技术领域
[0001] 本
发明涉及一种工具机的
配重，特别是涉及一种流体静压缸及建立流体静压的方法。
背景技术
[0002] 工具机的垂直轴为了减轻
马达的负荷，一般会使用配重机构，最简单的配重机构就是使用配重
块，例如中国台湾证书号第M363350号
专利案，是在一个机头顶部连接有一个连动组件，该连动组件绕过一个机柱顶部后又与一个配重块相连接。这种配重设计由于机头
质量加倍，所以动态特性较差。
[0003] 另一种常用的配重机构就是使用油压缸，例如中国台湾证书号第M317895号专利案，是在一个工作头与一个机柱顶部之间设置有一个配重缸，该配重缸的
活塞与
活塞杆都需要设置密封零件，由于密封零件与缸体、活塞杆须紧密配合，所以活塞和活塞杆移动时会产生相当大的
摩擦力，此
摩擦力除了影响动态特性外，也会影响微进量，所以无法达成精密微进给的目的。
发明内容
[0004] 本发明的一个目的在于提供一种能减少摩擦、动态特性佳且能达到精密微进给的流体静压缸。
[0005] 本发明的另一个目的在于提供一种能用简单的步骤且能减少摩擦、动态特性佳、能达到精密微进给的建立流体静压的方法。
[0006] 本发明流体静压缸，包含一个缸体、一个活塞单元及一支活塞杆，该缸体沿一条轴线延伸，并包括一个围绕该轴线且能产生一个活塞腔的缸壁及至少一个与该活塞腔连通的进给流道，该活塞单元能沿该轴线滑动且设置于该活塞腔，且将该活塞腔区隔成一个第一区域及一个第二区域，该活塞单元包括一个相邻于该第一区域的第一端面、一个沿该轴线相反于该第一端面且相邻于该第二区域的第二端面、一个连接于该第一端面与该第二端面之间且相对于该缸壁的外环面、一个由该第一端面朝该第二端面延伸的导流孔、数个由该导流孔朝该外环面连通的分流道及数个由该外环面凹设且分别连通于所述分流道的压力槽，该活塞杆沿该轴线延伸，包括一个对应于该第二端面且连接于该活塞单元的内侧端及一沿该轴线相反于该内侧端且伸设于该缸体外部的外侧端。
[0007] 本发明流体静压缸，该活塞单元的所述分流道呈阶级孔状，并分别具有一个连通于该导流孔的中段、一个设置于该中段与该外环面之间的外侧段、一个相反于该外侧段且设置于该中段与该外环面之间的封闭段及一个设置于该中段与该外侧段之间的节流部。
[0008] 本发明流体静压缸，还包括一个连接于该活塞单元与该活塞杆之间的
支撑单元，该支撑单元包括一个沿径向
定位于该第二端面的下支撑环、一个沿该轴线设置于该下支撑环一侧的上支撑环及数个设置于该下支撑环与该上支撑环之间的滚珠，该上支撑环具有相对于该下支撑环沿径向偏移的能力。
[0009] 本发明流体静压缸，还包含一个能相对于该上支撑环产生定位的
轴承座及一个连接于该活塞杆且能相对于该轴承座产生转动的球状轴承，该轴承座具有一个能界定出一个球面容室的凹球面，该球状轴承安装于该球面容室中，并具有一个贴合于该凹球面的凸球面。
[0010] 本发明流体静压缸，该活塞单元还具有一个自该第二端面凸设且沿该轴线延伸的连接柱，该下支撑环套设于该连接柱，且沿径向相对于该活塞单元产生定位，该上支撑环能相对于该连接柱沿径向产生移位。
[0011] 本发明流体静压缸，该轴承座还具有至少一个能自该凹球面凹设的压力槽及至少一个通过该支撑单元而能连通于该压力槽与分流道的引流道，对应该压力槽的凹球面与该凸球面之间能产生一个流体
静压轴承。
[0012] 本发明流体静压缸，还包括一个连接于该活塞单元与该活塞杆之间的支撑单元，该支撑单元呈一体式，并具有一个与该第二端面相对的底端面、一个沿该轴线与该底端面相反的顶端面及一个由该底端面朝该顶端面延伸且沿该轴线设置的套孔，该活塞单元还具有一个自该第二端面凸设且沿该轴线延伸的连接柱，该套孔的内径大于该连接柱的外径，且使该支撑单元具有相对于该活塞单元沿径向偏移的能力。
[0013] 本发明流体静压缸，该活塞单元的第二端面具有至少一个压力槽及至少一个分别连通于该压力槽与分流道之间的引流道。
[0014] 本发明建立流体静压的方法，包含下列步骤：(A)制备一个流体静压缸，该流体静压缸包含一个缸体、一个活塞单元及一支活塞杆，该缸体沿一条轴线延伸，并包括一个围绕该轴线且能产生一个活塞腔的缸壁及至少一个与该活塞腔连通的进给流道，该活塞单元能沿该轴线滑动且设置于该活塞腔，且将该活塞腔区隔成一个第一区域及一个第二区域，该活塞单元包括一个相邻于该第一区域的第一端面、一个沿该轴线相反于该第一端面且相邻于该第二区域的第二端面、一个连接于该第一端面与该第二端面之间且相对于该缸壁的外环面、一个由该第一端面朝该第二端面延伸的导流孔、数个由该导流孔朝该外环面连通的分流道及数个由该外环面凹设且分别连通于所述分流道的压力槽，该活塞杆沿该轴线延伸，包括一个对应于该第二端面且连接于该活塞单元的内侧端及一个沿该轴线相反于该内侧端且伸设于该缸体外部的外侧端，(B)将
压力流体自该进给流道导入至该活塞腔，且使压力流体由该导流孔导流至所述分流道及所述压力槽，(C)利用压力流体在所述压力槽中，能使该活塞单元与该缸体之间产生一个流体静压轴承。
[0015] 本发明的有益效果在于：利用该活塞单元设有该导流孔、所述分流道及所述压力槽，当压力流体导入该活塞腔的第一区域后，对应所述压力槽的活塞单元与该缸体之间会产生一个流体静压轴承，且使该活塞单元与该缸体相对运动时无摩擦力产生，动态特性佳且能达到超精密微进给的目的。
附图说明
[0016] 图1是本发明流体静压缸一个第一
实施例的一个组合剖视图；
[0017] 图2是图1的一个局部放大示意图；
[0018] 图3是沿图1中的直线Ⅲ-Ⅲ所取的剖视图；
[0019] 图4是本发明流体静压缸一个第二实施例的一个局部放大示意图；
[0020] 图5是本发明流体静压缸一个第三实施例的一个局部放大示意图。
具体实施方式
[0021] 下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
[0022] 参阅图1、图2与图3，本发明流体静压缸的一个第一实施例，包含一个缸体10、一个活塞单元20、一个支撑单元30、一个轴承座40、一个球状轴承50及一支活塞杆60。
[0023] 该缸体10沿一条轴线L延伸且呈中空筒状，并包括一个围绕该轴线L且能产生一个活塞腔11的缸壁12、一个封设于该缸壁12其中一端的下封盖13、一个相反于该下封盖13且封设于该缸壁12另一端的上封盖14、一个对应于该下封盖13的进给流道15及一个对应于该上封盖14的引出流道16。另外，该上封盖14与该引出流道16能省略不设置，并使该第二区域112的顶部直接与一个回流槽连通(图未示)。
[0024] 该活塞单元20能沿该轴线L滑动且设置于该活塞腔11中，且将该活塞腔11区隔成一个连通于该进给流道15的第一区域111及一个连通于该引出流道16的第二区域112，该活塞单元20包括一个活塞21及数个节流部22。该活塞21具有一个相邻于该第一区域111的第一端面211、一个沿该轴线L相反于该第一端面211且相邻于该第二区域112的第二端面212、一个连接于该第一端面211与该第二端面212之间且相对于该缸壁12的外环面213、数个由该外环面213凹设的集油沟214、一个沿该轴线L设置且由该第一端面211朝该第二端面212延伸的导流孔215、数个由该导流孔215朝该外环面213连通且沿垂直于该轴线L的径向延伸的分流道216、数个由该外环面213凹设且分别连通于所述分流道216的压力槽217及数个由该外环面213凹设且平行于该轴线L延伸并连通所述集油沟214的汇流道218，每一个汇流道218其中一端连通至该第二端面212且能连通至该第二区域112。该活塞21还具有一个自该第二端面212凸设且沿该轴线L延伸的连接柱219。
[0025] 所述分流道216呈阶级孔状，并分别具有一个连通于该导流孔215的中段201、一个设置于该中段201与该外环面213之间的外侧段202、一个相反于该外侧段202且设置于该中段201与该外环面213之间的封闭段203，及一个设置于该中段201与该外侧段202衔接处的
螺纹部205，所述压力槽217分别连通于所述外侧段202。
[0026] 本实施例的所述节流部22制成独立零件且分别安装于所述分流道216，并分别螺
锁定位于所述螺纹部205。另外，所述节流部也能直接制成缩径孔状且设置于所述分流道与所述压力槽之间(图未示)，也能达到节流目的。
[0027] 该支撑单元30连接于该活塞单元20与该活塞杆60之间，并包括一个沿径向定位于该第二端面212的下支撑环31、一个沿该轴线L设置于该下支撑环31一侧的上支撑环32、数个设置于该下支撑环31与该上支撑环32之间的滚珠33，及一个将该上支撑环32锁接于该活塞21的锁接件34，该上支撑环32具有相对于该下支撑环31沿径向偏移的能力。该下支撑环31具有一个套设于该连接柱219的下套孔311，该下套孔311与该连接柱219之间无余隙，且该下支撑环31能沿径向相对于该活塞21产生定位，该上支撑环32具有一个套设于该连接柱
219且呈阶级状的上套孔321，该上套孔321与该连接柱219之间产生一个余隙，利用该余隙使得该上支撑环32能相对于该连接柱219沿径向产生移位。该锁接件34具有一个套设于该上套孔321的大径段的
垫片341及一支穿设于该垫片341且锁固于该连接柱219的锁固螺丝
342。
[0028] 该轴承座40通过该支撑单元30而连接于该活塞21，本实施例的轴承座40固设于该上支撑环32顶部，并具有一个能界定出一个球面容室41的凹球面42，该球面容室41沿该轴线L设置。
[0029] 该球状轴承50安装于该球面容室41中且能相对于该轴承座40产生转动，并具有一个贴合于该凹球面42的凸球面51及一个对应该轴线L设置的中心孔52。
[0030] 该活塞杆60沿该轴线L延伸，包括一个对应于该第二端面212且连接于该球状轴承50的中心孔52的内侧端61，及一个沿该轴线L相反于该内侧端61且伸设于该缸体10外部的外侧端62。
[0031] 再如图1至图3所示，当该活塞单元20上升时，压力流体由该进给流道15导入至该活塞腔11的第一区域111中，能推动该活塞单元20朝设置有该引出流道16的方向移动，同时，压力流体(本实施例为压力油)会流经该导流孔215，并利用所述分流道216的设置，压力流体通过所述节流部22、外侧段202而流至所述压力槽217，对应所述压力槽217的活塞单元20与该缸体10之间会产生一个流体静压轴承。同时，该活塞21的外环面213与该缸壁12之间仍然存有能相对滑动的间隙，该外环面213与该缸壁12之间的间隙中会有压力流体渗入并会产生一个油膜，利用所述流体静压轴承与该油膜的作用，能使得该活塞21与该缸体10相对运动时无摩擦力产生，动态特性较佳，利用该流体静压缸的设置能达到平衡配重目的，且能减轻工具机用于驱动一支滚珠螺杆(图未示)的一个驱动马达的负载。且所述压力槽217的压力流体会再汇集至所述集油沟214，最后再利用所述汇流道218引流至该第二区域112(该第二区域112中的流体呈常压)，最后由该引出流道16排出，以利循环再利用。
[0032] 当该活塞单元20下降且朝向设置有该进给流道15的方向移动，并利用该活塞21
挤压该第一区域111中的压力流体，也会使得压力流体再由该导流孔215引入，也会在对应所述压力槽217的活塞单元20与该缸体10之间会产生流体静压轴承，因此，该活塞单元20相对于该缸体10产生双向移动时，都能产生较佳的动态特性。
[0033] 本发明的流体静压缸的活塞杆60的外侧端62能连接于一个工具机加工头(图未示)，且利用该活塞杆60的内侧端61连接于该球状轴承50、该球状轴承50与该轴承座40嵌套、该轴承座40固接于该上支撑环32、该上支撑环32通过该锁接件34锁固于该活塞21的连接柱219，该活杆60可以通过该活塞单元20支撑工具机加工头的重量。
[0034] 该上支撑环32与该下支撑环31之间的
钢珠33可以吸收该活塞杆60的轴向相对于该轴线L所产生的径向偏差。利用该轴承座40的凹球面42与该球状轴承50的凸球面51的配合，能吸收该流体静压缸的轴线L与该活塞杆60轴向的
角度偏差，如此能改善流体静压缸的组装性，并提升该活塞21移动的顺畅性。
[0035] 再如图1至图3所示，本发明建立流体静压的方法，包含下列步骤：
[0036] 步骤一：制备一个流体静压缸，该流体静压缸包含一个缸体10、一个活塞单元20、一个支撑单元30、一个轴承座40、一个球状轴承50及一支活塞杆60，该缸体10、该活塞单元20、该支撑单元30、该轴承座40、该球状轴承50及该活塞杆60的细部结构如上所述。
[0037] 步骤二：将压力流体自该进给流道15导入至该活塞腔11，且使压力流体由该导流孔215导流至所述分流道216及所述压力槽217。
[0038] 步骤三：利用压力流体在所述压力槽217中，能使该活塞单元20与该缸体10之间产生一个流体静压轴承。
[0039] 再如图4所示，本发明流体静压缸一个第二实施例与第一实施例的差异在于：该活塞单元20′的第二端面212′具有数个压力槽23′及数个分别连通于该压力槽23′与分流道216′之间的引流道24′，该支撑单元30′制成一体式，并具有一个与该第二端面212′相对的底端面31′、一个沿该轴线L与该底端面31′相反的顶端面32′及一个由该底端面31′朝该顶端面32′延伸且沿该轴线L设置的套孔33′。该套孔33′的内径大于该连接柱219′的外径，且使该支撑单元30′具有相对于该活塞单元20′沿径向偏移的能力，使得该支撑单元30′可以吸收该活塞杆60的轴向相对于该轴线L所产生的径向偏差，且利用压力流体可以引流至该压力槽23′而在该底端面31′与该第二端面212′之间产生流体静压轴承的作用，能在该支撑单元30′与该活塞单元20′之间产生流体静压轴承的作用，并提升该活塞21′移动的顺畅性。
[0040] 再如图5所示，本发明流体静压缸一个第三实施例与第二实施例的差异在于：该轴承座40〞还具有一个能自该凹球面42〞凹设的压力槽43〞及一个通过该支撑单元30〞而能连通于该压力槽43′与分流道216〞的引流道44〞，利用在该凹球面42〞与该凸球面51〞之间产生流体静压轴承的作用，使得该轴承座40〞与该球状轴承50〞之间产生流体静压轴承的作用，并提升该活塞21〞移动的顺畅性。
[0041] 值得一提的是，本发明上述实施例是以工具机的配重缸做说明，事实上，本发明的技术特征也能应用于
压缩机或引擎的活塞与缸体(图未示)，且使压缩机或引擎达到顺畅运作。
[0042] 综上所述，本发明流体静压缸，整体结构简单、制造组配容易，且利用该缸体与该外环面之间能产生流体静压轴承，能使该活塞单元与该缸体相对运动时无摩擦力产生，动态特性佳且能达到超精密微进给的目的，确实能达成本发明的目的。
