ГИДРО(ПНЕВМО)ЦИЛИНДР
HYDRO(PNEUMATIC)CYLINDER

Область техники
Настоящее изобретение относится к гидро(пневмо)цилиндру, и в частности, к гидро(пневмо)цилиндру, снабженному штоком, который совершает скольжение вдоль прямой линии внутри корпуса.
Предшествующий уровень техники
Из прежнего уровня техники известен, например, гидро(пневмо)цилиндр, в котором штифт для позиционирования обрабатываемой детали крепится в децентрированном положении относительно конца штока, соосно соединенного с поршнем, с возможностью смещения. В таком гидро(пневмо)цилиндре для обеспечения отсутствия вращения штифта для позиционирования обрабатываемой детали вокруг оси гидро(пневмо)цилиндра требуется предотвратить вращение штока.
В качестве одного технического решения для предотвращения вращения штока предлагается вал, проходящий перпендикулярно оси штока от боковой поверхности штока, поддерживаемый и направляемый направляющей канавкой, сформированной в корпусе (см. заявку на патент Франции, опубликованную под №2789616).
Для обнаружения конца хода поршня гидро(пневмо)цилиндр согласно заявке на патент Франции, опубликованной под №2789616, дополнен конструкцией с канавкой, сформированной в штоке, и магнитным датчиком, установленным в корпусе.
Раскрытие изобретения
Однако, в заявке на патент Франции, опубликованной под №2789616, для предотвращения передачи вращающего момента от обрабатываемой детали на узел соединения между валом и штоком, этот узел соединения должен обладать высокой прочностью и конструкционной целостностью. Кроме того, вследствие отсутствия конструкционного единства между средством для обнаружения конца хода поршня и средством для предотвращения вращения штока возникают проблемы, состоящие в том, что устройство становится сложным и приобретает большие размеры.
Настоящее изобретение было разработано с учетом вышеупомянутых проблем. Задачей настоящего изобретения является создание гидро(пневмо)цилиндра, имеющего простую конструкцию и обладающего возможностью надежного предотвращения вращения штока. Другой задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции устройства в целом, за счет использования средства предотвращения вращения штока в качестве средства обнаружения конца хода поршня.
Гидро(пневмо)цилиндр, в соответствии с настоящим изобретением, снабженный штоком, который соединен соосно с поршнем и совершает прямолинейное скольжение внутри корпуса, содержит углубление, имеющее заданную длину в осевом направлении штока, сформированное на боковой поверхности штока, и плоский подшипник, который выступает от внутренней поверхности корпуса в сторону углубления и включает в себя дистальную торцевую поверхность, примыкающую этой плоскостью к нижней поверхности углубления.
Согласно гидро(пневмо)цилиндру, описанному выше, за счет того, что дистальная торцевая поверхность плоского подшипника, установленного в корпусе, примыкает этой поверхностью к нижней поверхности углубления, сформированного на боковой поверхности штока, обеспечивается возможность надежного предотвращения вращения штока.
В предпочтительном варианте описанного выше гидро(пневмо)цилиндра внутри корпуса рядом с плоским подшипником установлен бесконтактный датчик приближения, предназначенный для обнаружения концевого участка углубления в направлении оси. Согласно этому признаку использование углубления, сформированного в качестве средства предотвращения вращения штока, позволяет обнаруживать конец хода поршня и обеспечивает возможность упрощения конструкции устройства в целом.
Кроме того, в предпочтительном варианте шток поддерживается в осевом направлении в установочном отверстии корпуса практически без зазоров, за исключением участка формирования углубления. Согласно этому признаку помимо возможности поддерживания штока в осевом направлении и стабилизации на участке большой площади появляется также возможность сокращения общей длины гидро(пневмо)цилиндра.
Гидро(пневмо)цилиндр дополнительно включает в себя средство, способное регулировать величину выступания плоского подшипника. Согласно этому признаку появляется возможность беспрепятственного задания и регулирования зазора между нижней поверхностью углубления и дистальной торцевой поверхностью плоского подшипника, и таким образом, в дополнение к возможности повышения надежности невращения штока, появляется также возможность соответствующей реакции на изменения во времени.
Кроме того, на корпусе может быть размещен удерживающий элемент для смазки, располагающийся на участке выхода штока из корпуса. Согласно этому признаку появляется возможность поддерживания плавного скольжения штока в течение длительного периода времени.
Кроме того, со стороны одного конца штока может быть установлен штифт для позиционирования обрабатываемой детали. Согласно этому признаку, гидро(пневмо)цилиндр способен стабилизировать и поддерживать обрабатываемую деталь, даже при восприятии вращающего момента от этой обрабатываемой детали.
За счет того, что дистальная торцевая поверхность плоского подшипника, установленного в корпусе, примыкает этой поверхностью к нижней поверхности углубления, сформированного на боковой поверхности штока, в гидро(пневмо)цилиндре в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивается возможность надежного предотвращения вращения штока. Кроме того, использование углубления, сформированного в качестве средства предотвращения вращения штока, позволяет обнаруживать конец хода поршня и обеспечивает возможность упрощения конструкции устройства в целом.
Указанные выше задачи, возможности и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из приводимого ниже описания, сопровождаемого ссылками на прилагаемые чертежи, на которых предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения иллюстрируются примерами.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид в перспективе гидро(пневмо)цилиндра, согласно варианту осуществления настоящего изобретения с частичным разрезом;
Фиг. 2 - вид гидро(пневмо)цилиндра, представленного на фиг. 1, в разрезе в направлении стрелки А;
Фиг. 3 - вид гидро(пневмо)цилиндра, представленного на фиг. 2, в разрезе по линии III-III;
Фиг. 4 - вид сбоку гидро(пневмо)цилиндра, представленного на фиг. 1, в направлении стрелки В;
Фиг. 5 - вид сбоку гидро(пневмо)цилиндра, представленного на фиг. 1, в направлении стрелки С;
Фиг. 6 - вид гидро(пневмо)цилиндра, представленного на фиг. 1, в разрезе в направлении стрелки А при достижении положения верхнего конца хода; и
Фиг. 7 - вид в перспективе, иллюстрирующий существенные компоненты гидро(пневмо)цилиндра, представленного на фиг. 1, при прикреплении зажимного приспособления к штоку поршня.
Осуществление изобретения
Ниже приводится описание предпочтительного варианта осуществления гидро(пневмо)цилиндра, в соответствии с настоящим изобретением, сопровождаемое ссылками на прилагаемые чертежи. Используемые в приводимом описании термины «верхний» или «нижний» означают направления вверх и вниз на чертежах.
Как показано на фиг. 1-6, в состав гидро(пневмо)цилиндра 10, согласно варианту осуществления настоящего изобретения, входят поршень 12, шток 14 поршня (шток), торцевая крышка 16, гильза 18 цилиндра, корпус 20, держатель 22 скребка, и т.д.
Торцевая крышка 16 представляет собой элемент, выполненный из прямоугольной пластины с толстыми стенками, в четырех углах которого сформированы сквозные отверстия 24 для соединительных болтов. На верхней поверхности крышки 16 сформирован круглый выступ 26.
Корпус 20 представляет собой четырехугольна призму практически квадратного сечения, снабженную установочным отверстием 28 для штока поршня, проходящим в вертикальном направлении. Внутренний диаметр установочного отверстия 28 для штока поршня приблизительно равен внешнему диаметру штока 14 поршня. На боковой поверхности корпуса сформировано прямоугольное углубление 32 для крепления кронштейна 30 подшипника, описываемого ниже. Нижняя поверхность прямоугольного углубления 32 включает в себя отверстие 34, которое проходит до установочного отверстия 28 для штока поршня. На нижней торцевой поверхности корпуса 20 сформирован круглый выступ 36, а в четырех углах этой поверхности сформированы резьбовые отверстия (непоказанные) для соединительных болтов.
Гильза цилиндра 18 представляет собой тонкостенный цилиндрический элемент, нижний торец которого надет на внешнюю окружность выступа 26 торцевой крышки, а верхний торец надет на внешнюю окружность выступа 36 корпуса 20. На внешней окружности выступа 26 торцевой крышки 16 и на внешней окружности выступа 36 корпуса 20 установлены соответственно уплотнительные кольца 38, 40.
Через сквозные отверстия 24 для соединительных болтов торцевой крышки 16 вставлены соединительные болты 42, вкрученные после прохождения вдоль внешней поверхности гильзы 18 цилиндра в соответствующие резьбовые отверстия корпуса 20. Таким образом, торцевая крышка 16, гильза 18 цилиндра и корпус 20 объединены в одно целое.
Держатель 22 скребка представляет собой кольцевой пластинчатый элемент с установочным отверстием 44 для штока поршня в центре. Держатель 22 скребка снабжен кольцевым выступом 46, выполненным на нижней поверхности. Выступ 46 держателя 22 скребка вставлен в круглое углубление 48 на корпусе 20, сформированное с верхней стороны установочного отверстия 28 для штока поршня, и прикреплен к корпусу 20 с помощью множества крепежных болтов 50 для держателя скребка.
Поршень 12, имеющий круглое поперечное сечение, установлен с возможностью скольжения внутри камеры цилиндра, определяемой верхней поверхностью торцевой крышки 16, внутренней поверхностью стенки гильзы 18 цилиндра и нижней поверхностью корпуса 20. На внешней окружной поверхности поршня 12 смонтирована уплотняющая прокладка 52 для поршня, причем поршень 12 делит камеру цилиндра на первую камеру давления 54, располагающуюся с верхней стороны поршня 12, и вторую камеру 56 давления, располагающуюся с нижней стороны поршня 12. Соединенный с первой камерой 54 давления первый порт 58 размещен на боковой поверхности поблизости от нижнего торца корпуса 20, а соединенный со второй камерой 56 давления второй порт 60 - на боковой поверхности торцевой крышки 16.
Шток 14 поршня, соединенный с поршнем 12, вставлен в установочное отверстие 28 для штока поршня в корпусе 20 практически без зазоров, за исключением участка формирования вырезанного углубления 68, описываемого ниже. Один конец штока 14 поршня проходит через установочное отверстие 44 для штока поршня в держателе 22 и выступает вверх. На нижней торцевой внутренней окружности корпуса 20 смонтирована уплотнительная прокладка 62 для штока, которая приведена в контакте со штоком 14 поршня с возможностью скольжения, и также размещен резервуар 64 для смазки. На внутренней окружности держателя 22 скребка установлены скребок 65 и металлический скребок 66, приведенные в контакт со штоком 14 поршня с возможностью скольжения. Кроме того, между корпусом 20 и держателем 22 скребка на участке, соответствующем выходу штока 14 поршня из корпуса 20, размещен резервуар 67 для смазки.
На боковой поверхности штока 14 поршня, располагающейся внутри корпуса 20, сформировано вырезанное углубление 68 (углубление), проходящее на заданную длину в осевом направлении. Нижняя поверхность 70 вырезанного углубления 68 имеет форму плоскости, параллельной оси штока 14 поршня, а оба конца вырезанного углубления 68 в осевом направлении представляют собой наклонные поверхности 72, 74, размещенные с наклоном относительно оси штока 14 поршня.
На внутренней поверхности корпуса 20, обращенной к вырезанному углублению 68 поршневого штока 14, установлен плоский подшипник 76 в форме четырехугольной призмы, выступающий в направлении вырезанного углубления 68. Плоский подшипник 76 прикреплен к кронштейну 30 подшипника с помощью регулировочного средства 78, состоящего из болтов и гаек, и позволяющего регулировать величину выступания этого подшипника. Кронштейн 30 подшипника установлен в прямоугольном углублении 32 корпуса 20 и прикреплен к корпусу 20 с помощью множества болтов 80 для крепления кронштейна подшипника. Дистальная торцевая поверхность 82 плоского подшипника 76 представляет собой плоскость, параллельную оси штока 14 поршня, и всей своей поверхностью примыкает к нижней поверхности 70 вырезанного углубления 68.
Внутри отверстия 34 корпуса 20 рядом с верхней стороной и нижней стороной плоского подшипника 76 установлены первый датчик 84 приближения и второй датчик 86 приближения, являющиеся бесконтактными датчиками. Первый датчик 84 приближения и второй датчик 86 приближения прикреплены к кронштейну 30 подшипника, а дистальные торцы этих датчиков располагаются напротив внешней окружной поверхности 20 штока 14 поршня на некотором расстоянии от внешней окружной поверхности корпуса 20.
Кронштейн 88 датчика, снабженный усилителем 90 и соединителем 92, закреплен с внешней стороны кронштейна 30 подшипника с помощью приспособления 94 для крепления кронштейна датчика. Сигналы, обнаруженные первым датчиком 84 приближения и вторым датчиком 86 приближения, выводятся наружу по сигнальной линии (непоказанной), проходящей от соединителя 92.
Конец штока 14 поршня, выступающий вверх от держателя 22 скребка, включает в себя четыре плоских участка 96, образованных на поверхности штока 14 в результате резания плоскостью, параллельной осевому направлению штока 14 поршня, с интервалом в 90°. На штоке 14 поршня вдоль соответствующих противостоящих друг другу пар плоских участков 96 сформированы пара сквозных отверстий 98 большого диаметра и пара сквозных отверстий 99 малого диаметра, которые проходят перпендикулярно оси штока 14 поршня и выстроены с взаимным чередованием в вертикальном направлении.
Как показано на фиг. 7, используя один подходящий плоский участок 96, на выступающем конце штока 14 поршня крепят зажимное приспособление 100 в виде прямоугольной пластины с толстыми стенками. В частности, участок зажимного приспособления 100 с короткой стороны одной его поверхности размещают напротив заданного плоского участка 96, через пару сквозных отверстий 98 большого диаметра со стороны противостоящего плоского участка 96 вставляют крепежные болты 102 для зажимного приспособления и вкручивают их в резьбовые отверстия (непоказанные), сформированные на зажимном приспособлении 100. При этом штифты (непоказанные), выступающие из зажимного приспособления 100, вставляются в пару сквозных отверстий 99 малого диаметра. На зажимном приспособлении 100 в положении на расстоянии от выступающего конца штока 14 поршня установлен штифт 104 для позиционирования обрабатываемой детали, который выступает вверх параллельно оси штока 14 поршня.
Номер 106 позиции на фиг. 5 относится к установочному отверстию для крепежного приспособления, обеспечивающему возможность крепления гидро(пневмо)цилиндра 10 к корпусу непоказанного устройства для позиционирования обрабатываемой детали.
Конструкция гидро(пневмо)цилиндра 10, согласно рассматриваемому варианту осуществления, в основном соответствует описанной выше. Ниже со ссылками на фиг. 2-6 приводится описание процесса работы и полезных эффектов гидро(пневмо)цилиндра 10.
Под действием текучей среды под давлением, подаваемой во вторую камеру 56 давления, и текучей среды под давлением, выпускаемой из первой камеры 54 давления, шток 14 поршня вместе с поршнем 12 скользит вверх вдоль отверстия 28 для установки штока поршня в корпусе 20. Когда поршень 12 входит в контакт с нижней поверхностью корпуса 20 и доходит до верхнего конца хода, второй датчик 86 приближения после прохождения наклонной поверхности 74 со стороны нижнего торца вырезанного углубления 68 в штоке 14 поршня оказывается напротив внешней окружной поверхности штока 14 поршня и обнаруживает, что поршень 12 достиг верхнего конца хода (см. фиг. 6). В это время штифт 104 для позиционирования обрабатываемой детали в составе приспособления 100 устанавливается в отверстие для установки обрабатываемой детали, обеспечивая тем самым фиксацию положения обрабатываемой детали.
После завершения требуемых операций с обрабатываемой деталью, таких как сварка, когда текучая среда под давлением подается в первую камеру 54 давления, и текучая среда под давлением выпускается из второй камеры давления 56, шток 14 поршня вместе с поршнем 12 скользит вниз вдоль установочного отверстия 28 для штока поршня в корпусе 20. Когда поршень 12 входит в контакт с верхней поверхностью торцевой крышки 16 и доходит до нижнего конца хода, первый датчик 84 приближения после прохождения наклонной поверхности 72 со стороны верхнего торца вырезанного углубления 68 в штоке 14 поршня оказывается напротив внешней окружной поверхности штока 14 поршня и обнаруживает, что поршень 12 достиг нижнего конца хода (см. фиг. 2). В это время штифт 104 для позиционирования обрабатываемой детали в составе зажимного приспособления 100 выходит из отверстия для установки обрабатываемой детали.
Величина выступания дистальной торцевой поверхности 82 плоского подшипника 76 предварительно регулируется с помощью средства 78 регулирования так, чтобы минимизировать зазор между этой дистальной торцевой поверхностью 82 и нижней поверхностью 70 вырезанного углубления 68. Кроме того, шток поршня 14 поддерживается в осевом направлении за счет того, что вставляется в установочное отверстие 28 для штока поршня в корпусе 20 практически без зазоров. Поэтому дистальная торцевая поверхность 82 плоского подшипника 76 примыкает к нижней поверхности 70 вырезанного углубления 68 но всей своей площади, что обеспечивает возможность возникновения достаточной силы реакции на силу вращения, передаваемую от обрабатываемой детали на шток 14 поршня. Поэтому вращение штока 14 поршня надежно предотвращается по всей длине хода поршня 12.
Гидро(пневмо)цилиндр 10, в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивает возможность надежного предотвращения вращения штока 14 поршня за счет примыкания дистальной торцевой поверхности 82 плоского подшипника 72, установленного в корпусе 20, своей поверхностью (за счет примыкания плоской поверхности к плоской поверхности) к нижней поверхности 70 вырезанного углубления 68, сформированного на боковой поверхности штока 14 поршня.
Кроме того, так как первый датчик 84 присутствия и второй датчик 86 выполнены с возможностью обнаружения внешней окружной поверхности штока 14 поршня на обоих концах вырезанного углубления 68 в осевом направлении, то участок средства предотвращения вращения штока 14 может быть использован в качестве средства обнаружения конца хода поршня 12, и таким образом, обеспечить возможность упрощения конструкции устройства в целом.
Кроме того, так как шток 14 поршня вставлен в установочное отверстие 28 в корпусе 20 практически без зазоров, за исключением участка формирования вырезанного углубления 68, то помимо возможности поддерживания штока в осевом направлении и стабилизации на участке большой площади может быть сокращена общая длина гидро(пневмо)цилиндра К).
Кроме того, так как гидро(пневмо)цилиндр дополнительно включает в себя средство 78 регулирования, способное регулировать величину выступания плоского подшипника 76, таким образом можно беспрепятственно задавать и регулировать зазор между нижней поверхностью углубления 68 и дистальной торцевой поверхностью 82 плоского подшипника 76, и в дополнение к возможности повышения надежности невращения штока 14 поршня, обеспечить возможность соответствующей реакции на изменения во времени.
Согласно рассматриваемому варианту осуществления, на нижней торцевой внутренней окружности корпуса 20 установлен резервуар 64 для смазки, однако вместо этого резервуара 64 для смазки может быть использован элемент для удерживания смазки. Кроме того, между корпусом 20 и держателем 22 скребка установлен резервуар 67 для смазки, вместо которого также может быть использован элемент для удерживания смазки.
Гидро(пневмо)цилиндр, в соответствии с настоящим изобретением, не ограничивается описанным выше вариантом осуществления. Предусматривается возможность использования различных дополнительных или модифицированных конструкций, не выходящих за пределы объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.