流體操作致動器的製作方法

2023-05-27 00:08:51

專利名稱：流體操作致動器的製作方法
技術領域：
本發明涉及流體操作致動器，更具體地，涉及具有各種可互換部件的流體操作致動器。
背景技術：
流體操作致動器部分地因其廣泛的適用範圍已取得極大成功。流體操作致動器的一個示例是位於汽缸中的活塞。活塞可被附連到工作滑架，該工作滑架延伸穿過汽缸的附連到活塞的密封部分。另一示例包括附連到活塞並延伸穿過汽缸一端的杆。在兩種情形下，流體被引入到汽缸的第一側，以使活塞沿一個方向運動，同時，活塞的第二側上的流體被排放到周圍環境。為了使活塞的方向反向，流體被弓I入到活塞的第二側上並從第一側排放。部分地，由於流體操作致動器的成功，已嘗試增加能夠使用致動器的可能環境。例如，希望在衛生環境(例如，食品和飲料廠)中使用流體操作致動器；然而，由於外表面，流體操作致動器的外部在使用之間或使用期間典型地不能夠被完全清洗。因此，已嘗試為流體操作致動器提供大致平滑的外表面。換言之，外表面通常沒有尖銳的變化或突出肋或能夠聚集流體和細菌的裂縫。現有技術中的流體操作致動器曾受限於如何製造各個部件。這是因為，在過去，當流體操作致動器通過壓力模鑄工藝形成時，形成平滑的外表面是有問題的。這是因為，如在壓力模鑄工藝中所公知的，希望對整個特定零件提供基本相等的壁厚。然而，由於存在各種內部構造和通路，在提供平滑外表面的同時很難獲得相等的壁厚。進一步地，典型的模鑄零件包括實體結構，從而導致部件相對較為沉重和昂貴。另外，對流體操作致動器的流體供應/來自流體操作致動器的流體供應典型地由閥控制，該閥與流體操作致動器分離，並且有時遠離流體操作致動器。因此，經常需要一系列複雜的外部管道和電氣布線。管道典型地需要提供流體連通路徑，用於致動流體操作致動器。對於可被提供在流體操作致動器上的各種傳感器，典型地需要布線。不僅外部管道和布線昂貴，而且難以保持完全清潔。因此，希望提供包括集成閥的流體操作致動器，該集成閥能夠根據特定應用被容易地去除和替換。進一步地，需要提供能夠控制不需要過多管道和電氣連接的集成閥的導閥。現有技術致動器的另一問題在於，需要為流體操作致動器中提供的每個流體通路提供單獨的密封。每個部件可具有不同埠，這典型地需要單獨密封。然而，提供單獨密封隨著流體操作致動器中提供的部件的數量增大會變得費用昂貴。因此，需要減少與提供流體密封的流體操作致動器相關的費用和複雜性。本發明克服了這些問題和其他問題，並實現了該技術的改進。本發明提供了具有集成閥的流體操作致動器。本發明提供了集成的先導控制和傳感模塊。進一步地，本發明提供了利用模鑄工藝形成的、同時包括平滑外表面的端蓋。本發明還提供了多重唇形密封，其能夠在不同埠之間提供流體密封，從而減少了分離的密封構件的總數量。本發明的各 種特徵可組合在單個致動器中，或者可獨立地使用在現有技術的致動器中。發明內容
根據本發明一個實施例提供了一種流體操作致動器。所述流體操作致動器能夠包括形成活塞孔的主體和能在所述活塞孔內運動的活塞。根據本發明的一個實施例，所述流體操作致動器能夠包括耦連到所述主體的閥單元。所述閥單元能夠包括流體入口埠、流體排出埠和閥構件，所述閥構件被配置成打開所述流體入口埠與所述活塞孔之間的以及所述排出埠與所述活塞孔之間的流體流動路徑。根據本發明的一個實施例，所述流體操作致動器還能夠包括稱連到所述主體和所述閥單元的控制單元。所述控制單元能夠包括與所述流體入口埠流體連通的先導輸入埠。所述控制單元還能夠包括與所述閥構件流體連通的第一和第二先導輸出埠。根據本發明的一個實施例，所述控制單元還能夠包括導閥，該導閥適於打開所述先導輸入埠與所述第一和第二先導輸出埠中一個或多個先導輸出埠之間的流體流動路徑，從而致動所述閥構件。根據本發明另一實施例提供了一種流體操作致動器。根據本發明的一個實施例，所述流體操作致動器包括形成活塞孔的主體和能在所述活塞孔內運動的活塞。根據本發明的一個實施例，所述流體操作致動器包括耦連到所述主體的第一和第二端蓋。根據本發明的一個實施例，所述第一和第二端蓋中的一個或者兩者包括兩個或更多模鑄部分。根據本發明的一個實施例提供了一種流體操作致動器。所述流體操作致動器包括形成活塞孔的主體和能在所述活塞孔內運動的活塞。根據本發明的一個實施例，所述流體操作致動器還包括耦連到所述主體的第一和第二端蓋。根據本發明的一個實施例，所述流體操作致動器還包括位於所述主體與端蓋之間的一個或多個密封構件，其中每一個密封構件包括兩個或更多密封唇。方案
一種流體操作致動器，包括
形成活塞孔的主體；
能在所述活塞孔內運動的活塞；
閥單元，該閥單元耦連到所述主體並包括流體入口埠、流體排出埠和閥構件，所述閥構件被配置成選擇性地打開所述流體入口埠與所述活塞孔之間的以及所述排出埠與所述活塞孔之間的流體流動路徑；
控制單元，所述控制單元耦連到所述主體和所述閥單元，並包括
與所述流體入口埠流體連通的先導輸入埠；
與所述閥構件流體連通的第一和第二先導輸出埠；以及
導閥，適於打開所述先導輸入埠與所述第一和第二先導輸出埠中一個或多個先導輸出埠之間的流體流動路徑，從而致動所述閥構件。優選地，所述控制單元進一步包括與耦連到所述主體的一個或多個傳感器電連通的控制器。優選地，所述控制器被配置成基於所述活塞在所述活塞孔中的位置致動所述導閥。優選地，所述控制器進一步包括一個或多個視覺指示器。優選地，所述控制單元進一步包括第一供應埠和第二供應埠，所述第一供應埠與所述活塞的第一側流體連通，所述第二供應埠與所述活塞的第二側流體連通。
優選地，所述流體操作致動器進一步包括耦連到所述閥單元的第一端蓋和耦連到所述主體的第二端蓋。優選地，所述第一和所述第二端蓋中的一個或兩者包括耦連在一起的兩個或更多部分，其中所述兩個或更多部分中的每一個包括內腔。優選地，所述第一和所述第二端蓋中的一個或兩者包括模鑄端蓋。優選地，所述流體操作致動器進一步包括位於所述主體與所述第一或所述第二端蓋)中的一個之間的密封構件，其中所述密封構件包括兩個或更多密封唇，以便在所述主體與所述第一或所述第二端蓋中的一個之 間提供兩個或更多基本上的流體密封。優選地，所述密封構包括
第一密封唇，在從所述端蓋延伸的突出部與所述活塞孔之間形成基本上的流體密封；第二密封唇，在形成於所述主體的流體通道與形成於所述第二端蓋的第一端蓋埠之間形成基本上的流體密封；以及
第三密封唇，在所述主體的外表面與所述第二端蓋的外表面之間形成基本上的流體密封。根據本發明另一方案，一種流體操作致動器包括
形成活塞孔的主體；
能在所述活塞孔內運動的活塞；以及 耦連到所述主體的第一和第二端蓋；
其中所述第一和第二端蓋中的一個或兩者包括兩個或更多模鑄部分。優選地，所述兩個或更多模鑄部分中的每一個包括內腔。優選地，所述兩個或更多模鑄部分中的每一個包括具有基本相等厚度的壁。根據本發明另一方案，一種流體操作致動器包括
形成活塞孔的主體；
能在所述活塞孔內運動的活塞；
耦連到所述主體的第一和第二端蓋；以及
位於所述主體與端蓋之間的一個或多個密封構件，其中每一個密封構件包括兩個或更多密封唇。優選地，第一密封唇在從所述第二端蓋延伸的突出部與所述活塞孔之間形成基本上的流體密封。優選地，第二密封唇在形成於所述主體的流體通道與形成於所述第二端蓋的第一端蓋埠之間形成基本上的流體密封。優選地，第三密封唇在所述主體的外表面與所述第二端蓋的外表面之間形成基本上的流體密封。


圖I示出了根據本發明一個實施例的流體操作致動器。圖2示出了根據本發明一個實施例的流體操作致動器的分解圖。圖3示出了根據本發明一個實施例的具有分成兩部分的端蓋的流體操作致動器。
具體實施例方式圖1-3和以下說明描述了具體示例，以教導本領域技術人員如何實現和使用本發明的最佳方式。為了教導本發明的原理，一些常規內容已被簡化或省略。本領域技術人員將認識到根據這些示例落入本發明範圍內的變型。本領域技術人員將認識到，下文所描述的特徵能夠以各種方式進行組合，以形成本發明的多個變型。因此，本發明不限制於下文所描述的具體示例，而是僅僅由權利要求及其等同物限制。圖I示出了根據本發明一個實施例的流體操作致動器100。圖I所示的流體操作致動器100包括主體101、活塞杆102、第一端蓋103、第二端蓋104、閥單元105和控制單元106。根據本發明的一個實施例，流體操作致動器100的部件能夠使用粘合劑、銅焊、結合、機械緊固件等被保持在一起。在所示實施例中，使用機械緊固件10。根據一些實施例，活塞杆102例如在無杆汽缸設計中可由滑架(未示出)替代。根據本發明的一個實施例，端蓋 103、104、閥單元105和控制單元106可包括標準尺寸和緊固特徵，以使其能夠與類似部件互換，即「模塊」部件。進一步地，在一些實施例中，單元的次序可變化。例如，在一些實施例中，控制單元106可位於主體101與第二端蓋104之間。在其他實施例中，閥單元105可位於主體101與控制單元106之間。因此，應認識到，附圖所示的特定構造僅僅是一個可能示例。應認識到，活塞杆102典型地被耦連到能在主體101內運動的活塞111。活塞111在圖I中由通過主體101的虛線顯示。為了有助於理解本發明，活塞111被描述成包括第一側Illa和第二側111b。如能夠認識到的那樣，當流體被供應到活塞111的第一側Illa時，活塞111以及活塞杆102從主體101和第二端蓋104延伸。相反，當流體被供應到活塞111的第二側Illb時，活塞111以及活塞杆102縮回到主體101中。該方位將在整個說明書中使用。根據本發明的一個實施例，流體操作致動器100能夠被操作，以致動活塞以及活塞杆102。工件(未示出)可如本領域中已知那樣被耦連到活塞杆102。根據本發明的一個實施例，流體通過形成在第一端蓋103中的第一埠 109被供應到活塞111的第一側111a，同時，流體通過形成在第二端蓋104中的第二埠 110被供應到活塞111的第二側111b。在這種實施例中，可省略閥單元105。根據本發明的另一實施例，流體能夠通過第一端蓋103被提供到活塞111的第一側Illa和第二側111b，如下文中更詳細地描述。因此，儘管在附圖中示出了第二埠 110，應認識到，在一些實施例中，可省略形成在第二端蓋104中的第二埠 110。在下文中更詳細地描述流體操作致動器100的致動。根據所示實施例，控制單元106能夠適於接收控制器107。控制器107可包括例如電子控制器。控制器107能夠經由連接器108與外部設備(例如，通用計算機、微處理器或任一其他合適的處理系統)通訊。連接器108可使用根據一個或多個通信協議(例如串行通信、並行通信、現場總線通信等)進行通信。其他通信協議當然也是可以的，所列出的協議決不應限制本發明的範圍。根據本發明的一個實施例，控制單元106能夠控制閥單元105。根據本發明的一個實施例，控制器107能夠基於從位置傳感器20a、20b接收的信號控制閥單元105。合適的位置傳感器(例如在本發明的一個實施例中所使用的位置傳感器)公開於美國專利7，263，781，其通過引用合併於此。位置傳感器20a、20b可例如被耦連到主體101。在一些實施例中，位置傳感器20a、20b可延伸通過主體101進入到活塞孔201中(見圖2)。可提供位置傳感器20a、20b，從而例如當活塞111在主體101內運動時確定活塞111的位置。在一些實施例中，位置傳感器20a、20b能夠確定活塞111何時觸及到預定的位置傳感器20a、20b。換言之，當活塞111位於位置傳感器20a、20b之間時，活塞111的精確位置可能不被知曉。在其他實施例中，位置傳感器20a、20b可提供基本連續的位置指示。位置傳感器20a、20b可包括例如磁性位置傳感器。然而，其他位置傳感器也是已知的，本發明不應限制於磁性位置傳感器。根據本發明的另一實施例，主體101可包括一個或多個壓力傳感器21a、21b，壓力傳感器21a、21b可將壓力測量發送至控制器107。儘管僅示出了兩個壓力傳感器21a、21b，應認識到，可提供任一數量的壓力傳感器21a、21b。因此，控制器107可基於從壓力傳感器21a、21b接收的信號控制閥單元105。根據本發明的又一實施例，控制器107能夠例如根據通過連接器108接收的輸入控制閥單元105。控制器107例如可從用戶或操作者接收用於 控制閥單元105的信號。圖2示出了根據本發明一個實施例的流體操作致動器100的分解圖。為了簡化附圖，已從附圖中省略活塞杆102。然而，活塞111在主體101內是可見的。活塞111可包括密封構件212，密封構件212適於在活塞111與主體101的內部形成的活塞孔201之間形成基本上的流體密封。如能夠認識到的那樣，活塞111能在活塞孔201內運動。活塞111可基於例如活塞111的第一側Illa與第二側Illb所歷經的壓差而運動。根據本發明的一個實施例，控制單元106位於閥單元105與主體101之間。然而，如上所述，控制單元106並非必須位於閥單元105與主體101之間。然而，有利的是，使控制單元106與閥單元105流體連通，以便減少所需流體管道。如圖2所示,控制單元106可包括一個或多個埠 317a、317b、317c、218和219。根據本發明的一個實施例，控制單元106包括如上所述的控制器107以及導閥230。根據本發明的一個實施例，控制單元106還可包括一個或多個電觸點233和電觸點接收器234。根據本發明的一個實施例，電觸頭233可包括如圖所示的印刷電路板(PCB)，或可包括一些其他電連通介質，例如電引線。因此，本發明不應限制於需要PCB。電觸點233可在控制器107與導閥230之間提供電連通介質。根據本發明的另一實施例，電觸點233還可在控制器107與耦連到主體101的各個傳感器20a、20b和21a、21b之間提供電連通介質。根據本發明的一個實施例，可提供從主體101延伸的電觸點235。電觸點235例如能夠接合提供在控制單元106中的電觸點233。電觸點235可例如提供傳感器20a、20b、21a、21b與控制單元106之間的電連通。控制單元106可提供多個功能。根據本發明的一個實施例，控制單元106可被提供為將各個操作狀態通信至外部處理系統(未示出)。例如，控制單元106可將活塞111的位置和/或活塞孔201中的壓力通信至外部處理系統。外部處理系統可包括通用計算機、微處理器或任一其他合適的處理系統。所使用的特定外部處理系統可取決於流體操作致動器100的特定實施方式，因此決不應限制本發明的範圍。根據本發明的一個實施例，導閥230能夠包括一個或多個電磁閥230a、230b。導閥230的至少一部分能夠被接收在形成於控制單元106的導閥接收器231中。如上所述，與導閥230通信的控制器107能夠控制閥單元105。更具體地，根據本發明的一個實施例，導閥230能夠通過控制用於致動閥單元105的先導壓力(pilot pressure)來控制閥單元105。根據本發明的一個實施例，導閥230能夠選擇性地打開形成在控制單元106中的先導輸入埠 317a與第一或第二先導輸出埠 317b、317c中的一個或多個之間的流體連通路徑。根據本發明的一個實施例，控制單元106可包括形成在控制單元106內部之內的流體路徑，該流體路徑與先導輸入埠 317a、導閥接收器231和先導輸出埠 317b、317c連通。如下文中更詳細地描述，在一些實施例中，由導閥230控制的先導壓力可根據致動活塞111的相同入口壓力被提供。根據本發明的一個實施例，閥單元105包括閥殼體213和可動閥構件214。閥構件214可通過形成在閥殼體213中的孔口 216被接收在閥殼體213中。儘管閥構件214被顯示為包括滑閥，但應認識到可使用其他類型的閥。在使用滑閥的實施例中，閥構件214可包括閥芯214，該閥芯214包括多個凹槽或凹部30。當適當對齊時，凹部30能夠打開閥殼體214內的流體流動路徑(未示出)。滑閥的操作在本領域中通常是已知的，因此為了描述簡潔省略詳細論述。另外，閥單元105能夠包括閥密封件215。根據本發明的一個實施例，閥密封件215能夠被提供為將閥構件214保持在閥殼體213內。閥密封件215還能夠防止流體通過形成在閥殼體213中的孔口 216 (其適於接收閥構件214)逃逸。根據本發明的一個實施例，閥殼體213包括流體入口埠 217。當閥單元105被耦連到端蓋103時，流體入口埠 217能夠與形成在第一端蓋103中的第一流體埠 109流體連通。第一流體埠 109可與加壓流體源(未示出)連通。在其他實施例中，第一流體埠109可省略，加壓流體供應可直接連接到閥單元105。另外，閥殼體213能夠包括多個流體埠(未示出)，多個流體埠與形成在控制單元106中的多個相應的流體埠 317a、317b、317c、218、219對齊並與之連通。根據本發明的一個實施例，閥殼體213能夠包括多個在內部形成的流體通道(未示出)。在內部形成的流體通道能夠在流體入口埠 217或排出埠220與如上所述形成在閥殼體213中的流體埠(其對應於形成在控制單元106中的流體埠)之間選擇性地提供流體連通路徑。閥構件214的位置能夠確定埠是與流體入口埠217還是與排出埠 220連通。根據本發明的一個實施例，閥構件214可例如通過一個或多個偏置構件(未示出)被偏置至退動位置。根據本發明另一實施例，利用導閥230控制的流體壓力，閥構件214可被偏置至退動位置。根據本發明的一個實施例，在退動位置，閥構件214可打開流體入口217與形成在控制單元106中的先導入口埠 317a之間的流體流動路徑。根據本發明的一個實施例，當閥構件214處於退動位置時，第一供應埠 218和第二供應埠 219可與流體入口 217和流體排出部220隔離。因此，活塞111不被致動。可替代地，當閥構件214被偏置至退動位置時，流體壓力可被供應至活塞111的兩側Illa和111b。如上文簡要論述的，根據本發明的一個實施例，控制器107能夠控制導閥230。根據本發明的一個實施例，當導閥230處於退動位置時，先導輸入埠 317a與先導輸出埠317b,317c之間的流體連通閉合。根據本發明另一實施例，當導閥230處於退動位置時，可打開先導輸入埠 317a與兩個先導輸出埠 317b、317c之間的流體連通路徑。在此實施例中，當導閥230未被致動時，先導壓力能夠被供應到閥構件214的兩側。根據本發明的一個實施例，當導閥230處於第一致動位置時，導閥230的電磁閥230a中的第一個被致動，從而打開先導輸入埠 317a與第一先導輸出埠 317b之間的流體流動路徑，同時先導輸入 埠 317a與第二先導輸出317c之間的流體流動路徑閉合。當導閥230處於第一致動位置時，來自第一先導輸出埠 317b的流體被供應到閥構件214的第一側，這使閥構件214致動至第一致動位置。隨著閥構件214被致動至第一致動位置，閥構件214打開從形成在閥殼體213中的流入入口埠 217至形成在控制單元106中的第一供應埠 218的流體流動路徑。如上所述，閥單元105包括的埠對應於顯示為形成在控制單元106中的埠。根據本發明的一個實施例，第一供應埠 218包括完全延伸通過控制單元106的孔口。因此，流體能夠通過第一供應埠 218流動至活塞111的第一側111a。如上所述，應認識到，閥殼體213包括埠(未示出)，當控制單元106被耦連到閥殼體213時，該埠與形成在控制單元中的第一和第二供應埠 218、219對齊。因此，當閥構件214處於第一致動位置時，活塞111沿第一方向被致動，這在所示構造中使活塞杆102從主體101延伸。除了打開從入口 109至活塞111的第一側Illa的流體流動路徑之外，當閥構件214處於第一致動位置時，形成在控制單元106中的第二供應埠 219與形成在閥殼體213中的排出部220之間的流體流動路徑被打開。根據本發明的一個實施例，第一供應埠 219也與形成在主體101中的流體通道319流體連通。由於流體通道319形成在主體101中，能夠避免外部管道。然而，應認識到，可省略流體通道319，並且可如現有技術中那樣提供外部流體管道。流體通道319能夠與形成在第二端蓋104中的第一端蓋埠 419流體連通。第二端蓋104還包括內部通道(未示出)，該內部通道提供第一端蓋埠 419與形成在端蓋 104中的第二端蓋埠 519之間的流體連通。根據本發明的一個實施例，第二供應埠 519能夠形成在從第二端蓋104延伸的突出部240中。當第二端蓋104被耦連到主體101時，突出部240能夠延伸到活塞孔201中。因此，在一些實施例中，第二供應埠 519與活塞111的第二側Illb流體連通。因此，當閥構件214處於第一致動位置時，活塞孔201中暴露於活塞111的第二側Illb的流體能夠通過埠 519、419、通道319、埠 219和排出埠 220從流體操作致動器100排出。該流體流動路徑防止當活塞111沿第一方向致動時流體壓力在活塞111的第二側Illa上逐漸增多。根據本發明的一個實施例，活塞111將沿第一方向致動，直到導閥230被致動遠離第一致動位置。根據本發明的一個實施例，導閥230可停留在第一致動位置，直到控制器107嚮導閥230發送信號。控制器107可例如基於從位置傳感器20b接收的信號改變導閥230。根據本發明的一個實施例，導閥230可被致動，以閉合排出部230，其中流體入口埠217仍與活塞的第一側Illa流體連通。因此，暴露於活塞111的第二側Illb的壓力將增大，以部分地抵消作用於活塞的第一側Illa的壓力並緩衝活塞111的末端衝程。根據本發明的一個實施例，當控制器107接收來自第二位置傳感器20b的信號時，控制器107能夠將導閥230致動至第二致動位置，以使活塞111縮回。為了使活塞111和活塞杆102(使活塞111沿第二方向運動)縮回，導閥230能夠被致動至第二致動位置。根據本發明的一個實施例，當導閥230處於第二致動位置時，第二電池閥230b能夠被致動，並且第一電池閥230a能夠被退動。因此,先導輸入埠 317a與第一先導輸出埠 317b之間的流體流動路徑閉合，並且先導輸入埠 317a與第二先導輸出埠 317c之間的流體流動路徑打開。因此，先導壓力被提供到閥構件214的第二側，以使閥構件214致動至第二致動位置。應認識到，在其他實施例中，閥構件214並不包括滑閥，來自導閥230的輸出壓力可不作用於閥的具體側，但仍能夠如本領域中已知的那樣將閥致動至各個位置。根據本發明的一個實施例，當閥構件214處於第二致動位置時，流體入口埠 217與形成在控制單元106中的第二供應埠 219之間的流體流動路徑被打開。因此，加壓流體能夠通過如上所述的流體路徑被提供至活塞111的第二側111b。相反，當閥構件214處於第二致動位置時，形成在控制單 元106中的第一供應埠 218與排出埠 220之間的流體流動路徑被打開。因此，先前作用於活塞111的第一側Illa的加壓流體能夠隨著活塞111和活塞杆102縮回到主體101中而被排出。根據本發明的一個實施例，活塞111可沿第二方向被致動，直到控制器107接收來自第一位置傳感器20a的信號。根據本發明的一個實施例，當控制器107接收來自位置傳感器20a的信號時，控制器107可使導閥230退動。使導閥230退動可使例如到達/來自第一和第二供應埠 218、219的所有流體流動路徑閉合。根據本發明的一個實施例，當控制器107接收來自第一位置傳感器20a的信號時，控制器107可將導閥230致動至第一致動位置，從而再次使活塞111和活塞杆102延伸。根據本發明另一實施例，供應埠 218可與排出部220隔離，從而在使活塞111和活塞杆102沿第一方向致動時提供如上所述的緩衝。如能夠認識到，流體入口埠 217仍與導閥230流體連通，並且更具體地，與先導輸入埠 317a流體連通，而與閥構件214的位置無關。根據本發明的一個實施例，控制器107可包括一個或多個視覺指示器232。該一個或多個視覺指示器232可包括LED、螢光燈、白熾燈等。該一個或多個視覺指示器232還可包括用戶接口顯示器。根據本發明的一個實施例，視覺指示器232能夠提供活塞位置、導閥的目前致動、活塞孔中的壓力等的視覺指示。應認識到，控制單元106能夠有利地包用於流體操作致動器100的集成控制。由於控制單元106被耦連到主體101和閥單元105，並位於主體101與閥單元105之間，用於控制流體操作致動器100所需的布線被基本減少。進一步地，所需的流體導管被基本減少。流體導管減少的一個原因是由於控制單元106(其包括多個埠 218、219、317a、317b、317c)的流體界面。另外，因為控制單元106對於導閥230利用了用於活塞111的供應壓力，流體導管的數量能夠被減少。有利地，不需要獨立的先導壓力供應。該內部空氣供應系統明顯減少所需的流動路徑。因為相同的壓力供應被用於先導壓力以及操作壓力，根據本發明的一個實施例，閥單元105能夠包括壓力調節構件250a、250b。壓力調節構件250a、250b可包括針狀銷，針狀銷能夠被插入到在內部形成的通道，以調節例如形成在閥殼體213中的流通通道(其與流體入口埠 217和排出部220連通)的尺寸。因此，輸出壓力能夠獨立於提供到埠 109的供應壓力而被控制。除了如上所述的流體操作致動器100的優點之外，流體操作致動器100包括其他優點，該其他優點能夠減少流體操作致動器100的費用以及減少裝配時間。如圖2所示，根據本發明的一個實施例，提供了密封構件260。儘管為了簡化在圖2中僅示出了一個密封構件260，但是應認識到，可在所示部件每一個之間提供類似的密封構件260。根據本發明的一個實施例，密封構件260能夠包括多個密封唇(或輪緣)261-263。密封構件260能夠密封兩個或更多部件。作為示例，密封構件260被示為在第二端蓋104與主體101之間提供密封。另外，密封構件260在兩個或更多部件的兩個或更多埠或孔口之間提供密封。例如，密封構件260在通道319與埠 419之間以及在突出部240與活塞孔201之間提供基本上的流體密封，以形成流體密封通路。有利地，單個密封構件260能夠替代現有技術系統所需的多個密封件。根據所示實施例，密封構件260包括第一密封唇261、第二密封唇262和第三密封唇263。根據所示實施例，第一密封唇261在活塞孔201與從端蓋104延伸的突出部240之間提供基本上的流體密封。根據本發明的一個實施例，第二密封唇262在形成於主體101的流體通道319與形成於第二端蓋104的第一端蓋埠419之間提供基本上的流體密封。根據本發明的一個實施例，第三密封唇263在主體101的外周界與端蓋104的外周界之間提供基本上的流體密封。因此，第三密封唇263能夠基本防止流體或其他雜質(例如細菌)進入到端蓋104與主體101的界面之間。應認識到，與多個密封唇261-263形成流體密封的如上所述的特定界面僅為示例，並不應限制本發明的範圍。相反，多個密封唇261-263可被配置為在各種界面之間形成流體密封。圖3示出了根據本發明另一實施例的流體操作致動器100。為了簡化附圖，已省略流體操作致動器100的一些部件。根據本發明的一個實施例，端蓋103、104中的一個或兩者能夠包括模鑄部件。更具體地，在一些實施例中，第一端蓋103和第二端蓋104可包括壓力模鑄部件。本領域中通常已知的是，為了獲得合適的端蓋，希望端蓋在整個端蓋包括基本相等壁厚。然而，由於端蓋的內部構造，現有技術的方法在保持相等壁厚的同時並不允許連續平滑的外表面。因此，現有技術的流體操作致動器難以清洗。通過連續平滑的外表面，意 味著外表面通常沒有尖銳變化或尖銳凹槽或突出部。在圖3所示實施例中，第一端蓋103已被分成兩個部分103a、103b。根據本發明的一個實施例，兩個或更多部分103a、103b包括模鑄部分，其利用模鑄工藝形成。兩個或更多分離的端蓋部分能夠被耦連在一起，以形成單個端蓋103。根據本發明的一個實施例，兩個或更多分離的端蓋部分使用模鑄工藝形成。根據本發明的一個實施例，兩個或更多分離的端蓋部分使用如本領域中通常已知的壓力模鑄工藝形成。通過利用兩個分離的部分形成端蓋，端蓋能夠在整個端蓋包括基本相等的壁厚。由此可知，端蓋部分103a、103b中的每一個包括內腔330、331。內腔330、331允許基本所有的壁332a-j包括基本相等的厚度T。在模鑄中通常已知的是通常希望相等的壁厚。儘管提供具有相等壁厚的模鑄零件有許多原因，但一個原因在於，在模製工藝期間，如果整個零件壁厚基本相等，則模鑄零件冷卻更均勻。另一原因在於，在使用期間，如果壁基本相等，則模鑄零件在遭受溫度變化時將基本相等地膨脹和收縮。以上僅為示例，用於例示希望在模鑄零件中提供基本相等的壁厚。本發明提供了被設計成基本減少所需流體管道和電纜的流體操作致動器。根據本發明的一個實施例，流體操作致動器有利地將控制單元106耦連至主體101。控制單元106能夠與閥單元105以及主體101流體連通。進一步地,控制單元106能夠與稱連到主體的各個傳感器20a、20b、21a、21b電連通。有利地，控制單元106能夠基於從傳感器中的一個或多個傳感器接收的一個或多個信號致動閥構件214。控制單元106還能夠在閥單元105與活塞孔201之間提供流體界面。有利地，並不像現有技術設計中那樣需要獨立的先導流體供應，其將導閥定位成遠離主體101和閥單元105。根據本發明的另一實施例，本發明提供了具有兩個或更多密封唇261-263的密封構件260。有利地，單個密封構件260能夠在兩個或更多孔口與界面之間提供流體密封。因此，能夠基本減少分離密封構件的總數量。根據本發明的另一實施例，本發明提供了包括模鑄部分103a、103b的一個或多個端蓋103、104。模鑄部分103a、103b利用本領域通常已知的模鑄工藝形成。模鑄部分103a、103b能夠包括內腔330、331。內腔330、331能夠減少形成模鑄部件103a、103b所需的總材料以及允許壁332a-332i的基本相等的壁厚。
以上實施例的詳細描述並非本發明的範圍內的由發明人設想的所有實施例的詳盡描述。實際上，本領域技術人員將意識到，上述實施例的某些元件可不同地進行組合或消除，以形成進一步的實施例，並且這些進一步的實施例落入本發明的範圍和教示。對於本領域那些普通技術人員還將明顯的是，上述實施例可完全或部分地進行組合，以形成本發明範圍和教示範圍內的額外實施例。
因而，儘管在此為了例示目的對本發明的特定實施例和示例進行了描述，但在本發明的範圍內可能有多種等同修改，這是相關領域技術人員將會意識到的。在此提供的教導能夠適用於其他流體操作致動器，並非僅僅適用於上文所述和附圖所示的實施例。因此，本發明的範圍應根據所附權利要求確定。
權利要求
1.一種流體操作致動器(100)，包括 形成活塞孔(201)的主體(101)； 能在所述活塞孔(201)內運動的活塞(111)； 閥單元(105)，其耦連到所述主體(101)並包括流體入口埠(217)、流體排出埠(220)和閥構件(214)，所述閥構件(214)被配置成選擇性地打開所述流體入口埠(217)與所述活塞孔(201)之間的以及所述排出埠(220)與所述活塞孔(201)之間的流體流動路徑； 控制單元(106)，其耦連到所述主體(101)和所述閥單元(105)，並包括 與所述流體入口埠(217)流體連通的先導輸入埠(317a)； 與所述閥構件(214)流體連通的第一和第二先導輸出埠(317b，317c);以及 導閥(230),其適於打開所述先導輸入埠(317a)與所述第一和第二先導輸出埠(317b, 317c)中一個或多個先導輸出埠之間的流體流動路徑，從而致動所述閥構件(214)。
2.根據權利要求I所述的流體操作致動器(100)，其中所述控制單元(106)進一步包括控制器(107)，其與耦連到所述主體(101)的一個或多個傳感器(20a，20b, 21a, 21b)電連通。
3.根據權利要求2所述的流體操作致動器(100)，其中所述控制器(107)被配置成基於所述活塞(111)在所述活塞孔(201)中的位置來致動所述導閥(230 )。
4.根據權利要求2所述的流體操作致動器(100)，其中所述控制器(107)進一步包括一個或多個視覺指示器(232 )。
5.根據權利要求I所述的流體操作致動器(100)，其中所述控制單元(106)進一步包括第一供應埠(218)和第二供應埠(219)，所述第一供應埠(218)與所述活塞(111)的第一側(Illa)流體連通，所述第二供應埠(219)與所述活塞(111)的第二側(Illb)流體連通。
6.根據權利要求I所述的流體操作致動器(100)，進一步包括耦連到所述閥單元(105)的第一端蓋(103)和耦連到所述主體(101)的第二端蓋(104)。
7.根據權利要求6所述的流體操作致動器(100)，其中所述第一和所述第二端蓋(103，104)中的一個或兩者包括耦連在一起的兩個或更多部分(103a，103b)，其中所述兩個或更多部分(103a，103b)中的每一個包括內腔(330，331)。
8.根據權利要求7所述的流體操作致動器(100)，其中所述第一和所述第二端蓋(103，104)中的一個或兩者包括模鑄端蓋。
9.根據權利要求6所述的流體操作致動器(100)，進一步包括位於所述主體(101)與所述第一或所述第二端蓋(103，104)中的一個之間的密封構件(260)，其中所述密封構件(260)包括兩個或更多密封唇(261，262，263)，以便在所述主體(101)與所述第一或所述第二端蓋(103，104)中的一個之間提供兩個或更多基本上的流體密封。
10.根據權利要求9所述的流體操作致動器(100)，其中所述密封構件(260)包括 第一密封唇(261)，在從所述端蓋(104)延伸的突出部(240)與所述活塞孔(201)之間形成基本上的流體密封； 第二密封唇(262 )，在形成於所述主體(101)的流體通道(319)與形成於所述第二端蓋(104)的第一端蓋埠(419)之間形成基本上的流體密封；以及 第三密封唇(263)，在所述主體(101)的外表面與所述第二端蓋(104)的外表面之間形成基本上的流體密封。
11.一種流體操作致動器(100)，包括 形成活塞孔(201)的主體(101); 能在所述活塞孔(201)內運動的活塞(111);以及 耦連到所述主體(101)的第一和第二端蓋(103，104)； 其中所述第一和第二端蓋(103，104)中的一個或兩者包括兩個或更多模鑄部分(103a, 103b)。
12.根據權利要求11所述的流體操作致動器(100)，其中所述兩個或更多模鑄部分(103a, 103b)中的每一個包括內腔(330，331)。
13.根據權利要求11所述的流體操作致動器(100)，其中所述兩個或更多模鑄部分(103a, 103b)中的每一個包括具有基本相等厚度的壁(332a-332i)。
14.一種流體操作致動器(100)，包括 形成活塞孔(201)的主體(101)； 能在所述活塞孔(201)內運動的活塞(111)； 耦連到所述主體(101)的第一和第二端蓋(103，104);以及 位於所述主體(101)與端蓋(103，104)之間的一個或多個密封構件(260)，其中每一個密封構件(260)包括兩個或更多密封唇(261-263)。
15.根據權利要求14所述的流體操作致動器(100)，其中第一密封唇(261)在從所述第二端蓋(104 )延伸的突出部(240 )與所述活塞孔(201)之間形成基本上的流體密封。
16.根據權利要求14所述的流體操作致動器(100)，其中第二密封唇(262)在形成於所述主體(101)的流體通道(319)與形成於所述第二端蓋(104)的第一端蓋埠(419)之間形成基本上的流體密封。
17.根據權利要求14所述的流體操作致動器(100)，其中第三密封唇(263)在所述主體(101)的外表面與所述第二端蓋(104)的外表面之間形成基本上的流體密封。
全文摘要
本發明提供了一種流體操作致動器(100)。流體操作致動器(100)包括形成活塞孔(201)的主體(101)。活塞(111)能在活塞孔(201)內運動。流體操作致動器(100)還包括閥單元(105)，該閥單元(105)耦連到主體(101)並包括流體入口埠(217)、流體排出埠(220)和閥構件(214)，閥構件(214)被配置成選擇性地打開流體入口埠(217)與活塞孔(201)之間以及排出埠(220)與活塞孔(201)之間的流體流動路徑。流體操作致動器(100)還能包括耦連到主體(101)和閥單元(105)的控制單元(106)。控制單元(106)能夠包括與流體入口埠(217)流體連通的先導輸入埠(317a)。控制單元(106)還能包括與閥構件(214)流體連通的第一和第二先導輸出埠(317b,317c)。進一步地，控制單元(106)能包括導閥(230)，該導閥(230)適於打開先導輸入埠(317a)與第一和第二先導輸出埠(317b，317c)中一個或多個先導輸出埠之間的流體流動路徑，從而致動閥構件(214)。
文檔編號F15B15/14GK102648354SQ201080048717
公開日2012年8月22日 申請日期2010年10月29日 優先權日2009年10月29日
發明者M.恩格爾斯, R.費赫爾斯唐克, R.裡德爾 申請人:諾格倫有限責任公司