專利名稱：夾緊組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種夾緊組件，用于夾緊一接頭，以連接多段管子，特別是一種包括致動(dòng)器組件和夾緊環(huán)的夾緊組件。
背景技術(shù)：
夾緊或擠壓式接頭通常為包含密封件的管套。接頭沿徑向受壓以與管端接合。接頭在管端之間形成防漏連接點(diǎn)。該連接點(diǎn)具有較大的機(jī)械強(qiáng)度并能自承重。夾緊工具及夾緊組件用于夾緊該接頭。夾緊組件可包括受夾緊工具驅(qū)動(dòng)的卡爪，用于直接夾緊該接頭。另一種選擇是，對(duì)于較大的接頭，該夾緊組件可為具有臂的致動(dòng)器組件，驅(qū)動(dòng)夾緊環(huán)以夾緊接頭。
參見圖1，其中示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的典型夾緊工具10、致動(dòng)器組件18及夾緊環(huán)50的部件?？梢钥吹?，夾緊工具10及致動(dòng)器組件18某些部分沒有裝配，這樣可以顯示相關(guān)細(xì)節(jié)。夾緊組件10包括一液壓缸12，一液壓活塞14，以及一接合件16，例如具有輥?zhàn)?7的支架。致動(dòng)器組件18通過根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的公知方式連接到夾緊工具10上。致動(dòng)器組件18包括第一和第二致動(dòng)器臂20a及20b，第一和第二側(cè)板40且其中一個(gè)未示出，以及樞銷44。
每一致動(dòng)器臂20a和20b包括一凸輪端22及一夾緊端24。凸輪端22包括一表面23，用于接觸連接到液壓活塞14的一端的接合件16中的一個(gè)輥?zhàn)?7。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的表面23在用于不同的接頭時(shí)，不能控制輥?zhàn)?7施加在其上的輸入力與活塞14的位移之間的關(guān)系曲線。通常，現(xiàn)有技術(shù)的表面23包括一個(gè)由半徑確定的部分，并包括一個(gè)由直線確定的部分。在本例中，臂20a和20b的夾緊端24連接到夾緊環(huán)50，以夾緊更大的接頭。
夾緊環(huán)50具有多個(gè)環(huán)形部分，在本例中，夾緊環(huán)50具有兩個(gè)部分52a和52b。每個(gè)上面都具有一凹口54，用于容納臂20b和20b的夾緊端24。部分52a和52b通過銷56樞接在一起。臂20a和20b的夾緊端24分別連接到部分52a和52b上。
在現(xiàn)有技術(shù)中，每個(gè)致動(dòng)器臂20a和20b都設(shè)有凹槽34，最好如臂20b的剖面所示。凹槽34具有兩個(gè)側(cè)壁36，其一在臂20b的剖面中未示出。兩個(gè)側(cè)壁36分別確定一凹口36。致動(dòng)器組件18包括一扭簧30和一銷32。銷32設(shè)置在扭簧30內(nèi)。彈簧30和銷32設(shè)置在臂20a和20b之間的凹槽34內(nèi)。銷32裝入側(cè)壁36上的凹口38中，以支持和固定彈簧30。彈簧30將夾緊端24偏壓到一起，這樣在放置到接頭上時(shí)便于控制組件18和夾緊環(huán)50。
操作時(shí)，液壓泵(未示出)在液壓缸體12中產(chǎn)生液壓力，使活塞14移動(dòng)，并對(duì)著臂20a和20b壓下接合件16的輥?zhàn)?7。輥?zhàn)?7與臂20a和20b的表面23接合，使臂20a和20b轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)輥?zhàn)?7在表面23上的壓入角度，在夾緊結(jié)合中心線處可以測(cè)量到能夠產(chǎn)生大約100kN的夾緊力。通常，夾緊時(shí)間大約為4秒，并且，從夾緊工具10的活塞14輸出的液壓力約為32kN，對(duì)夾緊組件18產(chǎn)生輸入力。
當(dāng)臂20a和20b受到與液壓活塞14相連的接合件16的位移的驅(qū)動(dòng)時(shí)，夾緊端24一起移動(dòng)，以驅(qū)動(dòng)夾緊環(huán)50。逐漸增加的夾緊力使部分52a和52b相對(duì)接頭閉合。在一些實(shí)施例中，夾緊環(huán)50可以在夾緊端24上樞轉(zhuǎn)，使操作者能夠在某些障礙位置或可接近性受到限制的位置夾緊接頭。
就象前面所說的一樣，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的夾緊組件的壽命和失效方式是令人難以接受的。致動(dòng)器臂在夾緊時(shí)承受劇烈的力并會(huì)失效，這并非是所希望的。在現(xiàn)有技術(shù)中，夾緊組件具有連接到臂上的皮帶，從而在它們失效時(shí)能保留在組件上。
另外，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的夾緊組件并非總能在接頭上實(shí)現(xiàn)理想的或接近理想的夾緊。換句話說，現(xiàn)有夾緊組件不能通過活塞位移對(duì)接頭均勻施加夾緊力。而且，當(dāng)用各種大小、材料或公差的接頭，特別是當(dāng)用直徑更大的直到4英寸的接頭時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)的夾緊組件中受力與位移的關(guān)系曲線不可能穩(wěn)定不變。
參見圖2A-F，受力曲線圖60a-f是利用現(xiàn)用技術(shù)中的致動(dòng)器組件驅(qū)動(dòng)通常的夾緊環(huán)夾緊各種尺寸的接頭進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果中得到。在圖2A-F中，對(duì)照與致動(dòng)器組件接合的液壓活塞的活塞位移(英寸)，繪出了施加在活塞14上的輸入力。每個(gè)受力曲線圖60a-f都包括三個(gè)夾緊操作的曲線。
受力曲線圖60a-f分別示出利用現(xiàn)有技術(shù)的致動(dòng)器組件驅(qū)動(dòng)典型的現(xiàn)有技術(shù)夾緊環(huán)，在K型銅管上夾緊一2.5英寸的接頭，在M型銅管材上夾緊一2.5英寸的接頭，在K型銅管材上夾緊一3英寸的接頭，在M型銅管材上夾緊一3英寸的接頭，在K型銅管材上夾緊一4英寸的接頭，在M型銅管材上夾緊一4英寸的接頭的測(cè)試結(jié)果。在所有這些情況下，銅管的材料和幾何結(jié)構(gòu)都由用于無縫銅水管的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范ASTM B88進(jìn)行規(guī)定。對(duì)于受力曲線圖60a-f，0英寸處活塞位移對(duì)應(yīng)于輥?zhàn)?6剛與臂20a和20b的表面23接觸時(shí)的位置，同時(shí)夾緊環(huán)50接觸未變形的接頭。為間隙和開啟致動(dòng)器組件，可以知道通常在輥?zhàn)?6與表面23接觸之前具有額外的2-3毫米的活塞位移。
每一受力曲線圖60a-f包括一初始部62，一保持部64，及一傾斜部66。某些受力曲線圖60a-f要求較大量的行程以完成保持部64。例如，圖2A中的受力曲線圖60a在達(dá)到20kN之前要求約0.6英寸的位移。圖2B中的受力曲線圖60b在達(dá)到20kN之前要求約0.7英寸的位移。當(dāng)夾緊各種直徑的接頭時(shí)，某些受力曲線圖60a-f在受力通常突破高于理想期望值處具有最大峰值。例如，圖2D中的受力曲線圖60d在約0.9英寸位移處包括一幾乎達(dá)到30kN的最大值。當(dāng)夾緊各種直徑的接頭時(shí)，某些受力曲線圖60a-f的保持部64具有一比理想期望值通常更高的受力。例如，在圖2C中的受力曲線圖60c中，在26-28kN之間獲得一水平部分。
在受力曲線圖60a-f中，當(dāng)夾緊各種直徑的接頭時(shí)，總行程(即液壓活塞的位移)比理想期望值延伸更長(zhǎng)的位移?，F(xiàn)有技術(shù)的致動(dòng)器組件和夾緊環(huán)要求過多的行程總量，近似超過1.4英寸，以夾緊2.5、3、4英寸的較大接頭。與較小尺寸組件所用的行程量相比，如1/2英寸卡爪組件采用0.5英寸行程，2英寸的卡爪組件采用1.2英寸行程，這種超過1.4英寸的行程長(zhǎng)度是多余的。
與通常的夾緊工具中所用的行程量相比，超過1.4英寸的行程長(zhǎng)度也是過多的。例如，通常的夾緊工具的總的有用行程約為40毫米或1.57英寸，約36毫米或1.42英寸的行程可用于正常設(shè)計(jì)中適應(yīng)制造公差并允許輥?zhàn)雍椭聞?dòng)器臂之間有間隙。要求超過1.4英寸以上的行程長(zhǎng)度，現(xiàn)有技術(shù)夾緊組件位于接近有用的行程限度。
除此之外，現(xiàn)有技術(shù)中用于夾緊3英寸接頭的致動(dòng)器組件和夾緊環(huán)在達(dá)到32kN的最終力之前表現(xiàn)出一種趨向過高峰值65的傾向。如圖2D所示，峰值接近30kN。如果過早的峰值引發(fā)設(shè)定為32kN的卸壓閥，該過早的峰值可能引起夾緊工具在用致動(dòng)器組件和夾緊環(huán)形成一個(gè)完成的夾緊之前關(guān)閉。可以理解，根據(jù)所用的特定夾緊工具或夾緊工具的類型，并根據(jù)其它可變值中的一個(gè)可變數(shù)值，例如電壓值，公差，以及溫度影響，設(shè)定為32kN的卸壓閥可在一個(gè)范圍內(nèi)變化。
本發(fā)明目的在于克服或至少減少上述的一個(gè)或更多問題。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)方面，公開了一種改進(jìn)的裝置，應(yīng)用一可移動(dòng)件以驅(qū)動(dòng)該裝置。該裝置包括一臂，可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置在該裝置內(nèi)，并具有一邊緣。一輪廓，在所述邊緣上確定，能夠與所述可移動(dòng)件接合。所述輪廓包括一第一部，確定所述邊緣的徑向輪廓，一第二部，與該第一部鄰接，并確定該邊緣的一曲線輪廓，以及一第三部，與所述第二部鄰接，并確定該邊緣的一直線輪廓。
在本發(fā)明的另一方面，公開了一種臂，應(yīng)用一可移動(dòng)件以驅(qū)動(dòng)該臂。該臂包括一第一端和與所述第一端鄰接的一邊緣。一輪廓，在該邊緣上確定，并能夠與所述可移動(dòng)件接合。所述輪廓的至少一部分是由所述邊緣的一非線性、非徑向輪廓確定。在另一方面，所述的輪廓包括一第一部，與所述第一端直接鄰接，并由一半徑確定，一第二部，與所述第一部鄰接，并由一非線性、非徑向輪廓確定，以及一第三部，與所述第二部鄰接，并由一線性函數(shù)確定。
在本發(fā)明另一方面，公開了一種組件，應(yīng)用一可移動(dòng)件以驅(qū)動(dòng)該組件。該組件包括一板、一銷和一臂。該板確定一第一孔，該板具有一第一硬度。該銷設(shè)置在該第一孔內(nèi)，并具有一第二硬度。該板的第二硬度等于或大于第一硬度。該臂與所述板鄰接設(shè)置，并確定一第一樞孔，用于該銷。該臂可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在該銷上，能夠可轉(zhuǎn)動(dòng)地與所述可移動(dòng)件接合。所述的臂具有一第三硬度，該第三硬度大于該第一硬度。該臂包括一最大截面高度，位于所述第一樞孔處。該板具有一邊緣，確定一應(yīng)力集中部，該應(yīng)用集中部鄰近該第一孔。所述的第一硬度約為洛氏硬度30-35Rc，所述的第三硬度約為洛氏硬度56-59Rc。
而在本發(fā)明的再一方面，公開了一種組件，應(yīng)用一可移動(dòng)件以驅(qū)動(dòng)該組件。該組件包括一第一臂，設(shè)置在該組件內(nèi)，一第二臂，設(shè)置在該組件內(nèi)，以及一偏壓件，設(shè)置在該組件內(nèi)。該第一臂具有一第一端和與該第一端鄰接的一第一側(cè)部，所述第二臂具有一第二端以及一與該第二端鄰接的第二側(cè)部。所述偏壓件設(shè)置在所述的臂之間。該偏壓件具有一第一部，與所述第一側(cè)部鄰接，以及一第二部，與該第二側(cè)部鄰接。一第一銷，設(shè)置在所述第一側(cè)部上確定的一第一孔內(nèi)。該第一銷與所述第一部接合，以將所述偏壓件固定在該臂之間。該第二側(cè)部上的一第二銷也設(shè)置在所述第二側(cè)部上確定的一第二孔內(nèi)，并能與該第二部接合，以將該偏壓件固定在該臂之間。該偏壓件為一片簧。
前述內(nèi)容并非為了總結(jié)此處所公開的本發(fā)明的每一種可能的實(shí)施例或所有的方面。


以下，通過對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的詳細(xì)說明并結(jié)合附圖來更好地理解本發(fā)明的前述概要、優(yōu)選實(shí)施例以及其它特征，其中圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的夾緊工具的部件，致動(dòng)器組件和夾緊環(huán)；圖2A-F示出用曲線圖表示的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的致動(dòng)器組件和夾緊環(huán)的受力與位移之間的關(guān)系的測(cè)試結(jié)果；圖3示出“理想”受力曲線圖以及本發(fā)明的接近理想的受力曲線圖；圖4示出本發(fā)明的致動(dòng)器組件的一個(gè)實(shí)施例的分解視圖；圖5A-B示出圖4中的致動(dòng)器組件的一個(gè)臂的不同視圖；圖6A-C示出用曲線圖表示的本發(fā)明的致動(dòng)器組件的受力與位移關(guān)系的測(cè)試結(jié)果；圖7示出根據(jù)本發(fā)明的夾緊環(huán)的一個(gè)實(shí)施例的分解視圖；圖8示出與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的致動(dòng)器臂相比，本發(fā)明的致動(dòng)器臂的詳細(xì)結(jié)構(gòu)；圖9A-B示出圖4中的致動(dòng)器組件的側(cè)板的不同視圖。
雖然本發(fā)明允許各種修改和可選形式，但在附圖中以實(shí)例示出了特定的實(shí)施例，并且在此將進(jìn)行詳細(xì)描述。然而，可以知道，本發(fā)明不受所公開的特定形式的限制。而且，本發(fā)明覆蓋在附屬權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)的各種變型，等同及備選方案。
具體實(shí)施例方式
參見圖3，圖中示出了“理想”受力曲線以及本發(fā)明的近似理想的受力曲線。“理想”受力曲線70包括一初始段72，一保持部74，以及一終止段76。初始段72以最小的工具位移量達(dá)到夾緊力。保持部74約為關(guān)閉受力的75％，并且持續(xù)發(fā)生于機(jī)器位移的過程中。終止段76迅速達(dá)到夾緊工具的關(guān)閉受力，通常為32kN。通常，“理想”受力曲線70要求以小的行程或位移來完成夾緊。
本發(fā)明的近似理想的受力曲線80試圖接近該“理想”受力曲線70。該近似理想的受力曲線80比該“理想”受力曲線80有較長(zhǎng)的行程，因?yàn)樵摻评硐氲氖芰η€80要用更多的位移來完成相同的工作量以夾緊接頭。然而可以理解，“理想”受力曲線70與本發(fā)明的近似理想受力曲線80之間存在的差別是由于許多變量引起的，包括部件偏差；公差的不同，溫度影響，接頭、致動(dòng)器臂和夾緊環(huán)的材料，以及由金屬塑性變形決定的因素。
本發(fā)明的近似理想受力曲線80包括一第一初始部82，一第二保持部84，以及一第三傾斜部86。初始部82由接頭變形和工具偏差的即時(shí)變動(dòng)決定。初始部82在達(dá)到保持部84的完全穩(wěn)定的受力前最好要求很小的行程長(zhǎng)度。傾斜部86最好迅速達(dá)到關(guān)閉受力。
為完成與圖3中的近似理想受力曲線80相似的受力曲線，并提高夾緊組件的壽命，本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上作了許多改進(jìn)。參見圖4，以分解視圖的形式示出了本發(fā)明的致動(dòng)器組件100的一個(gè)實(shí)施例。在本實(shí)施例中，致動(dòng)器組件100驅(qū)動(dòng)一夾緊環(huán)(未示出)，如下面參照?qǐng)D7所要說明的夾緊環(huán)。盡管致動(dòng)器組件100的該實(shí)施例是為了驅(qū)動(dòng)夾緊環(huán)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明的教導(dǎo)也可用于其它夾緊組件，例如，包括用以直接夾緊接頭的卡爪組件。
致動(dòng)器組件100包括致動(dòng)器臂110，側(cè)板130，樞銷140，以及一偏壓件150。致動(dòng)器臂110基本上相同，每一致動(dòng)器臂110包括一第一端或凸輪端112，一第二端或夾緊端114，以及一側(cè)部119。每個(gè)臂110上還確定一穿過該臂的樞孔116，大致上垂直于臂100的縱向尺寸。致動(dòng)器臂110設(shè)置在致動(dòng)器組件100內(nèi)，致動(dòng)器臂的側(cè)部119彼此鄰接。偏壓件或片簧150設(shè)置在致動(dòng)器臂110之間并與側(cè)部119鄰接。
本發(fā)明的致動(dòng)器臂110與彈簧150一起，在側(cè)部119上確定孔118。固定銷160設(shè)置在該孔118內(nèi)，使彈簧150保持在臂110之間。用在側(cè)部119內(nèi)形成的臺(tái)階、肩部、或凹槽來保持彈簧是不必要的。象在現(xiàn)有技術(shù)中，臺(tái)階、肩部或凹槽會(huì)在臂110中產(chǎn)生一個(gè)大的應(yīng)力集中點(diǎn)，導(dǎo)致過早斷裂。
側(cè)板130基本上相同，并彼此平行設(shè)置在臂110的兩側(cè)。每一側(cè)板130上形成有樞孔132和134，并包括一個(gè)用于將組件100連接到一夾緊工具(未示出)的部分136。側(cè)板130的相關(guān)細(xì)節(jié)在下文參考圖9A-B進(jìn)行討論。樞銷140設(shè)置穿過側(cè)板130上的孔132和134，并穿過臂110上的孔116。擋圈142和144設(shè)置在樞銷140的端部，將裝置100固定在一起。
如上所述，夾緊工具中的可換接合件(未示出)中的輥?zhàn)优c致動(dòng)器臂110的凸輪端112接觸，使致動(dòng)器臂110分別繞設(shè)在其樞孔116中的樞銷140轉(zhuǎn)動(dòng)。一夾緊力產(chǎn)生并施加到與夾緊端114連接的夾緊環(huán)(未示出)上。與上面討論的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的致動(dòng)器組件相比較，本發(fā)明的致動(dòng)器臂110包括凸輪輪廓120，由它來控制相對(duì)于夾緊工具中的接合件的位移由在臂110上的夾緊工具施加的輸入力。凸輪輪廓120能在許多不同尺寸的接頭和夾緊環(huán)上產(chǎn)生一種比現(xiàn)有技術(shù)更加均一或穩(wěn)定的受力曲線。因此，本發(fā)明的凸輪輪廓120能夠在可移動(dòng)接合件的位移上完全和均一地施加輸出力。
致動(dòng)器臂110的凸輪輪廓120確定了在活塞的給定位移處在臂110上大致上所要求的輸入力。進(jìn)而，凸輪輪廓120決定了夾緊環(huán)產(chǎn)生的最終輸出力。為使受力曲線與圖3中的“理想”和近似理想受力曲線70和80相似，致動(dòng)器組件100的凸輪輪廓120被設(shè)計(jì)以提供了一種非常特別的輸入力與位移的對(duì)應(yīng)曲線。所需對(duì)通過凸輪輪廓120的輸入力施加的約束如下所述。
首先，凸輪輪廓120最好使夾緊不同大小的接頭，如2.5、3和4英寸的接頭所需的位移或行程最小。第二，凸輪輪廓120最好去除或限制受力曲線在達(dá)到機(jī)器關(guān)閉受力如32kN之前產(chǎn)生任何峰值。第三，凸輪輪廓120最好從夾緊開始直到行程最末端盡可能降低所要求的或保持的輸入力。例如，本發(fā)明的凸輪輪廓120盡可能從夾緊開始到行程最末端都努力降低所要求的受力。保持力最好是出現(xiàn)在大約80％的行程，且在剩余20％行程內(nèi)，該力快速傾斜升高至關(guān)閉受力。第四，凸輪輪廓120最好對(duì)所有這三種大小的接頭都完成上述三種約束，而不會(huì)對(duì)任何一種尺寸產(chǎn)生不利影響。最后，凸輪輪廓120最好滿足夾緊工具的尺寸限制，例如輥?zhàn)又睆?，活塞行程，以及樞銷位置。
為開發(fā)一種凸輪輪廓模型以滿足這些約束，可以利用一種已有的致動(dòng)器組件來進(jìn)行測(cè)試，以了解夾緊環(huán)上所需的夾緊力。人們開發(fā)了凸輪輪廓模型的一種算法，以進(jìn)行計(jì)算。系統(tǒng)偏差的計(jì)算算法，如相對(duì)于臂的夾緊端的定位和凸輪端上的角度變化的現(xiàn)有組件中的側(cè)板和臂的偏差?？衫靡环N電子數(shù)據(jù)表進(jìn)行這種計(jì)算。
首先，相對(duì)現(xiàn)有致動(dòng)器組件對(duì)一種普遍的夾緊環(huán)受力曲線進(jìn)行了分析，如上文參照?qǐng)D1和2所作的描述。為測(cè)試該算法，將根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)有致動(dòng)器組件的尺寸信息和夾緊環(huán)受力數(shù)據(jù)一起輸入該算法。產(chǎn)生一條致動(dòng)器輸入力與位移的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線，其與用現(xiàn)有的致動(dòng)器組件實(shí)際記錄下來測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。通過對(duì)比，可以確定在其它差別中由于摩擦和形式上的微小差別而存在的差別。然后利用實(shí)驗(yàn)得到的修正因數(shù)對(duì)凸輪輪廓模型稍加修改，以與實(shí)際數(shù)據(jù)相一致。
然后，該凸輪輪廓模型和數(shù)據(jù)用于設(shè)計(jì)一種能夠控制接合件的輸入力與位移相互關(guān)系的致動(dòng)器組件的致動(dòng)器臂的凸輪輪廓。采用迭代法在臂的凸輪端上的凸輪輪廓每間隔0.040"產(chǎn)生點(diǎn)；然而，這些點(diǎn)可能已經(jīng)以任何小的增量產(chǎn)生。這些點(diǎn)是基于所須的輸入力和從模型輸入的其他信息。通過這些數(shù)據(jù)，信息轉(zhuǎn)換為如下面參照?qǐng)D5A-B所描述的本發(fā)明的凸輪輪廓120。
參見圖5A-B，本發(fā)明的致動(dòng)器臂110的一個(gè)實(shí)施例分別示于一側(cè)視圖及一詳細(xì)放大圖中。圖5A-B中具有一參考坐標(biāo)系(X，Y)。該坐標(biāo)系包括正交的X軸和Y軸，用于描述致動(dòng)器臂110的該實(shí)施例和凸輪輪廓120的典型尺寸。X、Y軸具有原點(diǎn)O，位于樞孔116的圓心，臂110繞該樞孔圓心轉(zhuǎn)動(dòng)。
總的來說，本實(shí)施例的致動(dòng)器臂110沿縱向的X軸的長(zhǎng)度約為166.76毫米(6.565英寸)，沿側(cè)向的Y軸的高度約為75.95毫米(2.990英寸)，和沿共同的正交軸的厚度約為20毫米(0.787英寸)。夾緊端114包括一頂部，其半徑約為10毫米，大約位于(-65，21)毫米處的參照點(diǎn)115處。
最好參見圖5B中詳細(xì)視圖，凸輪輪廓120包括一第一徑向部122，一第二彎曲部124，以及一第三傾斜部126。為直觀目的，圖5B中設(shè)置幾何點(diǎn)A、B、C和D，以顯示第一、第二和第三部分122、124和126之間的分隔點(diǎn)。
第一徑向部122由約為15毫米(0.591英寸)的半徑R確定，該半徑位于坐標(biāo)(76.79，-4.02)毫米或(3.023，-0.158)英寸的點(diǎn)123處。該第一徑向部122緊挨凸輪端112，始于凸輪端112上的點(diǎn)A并終止于大約在(7.8，86.03)毫米或(0.307，3.387)英寸處的坐標(biāo)點(diǎn)B。如前所述，該第一部122為凸輪輪廓120上最先與接合件上的輥?zhàn)咏佑|的部分。在控制對(duì)應(yīng)于夾緊工具位移的輸入力時(shí)，該第一部122大約對(duì)應(yīng)于與位移曲線對(duì)應(yīng)的輸入力的初始部，如上文圖3中討論的初始部82。然而，可以理解，在與隨該凸輪輪廓120產(chǎn)生的受力曲線的各部分粗略對(duì)應(yīng)的凸輪輪廓120各部分之間會(huì)存在一些重疊。
凸輪輪廓120的第二彎曲部124完全鄰接第一部122，并位于幾何點(diǎn)B和C之間。點(diǎn)C位于約(14.42，62.68)毫米或(2.468，0.568)英寸的參照坐標(biāo)處。凸輪輪廓120的該第二彎曲部124由一彎曲的輪廓線確定。較佳地，在本發(fā)明中，該第二部124由一10次多項(xiàng)式確定，如下文所作的描述。在控制夾緊工具的輸入力期間，該第二部124粗略地對(duì)應(yīng)于輸入力一位移曲線的保持部，如上文圖3中所討論的保持部84。
第三傾斜部126完全與第二部鄰接，并位于凸輪輪廓120上的點(diǎn)C和D之間。點(diǎn)D位于約(53.55，15.96)毫米或(2.108，0.629)英寸的參照坐標(biāo)處。該第三傾斜部126由一線性方程式確定，該線性方程式相對(duì)旋轉(zhuǎn)中心O具有特定的斜率和位置。在控制夾緊工具的輸入力期間，該第二部126粗略地對(duì)應(yīng)于輸入力一位移曲線的傾斜部，如上文圖3中所討論的傾斜部86。
此處公開的典型尺寸和數(shù)值應(yīng)用在致動(dòng)器臂100的本實(shí)施例中?？梢岳斫?，對(duì)于一個(gè)整體尺寸更大或更小的臂來說，這些數(shù)值的大小是不同的。對(duì)于用在不同接頭上或使用不同力的臂來說，這些數(shù)值的大小也是不同的。根據(jù)這些差異，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠知道這些數(shù)值的關(guān)系可改變或也可保持完全相同。
凸輪輪廓120的第二彎曲部124最好是由一10次多項(xiàng)式確定，如y＝Ax10+Bx9+Cx8+Dx7+Ex6+Fx5+Gx4+Hx3+Ix2+Jx1+K，其中，當(dāng)X坐標(biāo)以英寸為單位時(shí)，常數(shù)A-K的值如下表10次多項(xiàng)式中的常數(shù)值

利用具有這些常數(shù)的10次多項(xiàng)式，可以得到凸輪輪廓120的第二彎曲部124上的點(diǎn)。例如，根據(jù)本發(fā)明，一個(gè)在樞接點(diǎn)處與原點(diǎn)O距離X＝2.7349英寸的點(diǎn)得出的點(diǎn)Y＝-0.5238英寸位于凸輪輪廓120的第二部124上。例如，一個(gè)距離X＝3.3606英寸的點(diǎn)，得出點(diǎn)Y＝-0.3278英寸。最好用大約850個(gè)點(diǎn)以產(chǎn)生本發(fā)明的凸輪輪廓1 20的基本上連續(xù)的彎曲部124。利用這些點(diǎn)可用一磨床以在一致動(dòng)器臂上制成一基本上連續(xù)的輪廓部。
如上面所公開的，本發(fā)明的凸輪輪廓120包括徑向部122，彎曲部124，和傾斜部126，以有利地控制夾緊環(huán)致動(dòng)器組件的輸入力與位移的關(guān)系曲線。本實(shí)施例的該彎曲部124最好為一個(gè)由10次多項(xiàng)式函數(shù)確定的臂的邊緣的彎曲輪廓。該凸輪輪廓120的這一實(shí)施例基于用于驅(qū)動(dòng)夾緊環(huán)夾緊大約2.5到4英寸的ProPress XL接頭的致動(dòng)器臂的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例?？梢岳斫馍厦婀_的數(shù)值為示范性的，可以根據(jù)接頭類型和所需的輸入力控制精確度等進(jìn)行改變。作為舉例而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以知道上述函數(shù)和數(shù)值可以隨本發(fā)明的教導(dǎo)進(jìn)行改變獲得更多或更少的彎曲部分124的點(diǎn)。另外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以知道上述函數(shù)和數(shù)值可以隨本發(fā)明的教導(dǎo)進(jìn)行改變用以夾緊與大約2.5-4英寸的ProPress XL接頭特征不同的接頭。
而且，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠知道，第二部124不需要由10次多項(xiàng)式確定，而可以采用其它次的多項(xiàng)式函數(shù)。另外，還可以知道，本發(fā)明的凸輪輪廓可以包括一個(gè)或多個(gè)由除了多項(xiàng)式函數(shù)之外的非線性和非徑向函數(shù)確定的輪廓或部分。為本公開目的，非線性函數(shù)是指不是線性的數(shù)學(xué)函數(shù)，非徑向函數(shù)是指不是由圍繞中心點(diǎn)的半徑常數(shù)確定的數(shù)學(xué)函數(shù)。因此，本發(fā)明的凸輪輪廓可由多個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)中的部分或其組合確定，包括但不限于線性函數(shù)、徑向函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、三角函數(shù)、高次多項(xiàng)式函數(shù)。確定該凸輪輪廓所需要的數(shù)值、細(xì)節(jié)和特征取決于此處所指出多個(gè)變量和約束。應(yīng)用本公開的益處，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以得到確定一種給定實(shí)施所需的數(shù)值、細(xì)節(jié)和特征的常規(guī)方法。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還會(huì)知道，并非一定需要確定凸輪輪廓120的三個(gè)不同的部分。相反，可以知道一個(gè)單一數(shù)學(xué)函數(shù)也能用于基本上確定本發(fā)明的凸輪輪廓的整個(gè)輪廓。這種凸輪輪廓能夠基本上等同于上文所公開的具有部位122、124和126的凸輪輪廓120，并且也能用高次多項(xiàng)式或其它函數(shù)來確定。這種凸輪輪廓所需的數(shù)值、細(xì)節(jié)及特征將取決于此處指出的多個(gè)變量和約束。應(yīng)用本公開的益處，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以得到能夠確定一種給定實(shí)施所需的數(shù)值、細(xì)節(jié)和特征的常規(guī)方法。
本實(shí)施例具有徑向部122，彎曲部124和傾斜部126的凸輪輪廓120，在用于各種接頭時(shí)，與圖2A-F中所示的現(xiàn)有技術(shù)的組件的輸入力與位移相互關(guān)系相比，能有利地控制輸入力與位移的相互關(guān)系。下面，參照?qǐng)D6A-C，討論本發(fā)明的致動(dòng)器組件的臂上的凸輪輪廓120產(chǎn)生的輸入力與位移的關(guān)系曲線。
參見圖6A-C，示出了應(yīng)用具有本發(fā)明的凸輪輪廓120的致動(dòng)器組件100驅(qū)動(dòng)夾緊環(huán)夾緊較大接頭的測(cè)試結(jié)果。該測(cè)試結(jié)果是以曲線圖形式表現(xiàn)輸入力與位移的關(guān)系曲線。如曲線圖中所表明的，本發(fā)明的凸輪輪廓120有利地減少夾緊2.5、3和4英寸接頭所需的總位移。例如根據(jù)本發(fā)明的組件所需要的行程量大約為1.3英寸，小于1.42英寸的可用行程，也小于現(xiàn)有技術(shù)中超過1.4英寸的行程。此外，本發(fā)明的凸輪輪廓120使夾緊過程中的受力基本上是均勻的，有利地最小化了受力曲線中在達(dá)到32kN的機(jī)器關(guān)閉受力前出現(xiàn)峰值的數(shù)量。此外，本發(fā)明的凸輪輪廓120在最后大約20％的行程內(nèi)有利地迅速傾斜升至關(guān)閉受力。
為作對(duì)比，在圖6A-C中分別以虛線示出現(xiàn)有技術(shù)中得到的相應(yīng)受力曲線60a、60c和60e。圖6A中，是應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)圖2A中所用同樣的夾緊環(huán)，但是用一個(gè)具有本發(fā)明的凸輪輪廓的致動(dòng)器組件，在K型銅管的2.5英寸接頭上進(jìn)行夾緊。圖2A中曾示出，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的受力曲線60a在達(dá)到20kN以前需要0.6英寸的位移，并要求幾乎1.4英寸的總行程長(zhǎng)度。與此相比，本發(fā)明受力曲線90a在約0.4-0.5英寸內(nèi)達(dá)到20kN，并且總行程長(zhǎng)度不超過1.25英寸。此外，本發(fā)明的受力曲線90a具有基本上更穩(wěn)定的保持部94。
在圖6C中，是應(yīng)用通常的夾緊環(huán)和本發(fā)明的致動(dòng)器組件，在K型銅管的4英寸接頭上進(jìn)行夾緊。圖2E中曾示出，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的受力曲線60e在達(dá)到15kN以前需要0.6英寸的位移，并要求1.4英寸以上的總行程長(zhǎng)度。與此相比，本發(fā)明受力曲線90c在約0.35-0.5英寸內(nèi)達(dá)到20kN，并且總行程長(zhǎng)度不超過1.3英寸。此外，本發(fā)明的受力曲線90a具有基本上更穩(wěn)定的保持部94。
在圖6B中，是應(yīng)用改進(jìn)的夾緊環(huán)和本發(fā)明的致動(dòng)器組件，在K型銅管的3英寸接頭上進(jìn)行夾緊。圖7中示出本發(fā)明的夾緊環(huán)200的分解視圖。該夾緊環(huán)200包括一第一部210a，一第二部210b，一偏壓件或扭簧230，以及一樞銷240。夾緊環(huán)部分210a和210b最好經(jīng)滲碳淬火，并達(dá)到洛式硬度50C的表面硬度，雖然也可采用本領(lǐng)域公知的其它硬化技術(shù)，如通過淬火或局部淬火技術(shù)。第一部210a包括一夾緊表面212和一帶樞孔216的開叉端214。第二部210b也包括一夾緊表面222和一帶樞孔226的開叉端224。開叉端224設(shè)置在第一部210a的開叉端214內(nèi)，樞孔226與樞孔216對(duì)齊。偏壓件或扭簧230設(shè)置在由開叉端224確定的一個(gè)凹槽中。樞銷240插入貫穿各個(gè)樞孔216和226，并穿過彈簧230。外部擋圈250與樞銷240的兩端相連接。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一和第二表面212和222分別確定一半徑，其大于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的夾緊環(huán)上的半徑。特別是在圖6B中的用于夾緊3英寸接頭的夾緊環(huán)上，本發(fā)明的第一表面212具有一第一半徑Ra，第二表面214具有一第二半徑Rb。每一半徑Ra和Rb分別由中心點(diǎn)Ca和Cb確定。當(dāng)夾緊環(huán)200閉合時(shí)，中心點(diǎn)Ca和Cb相互貼近，但不必重合。半徑Ra和Rb能夠形成一近似3.60英寸(91.5毫米)的直徑?，F(xiàn)有技術(shù)夾緊環(huán)所具有的部分的半徑可形成近似3.58英寸(91.0毫米)的直徑，用于夾緊3英寸(76毫米)的接頭。因此，夾緊環(huán)200大小約增加0.5％，以滿足用于3英寸接頭的受力與位移約束。
在圖6B中，本發(fā)明的致動(dòng)器組件采用一改進(jìn)的具有一尺寸加大的夾緊表面212和214的夾緊環(huán)200，如前所述，以在K型銅管上夾緊一3英寸的接頭。圖2C中曾示出，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的受力曲線60c要求1.4英寸以上的總行程長(zhǎng)度，而保持部64達(dá)到不需要如此之高的介于26到28kN之間的水平。與其相比，本發(fā)明受力曲線90c在保持部94具有減小到17到25kN之間的受力水平。此外，受力曲線90b的總行程長(zhǎng)度不超過1.3英寸。本發(fā)明的具有增加的直徑D的夾緊環(huán)200和致動(dòng)器組件的測(cè)試證實(shí)了與現(xiàn)有技術(shù)相比所需夾緊力隨其使用減少了。因此，夾緊環(huán)200的夾緊表面212和214的尺寸的增加有利地減小了夾緊3英寸接頭所需的受力。
需要指出，采用本發(fā)明的致動(dòng)器組件與具有尺寸增加的夾緊表面212和214的改進(jìn)的夾緊環(huán)200，是減小夾緊3英寸接頭所需受力的一種解決方案。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以知道，本發(fā)明的教導(dǎo)可以用于開發(fā)一種特定的凸輪輪廓，其具有有利于減小夾緊3英寸接頭所需受力的特征。這種特定凸輪輪廓可設(shè)計(jì)與現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)的未改進(jìn)的夾緊環(huán)一起使用。
將應(yīng)用具有圖6A-C中本發(fā)明凸輪輪廓120的致動(dòng)器組件的測(cè)試結(jié)果與應(yīng)用圖2A-F中示出的現(xiàn)有技術(shù)組件的測(cè)試結(jié)果相對(duì)比，可以看到，本發(fā)明的凸輪輪廓120能夠有利地控制輸入力與位移的相互關(guān)系，并能滿足上述約束。盡管凸輪輪廓120能夠滿足上述約束得到圖6A-C中的輸出力，但應(yīng)指出的是，本發(fā)明的教導(dǎo)可被實(shí)施以實(shí)現(xiàn)其它控制輸入力與位移的相互關(guān)系的方法，如下所述。
例如，根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的一種凸輪輪廓可以對(duì)所有大小的接頭保持一接近恒定的工具力與位移相互關(guān)系，所以工具總是遇到同樣的負(fù)荷。在另一實(shí)例中，為在夾緊作業(yè)中及早抓住接頭并與接頭保持對(duì)齊，根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的一種凸輪輪廓可以用于在接頭上實(shí)施一種快速初始關(guān)閉。而在另一實(shí)例中，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的一種凸輪輪廓可以用于對(duì)一種特定接頭產(chǎn)生漸進(jìn)式夾緊，其中該組件首先夾緊一用于接頭對(duì)齊的引導(dǎo)夾，然后徹底完成夾緊。
在另一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的一種凸輪輪廓可以用在這里所明確闡述的更短或更長(zhǎng)的行程內(nèi)進(jìn)行夾緊。例如，具有更小的臂或卡爪的組件用于夾緊更小的接頭，而不需要夾緊工具的大部分行程。舉例來說，該更小的組件可只需要40毫米總行程中的25毫米。因此，利用本發(fā)明的教導(dǎo)可以開發(fā)一種凸輪輪廓，以提供一種受力與位移的關(guān)系曲線，其具有比現(xiàn)有技術(shù)更有利的特征，并能在更短的行程內(nèi)實(shí)現(xiàn)這些特征。應(yīng)用本發(fā)明的教導(dǎo)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以開發(fā)這樣一種用于更短或更長(zhǎng)的行程的凸輪輪廓，可理解的是，在開發(fā)這種凸輪輪廓時(shí)，必須考慮角度、偏差、受力以及幾何形狀的差別。
在另一實(shí)例中，根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的一種凸輪輪廓可以用于其它裝置，例如更小尺寸的夾緊卡爪或切割工具。本發(fā)明的教導(dǎo)還可適于控制用于電池供電的夾緊工具的輸入力與位移的相互關(guān)系。通常，電池供電的夾緊工具包括為驅(qū)動(dòng)液壓泵的電機(jī)供電的電池電源。電機(jī)和泵通常有最有效的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍。應(yīng)用本發(fā)明的教導(dǎo)，可以開發(fā)一種凸輪輪廓，以提供一種有益于電機(jī)和泵的有效運(yùn)轉(zhuǎn)范圍的受力與位移關(guān)系曲線。例如，取決于該電機(jī)和泵，可以發(fā)現(xiàn)其運(yùn)轉(zhuǎn)在受力曲線的保持部處于一特定受力水平時(shí)更加有效。應(yīng)用本發(fā)明的教導(dǎo)可以開發(fā)一種凸輪輪廓控制輸入力與位移的關(guān)系來滿足該有效水平。在電機(jī)和泵有效運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在電源需要充電前，工具可以進(jìn)行更多的夾緊操作。
返回圖4，本發(fā)明的致動(dòng)器組件100還包括其它基于現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)，這些改進(jìn)增加了部件壽命，并產(chǎn)生一種組件100的所需失效方式。在現(xiàn)有技術(shù)組件的測(cè)試中，可以發(fā)現(xiàn)，該組件或卡爪套件的失效方式是由于側(cè)板、樞銷以及卡爪或臂的疲勞引起。然而，所期望的一種失效方式僅是側(cè)板130的被動(dòng)失效。因此，本發(fā)明的致動(dòng)器組件100包括側(cè)板130，被構(gòu)造用以能夠抵抗使側(cè)板的壽命約為10K次循環(huán)至失效的疲勞程度。其它部件，如臂110和樞銷140，被構(gòu)造用以能夠抵抗使這些其它部件的壽命約為50K次以上的循環(huán)至失效的疲勞程度。
在側(cè)板130上實(shí)現(xiàn)所需的被動(dòng)失效方式是靠致動(dòng)器組件100中的部件之間的被動(dòng)失效系統(tǒng)。許多變量，包括幾何形狀，材料，冶金加工方法，和部件的熱處理，以及其它變量，如準(zhǔn)備施加到致動(dòng)器組件100上的力，都包括在該被動(dòng)失效系統(tǒng)中。在下面的討論中，提供了一種用于本發(fā)明的致動(dòng)器組件100的部件的優(yōu)選的被動(dòng)失效系統(tǒng)，在其它失效方式之外實(shí)現(xiàn)側(cè)板130的被動(dòng)失效。可以理解，所給定的數(shù)值只是用于本發(fā)明的致動(dòng)器組件100的特定尺寸和其它變量的范例。
首先，致動(dòng)器組件100的樞銷140構(gòu)成部分被動(dòng)失效系統(tǒng)。側(cè)板130被構(gòu)造用于抵抗一級(jí)失效，即使側(cè)板的疲勞壽命約為10K次循環(huán)。本發(fā)明的樞銷140直徑為d1，其大于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的直徑。加大的直徑能防止斷裂，增加樞銷140的壽命。最好是，在本實(shí)施例中致動(dòng)器組件100的樞銷140的直徑d1約為19.08毫米。樞銷140的硬度最好大于側(cè)板130的硬度，以確保實(shí)現(xiàn)在此所討論的被動(dòng)失效方式。例如，樞銷140由鋼制成，硬度約相當(dāng)于或大于側(cè)板130的硬度。也就是說，樞銷140的硬度最好約等于或大于側(cè)板130的30-50Rc的洛氏硬度。樞銷140經(jīng)滲碳，以具有大約為58-61Rc的表面硬度，以及低于40Rc的芯部硬度。
其次，致動(dòng)器臂110構(gòu)成被動(dòng)失效系統(tǒng)的另一部分，并被構(gòu)造用于抵抗二級(jí)失效，即使臂110的疲勞壽命約為50K次循環(huán)。臂110的材料和硬度構(gòu)成抗失效性的一部分。最好是，該致動(dòng)器臂110由S-7工具鋼制成，并且最好經(jīng)真空硬化和二次拉拔。熱處理中的預(yù)熱溫度最好為1550°F。材料最好在約1800°F的溫度下奧氏體化。致動(dòng)器臂110的材料在約400°F溫度下進(jìn)行兩次拉拔。臂110的硬度最好約為洛氏硬度值56-59Rc。
第三，致動(dòng)器臂110的截面高度構(gòu)成被動(dòng)失效系統(tǒng)的另一部分，和臂對(duì)二級(jí)疲勞的抗失效性的一部分。參見圖8，本發(fā)明的致動(dòng)器臂110的實(shí)線輪廓與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的致動(dòng)器臂20的虛線輪廓相互鄰近。本發(fā)明的致動(dòng)器臂110包括一個(gè)超過現(xiàn)有技術(shù)的增大的截面高度H。該截面高度H確定了臂110的側(cè)部尺寸，與從凸輪端112到夾緊端114的臂110的軸向尺寸相對(duì)。通過高應(yīng)力區(qū)域使臂110的截面高度H增加，并且在設(shè)有樞孔116的臂110的中段達(dá)到最大值。例如，致動(dòng)器臂110在臂110的中段具有最大截面高度Hmax約為2.990到3.085英寸。截面高度H的增加提高了臂110的強(qiáng)度，但不能增加其壽命至長(zhǎng)于側(cè)板的壽命。
第四，致動(dòng)器臂110中應(yīng)力集中部的減少構(gòu)成被動(dòng)失效系統(tǒng)的另一部分，并構(gòu)成部分臂的失效抗力。圖1中曾示出，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的臂20應(yīng)用凹槽34和銷32來固定扭簧30。圖4中曾示出，本發(fā)明的臂110用側(cè)部119、孔118、以及銷160來固定片簧150。因此，圖8中的臂110上的側(cè)部119和孔118在與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的臂20上的凹槽34、側(cè)壁36以及凹口38相互臨近。
應(yīng)用側(cè)部119和孔118來固定片簧(未示出)比起現(xiàn)有技術(shù)來具有雙重益處。致動(dòng)器臂110的機(jī)加工得以簡(jiǎn)化。另外，致動(dòng)器臂110的高應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力集中部比現(xiàn)有技術(shù)的臂20的有所減輕。側(cè)部119基本上是光滑的并設(shè)有一小孔118，該孔將銷固定使偏壓件保持在組件的臂之間。采用光滑部119，小孔118以及銷160，基本上限制了臂110在側(cè)向和縱向截面中的變動(dòng)。如現(xiàn)有技術(shù)中所示，現(xiàn)有技術(shù)的致動(dòng)器臂20的失效通常是從位于凸輪端22和樞孔26之間的點(diǎn)P開始的，并持續(xù)跨過現(xiàn)有技術(shù)的臂的截面區(qū)域。由于在臂20的高應(yīng)力區(qū)建立了一個(gè)不同截面區(qū)，凹槽34的應(yīng)用加重了這種類型的失效。盡管孔118在本發(fā)明的臂110中是一個(gè)應(yīng)力集中部，但比起根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的臂20中的凹槽34或臺(tái)階，應(yīng)力集中部減少。因此，增加了臂110的壽命和抗疲勞性。
最后，側(cè)板130的幾何形狀、材料和硬度構(gòu)成部分被動(dòng)失效系統(tǒng)，并構(gòu)成部分側(cè)板的失效抗力。參見圖9A-B，以多個(gè)視圖示出側(cè)板130的實(shí)施例。該側(cè)板130包括一主體部131，設(shè)有樞孔132和134，并包括另一個(gè)用于連接到夾緊工具(未示出)上的部分136。側(cè)板131的縱向尺寸L1約為5.118英寸。側(cè)板130的本體部131的側(cè)向尺寸L2約為2英寸，厚度T約為0.384英寸。
在本發(fā)明中，側(cè)板130的硬度相對(duì)于樞銷140的大小和形狀以及致動(dòng)器臂110的硬度進(jìn)行控制。側(cè)板130經(jīng)熱處理以增加壽命。然而，對(duì)這種增加進(jìn)行控制以使該側(cè)板130作為組件100中的第一個(gè)失效部件。側(cè)板130由鋼制成，并經(jīng)過淬火和拉拔達(dá)到洛氏硬度值約30-35Rc，以產(chǎn)生本發(fā)明的致動(dòng)器組件的被動(dòng)失效方式。可以使用棒材原料來形成側(cè)板130。由于鍛打工藝所具有的內(nèi)在強(qiáng)度和晶粒排列，所以也可選用鍛件來制成側(cè)板130。
如本領(lǐng)域所公知的，側(cè)板130上希望的失效平面P’出現(xiàn)在樞孔132或134之一和鄰接連接部136的本體部131的邊緣之間。在本發(fā)明的側(cè)板在本體部131與連接部136的連接處設(shè)有階梯形狀應(yīng)力集中部138。應(yīng)力集中部138的邊緣與樞孔132和134之間的最小距離d2約為0.4-0.5英寸。側(cè)板130被構(gòu)造以具有最低的疲勞等級(jí)或致動(dòng)器組件的其它部件的壽命，以確保側(cè)板在其它形式的失效前先失效。
雖然參照優(yōu)選實(shí)施例，已對(duì)本發(fā)明作了描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對(duì)其作明顯的修改和變型。因此，在附屬權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍或其等同范圍內(nèi)的所有這些修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的組件，應(yīng)用一可移動(dòng)件以驅(qū)動(dòng)該組件，包括一臂，可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置在組件內(nèi)，并具有一邊緣；以及一在該邊緣上確定的輪廓，能夠與該可移動(dòng)件接合，該輪廓包括一第一部，確定該邊緣的徑向輪廓，一第二部，與該第一部相鄰，并確定該邊緣的曲線輪廓，和一第三部，與該第二部相鄰，并確定該邊緣的直線輪廓。
2.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的夾緊致動(dòng)器組件，其中該第二部的曲線輪廓由一10次多項(xiàng)式確定。
3.一種臂，應(yīng)用一可移動(dòng)件以驅(qū)動(dòng)該臂，包括一第一端，一邊緣，與該第一端相鄰，以及一輪廓，在該邊緣上確定，并能夠與該可移動(dòng)件接合，該輪廓的至少一部分是由該邊緣的非線性、非徑向輪廓確定。
4.如權(quán)利要求3所述的臂，其中該臂包括一第二端，用于夾緊一接頭或用于驅(qū)動(dòng)一夾緊環(huán)。
5.如權(quán)利要求3所述的臂，其中該輪廓包括一第一部，與該第一端緊鄰，并由一半徑確定，一第二部，與該第一部相鄰，并由一非線性、非徑向輪廓確定，以及一第三部，與該第二部相鄰，并由一線性函數(shù)確定。
6.如權(quán)利要求5所述的臂，其中該第一、第二和第三部基本上相互緊鄰。
7.如權(quán)利要求5所述的臂，其中該非線性、非徑向輪廓由一10次多項(xiàng)式函數(shù)確定。
8.一種用于提供輸出力的臂，該臂和一個(gè)可移動(dòng)件一起使用以驅(qū)動(dòng)該臂，該臂包括一第一端，能夠與該可移動(dòng)件接合，以及與該第一端相鄰的裝置，在該可移動(dòng)件的位移中基本上均勻地施加該輸出力。
9.一種組件，應(yīng)用一可移動(dòng)件以驅(qū)動(dòng)該組件，該組件包括一板，設(shè)有一第一孔，該板具有一第一硬度；一銷，設(shè)置在該第一孔內(nèi)，該樞軸具有一第二硬度，等于或大于該第一硬度；一臂，與該板相鄰設(shè)置，并設(shè)有一第一樞孔，用于該銷，該臂可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在該銷上，能夠可轉(zhuǎn)動(dòng)地與該可移動(dòng)件接合，該臂具有一第三硬度，該第三硬度大于該第一硬度。
10.如權(quán)利要求9所述的組件，其中該臂具有一側(cè)向尺寸，該臂在該側(cè)向尺寸上確定一最大截面高度，基本位于該第一樞孔處。
11.如權(quán)利要求10所述的組件，其中該最大截面高度在2.999到3.085英寸之間。
12.如權(quán)利要求9所述的組件，其中該樞銷直徑約為19.08毫米。
13.如權(quán)利要求9所述的組件，其中該板具有一邊緣，確定一應(yīng)力集中部，該應(yīng)用集中部鄰近該第一孔。
14.如權(quán)利要求13所述的組件，其中該應(yīng)力集中部包括多個(gè)梯階。
15.如權(quán)利要求9所述的組件，其中該第一硬度約為洛氏硬度30-35Rc。
16.如權(quán)利要求15所述的組件，其中該第三硬度約為洛氏硬度56-59Rc。
17.一種組件，應(yīng)用一可移動(dòng)件以驅(qū)動(dòng)該組件，該組件包括一板，設(shè)有一第一孔，該板具有一個(gè)抗失效達(dá)到一級(jí)疲勞的第一裝置；一樞軸，設(shè)置在該第一孔內(nèi)，該樞軸具有一個(gè)抗失效達(dá)到二級(jí)疲勞的第二裝置，該第二等級(jí)大于該第一等級(jí)；一臂，與該板相鄰設(shè)置，并設(shè)有一第一樞孔，用于該銷，該臂可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在該銷上，并能夠可轉(zhuǎn)動(dòng)地與該可移動(dòng)件接合，該臂具有一個(gè)抗失效達(dá)到三級(jí)疲勞的第三裝置，該第三等級(jí)大于該第一等級(jí)。
18.一種組件，應(yīng)用一可移動(dòng)件以驅(qū)動(dòng)該組件，該組件包括一第一臂，設(shè)置在該組件內(nèi)，具有一第一側(cè)部，該第一側(cè)部設(shè)有一第一孔；一第二臂，設(shè)置在該組件內(nèi)，具有一第二側(cè)部；一偏壓件，設(shè)置在該臂之間，包括一第一部，與該第一側(cè)部相鄰，以及一第二部，與該第二側(cè)部相鄰；以及一第一銷，設(shè)置在該第一孔內(nèi)，并與該第一部接合，以將該偏壓件固定在該臂之間。
19.如權(quán)利要求18所述的組件，其中該第二臂在該第二側(cè)部上還設(shè)有一第二孔，其中該組件還包括一第二銷，設(shè)置在該第二孔內(nèi)，并與該第二部接合，以將該偏壓件固定在該臂之間。
20.如權(quán)利要求18所述的組件，其中該偏壓件為一片簧。
21.一種組件，應(yīng)用一可移動(dòng)件以驅(qū)動(dòng)該組件，該組件包括一第一臂，設(shè)置在該組件中；一第二臂，設(shè)置在該組件中；一偏壓件，設(shè)置在該臂之間；以及裝置，用于將該偏壓件固定在該臂之間，并基本限制該第一和第二臂在側(cè)向和縱向截面中的變動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種夾緊組件。該組件包括位于臂端部的凸輪輪廓(72、74、76)。該凸輪輪廓(72、74、76)通過夾緊工具相接合，并控制工具的輸入力與位移的相互關(guān)系。凸輪輪廓包括一個(gè)由一半徑確定的第一部(72)，一個(gè)由一非線性方程確定并與第一部鄰接的第二部(74)，和一個(gè)由一線性方程確定并與該第二部鄰接的第三部(76)。該組件在側(cè)板(130)上還包括一被動(dòng)式失效方式。該組件的臂(110)的硬度大于側(cè)板(130)的硬度，并且在其旋轉(zhuǎn)點(diǎn)處具有最大截面高度以增加其強(qiáng)度。該裝置還包括通過設(shè)置在臂的側(cè)部上確定的孔中的銷(160)設(shè)置和固定在臂之間的片簧(150)。還公開了一種具有加大直徑的用以減小夾緊3英寸接頭所需的夾緊力的夾緊環(huán)。
文檔編號(hào)B25B27/10GK1553834SQ02817783
公開日2004年12月8日 申請(qǐng)日期2002年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月11日
發(fā)明者J·E·哈姆, R·R·鮑勒斯, J E 哈姆, 鮑勒斯 申請(qǐng)人:美國艾默生電氣公司