольцеобразная втулка 130 и кольцеобразное уплотнение 132.
Поршень 18 в сборе имеет конструкцию, подобную конструкции поршня 18 в сборе в поршневом узле 17А (фиг. 1).
Демпферный механизм 60А включает в себя демпфер 62 со стороны окружности (имеющий такую же конструкцию, что и демпфер 62 со стороны окружности, показанный на фиг. 1), размещенный вокруг внешнего окружного участка поршневого штока 108, и демпфер 64А со стороны торца, размещенный на торцевой поверхности 108а поршневого штока 108. Демпфер 62 со стороны окружности располагается на торцевом участке второго амортизирующего элемента 142 со стороны корпуса 38 поршня. Демпфер 64А со стороны торца соответствует демпферу 64 со стороны торца (фиг. 1), превращенному в полый демпфер, и удерживается между торцевой поверхностью 108а поршневого штока 108 и внутренней окружностью корпуса 38 поршня.
Амортизирующий механизм 110 включает в себя первый амортизирующий элемент 140 и второй амортизирующий элемент 142 (кольцо амортизации), которые установлены со стороны подвижной части (на поршневом штоке 108), а также кольцеобразное первое амортизирующее уплотнение 144 и кольцеобразное второе амортизирующее уплотнение 146 из эластичного материала, которые установлены со стороны неподвижной части (соответственно на крышке 104 головки и крышке 106 штока).
Первый амортизирующий элемент 140 установлен соосно поршневому штоку 108 на торцевом участке этого поршневого штока 108 со стороны в направлении стрелки Х2. В частности, первый амортизирующий элемент 140 имеет диаметр меньше, чем диаметр поршневого штока 108, и выступает из торцевой поверхности 108а поршневого штока 108 и торцевой поверхности демпфера 64А со стороны торца в направлении стрелки Х2. Первый амортизирующий элемент 140 выполнен в форме полого или сплошного цилиндра. Внешний диаметр первого амортизирующего элемента 140 меньше, чем внешний диаметр демпфера 64А со стороны торца.
Первый амортизирующий элемент 140 может быть выполнен с образованием одного целого с поршневым штоком 108 или может представлять собой отдельную деталь, соединенную с поршневым штоком 108. В случае, когда первый амортизирующий элемент 140 представляет собой отдельную от поршневого штока 108 деталь, соединение с поршневым штоком 108 может быть выполнено в результате, например, сварки, склеивания или резьбового зацепления.
Первое амортизирующее уплотнение 144 удерживается внутренней окружностью кольцеобразного первого держателя 148. Первый держатель 148 прикреплен к внутренней окружности первого ступенчатого участка 112 крышки 104 головки. При невставленном в отверстие 148а первого держателя 148 первом амортизирующем элементе 140 отверстие 103 скольжения и первая центральная полость 116 сообщаются друг с другом через отверстие 148а. При вставленном в отверстие 148а первого держателя 148 первом амортизирующем элементе 140 первое амортизирующее уплотнение 144 оказывается приведенным в скользящий контакт с внешней окружной поверхностью первого амортизирующего элемента 140 по всей окружности этой поверхности.
Второй амортизирующий элемент 142 располагается с примыканием к поршню 18 в сборе со стороны крышки 106 штока, поблизости от поршня 18 в сборе (со стороны в направлении стрелки X1) и соосно с поршневым штоком 108. Второй амортизирующий элементу 142 представляет собой кольцеобразный элемент, диаметр которого больше, чем диаметр поршневого штока 108, но меньше, чем диаметр поршня 18 в сборе и который соединен с внешней окружной поверхностью поршневого штока 108 в результате, например, сварки или склеивания. На фиг. 13 внешний диаметр второго амортизирующего элемента 142 немного превышает внешний диаметр поршневого штока 108.
Второе амортизирующее уплотнение 146 удерживается внутренней окружной поверхностью кольцеобразного второго держателя 150. Второй держатель 150 закреплен на внутренней окружной поверхности второго ступенчатого участка 120 крышки 106 штока. При невставленном в отверстие 150а второго держателя 150 втором амортизирующем элементе 142 отверстие 103 скольжения и вторая центральная полость 124 сообщаются друг с другом через отверстие 150а. При вставленном в отверстие 150а второго держателя 150 втором амортизирующем элементе 142 второе амортизирующее уплотнение 146 оказывается приведенным в скользящий контакт с внешней окружной поверхностью второго амортизирующего элемента 142 по всей окружности.
Ниже приводится описание принципа действия гидро(пневмо)цилиндра 10B, имеющего рассмотренную выше конструкцию. При этом в качестве текучей среды под давлением предполагается использование воздуха (сжатого воздуха). Однако возможно использование не только воздуха, но и другого газа.
В гидро(пневмо)цилиндре 10B под действием текучей среды под давлением, вводимой через первый порт 118 или второй порт 126, поршень 18 в сборе перемещается внутри отверстия скольжения 103 в осевом направлении. В результате поршневой шток 108, соединенный с этим поршнем 18 в сборе, совершает движение вперед-назад.
В частности, при нахождении поршня 18 в сборе во втянутом положении, показанном на фиг. 13, второй порт 126 находится в состоянии сообщения с атмосферой, и через первый порт 118, первую центральную полость 116 и отверстие 148а от источника текучей среды под давлением (непоказанного) в первую камеру 103а давления подается воздух. В результате поршень 18 в сборе перемещается (выдвигается) вместе с поршневым штоком 108 в сторону крышки 106 штока. В этом случае воздух, находящийся во второй камере 103b давления, выпускается из второго порта 126 через отверстие 150а второго держателя 150 и вторую центральную полость 124.
Когда демпфер 62 со стороны окружности приводится в контакт со вторым держателем 150, выдвижение поршня 18 в сборе прекращается. При этом демпфер 62 со стороны окружности может иметь достаточно большой размер, чтобы войти в контакт с крышкой 106 штока (и вторым держателем 150), когда поршень 18 в сборе достигает выдвинутого положения.
При приближении поршня 18 в сборе к выдвинутому положению второй амортизирующий элемент 142 вставляется в отверстие 150а второго держателя 150. В результате внутренняя окружная поверхность второго амортизирующего уплотнения 146 приводится в контакт с внешней окружной поверхностью второго амортизирующего элемента 142 и таким образом обеспечивает образование воздухонепроницаемого уплотнения на участке контакта.
В результате во второй камере давления 103b формируется воздушная подушка. Воздушная подушка во второй камере давления 103b служит сопротивлением перемещению поршня 18 в сборе в сторону крышки 106 штока и замедляет перемещение поршня 18 в сборе в непосредственной близости от конца участка хода со стороны крышки 106 штока. Вследствие этого происходит дополнительное ослабление удара, возникающего, когда поршень 18 в сборе достигает конца участка хода. При этом воздух постепенно выпускается во второй порт 126 через небольшое отверстие (непоказанное).
В то же время при нахождении поршня 18 в сборе в выдвинутом положении (в конце участка хода со стороны крышки 106 штока) первый порт 118 находится в состоянии сообщения с атмосферой, и от источника текучей среды под давлением (непоказанного) через второй порт 126, вторую центральную полость 124 и отверстие 150а воздух подается во вторую камеру 103b давления. В результате поршень 18 в сборе перемещается (втягивается) в сторону крышки 104 головки. В этом случае воздух, находящийся в первой камере 103а давления, выпускается из первого порта 118 через отверстие 148а первого держателя 148 и первую центральную полость 116. Когда демпфер 64А со стороны торца приводится в контакт с первым держателем 148, перемещение поршня 18 в сборе в направлении втягивания прекращается.
При приближении поршня 18 в сборе к втянутому положению первый амортизирующий элемент 140 вставляется в отверстие 148а первого держателя 148. В результате внутренняя окружная поверхность первого амортизирующего уплотнения 144 приводится в контакт с внешней окружной поверхностью первого амортизирующего элемента 140 и таким образом обеспечивает образование воздухонепроницаемого уплотнения на участке контакта.
В результате в первой камере давления 103а формируется воздушная подушка. Воздушная подушка в первой камере давления 103а служит сопротивлением перемещению поршня 18 в сборе в сторону крышка 104 головки и замедляет перемещение поршня 18 в сборе в непосредственной близости от конца участка хода со стороны крышки 104 головки. Вследствие этого происходит дополнительное ослабление удара, возникающего, когда поршень 18 в сборе достигает конца участка хода.
Гидро(пневмо)цилиндр 10C показанный на фиг. 14А, выполнен в виде так называемого цилиндра одностороннего действия. В частности, гидро(пневмо)цилиндр 10C имеет конструкцию, подобную конструкции гидро(пневмо)цилиндра 10А (фиг. 1), за исключением того, что между поршнем 18 в сборе и крышкой 16 штока установлена пружина 154. В этом случае второй порт 12b сообщается с атмосферой.
В гидро(пневмо)цилиндре 10C, когда текучая среда под давлением подается через первый порт 12а в первую камеру 13а давления, под действием текучей среды под давлением поршень 18 в сборе перемещается (выдвигается) в сторону крышки 16 штока и достигает конца участка хода в выдвинутом положении. Когда подача текучей среды под давлением в первый порт 12а прекращается и первый порт 12а открывается в атмосферу, поршень 18 в сборе под действием силы упругости пружины 154 перемещается (втягивается) в сторону крышки 14 головки и достигает конца участка хода во втянутом положении.
Гидро(пневмо)цилиндр 10D, показанный на фиг. 14B, также выполнен в виде так называемого цилиндра одностороннего действия. В частности, гидро(пневмо)цилиндр 10C имеет конструкцию, подобную конструкции гидро(пневмо)цилиндра 10А (фиг. 1), за исключением того, что между поршнем 18 в сборе и крышкой 14 головки установлена пружина 154. В этом случае первый порт 12а сообщается с атмосферой.
В гидро(пневмо)цилиндре 10D, когда текучая среда под давлением подается через второй порт 12b во вторую камеру давления 13b, под действием текучей среды под давлением поршень 18 в сборе перемещается (втягивается) в сторону от крышки 14 головки и достигает конца участка хода во втянутом положении. Когда подача текучей среды под давлением во второй порт 12b прекращается и второй порт 12b открывается в атмосферу, поршень 18 в сборе под действием силы упругости пружины 154 перемещается (выдвигается) в сторону крышки 16 штока и в результате достигает конца участка хода в выдвинутом положении.
В описываемых выше гидро(пневмо)цилиндрах 10A-10D допускается возможность использования поршневого узла 17М, показанного на фиг. 15 и 16. Поршневой узел 17М включает в себя поршень 18а в сборе и поршневой шток 160, соединенный с поршнем 18а в сборе.
Поршень 18а в сборе включает в себя корпус 162 поршня, соединенный с поршневым штоком 160, а также уплотнение 34 и магнит 48, смонтированные на внешнем окружном участке корпуса 162 поршня. В качестве материалов для корпуса 162 поршня могут быть выбраны материалы из приведенных в качестве примера материалов для описываемого выше корпуса 38 поршня (фиг. 1 и т.п.). Между корпусом 162 поршня и поршневым штоком 160 размещен демпфер 64 со стороны торца. Демпфер 64 со стороны торца смонтирован в сквозном отверстии 162а, сформированном в корпусе 162 поршня.
Одно целое с корпусом 162 поршня образует участок 166 зацепления со стороны поршня. Участок 166 зацепления со стороны поршня имеет форму со срезом с боковой стороны. На фиг. 16 участок 166 зацепления со стороны поршня выступает из торцевой поверхности 162b корпуса 162 поршня в осевом направлении (в направлении стрелки X) и имеет U-образную форму на виде в осевом направлении. На внутренней окружной поверхности участка 166 зацепления со стороны поршня выполнена U-образная канавка 166а зацепления.
Участок 166 зацепления со стороны поршня включает в себя криволинейный участок 167, проходящий в виде дуги вдоль окружности сквозного отверстия 162а, и два плечевых участка 168, проходящих по прямой параллельно друг другу от концов криволинейного участка 167. На виде корпуса 162 поршня в осевом направлении дистальные концы этих двух плечевых участков 168 располагаются на некотором удалении от сквозного отверстия 162а в радиальном направлении.
Таким образом, корпус 162 поршня снабжен U-образным участком 166 зацепления со стороны поршня. Поэтому участок 166 зацепления со стороны поршня служит в качестве ребра жесткости и обеспечивает упрочнение корпуса 162 поршня. В результате появляется возможность повышения прочности корпуса 162 поршня к статическому давлению, создаваемому в процессе работы гидро(пневмо)цилиндра, включающего в себя поршневой узел 17М.
Проксимальный торцевой участок 160а поршневого штока 160 снабжен участком 42 зацепления со стороны штока, входящим в зацепление с U-образной канавкой 166а зацепления участка 166 зацепления со стороны поршня. Участок 42 зацепления со стороны штока состоит из кольцевого выступа 56 зацепления. С примыканием к кольцевому выступу 56 сформирована кольцевая канавка 58. Выступ 56 зацепления вставлен в U-образный участок 166 зацепления со стороны поршня с боковой стороны и регулирует относительное перемещение в осевом направлении между корпусом 162 поршня и поршневым штоком 160. В качестве материалов для поршневого штока 160 могут быть выбраны материалы из приведенных в качестве примера материалов для описываемого выше поршневого штока 20 (фиг. 1 и т.п.)
На внешнем окружном участке поршневого штока 160 размещен кольцеобразный демпфер 170 со стороны окружности, выполненный из эластичного материала и предназначенный для ослабления удара, возникающего, когда корпус поршня достигает конца участка хода, расположенного в направлении стрелки X1. Между корпусом 162 поршня и демпфером 170 со стороны окружности вставлена кольцеобразная проставка 172. Проставка 172 приведена в контакт с участком 166 зацепления со стороны поршня.
Корпус 162 поршня, проставка 172 и демпфер 170 со стороны окружности послойно наложены друг на друга в осевом направлении. Проставка 172 выполнена из более твердого материала, чем демпфер 170 со стороны окружности. В качестве материалов для проставки 172 могут быть выбраны материалы из приведенных в качестве примера материалов для описываемого выше поршневого штока 20 (фиг. 1 и т.п.).
В конструкции поршневого узла 17М нагрузка, возникающая, когда корпус поршня достигает конца участка хода, расположенного в направлении стрелки X1, передается на корпус 162 поршня через демпфер 170 со стороны окружности. Следовательно, корпус 162 поршня воспринимает нагрузку, возникающую, когда корпус поршня достигает конца участка хода. В случае, когда корпус 162 поршня выполнен из металлического материала, вследствие более высокой прочности металлических материалов по сравнению с полимерными материалами, прочность корпуса 162 поршня может быть достаточно высокой.
В то же время между корпусом 162 поршня и демпфером 170 со стороны окружности вставлена кольцеобразная проставка 172, имеющая более высокую жесткость, чем демпфер 170 со стороны окружности, и поэтому демпфер 170 со стороны окружности поддерживается по всей окружности не U-образным участком 166 зацепления со стороны поршня, а кольцеобразной проставкой 172. Следовательно, можно предотвратить повреждение демпфера 170 со стороны окружности, выполненного из эластичного материала, под действием нагрузки, возникающей, когда корпус поршня достигает конца участка хода.
Настоящее изобретение не ограничивается описанными выше вариантами осуществления, и возможны самые различные модификации, не выходящие за пределы объема настоящего изобретения. Например, настоящее изобретение может быть также использовано применительно к гидро(пневмо)цилиндрам, снабженным поршнями в сборе и гильзами цилиндра, имеющими некруглые поперечные сечения (сечения четырехугольной формы или продолговатой формы, такой как эллиптическая и т п.) (например, поршневой узел 17B на фиг. 5). Кроме того, настоящее изобретение может быть использовано также применительно к гидро(пневмо)цилиндрам с несколькими штоками (например, с двумя штоками), снабженным множеством поршней и поршневых штоков.
Кроме того, настоящее изобретение не ограничивается гидро(пневмо)цилиндрами, используемыми в качестве исполнительных механизмов или т.п., и может быть также использовано применительно к другим конструкциям гидро(пневмо)устройств, имеющим поршни. Другие конструкции гидро(пневмо)устройств с поршнями, применительно к которым может быть использовано настоящее изобретение, включают в себя, например, клапанный механизм для переключения каналов, осуществляемого за счет перемещения запорного элемента с помощью поршня, цилиндр для измерения длины, осуществляемого в результате перемещения поршня, соединенного с поршневым штоком, служащего ведущим валом, стол скольжения, в котором перемещение стола, соединенного с поршнем через поршневой шток, осуществляется за счет перемещения поршня, и зажимное устройство для захвата обрабатываемой детали с помощью специального приспособления, размыкание и замыкание которого осуществляется в результате перемещения поршня и последующего соответствующего преобразования перемещения этого поршня.