旋轉(zhuǎn)帽的制作方法
【專利說(shuō)明】旋轉(zhuǎn)帽
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求了提交于2013年4月12日的名稱為旋轉(zhuǎn)帽的具有系列號(hào)61/811，575的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過(guò)引用整體地被包含到這里。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明通常涉及致動(dòng)器，并且更具體地，涉及用于的桿部的旋轉(zhuǎn)帽，該桿部在致動(dòng)器中被使用以減少?gòu)澗厍覝p少側(cè)向運(yùn)動(dòng)。
【背景技術(shù)】
[0004]致動(dòng)器是經(jīng)常被適用于抬舉或移動(dòng)物體或夾持物體以防止運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。致動(dòng)器可采用線性或非線性運(yùn)動(dòng)。致動(dòng)器的示例包括液壓缸、氣動(dòng)缸、電動(dòng)機(jī)等。致動(dòng)器被使用于很多應(yīng)用中，包括建筑設(shè)備、工程車輛和制造機(jī)器等。例如，液壓缸是可通過(guò)單向沖程提供單向力的機(jī)械致動(dòng)器。液壓缸包括缸筒，活塞在缸筒中被連接到來(lái)回移動(dòng)的桿部。
[0005]致動(dòng)器具有與桿部的校準(zhǔn)誤差(misalignment)相關(guān)的劣勢(shì)和缺點(diǎn)。這種校準(zhǔn)誤差是在缸體上的設(shè)置平衡不良或者負(fù)載偏離中心的結(jié)果。例如，當(dāng)桿部接觸不平整的表面時(shí)可發(fā)生這種情況。該問(wèn)題可引起缸體損壞，并且缸體最終失效。
[0006]液壓缸的制造商已經(jīng)做出了很大的努力，以減小或消除作為校準(zhǔn)誤差結(jié)果而引起的缸體的側(cè)向負(fù)載。盡管缸體的校準(zhǔn)對(duì)液壓缸的使用壽命具有直接影響，但幾乎不可能實(shí)現(xiàn)液壓缸的完美的校準(zhǔn)。用于許多設(shè)備的致動(dòng)器是客戶定制且成本很高，所以延長(zhǎng)它們的使用壽命和操作意味著有效的節(jié)省。
[0007]然而，這些現(xiàn)有技術(shù)的方法和系統(tǒng)沒(méi)有顯著地減少或消除彎矩，彎矩導(dǎo)致在桿部上的應(yīng)力，并且最終導(dǎo)致桿部斷裂。因此，需要能操作以減小可能導(dǎo)致缸體裝置故障的彎矩的致動(dòng)器。
[0008]本發(fā)明的系統(tǒng)和方法旨在克服一個(gè)或多個(gè)在現(xiàn)有可用的致動(dòng)器中的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，提供了一種致動(dòng)器。致動(dòng)器包括桿部和旋轉(zhuǎn)帽，桿部在桿部的一個(gè)遠(yuǎn)端部具有插座部。旋轉(zhuǎn)帽包括:基部，其具有內(nèi)表面和外表面，外表面在限定基部的外表面的平面的中心具有半徑原點(diǎn)；以及鼓起的圓頂部，其被設(shè)置在基部的內(nèi)表面上。鼓起的圓頂部被安裝在桿部的插座部中。鼓起的區(qū)域位于鼓起的圓頂部或插座部中的至少一個(gè)上。旋轉(zhuǎn)帽響應(yīng)于具有負(fù)載的情況下的角度校準(zhǔn)誤差而相對(duì)于桿部?jī)A斜一傾斜角度。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，提供了組裝致動(dòng)器的方法。該方法包括形成在桿部的一個(gè)遠(yuǎn)端部具有插座部的桿部的步驟和形成旋轉(zhuǎn)帽的步驟。所形成的旋轉(zhuǎn)帽包括基部和鼓起的圓頂部，基部具有內(nèi)表面和外表面，外表面在限定基部的外表面的平面的中心具有半徑原點(diǎn)。鼓起的圓頂部被設(shè)置在基部的內(nèi)表面上，并且被安裝在桿部的插座部中。鼓起的區(qū)域位于鼓起的圓頂部或插座部中的至少一個(gè)上。旋轉(zhuǎn)帽響應(yīng)具有的情況下的角度校準(zhǔn)誤差而相對(duì)于桿部?jī)A斜一傾斜角度。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，致動(dòng)器包括用于形成在桿部的一個(gè)遠(yuǎn)端部具有插座部的桿部的一種裝置，并且提供了用于形成旋轉(zhuǎn)帽的一種裝置。旋轉(zhuǎn)帽包括基部和鼓起的圓頂部，基部具有內(nèi)表面和外表面，外表面在限定基部的外表面的平面的中心具有半徑原點(diǎn)。鼓起的圓頂部被設(shè)置在基部的內(nèi)表面中，并且被安裝在桿部的插座部上。鼓起的區(qū)域位于鼓起的圓頂部或插座部中的至少一個(gè)上。旋轉(zhuǎn)帽響應(yīng)具有的情況下的角度校準(zhǔn)誤差而相對(duì)于桿部?jī)A斜一傾斜角度。
[0012]在這方面，在詳細(xì)地說(shuō)明至少一個(gè)本發(fā)明的實(shí)施方式之前，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明并不將其應(yīng)用限制于在下面描述中闡述或在附圖中示出的結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)和構(gòu)件的布局。本發(fā)明在除了所描述的方面可用，還能夠以多種方式被實(shí)踐且實(shí)施。而且，還應(yīng)了解的是，本文所采用的措辭和術(shù)語(yǔ)以及摘要是出于描述的目的，并且不被認(rèn)為是限制。
[0013]如此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可了解的是，本發(fā)明所基于的構(gòu)想易于被使用作為用于其他用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的多種目的的結(jié)構(gòu)、方法和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。因此，重要的是，只要等同的結(jié)構(gòu)不偏離本發(fā)明的主旨和范圍，權(quán)利要求被認(rèn)為包括該等同的結(jié)構(gòu)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1表示的致動(dòng)器的剖視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的桿部和插座部。
[0015]圖2表示與根據(jù)本發(fā)明的桿部一同被示出的旋轉(zhuǎn)帽的側(cè)視圖。
[0016]圖3表示根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)帽的剖視圖。
[0017]圖4表示根據(jù)本發(fā)明的桿部的插座部的頂視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]現(xiàn)在參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器10的剖視圖被示出。下面所示且討論的致動(dòng)器10是液壓缸總成。但是，本發(fā)明不意味著被限制于液壓缸。本發(fā)明的原理可應(yīng)用于諸如液壓、氣動(dòng)電子和任何其他類型的致動(dòng)器的其他類型的致動(dòng)器。
[0019]液壓缸總成10具有筒部20和桿部30。桿部30可滑動(dòng)地被容納于筒部20中，并且延伸穿過(guò)筒部20。桿部30具有兩個(gè)端部32、34。桿部30在一個(gè)端部32處具有插座部40。致動(dòng)器10具有靠近與插座部40相對(duì)的端部34的基座50。在根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，桿部30可為圓柱狀。然而，其他幾何形狀可被用于桿部30。在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)桿部30被用于指桿部，并且也被用于指活塞和桿部結(jié)合的單件。桿部30的插座部40可為桿部30的獨(dú)立的附件。可選地，桿部30可被制造為帶有插座部40的單件。
[0020]液壓缸總成10還具有旋轉(zhuǎn)帽60。旋轉(zhuǎn)帽60和桿部30的遠(yuǎn)端部的立體視圖在圖2中示出。旋轉(zhuǎn)帽60與桿部30的遠(yuǎn)端部的剖視圖在圖3中示出。
[0021]旋轉(zhuǎn)帽60包括基部70和鼓起的圓頂部80。旋轉(zhuǎn)帽60的基部70具有內(nèi)表面72和外表面74。如圖3和4所示，旋轉(zhuǎn)帽60的鼓起的圓頂部80被設(shè)置在基部70的內(nèi)表面72上。鼓起的圓頂部80可被安裝在桿部30的插座部40中?；?0和鼓起的圓頂部80通常由諸如鋼的金屬形成，并且可由與被用于形成桿部30的材料相同的材料形成。然而，只要所選的材料對(duì)于缸體總成10的應(yīng)用來(lái)說(shuō)具有足夠的強(qiáng)度，其他材料也可被使用于形成基部70和鼓起的圓頂部80?；?0可以為圓形。
[0022]鼓起的圓頂部80是圓頂形狀或者半球形的，并且被成形以適應(yīng)桿部30的插座部40(見(jiàn)圖4)。旋轉(zhuǎn)帽60的鼓起的圓頂部80具有中心軸線，中心軸線通常被定位為與桿部30的軸線A —致。鼓起的圓頂部80具有半徑原點(diǎn)85，半徑原點(diǎn)85位于限定了基部70的外表面74的平面上。半徑原點(diǎn)85的特定的位置在旋轉(zhuǎn)帽60的旋轉(zhuǎn)期間提供了零側(cè)向運(yùn)動(dòng)，并且減小了在桿部30中的彎矩。鼓起的圓頂部80的半徑原點(diǎn)85沿著限定了基部的外表面的平面的中心處的中心軸線。半徑原點(diǎn)85被示出于圖3和4中。軸線A被示出于圖3中。
[0023]在根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，基部70是圓形的，并且桿部30是圓柱形的。圖2和圖3示出了圓柱形的桿部30和圓形的基部70。在某些實(shí)施方式中，基部70的直徑小于、大于或者等于桿部30的外直徑的直徑。在圖2和3中，基部70的直徑比桿部30的外直徑更大。
[0024]因?yàn)楦蟮幕?0能保護(hù)致動(dòng)器所作用的物體，所以通常優(yōu)選地是具有比桿部30的平面部36更大的基部70。通常當(dāng)致動(dòng)器10操作時(shí)，抬舉、移動(dòng)或夾持的物體可通過(guò)桿部30由應(yīng)力和變形損壞。然而，較大的基部70能防止這種損壞。因?yàn)閳A形的基部70的直徑至少與圓柱形的桿部30的外直徑一樣大，所以基部70保護(hù)了桿部30的遠(yuǎn)端部，并且尤其保護(hù)了在桿部30的遠(yuǎn)端部的桿部30的平面部36。更進(jìn)一步，給定根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)帽60的幾何形狀和圓頂部80的接觸面積，基部70的尺寸不會(huì)影響液壓缸總成10的等級(jí)，也不會(huì)不利地影響液壓缸總成10的性能。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，基部70的表面面積和桿部30的平面部36的表面面積的比率可從1:1變化到2:1或者更多。
[0025]如上述，由于施加于桿部30的負(fù)載的角度校準(zhǔn)誤差，液壓缸總成10遇到困難。例如，歸因于在液壓缸總成10操作期間的桿部30的校準(zhǔn)誤差，這可由超載引起，其中可部分地歸因于在抬舉期間的負(fù)載方向的改變。桿部30的角度校準(zhǔn)誤差引起桿部30中的彎矩，桿部30中的彎矩會(huì)導(dǎo)致桿部30失效，并且導(dǎo)致缸體總成10失效。因此，重要的是消除或者至少減小在桿部30中的彎矩，以便桿部30不會(huì)失效并且液壓缸總成10能盡可能長(zhǎng)地操作。
[0026]液壓缸總成10包括旋轉(zhuǎn)帽60，旋轉(zhuǎn)帽60被設(shè)計(jì)為保護(hù)桿部30以防由于角度校準(zhǔn)誤差而損壞。旋轉(zhuǎn)帽60被安裝于桿部30的端部32。旋轉(zhuǎn)帽60在響應(yīng)于具有負(fù)載的情況下的角度校準(zhǔn)誤差而相對(duì)于桿部30傾斜一傾斜角度。在根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)帽60的傾斜角度小于或者等于5度。在其他實(shí)施方式中，缸體可被設(shè)計(jì)為超過(guò)5度的傾斜角度。
[0027]插座部40的尺寸被設(shè)置為適應(yīng)于旋轉(zhuǎn)帽60的鼓起的圓頂部80，并且反之亦然。圖4不出了根據(jù)本發(fā)明的桿部30的插座部40的頂視圖。然而，插座40并不被成形為或被設(shè)置尺寸為與鼓起的圓頂部80完全匹配。例如，圖3示出了形成在桿部30的端部32的平面部36和旋轉(zhuǎn)帽60的內(nèi)表面72之間的間隙90。
[0028]間隙90提供了視覺(jué)指示，該視覺(jué)指示用于當(dāng)超過(guò)最大傾斜角度時(shí)使液壓缸總成10的使用者知曉。這很重要，因?yàn)槿绻麠U部30在超過(guò)最大傾斜角度的傾斜角度被操作，則桿部30可被損壞。由于旋轉(zhuǎn)帽60響應(yīng)于桿部30的角度校準(zhǔn)誤差而傾斜，當(dāng)旋轉(zhuǎn)帽60以最大傾斜角度或超過(guò)最大傾斜角度的角度傾斜時(shí)，基部70的內(nèi)表面72的一部分會(huì)接觸桿部30的平面部36。間隙90將在基部70的內(nèi)表面72和桿部30的平面部36之間發(fā)生接觸的位置閉合。然而，間隙90仍然在基部