專利名稱：氣－油增強缸的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)力設備，尤其涉及一種用于向機械，比如夾具、夾持器、壓力機或沖床提供較大力的氣-油壓力增強器。
背景技術：
很多系統(tǒng)利用了向封閉的充油腔室中插入棒來產(chǎn)生力的基本原理。數(shù)種所述油系統(tǒng)使用與螺紋連桿和螺母相連的多個鋼質(zhì)缸體部分。一種儲油器可以容納在鋼質(zhì)缸體部分之一內(nèi)或安裝于其外部。所述外部儲油器經(jīng)管道輸送到所述增強缸內(nèi)。當試圖封裝所述圓柱形組件且為安裝所述外部儲油器而提供空間和結構時，可能會出現(xiàn)困難。為了提供多種行程長度和動力行程，必須建造很多僅稍稍不同的部件，并保存在庫存中。
因此，提供一種具有單體式矩形主體的、緊湊的氣-油增強器是有利的。提供一種不需要外部儲油器的裝置也是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種壓力增強器，使用液力放大系統(tǒng)上方的空氣提供較大的輸出力。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，將棒材打入基本上不可壓縮的流體的密封腔室中產(chǎn)生輸出力。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種緊湊的輕型壓力增強器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在所述主體上加工了孔，用作內(nèi)部流體儲存器。
本發(fā)明的另一方面涉及具有內(nèi)部端口的主體，以減小對外部流體線路的需求。
本發(fā)明的另一方面包括一種阻尼機構，限制壓力增強部件相互之間的加速度。
從下文中提供的詳細描述，本發(fā)明的其他應用將變得更為明顯。應當理解，雖然詳細描述和具體示例示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但僅是出于示例說明的目的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。
附圖簡要說明從詳細描述和附圖中，將能夠更充分地理解本發(fā)明，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的原理的壓力增強器透視圖；圖2是圖1中示出的壓力增強器的局部分解透視圖；圖3是圖1中示出的壓力增強器的另一局部分解透視圖；圖4是本發(fā)明的壓力增強器主體的截面?zhèn)纫晥D；圖5是所述壓力增強器的撞錘的局部截面?zhèn)纫晥D；圖6是根據(jù)本發(fā)明的啟示構造的抗沖擊組件的分解透視圖；圖7是所述抗沖擊組件的截面圖；圖8是沿圖4中示出的線B-B作出的所述主體的截面端視圖；圖9是沿圖4中示出的線C-C作出的本發(fā)明的壓力增強器主體的截面端視圖；圖10是沿圖4中示出的線F-F作出的本發(fā)明的壓力增強器主體的截面端視圖；圖11-14是示出了在工作過程中不同階段各部件位置的本發(fā)明的壓力增強器的截面端視圖。
具體實施例方式
參照圖1-3，附圖標記10示出了根據(jù)本發(fā)明的啟示構造的氣-油壓力增強器。壓力增強器10用于僅使用較低壓力(80至120psi)的壓縮空氣作為動力源而在從動端提供較大的輸出力。通常，所述壓力增強器的從動端連接于工具，比如夾具，鉚錘或沖頭，共同標為工具12。
壓力增強器10通過使撞錘組件14前進和回縮使工具12與工件16嚙合而工作。如下文中的詳細描述，壓力增強器10使用較小的作用力使工具12向工件16快速平移。一旦工具12接觸工件16，壓力增強器10在工具12和工件16之間產(chǎn)生很大的倍增作用力。在返回行程中，在壓力增強器10中具有較大工作面積的活塞受壓而使撞錘回縮，準備下一個工作循環(huán)。
如圖1-4所示，壓力增強器10包括連接于端帽20上的基本上矩形的單體式主體18。撞錘組件14位于主體18的第一腔24中。增強器組件26位于主體18的第二腔28中。第一腔24和第二腔28通過第一通道30互連。油活塞32位于主體18的第三腔34中。第三腔34與通道30垂直地液體連通。油填充口36從主體18的外表面延伸，且終止于第三腔34，使用戶可以向由第三腔34限定的儲存器中添加流體，而不需要拆卸壓力增強器10。
撞錘組件14位于第一腔24中，且可以自由地軸向移動。鍵38位于主體18的第一端42上形成的槽40中。緊固件44使鍵38連接于主體18。鍵38與撞錘組件14嚙合，用于避免撞錘組件14相對于主體18轉動。
參照圖2至5，撞錘組件14包括撞錘引導件46，撞錘48和抗沖擊組件50。撞錘引導件46是基本上圓柱形的中空部件，優(yōu)選由青銅制成。撞錘引導件46包括外螺紋的第一部分52和外徑減小的第二部分54。密封件56位于第二部分54上形成的凹槽58內(nèi)。密封件56嚙合第一腔24的光滑孔部分60。第一腔24包括靠近主體18的第一端42的增大的螺紋部分62。撞錘引導件46的外螺紋部分52在螺紋部分62處連接于主體18。撞錘引導件46包括與鍵38和主體18的槽40對齊的槽64。
撞錘48是細長的部件，具有基本上圓柱形的主體66和增大的頭部68。主體66包括位于與頭部68相對端的螺紋突出端70。凹穴72軸向延伸經(jīng)過頭部68，進入主體66中。泄放組件74與凹穴72流體連通。泄放組件74可以使無意中捕獲在凹穴72中的空氣釋放到大氣中。內(nèi)徑密封件76位于撞錘引導件46的凹槽內(nèi)，從而密封地嚙合撞錘48的主體66。
撞錘48用作可滑動地位于第一腔24內(nèi)的活塞。為了形成密封的活塞，密封件78和墊圈80位于頭部68的前凹槽82內(nèi)。高壓密封件84位于位于頭部68的后凹槽86內(nèi)。
如圖5，6和7所示，抗沖擊組件50包括密封件擋圈88，密封件90和墊圈92。密封件擋圈88是基本上圓柱形的部件，具有螺紋外部分94，和直徑小于螺紋外部分94的相鄰前導部分96?？?8延伸穿過密封件擋圈88。密封件90座在與孔98共軸的沉孔100內(nèi)。
墊圈92是基本上盤形的部件，具有與密封件擋圈88的孔98軸向?qū)实牡谝豢?02。第二孔103基本上平行于第一孔102延伸。第二孔103用作緩沖刺穿型操作中產(chǎn)生的不需要的沖擊的孔，在下文中將對此詳細描述。
抗沖擊組件50與形成于撞錘48頭端內(nèi)的沉孔104的螺紋部分螺紋嚙合。密封件90和墊圈92限制在接近所述螺紋部分的沉孔104的無螺紋部分中。
如圖8-11所示，密封件擋圈106螺紋裝配在形成于第一腔24后端的臺階凹槽110中。沉孔112延伸穿過密封件擋圈106。密封件114位于沉孔112內(nèi)，且當安裝密封件擋圈106時密封在凹槽110內(nèi)?？扇〉氖牵芊饧?14和密封件擋圈106分別組裝，且作為一體連接于主體18。密封件擋圈106包括一對盲孔116，用于接納一個工具(未示出)該工具用于在主體18上安裝所述密封件擋圈和密封件組件而不需要使用卡環(huán)和卡環(huán)鉗。密封件117密封了密封件擋圈106和主體18的外徑。
增強器組件26包括連接于增強活塞120和阻尼墊圈122的增強棒118。緊固件124使增強棒118和阻尼墊圈122連接于增強活塞120。
增強活塞120包括具有環(huán)形凹槽128的主體126。密封件130位于凹槽128內(nèi)，且與第二腔28的壁密封嚙合。第二密封件擋圈132基本上與密封件擋圈106相同。第二密封件擋圈132在第二腔28最前端的臺階凹槽134內(nèi)螺紋連接主體18。密封件136位于第二密封件擋圈132的沉孔內(nèi)。密封件138位于第二密封件擋圈132上形成的外凹槽內(nèi)，且與主體18嚙合。增強活塞120包括圓柱形的凸起140，該凸起與端帽20一起用于減輕在返回行程中具有所述端帽的增強活塞的沖擊，在下文中將對此詳細描述。
增強活塞120可滑動地位于第二腔28中。增強棒118從第二腔28延伸穿過通道30進入第一腔24。在使用過程中，增強棒118可選擇地進入撞錘48的凹穴72中。
油活塞32是基本上圓柱形的部件，具有第一對用于接納一對密封件144的外部環(huán)形凹槽142。第二對環(huán)形凹槽146在油活塞32的每一端形成。軸承套筒148在第二凹槽146處連接于油活塞32。軸承套筒148優(yōu)選由軸承材料構成，比如RULON(一種增強的PTFE復合物)，以保證油活塞32在第三腔室34內(nèi)滑動。
端帽20通過螺紋緊固件150連接于主體18。端帽20包括第一端口152，第二端口154，和第三端口156。第一端口152與第三腔34流體連通。第二端口154延伸穿過端帽20且與第二腔28流體連通。端帽20的突出部158延伸進入第二腔28。第一通道160延伸穿過與第二端口154連通的突出部158。第一通道160的尺寸可以接納增強活塞120的凸起140。密封件162位于第一通道160內(nèi)，在增強器組件26的回縮過程中可選擇地嚙合凸起140。在突出部158上還形成孔164?？?64提供了在增強器組件26的回縮過程中流體溢出到第二腔28的平行路徑。增強活塞120在突出部158上的沖擊減輕了，因為凸起140與密封件162嚙合，阻塞了第一通道160。此時，在端帽20和增強活塞120之間捕獲的空氣被迫經(jīng)孔164逸出。所述限制性流動妨礙了增強活塞120的回縮速度。
參照圖4，主體18包括與第三端口156流體連通的返回通道166。返回通道166提供了加壓空氣作用在增強活塞120的前面167和撞錘48的前面168的路徑。具體而言，返回通道166與第一腔24連通，如圖8所示。而且，返回通道166與第二腔28連通，如圖9所示。
參照圖11至14，現(xiàn)在將描述壓力增強器10的操作。圖11示出了處于完全回縮位置的撞錘組件14，增強器組件26和油活塞32。此時，應當認識到增強棒118密封地嚙合第二密封件擋圈132的內(nèi)徑密封件114，但與密封件擋圈106的密封件分隔。因此，流體可以從第三腔34流入第一腔24和凹穴72。
為了使撞錘組件14沿前進方向開始運動，加壓空氣供至第一端口152，同時第二端口154和第三端口156向大氣打開。加壓流體作用在油活塞32上，使其如圖12所示從右向左前進?；旧喜豢蓧嚎s的流體位于在油活塞32和撞錘48的頭部68之間的第三腔34的一部分和第一腔24的一部分內(nèi)。所述加壓的不可壓縮流體作用在撞錘48上，使撞錘48向前運動。在動作的第一階段，撞錘48使用較低的作用力快速延伸，使工具12接觸工件16。
一旦撞錘48接觸工件，壓力繼續(xù)在第三腔34內(nèi)增加。一旦到達預定的壓力，第一端口152關閉，加壓空氣供至第二端口154。加壓空氣作用在增強活塞120的后面169上，致使增強器組件26如圖13所示前進。在前進過程中，增強棒118嚙合密封件擋圈106的內(nèi)徑。此時，開始壓力增強，因為不可壓縮流體捕獲在第一腔24和凹穴72內(nèi)。壓力增強繼續(xù)進行，同時增強棒118進入抗沖擊組件50，如圖13和14所示。
抗沖擊組件50用于使可能發(fā)生在某些工藝，比如沖壓或沖孔結束時撞錘48的不需要的加速度最小化。例如，在沖孔操作中，在材料變形的開始階段，撞錘48施加的壓力的阻力很大。然而，通常在材料最后2/3的厚度會快速斷裂，對撞錘48施加的壓力幾乎沒有阻力。在沖孔操作的這一最后部分，撞錘48具有相對于增強棒118加速的趨勢，可能導致液壓流體內(nèi)部汽蝕、缸體過早磨損和/或密封件過早磨損。為了限制這些可能的負作用，抗沖擊組件50密封地嚙合增強棒118，形成凹穴72中的第一捕獲體積和在第一腔24最末端部分的第二捕獲體積。增強棒118可以進入凹穴72，但僅以由延伸穿過抗沖擊組件50的所述孔確定的速度。類似地，增強棒118離開凹穴72的速度由通過抗沖擊組件50的所述孔的不可壓縮流體的流速限定。
圖14示出了處于已經(jīng)完成加工的完全前進位置的撞錘48和增強器組件26。加壓空氣供至第三端口156，同時第一端口152和第二端口154排氣。如前所述，供給端口3的加壓空氣經(jīng)返回通道166作用在增強活塞120的前面167和撞錘48的前面168上。一旦增強棒118越過密封件擋圈106，液壓流體就從第一腔24轉移到第三腔34。此時，撞錘組件14，增強器組件26和油活塞32將分別返回其完全回縮的位置，如圖11所示。
油面指示器170位于第三腔34的前端附近。油面指示器170用于提示操作人員是向儲油器中添加流體的時候了。磁鐵172連接于油活塞32。當在使用過程中油從所述系統(tǒng)耗盡時，油活塞32可以在第三腔34中繼續(xù)前進。當油活塞32前進到磁鐵172接近油面指示器170時，指示燈亮而提示操作人員。在一個實施例中，所述指示燈斷續(xù)亮滅以吸引操作人員的注意力。
可選的接近傳感組件174包括縱向棒176和橫向棒178?？v向棒176可滑動地位于基本上平行于第一腔24延伸的孔180內(nèi)(圖10)。橫向棒178的一端連接于縱向棒176的頸縮部分182。橫向棒178的相對一端位于橫向延伸穿過撞錘48的孔184內(nèi)。當撞錘48軸向平移時，縱向棒176和橫向棒178也平移。接近開關186連接于主體18的孔180?？v向棒176包括沿縱向棒176的主體部分軸向延伸的解除部分188。解除部分188在縱向棒176的自由端有效地形成臺階190。當臺階190位于傳感器頭之一192附近時，產(chǎn)生信號。橫向棒178的位置可以相對于縱向棒176調(diào)節(jié)，使用戶可以使撞錘48的位置與接近開關186產(chǎn)生的信號相關聯(lián)。
而且，前面的論述僅公開和描述了本發(fā)明的示例性實施例。本領域的技術人員從這些論述、附圖以及權利要求書可以容易地認識到，可以作出多種變化、改進和變體，而不脫離如下面權利要求所限定的本發(fā)明的主旨和范圍。
權利要求
1.一種提供力的壓力增強器，所述壓力增強器包含具有互相流體連通的第一、第二和第三腔的殼體，所述第一腔和第二腔基本上共軸地互相對準，所述第三腔位于相對于所述第一和第二腔偏移的位置；分別可滑動地位于所述第一、第二和第三腔內(nèi)的第一、第二和第三活塞，所述第三活塞可選擇地移動，而在所述第一和第三腔之間傳輸流體；以及連接于所述第二活塞的棒，所述棒可在前進和回縮位置之間驅(qū)動，所述棒可與密封件嚙合，并可進入所述第一腔，而在所述第一活塞上產(chǎn)生放大的作用力。
2.如權利要求1所述的壓力增強器，其特征在于所述第一和第二活塞可朝所述回縮位置選擇性地驅(qū)動。
3.如權利要求1所述的壓力增強器，其特征在于所述第三腔包含當所述棒嚙合所述密封件時，與所述第一和第二腔分別密封的流體儲存器。
4.如權利要求1所述的壓力增強器，其特征在于所述殼體包括與所述第三腔流體連通的第一端口，與所述第二腔流體連通的第二端口，與延伸穿過所述殼體的返回通道連通的第三端口，所述返回通道與所述第一和第二腔連通。
5.如權利要求4所述的壓力增強器，其特征在于對所述第一端口施加加壓流體致使所述第三活塞和所述第一活塞朝所述前進位置移動。
6.如權利要求5所述的壓力增強器，其特征在于對所述第二端口施加所述加壓流體驅(qū)動所述第二活塞和所述棒向所述前進位置移動，從而放大了作用在所述第一活塞上的流體壓力。
7.如權利要求6所述的壓力增強器，其特征在于對所述第三端口施加所述加壓流體致使所述第一活塞和所述第二活塞朝所述回縮位置移動。
8.如權利要求1所述的壓力增強器，其特征在于還包括具有軸的接近傳感器，所述軸可滑動地位于所述殼體的孔內(nèi)且連接于所述第一活塞。
9.如權利要求8所述的壓力增強器，其特征在于所述接近傳感器可以輸出指示所述第一活塞位置的信號。
10.如權利要求9所述的壓力增強器，其特征在于所述軸可在與所述第一活塞相同的方向上移動。
11.如權利要求10所述的壓力增強器，其特征在于所述接近傳感器包括與所述軸和所述第一活塞互連的橫向延伸軸。
12.如權利要求1所述的壓力增強器，其特征在于還包括可產(chǎn)生指示所述第三腔內(nèi)容納的流體液面的信號的油面指示器。
13.如權利要求12所述的壓力增強器，其特征在于所述油面指示器包括連接于所述第三活塞的磁鐵，和可以檢測在預定位置所述磁鐵是否存在的傳感器。
14.如權利要求1所述的壓力增強器，其特征在于所述第一和所述第三活塞分別包括由第一流體作用的第一面和由第二流體作用、與所述第一面相對的第二面。
15.一種壓力增強器，包含殼體；可滑動地位于所述殼體內(nèi)的第一和第二活塞；連接于所述第二活塞的棒，所述棒可以在前進位置和回縮位置之間驅(qū)動，所述棒和第一密封件一起在至少部分由所述第一活塞限定的第一腔內(nèi)捕獲不可壓縮流體，所述棒和第二密封件一起將所述第一腔分成兩個腔室，所述第二密封件連接于所述第一活塞，所述第一活塞包括限制所述不可壓縮流體在所述兩個腔室之間的流動、以及限制所述第一活塞相對于所述棒的加速的孔。
16.如權利要求15所述的壓力增強器，其特征在于還包括可滑動地位于所述殼體內(nèi)的第三活塞，當所述棒與所述第一密封件脫開時，所述第三活塞可選擇地驅(qū)動而迫使所述不可壓縮流體進入所述第一腔。
17.如權利要求16所述的壓力增強器，其特征在于所述腔室之一包括在所述第一活塞內(nèi)形成的凹穴。
18.如權利要求17所述的壓力增強器，其特征在于所述第一活塞一部分延伸越過所述殼體，所述第一活塞適于在工件上施加力。
19.如權利要求15所述的壓力增強器，其特征在于還包括與所述棒協(xié)作的第三密封件，所述第三密封件位于所述殼體的第二腔內(nèi)，所述第二活塞可在所述第二腔內(nèi)滑動，所述第三密封件限制所述不可壓縮流體進入所述第二腔。
20.一種操作具有殼體以及可在所述殼體內(nèi)滑動的第一、第二和第三活塞的壓力增強器的方法，所述壓力增強器還具有位于所述第一和第三活塞之間的不可壓縮流體和連接于所述第二活塞的棒，所述方法包含沿前進方向移動所述第三活塞，使所述不可壓縮流體偏移，且沿所述前進方向驅(qū)動所述第一活塞；沿所述前進方向驅(qū)動所述第二活塞和所述棒，而將所述不可壓縮流體的一部分捕獲在包括所述第一活塞的腔中；以及使所述棒前進而在所述第一活塞上產(chǎn)生增強的力。
21.如權利要求20所述的方法，其特征在于移動所述第三活塞包括對所述第三活塞施加加壓流體。
22.如權利要求21所述的方法，其特征在于驅(qū)動所述第二活塞包括對所述第二活塞施加加壓流體。
23.如權利要求22所述的方法，其特征在于還包括在殼體內(nèi)的儲存器中儲存多余的不可壓縮流體，所述第三活塞接觸所述多余的不可壓縮流體。
24.如權利要求20所述的方法，其特征在于還包括使所述棒與阻尼裝置嚙合，限制所述棒相對于所述第一活塞的加速。
25.如權利要求24所述的方法，其特征在于所述阻尼裝置包括限制所述不可壓縮流體從所述阻尼裝置的第一側向第二側的流速的孔。
全文摘要
一種用于產(chǎn)生較大的力的壓力增強器，包括多個沿前進和回縮方向驅(qū)動的活塞。所述壓力增強器包括具有用作內(nèi)部流體儲存器的腔室的主體。而且，阻尼機構限制了使用過程中壓力增強器部件之間的相對加速度。
文檔編號F15B11/032GK1637304SQ20041009499
公開日2005年7月13日 申請日期2004年11月18日 優(yōu)先權日2004年1月6日
發(fā)明者埃德溫·G·索頓, 史蒂文·J·斯普羅特貝里 申請人:Btm公司