CN101868632A - 带有位置控制和位置调节装置的气动致动器 - Google Patents

带有位置控制和位置调节装置的气动致动器 Download PDF

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Abstract

提供了一种适于位置控制和位置调节的比例致动器阀(110)。比例致动器阀(110)包括具有至少两个腔(324，325)的阀外壳(112)。所述腔由一个或多个密封构件(322)分开。提供在阀外壳(112)中可移动的阀滑块(113)。在阀滑块(113)中形成一个或多个凹槽(329)。所述一个或多个凹槽(329)与阀外壳(112)的两个腔(324，325)气动地连通。在阀滑块(113)中还形成一个或多个孔(327，328)。一个或多个孔(327，328)与一个或多个凹槽(329)气动地连通。阀滑块(113)相对于阀外壳(112)的移动提供了气动阀动作。

Description

带有位置控制和位置调节装置的气动致动器
技术领域
本发明涉及气动致动器，并且更具体地，涉及带有位置控制和位置调节装置的气动致动器。
背景技术
致动器是执行一些机械动作的装置。一种致动器是活塞，其中活塞的柱塞以往复的方式运动。因此柱塞可被连接至一些形式的工件或其它机械系统。
虽然一些致动器被用于移动工件，但是其它致动器被用于维持工件的恒定位置。在由工件施加的力或施加在工件上的力不是恒定的时候，维持工件的恒定位置可能变得困难。在可变的力的情况下，致动器可能趋于在最优位置之间振动。
解决这一问题的一种尝试是提供气动致动器。气动致动器向柱塞的一侧提供气动压力。所提供的压力可被供应成使得柱塞保持在固定位置或向期望的方向移动。用致动器维持期望位置存在的问题是当作用致动器上的力改变时，供应到致动器的气动压力也必须改变以维持期望位置。例如，如果施加到致动器的力增大，那么气动压力也必须增大。类似地，如果施加到致动器的力减小，那么气动压力也必须减小。
以往的问题在于响应施加在致动器上的力的改变而调节气动压力的能力。所采用的一种方法是在工件上设置换档阀并将换档阀与致动器气动地连通。换档阀与致动器一起移动并且这样如果致动器移动，那么换档阀也做同样移动。一旦致动器移动了预定距离，换档阀打开或关闭以允许致动器内的气动压力增大、减小或保持恒定。采用换档阀的问题是换档阀通常具有供空气流动的恒定的截面面积，并且因此只有“打开”和“关闭”位置。因此，这些换档阀的截面面积不得选得太大，因为在短行程上的快速反应将会引起谐振。然而，通常期望有快的反应时间。因此，必须权衡阀的截面面积和谐振的风险。因为这种折衷，换档阀通常具有超过目标位置的固有问题。这是因为不论致动器距它的期望位置多近，都提供/释放相同量的空气。
因此，本领域需要提供一种适当地维持致动器的位置并能调节致动器的位置的比例致动器阀。
发明内容
根据本发明的实施方式提供了适于位置控制和位置调节的比例致动器阀。比例致动器阀包括阀外壳，阀外壳具有至少两个腔。比例致动器阀还包括阀滑块，其中阀滑块可在阀外壳中移动。在比例致动器阀中形成一个或多个凹槽。该一个或多个凹槽与阀外壳的至少两个腔气动地连通。在比例致动器阀中形成一个或多个孔。该一个或多个孔与该一个或多个凹槽气动地连通。阀滑块相对于阀外壳的移动提供气动阀的动作。
根据本发明的实施方式，提供了用于形成比例致动器阀的方法。该方法包括提供阀外壳并用多个密封构件将阀外壳分成至少两个腔。该方法还包括在阀外壳中设置阀滑块。该方法还包括在比例致动器阀中形成一个或多个孔。该方法还包括在比例致动器阀中形成一个或多个凹槽。该一个或多个凹槽与该一个或多个孔连通并且该一个或多个凹槽与该至少两个腔连通。
根据本发明的实施方式，提供了用于调节供应到气动致动器的气动空气的方法。该方法包括将元件连接至气动致动器，其中第一力作用在该元件上并且该气动致动器在该元件上提供与第一力相反的第二力。该方法还包括提供比例致动器阀。比例致动器阀控制流向和离开气动致动器的空气供应。比例致动器阀包括一个或多个凹槽。通过作用在元件上的第一力的改变来确定为空气流动而打开的截面面积。
在设备的一个方面，阀外壳包括至少三个腔。
在设备的另一方面，腔通过多个密封构件分开。
在设备的又一方面，至少一个腔充入操作压力。
在设备的又一方面，至少一个腔在比例致动器阀外部排气。
在设备的又一方面，阀滑块的第一端连接至基座。
在设备的又一方面，阀外壳的一部分连接至基座。
在设备的又一方面，阀滑块相对于阀外壳可调节。
在设备的又一方面，一个或多个凹槽包括不一致的截面面积。
在设备的又一方面，一个或多个凹槽包括基本上一致的截面面积。
在设备的又一方面，一个或多个凹槽形成在阀滑块中。
在设备的又一方面，一个或多个凹槽包括多个孔。
在设备的又一方面，一个或多个凹槽形成在至少一个腔中。
在设备的又一方面，阀滑块还包括多个密封构件。
在设备的又一方面，一个或多个凹槽的截面面积成形为截面面积随着距离一个或多个孔的距离的增大而减小。
在设备的又一方面，一个或多个凹槽的最大截面面积至少与一个或多个孔的截面面积一样大。
在设备的又一方面，一个或多个凹槽的最大截面面积小于一个或多个孔的截面面积。
在设备的又一方面，一个或多个孔形成在阀滑块中。
在设备的又一方面，一个或多个孔形成在阀外壳中。
在设备的又一方面，比例致动器阀连接至元件，该元件又连接至致动器。
在设备的又一方面，用杠杆系统将比例致动器阀连接至元件。
在设备的又一方面，比例致动器阀的行程不同于致动器的行程。
在设备的又一方面，比例致动器阀行程的方向不同于致动器的行程。
在设备的又一方面，比例致动器阀的行程与致动器的行程基本上相同。
在方法的一方面，该方法还包括用多个密封构件将阀外壳分成至少三个腔。
在方法的另一方面，该方法还包括将阀滑块与基座连接。
在方法的又一方面，该方法还包括将阀外壳与基座连接。
在方法的又一方面，阀滑块相对于阀外壳可调节。
在方法的又一方面，一个或多个孔形成在阀滑块中。
在方法的又一方面，一个或多个孔形成在阀外壳中。
在方法的又一方面，该方法还包括形成具有不一致的截面面积的一个或多个凹槽。
在方法的又一方面，该方法还包括形成具有基本上一致的截面面积的一个或多个凹槽。
在方法的又一方面，该方法还包括在阀滑块中形成一个或多个凹槽。
在方法的又一方面，该方法还包括在阀外壳中形成一个或多个凹槽。
在方法的又一方面，该方法还包括将一个或多个凹槽形成为多个孔。
在方法的又一方面，一个或多个凹槽的形状使得截面面积随着距离一个或多个孔的距离的增大而减小。
在方法的又一方面，该方法还向至少三个腔的至少一个提供操作压力。
在方法的又一方面，该方法还设置至少三个腔的至少一个腔连通至排气装置。
在方法的又一方面，比例致动器阀还包括阀外壳，其中阀外壳连接至元件。
在方法的又一方面，该方法还包括利用杠杆系统将比例致动器阀连接至元件。
在方法的又一方面，比例致动器阀的行程不同于元件的行程。
在方法的又一方面，比例致动器阀行程的方向不同于元件的行程。
在方法的又一方面，该方法还包括在比例致动器阀的阀滑块中形成一个或多个凹槽。
在方法的又一方面，该方法还包括形成具有可变截面面积的一个或多个凹槽。
在方法的又一方面，该方法还包括在阀滑块中形成一个或多个孔以与致动器连通，并且形成一个或多个凹槽，该凹槽的形状使得一个或多个凹槽的截面面积随着距离一个或多个孔的距离的增大而减小。
在方法的又一方面，该方法还包括将一个或多个凹槽设置成使得空气通过比例致动器阀被供应到致动器的速率随着比例致动器阀的行程的增大而增大。
在方法的又一方面，比例致动器阀减小了气动致动器的振动。
附图说明
图1示出了根据本发明实施方式的带有比例致动器阀的致动器。
图2示出了处于在阀致动器向该致动器提供气动流体之前的位置的带有比例致动器阀的致动器。
图3示出了根据本发明实施方式的比例致动器阀的截面图。
图4示出了根据本发明实施方式的比例致动器阀的中间腔的截面图。
图5a示出了带有凹槽和孔的阀滑块，孔形成在该凹槽中。
图5b示出了带有一个或多个凹槽的阀滑块，所述每个凹槽中包括多个形成于其中的孔。
图6示出了用杠杆系统连接的致动器和比例致动器阀。
图7示出了根据本发明另一实施方式的比例致动器阀。
具体实施方式
图1-7和以下的说明描述了具体实施例，以教导本领域技术人员如何制造和使用本发明的最优模式。为了教导发明原则，简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应当理解落在本发明的范围内的上述实施例的变形。本领域技术人员应当理解，以下描述的特征可以以各种方式结合，以形成本发明的多种变形。作为结果，本发明不限于以下描述的具体实施例，而仅由权利要求和其等同方式限定。
图1示意性地示出了气动致动器100。气动致动器100包括外壳101、杆102、和柱塞103。虽然气动致动器100示出为单作用气缸，但应当理解该致动器也可以是双作用气缸。在所示出的实施方式中，外壳101定位在基座107上，杆102在第一端连接至柱塞103并且在第二端连接至元件104。然而，应当理解在替代的实施方式中，外壳101可以被连接至元件104并且杆102的该端可连接至基座107。
杆102将机械力从致动器100传递到元件104。虽然示出的致动器100带有杆102，但是在一些实施方式中致动器100可以包括相对于致动器外壳101的外表面移动的滑架，即，气动致动器100包括例如无杆型气缸或鼓风器。
元件104可以具有一个或多个作用在其上的力。如图1中所示，例如，由一些工作负载提供第一力105。由致动器100提供的第二力106也作用在元件104上。为了将元件104维持在基本上恒定的位置，必须保持第二力106基本上等于第一力105。根据本发明的另一实施方式，第二力106大于或小于第一力105，并且因此，元件104沿较大力的方向移动。
在一些实施方式中，可能有利的是控制元件104的位置。假设与元件104连接的是比例致动器阀110，例如，该比例致动器阀利用连接线路114与致动器100气动地连通。比例致动器阀110可以通过公知方式连接至元件104。根据一种实施方式，比例致动器阀110包括3/3-通阀。然而，应当理解比例致动器阀110不应当限于这种类型的阀，并且诸如5/3-通阀的其它公知阀也可以被使用，例如在气动致动器100包括双作用气缸时。本发明可以采用其它公知阀，并且所使用的具体阀不应当被以上提供的实施例所限定。
比例致动器阀110包括外壳112和阀滑块113。在至少一端上，阀滑块113连接至基座111。在替换的实施方式中，如图所示，阀滑块113可以连接至元件104而不是与元件104连接的外壳112。在这个替换的实施方式中，外壳112的一部分可连接至基座111。在任何一种实施方式中，基座111可以是可移动的基座，其中调节基座111以获得期望的致动器位置。基座111的移动导致相对于阀外壳112调节阀滑块113。下面将更具体地描述期望的致动器位置的调节。
图2示出了致动器100，其中第一力105大于第二力106。在该实施方式中，元件104已从其期望位置向下移动。如示出的那样，柱塞103已经移动到比图1中示出的更接近基座107。随着元件104的移动，比例致动器阀110也已经相对于阀滑块113移动。响应于该移动，比例致动器阀110向致动器100的底部提供气动压力。随着压力被供应到致动器100，由致动器100提供的第二力106增大，因此在向上的方向上推动活塞103和杆102，如图1和2中所示。比例致动器阀110将持续向致动器100供应气动压力，直到元件104和致动器阀外壳112返回到它们的原始期望位置。
如果不是这样，而是第一力105减小，元件104和致动器阀外壳112将会在向上的方向上移动(未示出)。在这种情况下，比例致动器阀110会通过将气动压力从致动器100释放到周围环境来响应。气动压力的释放导致元件104和致动器阀外壳112返回到它们的原始期望位置。
元件104和致动器阀外壳112的期望位置能够通过例如操作器调节。如下面更具体地讨论的，阀外壳112相对于阀滑块113的位置决定是向致动器100供应气动压力还是从致动器100释放气动压力。因此，通过调节与阀滑块113连接的基座111，基座能够调节元件104的期望位置。这是可能的，因为比例致动器阀110将供应或释放气动压力直到阀滑块113返回到比例致动器阀110的“中间”位置。因此，即使第一力105没有改变，也可以通过调节基座111的位置来改变元件104的位置。例如，如果期望提升元件104，那么基座111也被提升。响应于基座111并且因此，响应于阀滑块113提升，比例致动器阀110将向致动器100供应气动压力。因为第一力105没有改变，那么第二力106将会大于第一力105。比例致动器阀110将供应气动压力直到元件104被提升至它的新期望位置。
如果期望降低元件104，可以采取相同的步骤；然而，基座111将被降低而非提升。在这种情况下，比例致动器阀110将释放气动压力直到元件104降低到新期望位置。
图3示出了根据本发明实施方式的比例致动器阀110的截面图。比例致动器阀110包括外壳112、可移动的滑块113、密封构件322a-d、密封点323a-d以及腔324、325和326。
虽然示出了四个密封构件，但是应当理解可以使用更多或更少的密封构件。类似地，图3中虽然示出了三个腔，应当理解比例致动器阀110可以包括任意数量的腔，并且以三个腔作为参考是为了清楚和前后一致的目的。根据一种实施方式，至少一个腔气动地与操作压力连通。在一些实施方式中，第一腔324气动地与操作压力连通，操作压力可由加压空气源(未示出)提供。为了清楚的目的，以下的讨论仅涉及与操作压力连通的第一腔324。然而，应当理解其它腔在第一腔324的基础上或作为第一腔324的替代也可以与操作压力连通。
根据本发明的实施方式，至少一个腔与排气装置(未示出)气动地连通。根据一种实施方式，第三腔326与排气装置气动地连通。为了清楚的目的，以下的讨论仅涉及与排气装置连通的第三腔326。然而，应当理解其它腔在第三腔326的基础上或作为第三腔326的替代也可以与排气装置连通。在一些第三腔326与排气装置连通的实施方式中，密封构件322d可以被省略并且第三腔326可以包括排气装置。当提供密封构件322d时，第三腔可以包括向周围环境排气的独立口(未示出)。应当理解在一些实施方式中，第三腔326可以被省略。在该实施方式中，代替第三腔326，比例致动器阀110可以包括少于三个的腔和排气装置。因此，虽然以下的讨论涉及三个腔，但本发明并不限于该实施方式。
根据本发明的实施方式，至少一个腔同时对操作压力和排气装置都隔离。在一种实施方式中，该腔包括第二腔325。虽然以下的讨论仅涉及第二腔325对操作压力和排气装置都隔离，但应当理解其它腔在第二腔325的基础上或作为第二腔325的替代也可以被隔离。当具有比例致动器阀110时，致动器100可以经过比例致动器阀110与排气装置和加压空气源连通。
图4更具体地示出了比例致动器阀110的第二腔325。如所看到的，阀滑块113可以包括一个或多个孔327和328。虽然图中仅示出了孔327和孔328，但应当理解还可以设置额外的孔。设置所述孔以连通致动器100和腔324、325、326。在一些实施方式中，可以设置供应线路114以与孔328和致动器100连通。如图3中所示，供应线路114可以连接至阀滑块113的一端，或可选择地，可以连接至致动器外壳112。虽然示出了孔327和328，应当理解上述孔可以被省略，在这种情况下，第二腔325的出口将通过比例致动器阀外壳112引导。在这种情况下，供应线路114将被连接至比例致动器阀外壳112。
也可以设置与孔327、328连通的一个或多个凹槽329。虽然示出了两个凹槽329，这仅是为了清楚并且应当理解可以使用任何数量的凹槽，并且权利要求不应当限于两个凹槽329。而且，虽然示出的凹槽329位于阀滑块113的中间，但应当理解还可以在沿着阀滑块113的替换位置或额外位置设置凹槽。例如，在一些实施方式中，一个或多个凹槽可被设置在阀滑块113中并且被定位成使得当阀滑块113位于中间位置时，在腔324中定位有凹槽且在腔326中定位有凹槽。在该实施方式中，孔327可被省略并且供应线路114可被直接连接至外壳112。可选择地，一个或多个凹槽可被形成在外壳112中并且密封构件322a-d可位于阀滑块113上(见图7)。凹槽329允许腔与孔327、328连通。因此，凹槽和孔的结合允许比例致动器阀110的腔与致动器100连通。
根据本发明的实施方式，一个或多个凹槽329的一个凹槽329具有不一致的截面面积(例如见图5a)。图5a示出了根据本发明实施方式的具有不一致的截面面积的凹槽329。然而，应当理解，凹槽329可以包括任何截面形状并且不应当限于不一致的截面面积。在一些实施方式中，一个或多个凹槽329具有基本上一致的截面面积。
如图5a中所示，孔327附近的截面面积531大于离孔327更远的截面面积530。图5a示出了在一个以上维度上变化的凹槽329的截面形状。例如，随着距离孔327的距离的增大，凹槽329变得更窄且更浅。在可选择的实施方式中，凹槽329可以成形为：凹槽329仅变得更窄或更浅。因此，凹槽329的具体形状不应当限于图5a中所描述的。通过形成带有上述截面面积的凹槽329，致动器阀110提供了气动压力的比例分配。
图5b示出了根据本发明的另一实施方式的一个或多个凹槽329。在这种实施方式中，一个或多个凹槽329包括多个孔。示出的多个凹槽329是不连续的，即，多个凹槽329是独立的。然而应当理解，多个凹槽329中的一些或全部可以形成连续的凹槽。如图5b中所示，多个凹槽329直接引导至孔328。在这种实施方式中，一个或多个孔327可以被省略，因为多个凹槽329包括了多个孔。在之前的实施方式中，一个或多个孔327的作用是限制气动压力的流动。然而，在图5b中示出的实施方式中，多个凹槽329能够起到限制气动压力的流动的作用。
示出的多个凹槽329具有基本上一致的截面面积并且沿着阀滑块113基本上均匀地间隔开。然而，应当理解多个凹槽329可以形成为具有不同的直径以实现期望的气动压力流动。此外，多个凹槽329可以沿着阀滑块113以不同的距离间隔开以在给定的位移下控制有多少个凹槽329对腔开放。
如图所示，随着距离孔327的距离的增大，凹槽329的截面面积减小。虽然示出的在孔327附近的凹槽329的截面面积531至少与孔327的截面面积532一样大，但应当理解凹槽329的截面面积531可以小于孔327的截面面积532。通过设置具有比孔327的截面面积532更大的截面面积的凹槽329，孔327决定了比例致动器阀110的最大流量。然而，孔327可以具有更大的截面面积，在这种情况下，凹槽329将决定比例致动器阀110的最大流量。
向回参照图3和图4，比例致动器阀110可如下操作。当元件104位于其最优位置时，如图3和图4中所示阀滑块113被定位在比例致动器阀110的中间。可以通过调节基座111的位置来调节最优位置(见图1和图2)。然而，随着第一力105变动，元件104可以向上或向下移动。作为比例致动器阀110被连接至元件104的结果，比例致动器阀110，并且具体地，比例致动器阀外壳112，也相对于阀滑块113移动。
例如，如果第一力105增大且第二力106保持恒定，那么第一力105不再基本上等于由致动器100提供的第二力106并且元件104向下移动。因为比例致动器阀外壳112被接合至元件104，它也向下移动(或如图3和图4中所示的向右移动)。因为阀滑块113附接至基座111，所以阀滑块113不移动。类似地，如果第一力105减小且第二力106保持恒定，那么元件104，并且因此，比例致动器阀外壳112向上移动(或如图3和图4中所示向左移动)。
如在图3和图4中所见，凹槽329的长度331小于密封构件322b和322c之间的距离。作为结果，小移动，即，那些小于密封点323b和323c之间的距离332的移动不会导致气动压力流入或流出致动器100。这是因为第二腔325同时对加压空气源和排气装置隔离。因此，当阀滑块113处于中间位置时，致动器100中的气动压力保持恒定。
然而，如果比例致动器阀外壳112移动的距离大于距离332，那么凹槽329的截面面积530的一部分就移动通过密封点323b或323c并且打开了所限定的截面面积。进一步的移动导致凹槽329的更多的截面面积被打开。
根据本发明的实施方式，设置比例致动器阀110以维持元件104的位置。根据这种实施方式，第一腔324被充入操作压力并且第三腔326与排放至外部的排气装置(未示出)连通。如果作用在元件104上的第一力105增大，如图3和图4中所示比例致动器阀外壳112将向右移动。在这发生时，凹槽329移动通过密封点323b并且凹槽329的限定截面面积对第一腔324打开。因为第一腔324被充入操作压力，气动压力进入凹槽329并流入孔327且然后流入孔328。孔328可被连接至致动器100。因此向致动器100供应了给定量的气动压力。随着外壳112进一步向右移动，更大的截面面积对腔324打开。这导致更大量的压力进入凹槽329。
随着向致动器100供应气动压力，第二力106增大并且元件104随着致动器外壳112开始返回到它们的原始位置。当所述返回发生时，致动器外壳112移回至左边(如图3和图4中所示)并且凹槽329的更小的截面面积对第一腔324打开。因为打开的截面面积减小，所以供应到致动器100的压力的量也减小直到凹槽329完全不对第一腔324打开。随着打开的截面面积减小，返回的速度也减小。因为供应到致动器100的空气的量与致动器外壳112相对于阀滑块113的位置成比例，所以比例致动器阀110避免了过冲并进入谐振。
因为凹槽329的截面面积随着远离孔327的距离的增加而减小，所以当凹槽329的端部对第一腔324打开时，仅有少量的空气将进入凹槽329且因此仅有少量的压力被供应到致动器100。因此，供应到致动器100的压力的量与阀滑块113相对于比例致动器阀外壳112的位置成比例。
如果不是这样，而是第一力105减小，如图3和图4中所示，元件104并且因此，比例致动器阀外壳112将向左移动。如果比例致动器阀外壳112移动的距离大于距离332，那么凹槽329将经过密封点323c且凹槽329的限定截面面积将对第三腔326打开或者在第三腔326被省略的实施方式中直接对排气装置打开。因为第三腔326对排气装置打开，空气流过孔327和328并排放到周围环境中。随着比例致动器阀外壳112进一步向左移动，凹槽329的更大的截面面积对第三腔326打开，这导致更大量的空气和气动压力排放到周围环境中。作为气动压力损失的结果，元件104和比例致动器阀外壳112下降(向右移动)回到原始位置。因为阀滑块113移回进入中间腔325，凹槽329不再对腔326打开并且因此，气动压力不再排放到周围环境中。
比例致动器阀外壳112相对于阀滑块113的行程在凹槽329能够到达外密封构件322a和322d的外密封点323a和323d之前结束。这阻止了不期望的气动压力排放。这也阻止了灰尘和碎屑进入孔327，灰尘和碎屑可以引起对比例致动器阀110或致动器100的损害。
一个或多个凹槽329的截面形状允许从孔327进入或离开的气动压力的量/速率随着对第一或第三腔打开的截面面积的减小而减小。以这种方式，减少或去除了通常由过冲导致振动。此外，比例致动器阀110能够提供比例如在换档阀中可以实现的响应更快的响应。这是因为在换档阀中，必须牺牲凹槽的大小以抵消振动的风险。因此，换档阀的凹槽/孔的大小可能比实际所期望的小以避免振动。然而，设置较小的凹槽/孔导致较慢的响应时间，因为减小了向致动器供应气动压力的速率。比例致动器阀110能够提供快速响应时间而同时减少振动的风险。
图6示出了根据本发明另一实施方式的比例致动器阀110。在这种实施方式中，利用杠杆系统660将比例致动器阀外壳112连接至元件104。使用杠杆系统660带来多个优点。在一些实施方式中，可以期望使元件104的移动方向不同于比例致动器阀110的移动方向。此外，杠杆系统660允许元件104的移动方向不同于阀滑块113的移动方向。在图6所示的实施方式中，随着元件104提升(例如，响应于第一力105的减小)，比例致动器阀外壳112降低。采用杠杆系统660的另一个优点是比例致动器阀110可以远离元件104地定位。这因包括可达性、空间限制等的原因可能是期望的。
也可以调节杠杆系统以改变比例致动器阀110相对于元件104的行程。因为元件104具有与致动器100相同的行程，所以可以调节杠杆系统以改变比例致动器阀110相对于致动器100的行程。例如，当比例致动器阀110直接地接合至元件104时，元件104的任何移动都会导致比例致动器阀外壳112的相同移动。然而，可以期望的是提供不同的行程。通过调节杠杆系统660，元件104的相对小的移动能够导致比例致动器阀外壳112的较大的移动。这允许具有更高敏感性的更快的响应时间。
图7示出了根据本发明另一实施方式的比例致动器阀110。图7中示出的比例致动器阀110与之前附图中示出的比例致动器阀相似。区别是凹槽329的位置。示出的一个或多个凹槽329形成在外壳112上而非阀滑块113上。由于凹槽329形成在外壳112上，一个或多个密封构件322连接至阀滑块113并与阀滑块113一起移动，而不是静止在外壳112中。此外，示出的一个或多个密封构件322在两侧上都有密封点323。虽然仅在图7中示出了密封构件322该具体实施方式，但应当理解该密封构件可以以任何提及过的实施方式实施。
在图7所示的实施方式中，随着阀外壳112相对于阀滑块113移动，凹槽329经过密封构件322并且限定的截面面积对第二腔325打开。随着位移的增大，更大的截面面积对第二腔325打开。这允许更大量的空气或进入或离开孔328。在所示出的实施方式中，省略了孔327。孔327在所示出的实施方式中不是必须的，因为密封构件322与阀滑块113一起移动并且因此一旦一个或多个凹槽329的限定的截面面积对第二腔325打开，那么空气在不需要孔327的情况下就能够到达孔328。然而，也可以在阀外壳112上设置孔327以限制比例致动器阀110的流量。
此外，孔328形成在阀外壳112上，而不是在阀滑块113上。然而，应当理解阀滑块113可以同时包括孔327、328，在这种情况下，比例致动器阀110将如上所描述地与致动器100连通。如图7所示，比例致动器阀110通过孔328(形成在阀外壳112上)和供应线路114与致动器100连通。
致动器100和比例致动器阀110的结合提供了机械-气动封闭的控制环。封闭控制环能够提供致动器100和元件104的位置控制和位置调节。所述结合能够直接确定致动器100的位置而不需要外部测量。此外所述结合还提供自动响应和调节，而不需要依据致动器100上所施加的力的变化手动调位。此外所述结合还能够减小由因力变动而调节所产生的谐振的风险。
对以上实施方式的具体描述不是对发明人所预期的在本发明范围内的全部实施方式的描述。当然，本领域技术人员能够认识到上述实施方式的某些元件可进行各种结合或省略以建立另一种实施方式，并且这样的进一步的实施方式也落在本发明的范围和教导内。对本领域普通技术人员还显而易见的是，上述实施方式可以整体地或部分地结合以建立本发明范围和教导内的其它实施方式。
因此，虽然本文出于说明目的描述了本发明的具体实施方式和实施例，但在本发明范围内也可能存在各种等同变形，这是相关领域技术人员能够认识到的。本文所提供的教导能够用于其它致动器和致动器阀，而非仅用于以上所描述和附图所示出的实施方式。因此，本发明的范围应当从所附的权利要求来确定。

Claims (50)

1.一种适于位置控制和位置调节的比例致动器阀(110)，所述比例致动器阀(110)包括：
具有至少两个腔(324，325)的阀外壳(112)；
阀滑块(113)，所述阀滑块(113)在所述阀外壳(112)内可移动；
形成在所述比例致动器阀中的一个或多个凹槽(329)，其中
所述一个或多个凹槽(329)与所述阀外壳(112)的所述至少两个腔(324，325)气动地连通；和
形成在所述比例致动器阀中的一个或多个孔(327，328)，其中
所述一个或多个孔(327、328)与所述一个或多个凹槽(329)气动地连通；并且
其中所述阀滑块(113)相对于所述阀外壳(112)的移动提供了气动阀动作。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述阀外壳(112)包括至少三个腔(324，325，326)。
3.如权利要求1或2所述的设备，其中所述腔(324，325，326)由多个密封构件(322)分开。
4.如权利要求1或2所述的设备，其中至少一个所述腔(324，325，326)充入操作压力。
5.如权利要求1或2所述的设备，其中至少一个所述腔(324，325，326)向所述比例致动器阀(110)的外部排气。
6.如权利要求1所述的设备，其中所述阀滑块(113)的第一端连接至基座(111)。
7.如权利要求1所述的设备，其中所述阀外壳(112)的一部分连接至基座(111)。
8.如权利要求6或7所述的设备，其中所述阀滑块(113)相对于所述阀外壳(112)可调节。
9.如权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个凹槽(329)包括不一致的截面面积。
10.如权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个凹槽(329)包括基本上一致的截面面积。
11.如权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个凹槽(329)形成在所述阀滑块(113)中。
12.如权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个凹槽(329)包括多个孔(329)。
13.如权利要求1或2所述的设备，其中所述一个或多个凹槽(329)形成在至少一个所述腔(324，325，326)中。
14.如权利要求13所述的设备，其中所述阀滑块(113)还包括多个密封构件(322)。
15.如权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个凹槽(329)的截面面积成形为使得该截面面积随着距离所述一个或多个孔(327，328)的距离的增大而减小。
16.如权利要求1或15所述的设备，其中所述一个或多个凹槽(329)的最大截面面积至少同所述一个或多个孔(327，328)的截面面积一样大。
17.如权利要求1或15所述的设备，其中所述一个或多个凹槽(329)的最大截面面积小于所述一个或多个孔(327，328)的截面面积。
18.如权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个孔(327，328)形成在所述阀滑块(113)中。
19.如权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个孔(327，328)形成在所述阀外壳(112)中。
20.如权利要求1所述的设备，其中所述比例致动器阀(110)连接至元件(104)，并且所述元件(104)连接至致动器(100)。
21.如权利要求20所述的设备，其中所述比例致动器阀(110)利用杠杆系统(660)连接至所述元件(104)。
22.如权利要求21所述的设备，其中所述比例致动器阀(110)的行程不同于所述致动器(100)的行程。
23.如权利要求21所述的设备，其中所述比例致动器阀(110)行程的方向不同于致动器(100)的行程的方向。
24.如权利要求21所述的设备，其中所述比例致动器阀(110)的行程与所述致动器(100)的行程基本上相同。
25.一种用于形成比例致动器阀的方法，所述方法包括：
提供阀外壳；
用多个密封构件将所述阀外壳分成至少两个腔；
将阀滑块定位在所述阀外壳内；
在所述比例致动器阀中形成一个或多个孔；和
在所述比例致动器阀中形成一个或多个凹槽，其中所述一个或多个凹槽与所述一个或多个孔连通并且所述一个或多个凹槽与所述至少两个腔连通。
26.如权利要求25所述的方法，还包括用多个密封构件将所述阀外壳分成至少三个腔。
27.如权利要求25所述的方法，还包括将所述阀滑块与基座连接。
28.如权利要求25所述的方法，还包括将所述阀外壳的一部分与基座连接。
29.如权利要求27或28所述的方法，其中所述阀滑块相对于所述阀外壳可调节。
30.如权利要求25所述的方法，其中所述一个或多个孔形成在所述阀滑块中。
31.如权利要求25所述的方法，其中所述一个或多个孔形成在所述阀外壳中。
32.如权利要求25所述的方法，还包括形成具有不一致的截面面积的所述一个或多个凹槽。
33.如权利要求25所述的方法，还包括形成具有基本上一致的截面面积的所述一个或多个凹槽。
34.如权利要求25所述的方法，还包括在所述阀滑块中形成所述一个或多个凹槽。
35.如权利要求25所述的方法，还包括在所述阀外壳中形成所述一个或多个凹槽。
36.如权利要求25所述的方法，还包括将所述一个或多个凹槽形成为多个孔。
37.如权利要求25所述的方法，其中所述一个或多个凹槽的形状使得截面面积随着距离所述一个或多个孔的距离的增大而减小。
38.如权利要求25或26所述的方法，还向至少一个所述腔提供操作压力。
39.如权利要求25或26所述的方法，还将至少一个所述腔连通至排气装置。
40.一种用于调节供应到气动致动器的气动空气的方法，所述方法包括：
将元件连接至气动致动器，其中第一力作用在所述元件上并且所述气动致动器在所述元件上提供与所述第一力相反的第二力；
提供比例致动器阀，其中所述比例致动器阀控制流向和离开所述气动致动器的空气供应；并且
其中所述比例致动器阀包括一个或多个凹槽，其中通过作用在所述元件上的所述第一力的变化来确定为空气流动而打开的所述截面面积。
41.如权利要求40所述的方法，其中所述比例致动器阀还包括阀外壳，其中所述阀外壳连接至所述元件。
42.如权利要求40所述的方法，还包括利用杠杆系统将所述比例致动器阀连接至所述元件。
43.如权利要求42所述的方法，其中所述比例致动器阀的行程不同于所述元件的行程。
44.如权利要求42所述的方法，其中所述比例致动器阀的行程方向不同于所述元件的行程方向。
45.如权利要求40所述的方法，还包括在所述比例致动器阀的阀滑块中形成所述一个或多个凹槽。
46.如权利要求40所述的方法，还包括形成具有可变截面面积的所述一个或多个凹槽。
47.如权利要求40所述的方法，还包括将所述一个或多个凹槽形成为多个孔。
48.如权利要求40所述的方法，还包括在所述阀滑块中形成一个或多个孔以与所述致动器连通，并且将所述一个或多个凹槽的形状形成为使得所述一个或多个凹槽的截面面积随着距离所述一个或多个孔的距离的增大而减小。
49.如权利要求40所述的方法，还包括将所述一个或多个凹槽定位成使得由所述比例致动器阀将空气供应到所述致动器的速率随着所述比例致动器阀的行程的增大而增大。
50.如权利要求40所述的方法，其中所述比例致动器阀减少所述气动致动器的振动。
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