一种自锁气缸

技术领域

本发明涉及气缸技术领域，尤其是涉及到一种自锁气缸。

背景技术

自动化行业中有许多工位需要气缸上升到位后，自行锁定，等待下工序工位的下压，此气缸自锁定后增加承载力，正常情况一台自动化设备要多个气缸配合工作。

目前，市场上自锁气缸的状态：①通过加大缸径提升承载力，缺点是能耗高，成本高，速度慢；②目前市场上smc亚德客等生产厂家，全部采用(辅助气缸)后置弹簧加气的方式，此后置主气缸回位过程中辅气缸无法保证先一步打开经常出现卡死，缺点明显；③个别厂家采用双气缸通过电磁程序控制先后启动，主气缸上升后，第二气缸工作径向杆锁定，防止主气缸主杆活动，但目前市场上此方式的设计，速度慢，结构复杂，成本高。

其中，中国专利CN201920139914.4，发明名称:带锁气缸，公开了一种通过辅气缸控制主气缸地活塞杆活动锁定，其本质为双气缸组合互动，一般现有技术中这种设置需要程序控制两个电磁阀错开启动时间，当一个气缸运动到位后气缸上磁性开关的信号开启提供给微电脑控制另一个电磁阀，第二个气缸开始工作，或者直接用微电脑输出端控制两个电磁阀的供电时间使气缸工作。几十年来这种控制方式一直在自动化设备的行业使用，随着工业自动化设备的发展进程，对机器运转的速度要求越来越高，工程师们发现了用电微电脑控制磁阀使气缸工作，其中有时间浪费：

1、当第一个气缸工作到位后，磁性开关开启传送信号给微电脑，微电脑发现信号传送给电磁阀开启使第二个气缸工作，这个过程需要时间。

2、微电脑输出端直接错开两个时间发信号给两个电磁阀控制两个气缸工作，虽然看起来没有时间的浪费，但是：由于气源受其他设备工作影响，气源的气压在变动，导致气缸运动时间差，正常情况下电磁阀响应速度也有时间差，还有不确定的设备上其他因素，所以工程师设计机器的时候都会给第一个气缸到位停留后第二气缸启动，稳定性要求高的设备一般都会采用磁性开关发送信号作为第二个气缸启动。

3、这种双控组合自锁气缸还存在一种情况问题，即在第一气缸遇到，气压不足启动延时或者不启动，控制失灵或失误情况发生时，第二气缸在控制下正常启动，而第一气缸并未完全到位，导致两者工作之间的冲突，轻则导致工作无法顺利进行，严重的直接导致损坏、产生不必要的损失，还要进行维修拖延工作进度。

发明内容

本发明的目的是提供一种自锁气缸，其通过在侧面设置辅气缸配合主气缸联动工作，其通过巧妙地结构设计，使得其锁定和延时得到有效精准的控制，避免了现有锁定气缸的自锁机构与气缸活塞杆之间产生干涉导致锁死现象的问题。

针对上述，本发明公开了一种用于上述目的技术方案：一种自锁气缸，包括主气缸和辅气缸，所述主气缸包括活塞杆和驱动活塞杆轴向往复活动的进气孔四和进气孔三，所述辅气缸设置于主气缸侧面，包括带有活塞一的自锁杆，所述自锁杆的一端伸入主气缸与活塞杆上设置的环形凹槽相匹配插接卡合用于自锁活塞杆，其特征在于：所述辅气缸还设置有用于驱动自锁杆轴向往复活动的进气孔一和进气孔二，所述活塞一位于进气孔一和进气孔二之间气密隔离两者设置，且活塞一在进气孔一或进气孔二进气驱动下沿着辅气缸内腔轴向运动；还包括有位于辅气缸内的阻尼弹簧，所述阻力弹簧在自锁杆朝着主气缸方向活动时，为自锁杆提供弹性延时阻力，其在进气孔一不进气，自锁杆远离主气缸方向活动时，为自锁杆提供轴向的推力。

作为上述方案的进一步设置，所述进气孔三与进气孔二连通设置，所述进气孔一和进气孔四连通设置。

作为上述方案的进一步设置，所述辅气缸上还设置有在自锁杆解除对活塞杆锁定时与进气孔一联通的出气孔一，所述进气孔一和进气孔四连通设置，所述进气孔三和出气孔一连通设置，且所述进气孔二进气后自锁杆移动并解除对活塞杆的锁定后，所述的出气孔一和进气孔二联通设置。

作为上述方案的进一步设置，所述阻尼弹簧套设于自锁杆且其两端分别抵于自锁杆的端面和辅气缸内腔的端面。

作为上述方案的进一步设置，所述活塞杆上设置有带气密封圈的活塞二，所述环形凹槽位于活塞二的一侧。

作为上述方案的进一步设置，所述活塞二包括带有气密封结构的第一活塞组件、带有环形凹槽的第二活塞组件以及带有气密封结构的第三活塞组件，所述第二活塞组件设置有若干的用于顶丝讲第二活塞组件固定于活塞杆上的螺纹孔。

作为上述方案的进一步设置，所述第一活塞组件的直径小于第二活塞组件设置，且两者间的台阶设置为斜面，所述自锁杆的朝向环形凹槽一侧的端部带有与斜面相匹配的圆角面。

本发明的自锁气缸相对于现有的气缸，其通过在侧面设置辅助气缸和阻尼弹簧以配合主气缸联动工作，通过巧妙地气路联通结构设计配合阻尼弹簧，本方案的锁紧气缸在锁紧时采用气路结构配合阻尼弹簧的辅助延时，在锁定打开时阻尼弹簧还可用于辅助快速复位，其可有效避免现有气缸锁定时锁紧机构与气缸活塞杆之间产生干涉导致锁死现象；本发明自锁气缸其结构简单，设计科学，实用性强，使用人员还可以根据使用场景和需要对其进行成组配合安装。

附图说明

图1为本发明实施例1自锁气缸解除锁定状态的结构示意图。

图2为本发明实施例1自锁气缸锁定状态结构示意图。

图3为本发明实施例2自锁气缸解除锁定状态的结构示意图。

图4为本发明实施例2自锁气缸锁定状态的结构示意图。

附图说明：1、主气缸；11、活塞杆；12、活塞二；121、第一活塞组件；122、第二活塞组件；123、第三活塞组件；13、环形凹槽；14、进气孔三；15、进气孔四；18、阻尼弹簧；2、辅气缸；21、自锁杆；22、活塞一；23、进气孔一；24、进气孔二；25、出气孔一。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1-2所示的一种自锁气缸，包括主气缸1和辅气缸2，所述主气缸1包括活塞杆11和驱动活塞杆11轴向往复活动的进气孔四15和进气孔三14，所述辅气缸2设置于主气缸1侧面，包括带有活塞一22的自锁杆21，所述自锁杆21的一端伸入主气缸1与活塞杆11上设置的环形凹槽13相匹配插接卡合用于自锁活塞杆11，其特征在于：所述辅气缸2还设置有用于驱动自锁杆21轴向往复活动的进气孔一23和进气孔二24，所述活塞一22位于进气孔一23和进气孔二24之间气密隔离两者设置，且活塞一22在进气孔一23或进气孔二24进气驱动下沿着辅气缸2内腔轴向运动；还包括有位于辅气缸2内的阻尼弹簧18，所述阻力弹簧18在自锁杆21朝着主气缸1方向活动时，为自锁杆21提供弹性延时阻力，其在进气孔一23不进气，自锁杆21远离主气缸1方向活动时，为自锁杆21提供轴向的推力。

作为上述方案的进一步设置，所述进气孔三14与进气孔二24连通设置，所述进气孔一23和进气孔四15连通设置。

作为上述方案的进一步设置，所述辅气缸2上还设置有在自锁杆21解除对活塞杆11锁定时与进气孔一24联通的出气孔一25，所述进气孔一23和进气孔四15连通设置，所述进气孔三14和出气孔一25连通设置，且所述进气孔二24进气后自锁杆21移动并解除对活塞杆11的锁定后，所述的出气孔一25和进气孔二24联通设置。

作为上述方案的进一步设置，所述阻尼弹簧18套设于自锁杆21且其两端分别抵于自锁杆21的端面和辅气缸2内腔的端面。

作为上述方案的进一步设置，所述活塞杆11上设置有带气密封圈的活塞二12，所述环形凹槽13位于活塞二13的一侧。

作为上述方案的进一步设置，所述活塞二12包括带有气密封结构的第一活塞组件121、带有环形凹槽13的第二活塞组件122以及带有气密封结构的第三活塞组件123，所述第二活塞组件122设置有若干的用于顶丝讲第二活塞组件122固定于活塞杆11上的螺纹孔。

通过上述方案设置，本方案设置进气孔四15和进气孔一23共用气管设置，结合辅气缸2内阻尼弹簧18，此阻尼弹簧18的作用在于加速自锁杆21远离活塞杆11环形凹槽13的脱出，在进气孔一23进气时给予自锁杆21一个反向作用力，使得自锁杆21对活塞杆11的锁定有一定的延时，满足自锁杆21与环形凹槽13的插接配合锁定，进气孔二24联通出气孔一25再通过气管联通进气孔三14的设置，使得在工作时，气优先通过辅气缸2使得自锁杆21脱出环形凹槽13，再进入主气缸1，此时的活塞杆11动作即与自锁杆21无干涉，避免两者卡死现象发生。

本发明主气缸1内腔的两端均设置有防撞垫，所述辅气缸2的末端连接自锁杆21设置有用于手动解除自锁杆21对活塞杆11锁定的手拉杆。

通过上述方案设置，手拉杆可用于在特定条件场景下对主气缸1进行解锁，使其不再具备锁定和延时的功能。

作为上述方案的进一步设置，所述第一活塞组件121的直径小于第二活塞组件122设置，且两者间的台阶设置为斜面，所述自锁杆21的朝向环形凹槽13一侧的端部带有与斜面相匹配的圆角面。

通过上述的方案设置，在锁定状态当自锁杆21反应过快或阻尼弹簧18的阻力过小导致自锁杆21提前动作，基于斜面配合自锁杆21可沿着斜面滑入环形凹槽13内可避免两者卡死自锁卡死。

实施例1：本方案产品用在钉扣机上使用的工作原理

传统钉扣机的工作流程一般采用上下双气缸进行制作，上气缸的压力一般要大于下气缸，且下气缸还要基于伸缩承载下扣，以此使得上下扣压合，在此之前的径向设置辅气缸的方案往往存在锁定不及时导致上下压合不彻底，解锁不及时导致卡死或设备损坏，而本方案的自锁气缸，结构简单，设计巧妙，同样采用主气缸1外设置辅气缸2，不同的是本方案的辅气缸2设置有双进气孔以及设置了阻尼弹簧18和有一套巧妙地气路连接方式，其活塞杆11的顶部用于承载钉扣机的下扣放置台，外设气泵供气，仅需要两根气管道，一根气管为进气孔一23和进气孔四15同时供气，另一根气管为进气孔三14和进气孔二24同时供气：

自锁状态：即为辅气缸2无锁定，活塞杆11位于最下方，当取下扣完成后，气泵工作向进气孔一23和进气孔四15的气管同时供气，因其为一根气管其气体压力分散在两个进气孔，使得活塞杆11向上运动、自锁杆21垂直朝向活塞杆11移动，基于自锁杆21抵接的阻尼弹簧18形变，反向作用于自锁杆21，活塞杆11瞬间到位先于自锁杆21完成动作，而自锁杆21受阻尼弹簧18的弹力导致相对活塞杆11延时伸出插入环形凹槽13形成锁定，一般情况为活塞杆11在气压下瞬间到位，其到位后两者共用的气管内气体将全部通过进气孔一23，进入辅气缸2内施加压力在自锁杆21上，使得其压力大于阻尼弹簧18的形变弹力完成自锁，此时，上方气缸下压，基于自锁杆21主气缸1的活塞杆11保持轴向固定，完成上下扣的制作；

解锁状态：操作人员或程序自动控制，气泵的两根气管进出气方向切换，进气孔一23和进气孔四15不再进气，主气缸1和辅气缸2的活塞均失去压力，同时进气孔二24和进气口三14同时进气，基于不受压力导致形变复位的阻尼弹簧18和进气孔二24的供气压力，将辅气缸2的活塞一22带着自锁杆21朝着远离环形凹槽13方向移动先于活塞杆11复位，解除对活塞杆11的锁定，此时自锁杆21移动到位解除与环形凹槽13的插接，同时气管内气体通过进气孔三14进入的主气缸1压力将活塞杆11退回到最下方的初始状态。

实施例2：

传统钉扣机的工作流程一般采用上下双气缸进行制作，上气缸的压力一般要大于下气缸，且下气缸还要基于伸缩承载下扣，以此使得上下扣压合，在此之前的径向设置辅气缸的方案往往存在锁定不及时导致上下压合不彻底，解锁不及时导致卡死或设备损坏，而本方案的自锁气缸，结构简单，设计巧妙，同样采用主气缸1外设置辅气缸2，不同的是本方案的辅气缸2设置有三进气孔以及设置了阻尼弹簧18和有一套巧妙地气路连接方式，其活塞杆11的顶部用于承载钉扣机的下扣放置台，外设气泵供气，仅需要两根气管道，一根气管为进气孔一23和进气孔四15同时供气，另一根气管仅为进气孔二24供气：

其锁定与本申请的实施例1同样，但其解锁方式优于实施例1；

解锁状态：气泵的两根气管进出气方向切换，进气孔一23和进气孔四15不再进气，主气缸1和辅气缸2的活塞均失去压力，同时进气孔二24进气，基于不受压力导致形变复位的阻尼弹簧18和进气孔二24的供气压力，辅气缸2的活塞一22带着自锁杆21朝着远离环形凹槽13方向移动复位，此时因为主气缸1并无进气操作因此活塞杆11完全不会动作，避免了活塞杆11和自锁杆21的干涉问题，其特点在于自锁杆21解除对活塞杆11的锁定是基于自锁杆11的移动，而其朝着远离环形凹槽13的方向移动后，导致出气孔一25与进气孔二24连通，而进气孔二24与进气孔四15相连设置的，因此，当进气孔二34进气导致自锁杆21后进气孔四15才得到供气，活塞杆11方可得到压力动作，其时间差几近于无，但可保证其动作的时间差和错开，导致设备损坏卡死的干涉问题完全不存在。

本发明带有延时器的自锁气缸相对于现有的气缸，通过径向辅助气缸和阻尼弹簧配合主气缸联动工作，再以巧妙的气路联通结构设计，锁紧时通过弹簧延时设置，解锁时弹簧辅助快速复位或气路结构设置，避免现有气缸锁紧机构与气缸活塞杆之间产生干涉导致锁死现象。

本发明带有延时器的自锁气缸相对于现有的气缸，其通过进出气孔的巧妙设计，使得其通过气压推动的自锁杆和活塞杆，在设定的需要行程内具有先后动作不产生干涉，尤其是通过先解除锁定的方式，基于解除锁定带来的状态变化，导致气体再进入主气缸内驱动活塞，完全避免其相互干涉卡死的现象发生，其次，联通的双进气孔同时进气以及基于阻尼弹簧的调整，均可辅助自锁杆在锁定活塞杆时相对活塞杆具有一定延时动作，使得其稳定的锁止活塞杆，完成自锁气缸工作，同时通过对阻尼弹簧和辅气缸的调整可以主动调节其以适用各种场景，本发明自锁气缸其结构简单，设计科学，实用性强，使用人员可根据使用场景和需要对其进行成组配合安装，不局限于单一辅助气缸。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。