带有位置探测器及制动器的 无杆液压缸 本发明涉及一种无杆液压缸，其被用来致动一个操纵件或各种机器的类似元件，该液压缸可以装配有一个用于使滑台停止的制动器总成和一个用于探测该滑台的位置的位置探测器。
本申请人已提交了一个关于带有一个制动器的无杆液压缸的实用新型注册申请(见日本实用新型未审查公开5-61504号)。该无杆液压缸具有一个可滑动地保持在一个液压缸套筒(导轨轨基)上的滑台，和一个设置成穿过滑台延伸的制动板。制动板的两端分别固定到导轨轨基的两端部上。在滑台中设置有一个适用来夹紧制动板的制动装置。也就是说，将制动板夹紧在它们之间的闸瓦，连同一个通过提供和排出受压液体的方式致动闸瓦的致动部件，被装接到滑台上。此外，液压缸套筒配置有一个轴向通道，而一个用于提供和排出受压液体的管沿液压缸本体的轴线设置在该通道中。该管的一端连接到一个滑座上，而该管的另一端则装接到一个穿过该通道紧密地滑动的供气活塞上。
但是，上述常规的无杆液压缸存在一些问题。也就是说，适用来夹紧制动板的制动装置设置在滑台中，而各种机器的工作或操纵件则装接到滑台上。因此，当进行制动装置的维修或修理时，就必须从滑台上拆卸工作或操纵件，并且要进一步拆卸掉滑台或者从滑台上拆卸掉其他相关部件。这样，就要花费大量的人力和时间来从滑台上拆卸掉操纵件等。
本发明地目的是提供一种带有一个位置探测器和一个制动器的无杆液压缸，该液压缸设计成无需从滑台上拆卸掉工作或操纵件就能进行制动器总成部件的维护或修理。
为了实现上述目的，本发明提供一种带有一个位置探测器和一个制动器的无杆液压缸。该无杆液压缸包括一个直接地或通过一个活塞叉架可滑动地卡在一个液压缸套筒上的滑台。无杆液压缸的运动件(活塞叉架)固定到滑台上。一个制动部件连接到滑台的一侧上，而一个传感部件(其可只包括一个传感体，不包括传感器总成)则连接到滑台的另一侧上。一个制动板设置成穿过制动部件。制动板的两端分别连接到第一和第二端盖上，端盖则设置在液压缸套筒的两端处。第一和第二闸瓦设置成夹住它们之间的制动板。第一闸瓦承受制动弹簧力。一个用于提供受压液体的通道与滑台的另一侧连通。这样，通过让制动弹簧力，如有必要，还连同液体压力一起作用在第一闸瓦上的方式致动制动器，并且通过液体压力的作用释放制动器。
无杆液压缸可以这样安置：将一个刻度板设置成穿过传感部件。刻度板以其两端分别连接到第一和第二端盖上。该刻度板形成有一个磁性刻度。此外，一个探测头设置在其可以读取刻度板的磁性刻度的位置，借此，使其可以探测滑台的位置。
制动部件可以这样安置：将一个膜片夹固在一个制动体和一个在其中心形成有一个孔腔的侧盖之间，及将一个制动器托持件(brakeholder)固定到隔板的中心部分上。制动器托持件具有固定到其内端的第一闸瓦，并且还具有一个形成有内螺纹的啮合突出部。该啮合突出部可滑动地嵌装在侧盖的中央孔腔内，使得制动器可以通过从侧盖的外侧用制动器托持件的内螺纹螺接一个螺栓的方式加以释放。
此外，无杆液压缸可以这样安置：将标盘设置成穿过一个具有U形横截面构形的传感器导向装置。用一块薄的弹性板制成的传感器托架的上部被固定在一个在传感器部件上形成的凹槽内，而传感器托架的下部则夹固在传感器导向装置和探测头之间，以使探测头的探测面面向刻度板的磁性刻度。一个传感器输出连接器设置在传感器部件的侧表面上，以使探测头的输出经过一个放大器，并通过该传感器输出连接器传送到外侧。
此外，无杆液压缸可以这样安置：在传感器部件的一个侧表面上设置一个用于给制动部件提供受压液体的孔口。在与传感部件的侧表面同一侧的每一第一和第二端盖的侧表面上各设置有一对液压缸致动口。此外，在第一端盖的前端面上设置有一对液压缸致动口，而在第二端盖的后端面上设置有另一对液压缸致动口。其中一对液压缸致动口保持在开启状态，同时其他的液压缸致动口则用相应的盖件闭合住。这样，无杆液压缸由从其中一对液压缸致动口供给的受压液体加以致动。
借助上述结构布置，无杆液压缸由从其中一对液压缸致动口供给的受压液体加以致动，导致滑台在液压缸套筒上滑动。当制动弹簧力，如有必要连同液体压力一起，作用在第一闸瓦上时，就致动了制动器。也就是说，制动板被夹紧在第一和第二闸瓦之间，从而使滑台停下。当制动器通过液体压力的作用而松释开时，制动板就从第一和第二闸瓦的夹紧中松释开来，由此让滑台移动。滑台的位置由探测头探测，该探测头设置在其能够读取刻度板的磁性刻度的位置。
图1是带有一个根据本发明第一实施例的制动器的无杆液压缸的竖向剖视正面图。
图2是根据本发明第一实施例的无杆液压缸的部分剖视平面图。
图3(a)是从其右手侧看去的根据本发明第一实施例的无杆液压缸的侧视图。
图3(b)是从其左手侧看去的根据本发明第一实施例的无杆液压缸的侧视图。
图4(a)是沿图2中截面A-A截取的剖视图。
图4(b)是沿图2中截面B-B截取的剖视图。
图4(c)是沿图3(a)中截面C-C截取的剖视图。
图4(d)是沿图3(a)中箭头D方向看去的视图。
图4(e)是表示本发明的第一实施例的无杆液压缸的多个部份的剖视图。
图5是图2所示无杆液压缸从其右手侧看去的立体图。
图6是图2所示无杆液压缸从其左手侧看去的立体图。
图7(a)是带有一个根据本发明第二实施例的制动器的无杆液压缸的竖向剖视正面图。
图7(b)是根据本发明第二实施例的无杆液压缸的正面图。
以下参照附图1至6对根据本发明第一实施例的一种带有制动器的无杆液压缸进行说明。应该注意到，图1是根据第一实施例的带有一个制动器的无杆液压缸的竖向剖视正面图，其在图2中作了适当的剖视以便清楚地示出其主要部件。
无杆液压缸具有一个液压缸套筒(导轨轨基)1。一个第一端盖4和一个第二端盖5分别连接到液压缸套筒1的两端。一个活塞叉架(运动件)10的上滑块通过滑动件6和7及侧密封装置8和9可滑动地支承在液压缸套筒1上。滑动件6和7是用一种合成树脂材料制成的。侧密封装置8和9起防尘板的作用。滑动件6和7以及侧密封装置8和9固定在相应的细长凹槽内，这些凹槽形成在活塞叉架10的上滑块的下表面上。如图1所示，液压缸套筒1的上表面倾斜，即从垂直于液压缸套筒1的轴线的横截面中看去，其两端较中央部位高，借此使活塞叉架10能被放在一个相对于液压缸套筒1的预定位置上。如图1、5和6所清楚地示出的那样，一个滑台2被安装在活塞叉架10的上侧上。滑台2和活塞叉架10通过使用四个螺栓17连接起来。活塞叉架10的下部设置在液压缸套筒1的一个柱形通道内，这样，滑台2就由活塞叉架10推动。一个制动部件设置成贴靠着滑台2的一侧(如在图1中看去的左手侧)，而一个传感体16则设置成贴靠着滑动2的另一侧(如在图1中看去的右手侧)。制动部件和传感体16通过使用三个螺柱19(见图4(c)和5)相互连接在一起。如图5和6所示，滑台2的上表面是一个工件安装面，该工件安装面形成有四个用于将工件连接到该安装面上的螺纹孔34。
接下来将对制动部件进行说明。在制动部件中，一个单独制动体11设置成贴靠在滑台2的一侧上，而彼此毗邻的两个侧盖12侧设置成贴靠在制动体11的外侧上。制动体11和侧盖12通过使用八个螺栓18连接起来。两个具有同样结构的制动元件14设置在制动部件中，该制动部件包括制动体11和两个侧盖12。参见图1，该图示出一个制动元件14，在制动体11上毗连地形成有三个同心的盘形凹槽26，27，28，从而从外侧向内侧在直径上逐步地减小。一个环形突出部30径向地形成在凹槽26的外侧。一个用于装配一个闸瓦的凹槽29形成于凹槽28的内侧(如图1中看去的右手侧)。一个在凹槽28中形成的空间起制动室31的作用。一个制动器容纳孔32(图1中虚线所示)通向制动室31。制动器容纳孔32具有扁圆形的横截面构形，并在轴向上延伸。一个单独制动板21设置成穿过两个制动元件14。制动板21的两端分别连接到第一和第二端盖4和5上。更具体地说，在第一和第二端盖4和5每一个的一侧(图6中看去左手侧)上形成的凹槽内各插有一个连接件22，而制动板21的每个端部用一个销23连接到连接件22上。此外，一个螺栓24螺接该连接件22，借此，将制动板21的两端连接到第一和第二端盖4和5上。
在制动室31中，一个第一闸瓦35和一个第二闸瓦36分别设置在制动板21的两侧处。第一闸瓦35嵌装在一个在一个制动器托持件37的内端上形成的凹槽中，并用一个螺栓连接到其上。第二闸瓦36则嵌装在制动体11的凹槽29中，并用一个螺栓连接到其上。制动器托持件37在其外周边上具有一个直径较小的部分，一个直径较大的部分和一个法兰50。一个环形密封装置39嵌装在一个制动器托持件37的直径较小部分上形成的环形沟槽内。在靠近直径较小部分的直径较大部分的一半上形成有一条外螺纹。一个具有U形横截面构形的环形制动器导引件38固定到在制动体11的凹槽27和28之间形成的台阶上。制动器托持件37的直径较小部分可滑动地嵌装到制动器导引件38的内周面上。环形密封装置39防止空气通过在制动器导引件38的内周面和制动器托持件37的直径较小部分之间的滑动配接区域泄漏。一个大致环形的第一膜片壳41、膜片43和第二膜片壳42以上述顺序从外侧向内侧装配到制动器托持件37的直径较大部分上，并且通过一个膜片螺母44和在制动器托持件37的直径较大部分上形成的外螺纹之间的螺纹啮合夹固在法兰50和该螺母44之间。
三个共圆心的盘形凹槽46至48毗邻地形成在每个侧盖12的内表面上，以便从侧盖12的中心分段地在直径上增大。在凹槽47和48之间形成有一个环形凸台。膜片43的外周边部分被夹固在制动器本体11的环形凸台30和侧盖12的一个环形凸台之间。该膜片43界定了一个包括凹槽46和47的制动器致动室51和一个包括凹槽26和27的制动器释放室52。在制动器托持件37上于法兰50径向向内的位置处形成有一个环形凹槽53。一个制动弹簧55嵌装在环形凹槽53内。制动弹簧55的一端(图1看去左手端)靠压在侧盖12的内表面上。一个啮合突出部54在环形凹槽53的径向内侧形成。该齿合突出部54具有从其一端形成的内螺纹56。啮合突出部54可滑动地嵌入一个在侧盖12上形成的中央孔腔57。啮合突出部54和中央腔孔57之间的配合区域用一个环形密封装置加以密封，该环形密封装置嵌装在一个在中央孔腔57的内圆周表面上形成的环形凹槽内。
制动部件14包括制动器托持件37、第一闸瓦35，制动弹簧55等和制动器导引件38及第二轴瓦36，而托持件37，闸瓦35和制动弹簧55等连接到膜片43上。这样，由于除了制动器导引件38和第二闸瓦36之外，其他构成元件都连接到膜片43上，故便于更换制动部件14。不用说，只要取下侧盖12而无需从滑台2上拆卸工件等即可进行对制动部件14的更换，修理及检查。当制动器在制动弹簧55的弹力及气动压力的作用下处于工作状态时，啮合突出部54的一端将处在从侧盖12的外表面(图1看去左端面)向内的某一位置。因此，如果将一个螺栓58从侧盖12的外侧穿过中央孔腔57与制动器托持件37的内螺纹56螺接啮合，则可使制动器托持件37克服制动器弹簧55的弹力和气动压力向外移动，因此，即使没有用于松释的气动压力，也可以通过手动操作将制动器松释。
从图2和4(e)将可理解，制动器致动室51，通过侧盖12中的通道60、制动器本体11中的通道61，滑台2中的通道62和传感体16中的通道63与一个设置在传感体16的侧表面(从图4(e)看去右侧表面)上的制动器致动口67相连通。每对毗邻通道之间的接头用一个环形密封装置进行密封。类似地，制动器松释室52，通过制动器本体11中的通道64、滑台2中的通道65和传感体16中的通道66与一个设置在传感体16的侧表面上的制动器松释口68相连通，而每对毗邻的通道之间的接头用一个环形密封装置加以密封。制动器致动口67和制动器松释口68都通过一个管、一个方向控制阀等(未示出)与一个气动压力源或大气连通。
供给制动器致动口67的空气流入制动器致动室51以便与制动弹簧55的弹力共同作用致动制动器。此时，第二闸瓦36固定在制动器本体11的凹槽29内，而第一闸瓦35则固定到制动器托持件37的内端上，并且制动板21由第一和第二闸瓦35和36稍为偏转，借此提供制动力。供给制动器松释口68的空气流入制动器松释室52内以便克服制动弹簧55的弹力松释制动器。应指出的是，当制动弹簧55的弹力足够强时，制动器可以被致动而无需将空气供给制动器致动室51。在这种情况下，就不需要制动器致动室51和与其相连通的空气通道。此外，由于每个侧盖12内侧都没有制动部件14，故有总数两个制动部件14。因此，存在两套构成元件，每套包括制动器致动室51、制动器松释室52等。这样，通道61和64要分支(虽然未示出)，以便两个制动器致动室51与制动器致动口67相连通，而两个制动器松释室52与制动器松释口68相连通。由于使用了两个制动部件14，则与只用一个制动部件获得同样的固定动力的情况相比，每个制动部件可以在尺寸和厚度上减小。此外，由于两个薄而紧凑的制动部件14可以连接到滑台2的一侧，故无杆液压缸在设计上也是优良的。
接下来，将对位置探测器作说明。如图1和5所示，一个传感体16具有一个凹槽69，该凹槽69在较传感体16的中心更靠近后端(从图5看去右手侧)的位置处形成。凹槽69具有大致正方形横截面构形。在凹槽69的开口的周边处形成有一个具有预定宽度的浅槽。一个盖件70设置成靠压在该浅槽的底部以便闭合住凹槽69。盖件70使用四个螺栓固定住。在凹槽69的侧壁71的上部上形成有一个穿孔，而在滑台2中形成有另一个穿孔，以便与侧壁71的穿孔毗邻。一个放大器72设置成穿过这两个穿孔。
一个传感器导引件74放置在凹槽69(见图4(b))的下表面上。传感器导引件74具有U形横截面构形和预定的长度。一个探测头76设置成靠在传感器导引件74的内侧(从该图中看去是左手侧)上，一个传感器支持件77的下部夹持在它们之间。传感器导引件74探测头76用一个螺栓83连接起来。一个刻度板75穿过在传感器导引件74上形成的沟槽。刻度板75的两端分别连接到第一和第二端盖4和5上。刻度板75的每一端都由一个销79(见图5)连接到一个连接件80上。连接件80插入在第一和第二端盖4和5中每一个的另一端(从图6中看去是右手端)中形成的凹槽内，一个螺栓81与连接件80螺接啮合。这样，刻度板75的两端就分别连接到第一和第二端盖4和5上。
刻度板75是用一种磁性材料制成的，以便具有平行四边形横截面构形。刻度板75具有直线的凹槽和突出部，它们通过蚀刻的方式在刻度板75的内侧(靠近探测头76的一侧)上形成，使得凹槽和突出部沿轴向以预定的间隔交替地分布。直线的凹槽和突出部形成磁性刻度。磁性刻度由探测头76读取，探测头76具有一个由一个永久磁铁偏压的MR元件。如图1所示，探测头76的末端部分插入在传感器导向件74上形成的垂直沟槽内，而探测头76的探测面78则设置成面向刻度板75的磁性刻度。传感器支持件77从一块薄的具有弹性的磁性板上形成。传感器支持件77的上部由一个螺栓82固定到侧壁71上。传感器支持件77的中央部分指向水平方向。传感器支持件77保持成在侧向上是浮动的，而在轴向上则是刚性的。因此，刻度板75的磁性刻度和探测头76的探测面之间的间隙仅由传感器导向件74的U形横截面内侧的空间的尺寸及刻度板75的厚度所确定。因此，间隙的公差达到最小，从而使传感器的输出保持稳定。探测头76的输出通过心线送至放大器72。以探测头76来的电信号输出被放大并在放大器72中形成脉冲，从放大器72 来的输出通过一个设置在盖件70上的连接器84传送到外侧。
传感部件也组合为一体。也就是说，传感器导向件74、探测头76，和传感器支持件77被连接在一起构成一个传感器总成。因此，就便于更换传感部件。当然，只要取下盖件70而无需从滑台2上拆卸下工件等就可以进行传感部件的更换、修理、检查或维护工作。
一对液压缸致动A口和B口86和87设置在第一端盖4的侧表面上，该侧表面与其上设置有口67呼68的传感部件的侧表面为同一侧。类似地，一对液压缸致动A口和B口88和89在传感部件同一侧设置在第二端盖5的侧表面上。另外，一对液压缸致动A口和B口(未示出)设置在第一端盖4的前端面上。类似地，一对液压缸致动A口和B口90和91设置在第二端盖5的后端面上。其中一对液压缸致动A口和B口保持在开启状态，而其他液压缸致动A口和B口用相应的盖件闭合住。四个液压缸致动A口通过一个通道94和其他通道相互连通，而四个液压缸致动B口也通过一个通道95和其他通道相互连通(见图1)。当受压液体通过液压缸致动A口中任何一个供入无杆液压缸内时，活塞叉架10，连同滑台2，向右侧移动，如图5所示。相反，当受压液体通过液压缸致动B口中任何一个供入无杆液压缸内时，活塞叉架10，连同滑台2，向左侧移动，如图5所示，应指出的是，在图6所示第二端盖5的后端面上示出的三个螺栓93用来将第二端盖5和液压缸套筒1连接在一起，而第一端盖4和液压缸套筒1用类似的螺栓连接在一起。还应该指出的是，一个磁铁96连接到活塞叉架10上以便与设置在液压缸套筒1上的自动开关共同操动，借此，使活塞叉架10的位置能被得知。应该指出的是，当无需位置探测功能时，就可以免去传感器总成、输出传感器连接件84等的安装，尽管传感体16连接到滑台2上。
下面将参照附图7(a)和7(b)对带有本发明第二实施例的制动器的无杆液压缸进行说明。本发明的第二实施例采用了一个磁型无杆液压缸，其中，磁铁安装在一个活塞内侧和一个移动件的内侧。第二实施例在其他方面与第一实施例相同。因此，在图7(a)和7(b)中，与第一实施例相同的部件用与第一实施例中相同的标号标出，它们的说明就免去了。应该指出的是，缆型无杆液压缸、链型无杆液压缸、管型无杆液压缸等都可以用作本发明的无杆液压缸。
如上面已描述的那样，根据本发明，一个滑台可滑动地保持在一个液压缸套筒上，而一个制动器总成部件连接到滑台的一侧上。一个制动板设置成穿过该制动器总成部件延伸，并且制动板的两端分别连接到第一和第二端盖上，第一和第二端盖则设置在液压缸套筒的两端。制动板被放置在第一和第二闸瓦之间。让制动弹簧力，如有必要连同液体压力，作用在第一闸瓦上，来致动制动器，而通过液体压力的作用来松释制动器。此外，在本发明中，一个传感部件连接到滑台的另一侧上。一个刻度板设置成穿过该传感部件，而刻度板的两端则分别连接到第一和第二端盖上，而第一和第二端盖设置在液压缸套筒的两端。刻度板形成有磁性刻度，一个探测头设置在能够读取刻度板的磁性刻度的位置，借此使其能够探测滑台的位置。因此，无需从滑台上拆卸工件或其他操纵件就可以进行制动器总成部件或传感部件的维护或修理。
此外，在本发明中，制动器总成部件中的制动器和传感部件中的传感器都组合成一体。因此，可以在短时间内迅速地进行制动器或传感器的更换。
在本发明中，用于将受压液体供给制动器的口(制动器致动口和松释口)及一个传感器输出连接件安装在传感部件的侧表面上，并且在第一和第二端盖的每一个的侧表面上各设置有一对液压缸致动口，第一和第二端盖的该侧表面与其上装有口和传感器输出连接件的传感部件的侧表面处在同一侧。这样，由于管道和心线在同一方向延伸，因此，在装配过程中，容易操纵管道和其他构成元件。
在本发明中，制动器支持件的啮合突出部可滑动地嵌装在侧盖的中央孔腔中，并且制动器支持件的啮合突出部形成有内螺纹，使得通过从侧盖的外侧使一个螺栓与制动器支持件的内螺纹螺接啮合的方式松释制动器。这样，无需借助气动压力，只需通过螺栓的螺接啮合就可以松释制动器。因此，就可以容易地调节液压缸的位置。
虽然本发明已通过具体的术语作了说明，但此处应指出的是，所述实施例不是一定排它性的，在不脱离只由权利要求书限定的本发明的范围的情况下，可以对其作出各种改变和更换。