一种机械锁止式气缸及其工作方法与流程

本发明涉及气缸，尤其是涉及一种机械锁止式气缸及其工作方法。

背景技术：

1、气缸是机械设备中常用的动力原件，它通过向缸体内输送压缩空气来推动活塞运动，从而驱动机构实现往复直线运动、摆动等。由于气缸的动力源为压缩空气，其输出力大小取决工作状态时气压大小及气缸活塞的作用面积。但在实际工作环境中，气压大小会存在一定波动，易导致气缸元件输出力作用在物体上的保持力随之波动(例如气缸被用于夹持固定物体时，若输入活塞底面的气压不稳定，会导致作用于物体上的夹持力发生波动，从而无法夹紧物体)；其次，空气是一种可压缩介质，当受到反向作用力时，活塞都会有不同程度的因缸体内气体被反向挤压而产生的压缩位移问题，从而无法完全保证气缸夹持固定物体时输出姿态的稳定性。

2、现有技术中，为解决上述问题，通常采用加大缸径或者设置多级活塞以达到增加活塞作用面积的方式来提高气缸工作时的稳定性。然而，发明人在实际使用过程中，发现上述两种方式虽然能在一定程度上提升气缸的输出力和稳定性，但增大了气缸的体积，提高了制造成本，而且由于体积过大使用场合也会受到限制；其次，由于在工作过程中需要持续向缸体内输送压缩空气，一旦气体输送中断或者气压大小出现波动，以及受负载反向挤压力等因素影响，还是会出现气缸工作姿态不稳定的问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种机械锁止式气缸及其工作方法，旨在解决上述技术问题。

2、本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

3、一种机械锁止式气缸，其特征在于，包括：

4、缸体；

5、活塞组件，沿所述缸体的轴向滑动设置且至少部分延伸至所述缸体的外部，所述活塞组件上设有第一锁合部；

6、锁止组件，设置在所述缸体内且套设在所述活塞组件的外部，所述锁止组件上设有第二锁合部；

7、挤压组件，设置在所述缸体内且套设在所述锁止组件的外部，所述挤压组件沿所述缸体的轴向滑动设置，以挤压或释放所述锁止组件，使所述第二锁合部与所述第一锁合部接触或分开，以锁止或松开所述活塞组件。

8、在一些实施例中，所述锁止组件包括大小可变的锁合环，所述锁合环内设有所述第二锁合部；

9、所述锁止组件被挤压时，所述锁合环能够沿径向向内变小，所述第二锁合部与所述第一锁合部接触；

10、所述锁止组件被释放时，所述锁合环能够沿径向向外变大，所述第二锁合部与所述第一锁合部分开。

11、在一些实施例中，所述锁合环包括至少两个锁合件，至少两个锁合件之间通过连接件相连并形成所述锁合环，至少两个所述锁合件能够相互靠近或者远离以调节所述锁合环的大小。

12、在一些实施例中，所述第一锁合部包括内凹于所述活塞组件的外周侧的凹部和形成于所述凹部上的第一锁止斜面；

13、所述第二锁合部包括大小可变的锁合空间和形成于所述锁合空间上的第二锁止斜面，所述活塞组件贯穿所述锁合空间；

14、在所述活塞组件处于被锁止状态时，所述锁合空间箍设于所述凹部，所述第二锁止斜面与所述第一锁止斜面抵接。

15、在一些实施例中，所述挤压组件包括：

16、挤压套，套设所述锁止组件外部且能够沿着轴向方向在所述缸体内滑动；

17、弹性件，一端与所述缸体的顶壁连接，另一端与所述挤压套背离所述锁止组件的一端连接。

18、在一些实施例中，所述锁止组件的外周侧设有斜面一和/或所述挤压套的内壁设有斜面二，所述斜面一和/或斜面二能够使所述锁止组件在受所述挤压套挤压时沿径向向内变形，使所述第二锁合部与所述第一锁合部接触。

19、在一些实施例中，所述挤压套的底部还设有与所述锁止组件的上端相适配的环槽，所述环槽位于所述斜面二的上方；

20、在所述挤压组件向下挤压所述锁止组件时，所述锁止组件的上端能够沿所述斜面二滑动至所述环槽内。

21、在一些实施例中，所述缸体内包括在高度方向上依次分布且相互连通的第一腔室和第二腔室，所述缸体的侧壁开设有连通所述第一腔室底部的第一气孔和连通所述第二腔室底部的第二气孔；

22、所述锁止组件和挤压组件设置在所述第一腔室内；

23、所述活塞组件包括活塞和夹持杆，所述活塞设置在所述第二腔室内，所述夹持杆一端与所述活塞连接，另一端穿过所述第一腔室延伸至所述缸体外侧。

24、在一些实施例中，所述第一腔室和第二腔室之间设有限位板，所述夹持杆贯穿所述限位板，所述限位板上开设有连通所述第一腔室和第二腔室的通气孔。

25、本发明还提供一种机械锁止式气缸的工作方法，包括松开步骤和锁止步骤，所述松开步骤包括：

26、经第一气孔向第一腔室内充入气体；

27、所述气体进入第一腔室后推动挤压套沿缸体的内壁向上移动，以释放对锁止组件的挤压力，并使弹性件压缩变形；

28、第一腔室内的气体沿夹持杆的侧壁和/或通气孔进入第二腔室内，以对活塞产生向下的作用力，推动活塞带动夹持杆向下移动；

29、夹持杆下移时挤压锁止组件的内壁，使锁止组件沿径向向外弹性变形，第二锁合部朝背离第一锁合部的方向移动；

30、在所述活塞下移至第一极限位置时，所述第二锁合部与所述第一锁合部完全分开，完成对所述活塞组件的解锁；

31、所述锁止步骤包括：

32、经第二气孔向第二腔室内充入气体；

33、所述气体进入所述第二腔室后推动活塞带动夹持杆沿缸体的内壁向上运动，直至第二极限位置，第二锁合部与第一锁合部靠近；

34、弹性件复位并朝锁止组件的方向伸长，以推动挤压套向下移动；

35、挤压套对锁止组件进行挤压，使锁止组件沿径向向内弹性变形，使第二锁合部与第一锁合部接触，从而对活塞组件进行锁止。

36、本发明具有的有益效果是：

37、本发明的机械锁止式气缸及其工作方法，该机械锁止式气缸在驱动活塞组件向上移动至工作位置时，挤压组件沿靠近锁止组件的方向移动并挤压锁止组件，使锁止组件沿径向向内变形，使设于锁止组件内壁的第二锁合部与活塞组件上的第一锁合部相抵接，将活塞组件快速锁止固定，从而限制活塞组件轴向移动。本发明中由于活塞组件与锁止组件之间为机械式锁止方式，在完成锁止动作后，无需再向活塞组件底部输送压缩空气也能够使活塞组件保持稳定的工作姿态，不仅节约了能源，而且气缸工作时的保持力不受气压大小波动影响，也不会因反向挤压力而导致活塞组件发生压缩位移的问题，有效提升气缸工作时的轴向保持力和稳定性。其次，相比传统的采用加大缸径或者设置多级活塞以达到增大活塞面积来提升气缸保持力的方式，本发明采用小体积气缸即可实现强大的保持力，不仅节约了制造成本，而且断气不影响正常工作的特性能够满足不同的工作环境和设备需求，大大提高了适用性及便捷性。

技术特征：

1.一种机械锁止式气缸，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的机械锁止式气缸，其特征在于，所述锁止组件(30)包括大小可变的锁合环(31)，所述锁合环(31)内设有所述第二锁合部(311)；

3.根据权利要求2所述的机械锁止式气缸，其特征在于，所述锁合环(31)包括至少两个锁合件(312)，至少两个锁合件(312)之间通过连接件(313)相连并形成所述锁合环(31)，至少两个所述锁合件(312)能够相互靠近或者远离以调节所述锁合环(31)的大小。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的机械锁止式气缸，其特征在于，所述第一锁合部(221)包括内凹于所述活塞组件(20)的外周侧的凹部(2211),所述凹部(2211)上形成有第一锁止斜面(2212)；

5.根据权利要求1至3任意一项所述的机械锁止式气缸，其特征在于，所述挤压组件(40)包括：

6.根据权利要求5所述的机械锁止式气缸，其特征在于，所述锁止组件(30)的外周侧设有斜面一(314)和/或所述挤压套(41)的内壁设有斜面二(411)，所述斜面一(314)和/或斜面二(411)能够使所述锁止组件(30)在受所述挤压套(41)挤压时沿径向向内变形，使所述第二锁合部(311)与所述第一锁合部(221)接触。

7.根据权利要求5所述的机械锁止式气缸，其特征在于，所述挤压套(41)的底部还设有与所述锁止组件(30)的上端相适配的环槽(412)，所述环槽(412)位于所述斜面二(411)的上方；

8.根据权利要求1至3任意一项所述的机械锁止式气缸，其特征在于，所述缸体(10)内包括在高度方向上依次分布且相互连通的第一腔室(11)和第二腔室(12)，所述缸体(10)的侧壁开设有连通所述第一腔室(11)底部的第一气孔(13)和连通所述第二腔室(12)底部的第二气孔(14)；

9.根据权利要求8所述的机械锁止式气缸，其特征在于，所述第一腔室(11)和第二腔室(12)之间设有限位板(15)，所述夹持杆(22)贯穿所述限位板(15)，所述限位板(15)上开设有连通所述第一腔室(11)和第二腔室(12)的通气孔(151)。

10.一种机械锁止式气缸的工作方法，包括松开步骤和锁止步骤，所述松开步骤包括：

技术总结
本发明公开了一种机械锁止式气缸及其工作方法，该机械锁止式气缸包括缸体和设于缸体内的活塞组件、锁止组件、挤压组件，活塞组件可沿缸体轴向滑动，活塞组件上设有第一锁合部，锁止组件套设在活塞组件的外部，锁止组件上设有第二锁合部，挤压组件套设在锁止组件外部，挤压组件沿缸体轴向滑动以挤压或释放锁止组件，使第二锁合部与第一锁合部接触或分开，以锁止或松开活塞组件。本发明通过挤压组件挤压锁止组件，使第二锁合部与第一锁合部相抵接，从而将活塞组件锁止固定，由于锁止组件与活塞组件之间为机械式锁止方式，无需额外的能源消耗，不仅节约能源，且能够大幅提升活塞组件在工作状态时的轴向保持力和稳定性。

技术研发人员：王志伟
受保护的技术使用者：王志伟
技术研发日：
技术公布日：2024/12/2