專利名稱：具有液力放大作用的馬達驅動的致動器的制作方法
相關申請的交叉引用本申請是于2000年11月8日提交的待審的在先美國專利申請No.09/708,904的延續(xù)。
在美國專利No.4968239中披露了一種機械模具夾緊機構，其中全部的公開內容在此被引用作為參考。簡單地說，該文獻披露了高速低作用力的傳送通路或低速高作用力的傳送通路的使用。但是這些通路應當交替地使用而不是加在一起使用。
該改進的致動器(20)概括地說包括第一傳送機構(50)，用于相對于馬達(23)以對應于馬達輸出端的額定第一比率來移動輸出部件(33)；以及第二傳送機構(60)，用于相對于馬達以對應于馬達輸出端的額定第二比率來移動該輸出部件；選擇器(34，39)，用于在載荷小于預定值時僅通過第一傳送機構將馬達輸出與輸出部件連接，而在載荷大于該預定值時通過第一和第二傳送機構將馬達輸出與輸出部件連接；其中輸出部件作用在載荷上的力是通過第一和第二傳送機構傳送的力的總和。
在優(yōu)選實施方案中，通過第一傳送機構作用在輸出部件上的力基本限制在預定值上。選擇器優(yōu)選只在載荷超過該預定值時通過第二傳送機構而將馬達輸出端連接至輸出部件。第二傳送機構的位移范圍優(yōu)選小于輸出部件的位移范圍，并且第二傳送機構可以設有離合器，它能夠在該輸出位移范圍內的任何位置處將第二傳送機構選擇性地連接至輸出部件。該離合器可以構成和安排成這樣，即，每當載荷大于該預定值時，它都能夠自動將第二傳送機構連接至輸出部件。第一傳送機構可以包括被預加載至預定值的彈簧(39)。該第一傳送機構可以包括滾珠螺桿(25)和螺母(34)，第二傳送機構可以包括流體靜力聯接器。在優(yōu)選實施方案中，馬達(23)是電動的，馬達輸出端是在馬達上的可旋轉的軸。
因此本發(fā)明的總體目的是提供一種改進的致動器，用于選擇性地克服反向負載而移動輸出部件。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種改進的致動器，它特別適用于在塑料模制設備中用來閉合半模。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種兩級式致動器，其中輸出部件在小的作用力下可以迅速移動通過位移范圍，并且然后當其需要填塞模具時，可以在較大的作用力下更慢地移動。
本發(fā)明的這些和其它目的和優(yōu)點可以從前面的和以下的說明書、附圖和所附的權利要求書中理解得更清楚。
簡要的


圖1是改進的致動器的垂直剖視局部示意圖。
優(yōu)選實施方案的詳細說明首先，應該理解的是，相同的參考符號用來在這幾個附圖中一致地標識相同的構件、部分或表面，同時這些元件、部分或表面可以通過整個書面說明書來進一步地描述或說明，該詳細說明是整個書面說明書的組成部分。除非另有說明，這些附圖用于與說明書一起閱讀(如剖面線，部件的設置，比率，程度等)，并且被認為是該發(fā)明的整個書面說明書的一部分。至于在下面說明書中所用的詞“水平”、“垂直”、“左邊”、“右邊”、“上面”和“下面”以及其形容詞和副詞派生詞(如“水平地”、“向右地”、“向上地”等)僅僅表示所示結構的在具體附圖面對著讀者時的取向。同樣，詞“向內地”和“向外地”大體上指的是表面相對于其軸線的延長線的取向或適當時候相對于轉動軸線的取向。
現在參照附圖，本發(fā)明概括地提供一種改進的致動器，其當前優(yōu)選的形式總體上以20來表示。
致動器20顯示出安裝在合適的支架21上。更具體地說，水平圓柱形導桿22從支架21的垂直表面向右延伸以便在下文中進行說明。電馬達23的定子或外殼安裝在支架21上，并且具有與滾珠螺桿25相連的可轉動的輸出軸24，所述滾珠螺桿從那里沿著平行于導桿22的軸線(x2-x2)的軸線(x1-x1)向右延伸。
所示的該致動器具有一特定結構的主體，總體上由26所表示。該主體具有下封閉凹槽28，用來接受和容納滾珠螺桿；上腔室29，其在兩個端部處設有對準的開口，用來容納導桿22的中間部分的通過；內腔室30；以及使腔室30與上腔室29相通的第一通道31和使通道31與下腔室28相通的分通道32。該主體具有用作輸出部件的孔眼33。更具體地說，外部負載L被施加在該孔眼33上。
活塞狀部件34可操作地設置在腔室28內以便沿著腔室軸向移動?；钊?4具有內螺母，它用來與滾珠螺桿25上的外螺紋相互嚙合。另外，活塞34具有外部凸緣，它通過O形環(huán)35和36被密封在凹槽壁上以形成環(huán)形液壓區(qū)域A1。因此，腔室38被密封，并且通過通道32與通道31相通。該活塞被預裝載，以通過彈簧39而對著腔室28中的臺肩而相對于主體向左移動。
波紋管狀的存儲器40可操作地設置在腔室30中并且通過止回閥41與通道31相通。止回閥41用來讓流體能夠從波紋管40的內部流到通道31，但是防止其沿著相反的方向流動。
總體上由42所表示的離合器組件可操作地設置在上腔室29中。該離合器組件包括圍繞著導桿22的環(huán)形驅動活塞43、多個套爪楔44、套爪環(huán)45、在主體和套爪環(huán)之間作用的盤形彈簧46以及在套爪環(huán)和套爪楔之間作用的線圈彈簧48。盤形彈簧46壓迫套爪環(huán)45而使其相對于主體向右移動直到套爪環(huán)45的右邊緣端部與從主體向內延伸進該腔室中的環(huán)形止動件49鄰接。彈簧48壓迫套爪楔而使其相對于套爪環(huán)向右移動并與驅動活塞的左端成緊密接合關系。彈簧46和48還壓迫驅動活塞而到達面對上主體腔室29內的向左的表面上的底部。活塞43通過O形環(huán)50被密封在主體上，并且通過O形環(huán)51被密封在導桿上，從而形成環(huán)形液壓區(qū)域A2。在腔室38中的流體通過連通通道31和32從而連續(xù)地與活塞43的右端表面和主體之間的空間52相通。
滾珠螺桿25和螺母34包括總體上由50所表示的第一傳送機構，用來使輸出部件33相對于馬達以對應于馬達輸出的額定第一比率移動。換句話說，當負載小于由彈簧39的預加載建立的預定數值的時候，活塞/螺母34保持與主體26接觸，并且輸出部件的軸向運動因此將只是滾珠螺桿25的導程的函數。因此，馬達輸出部件每轉動一周該輸出部件將沿著適當的方向移動特定的距離?？傮w上由60表示的第二傳送機構包括離合器組件42。基本上，只要作用在輸出部件上的負載L小于預定的數值，輸出部件的運動就由滾珠螺桿單獨地控制，并且第二傳送機構不工作。在這點上，由彈簧39施加在活塞34上的力設定了通過第一傳送機構所施加的力的預定的最大值。但是，假如所施加的負載L超過由彈簧39施加的力的話，則滾珠螺桿的繼續(xù)轉動會使活塞34相對于主體向右移動，從而降低了腔室38的體積并且迫使流體穿過通道32和31流進腔室52。這又驅動活塞43向左，并且使套爪楔緊緊地與導桿嚙合。之后，流體從腔室38繼續(xù)流動穿過通道32、31將使活塞43相對于主體移動，從而使主體相對于套爪楔44與導桿22嚙合的位置而移動。由于活塞/螺母34的區(qū)域A1被設計成明顯小于活塞43的區(qū)域A2，所以馬達每轉動一周時當通過第二傳送機構而被驅動時主體的運動比由滾珠螺桿單獨直接驅動的時候小得多。同時，由馬達和螺紋施加的力將乘以活塞面積比A2/A1。
概括地說，當所施加的負載小于由彈簧39所施加的預加載力的時候，馬達的轉動將使輸出部件單獨由滾珠螺桿/螺母機構按要求向左或向右轉換。在這個情況中，離合器沒有被啟動，并且只是沿著導桿滑動。但是，當所施加的負載超過由彈簧39所施加的力的時候，活塞34相對于主體移動，從而迫使流體從腔室38流進腔室52。然后這使得驅動活塞43能夠向左移動，從而啟動離合器并且在主體和輸出部件上施加額外的力?？梢允┘釉擃~外的力的輸出行程被限制在由面積比A2/A1所除的活塞34的行程上。施加在輸出部件上的整個力因而為液壓力加上彈簧預加載力，或是通過第一和第二傳送裝置所傳遞的力的總和。變型本發(fā)明考慮到可以作出許多變化和改變。例如，在優(yōu)選的實施方案中，馬達23被顯示為具有可轉動輸出軸的電動馬達。但是該馬達并不限于這種形式，它也可以包括其它形式。例如，馬達23可以為氣動操作的或液壓操作的。在另一個結構中，與可轉動軸相反，馬達可以具有線性輸出部件。同樣，離合器機構的具體結構也可以按要求隨時改變?？梢圆捎帽P形彈簧以外的彈簧來代替它。
因此，雖然已經顯示并描述了該改進的致動器的當前優(yōu)選形式，并且說明了其幾個變型，但是本領域普通技術人員將會理解，在不脫離由下面的權利要求所限定和區(qū)分的本發(fā)明的宗旨的情況下可以作出各種附加的變化和改變。
權利要求
1.一種用于選擇性地使輸出部件根據馬達的輸出而克服相反的負載而移動的致動器，包括第一傳送機構，用來使所述輸出部件相對于所述馬達以相對于所述馬達輸出的額定第一比率而移動；第二傳送機構，用來使所述輸出部件相對于所述馬達以相對于所述馬達輸出的額定第二比率而移動；選擇器，用來在所述負載小于預定數值的時候只是通過所述第一傳送機構將所述馬達輸出與所述輸出部件連接，并且用來在所述負載大于所述預定數值的時候通過所述第一和第二傳送機構將所述馬達輸出與所述輸出部件連接；其中，由所述輸出部件施加在所述負載上的力是通過所述第一和第二傳送機構所傳遞的力的總和。
2.如權利要求1所述的致動器，其中由所述第一傳送機構施加在所述輸出部件上的力基本上限制在所述預定數值上。
3.如權利要求2所述的致動器，其中所述選擇器只是在所述負載超過所述預定數值的時候通過所述第二傳送機構使所述馬達輸出與所述輸出部件相連。
4.如權利要求1所述的致動器，其中所述第二傳送機構的移動范圍明顯小于所述輸出部件的移動范圍，并且所述第二傳送機構設有能夠有選擇地使所述第二傳送機構與所述輸出部件在所述輸出部件移動范圍中的任意位置處相連的離合器。
5.如權利要求4所述的致動器，其中將所述離合器構成并設置成這樣，即，只要所述負載大于所述預定數值就自動地使所述第二傳送機構與所述輸出部件相連。
6.如權利要求2所述的致動器，其中所述第一傳送機構包括被預加載到所述預定數值的彈簧。
7.如權利要求1所述的致動器，其中所述第一傳送機構包括滾珠螺桿和螺母。
8.如權利要求1所述的致動器，其中所述第二傳送機構包括流體靜力聯接器。
9.如權利要求1所述的致動器，其中所述馬達是電動的。
10.如權利要求1所述的致動器，其中所述馬達輸出為可轉動的軸。
11.一種用于有選擇地使輸出部件根據馬達的輸出而克服相反的負載而移動的致動器，包括第一傳送機構，用來使所述輸出部件相對于所述馬達以相對于所述馬達輸出的額定第一比率而移動；第二傳送機構，用來使所述輸出部件相對于所述馬達以相對于所述馬達輸出的額定第二比率而移動；以及選擇器，用來通過所述傳送機構中的至少一個而使所述馬達輸出與所述輸出部件相連。
12.如權利要求11所述的致動器，其中所述選擇器用于在所述負載小于預定數值的時候只是通過所述第一傳送機構將所述馬達輸出與所述輸出部件連接，并且用來在所述負載大于所述預定數值的時候通過所述第一和第二傳送機構將所述馬達輸出與所述輸出部件連接。
13.如權利要求11所述的致動器，其中所述第一傳送機構是機械的。
14.如權利要求11所述的方法，其中所述第二傳送機構是流體靜力的。
15.如權利要求11所述的致動器，其中所述選擇器可操作地設置而用來自動地通過所述傳送機構中的至少一個而使所述馬達輸出與所述輸出部件相連。
16.如權利要求15所述的致動器，其中所述選擇器可操作地設置而用來通過所述傳送機構中的兩個而使所述馬達輸出與所述輸出部件相連。
17.如權利要求16所述的致動器，其中所述選擇器可操作地設置而用來在所述負載大于所述預定數值的時候通過所述傳送機構中的兩個來使所述馬達輸出與所述輸出部件相連。
18.如權利要求11所述的致動器，其中所述第二傳送機構的移動范圍明顯小于所述輸出部件的移動范圍，并且所述第二傳送機構設有能夠有選擇地使所述第二傳送機構與所述輸出部件在所述輸出部件移動范圍中的任意位置處相連的離合器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于根據馬達(23)的輸出(24)而有選擇地使輸出部件(33)克服相反的負載(L)移動的致動器(20)。該致動器包括:第一傳送機構(50),用來使輸出部件相對于馬達以對應于馬達輸出的第一額定比率移動;第二傳送機構(60),用來使輸出部件相對于馬達以對應于馬達輸出的第二額定比率移動;選擇器(34,39),用來在所述負載小于預定數值的時候只是通過所述第一傳送機構(50)將所述馬達輸出與所述輸出部件連接,并且用來在所述負載大于所述預定數值的時候通過所述第一和第二傳送機構(50,60)將所述馬達輸出與所述輸出部件連接。由所述輸出部件施加在所述負載上的力是通過所述第一和第二傳送機構所傳遞的力的總和。
文檔編號B29C45/67GK1360157SQ0113782
公開日2002年7月24日 申請日期2001年11月8日 優(yōu)先權日2000年11月8日
發(fā)明者戴維·蓋格, 托馬斯·H·切佩爾 申請人:莫戈公司