CN106078546A - 用于可枢转臂精确定位的铰接杆型或凸轮型的致动装置 - Google Patents

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Abstract

用于可枢转臂精确定位的铰接杆型或凸轮型的致动装置，包括：联接至滑动控制活塞的本体，活塞连接/联接至致动构件，致动构件沿第一活塞轴线运动并由铰接杆或凸轮机构的介入可操作地联接至可枢转臂，以在致动构件沿活塞轴线滑动运动时使可枢转臂绕垂直于活塞轴线的第一旋转轴线枢转运动，可枢转臂可在非操作和操作角位置间运动，致动构件包括沿活塞轴线相对于彼此可移位的第一和第二部件；和用于调节致动构件长度的调节构件，调节构件包括作用于致动构件的第一部件的机械联接构件，以将施加在联接构件上的绕横向于活塞轴线的第二旋转轴线的旋转控制运动转变为活塞致动构件的第一和第二部件间的沿活塞轴线的相对移位，由此改变致动构件的长度。

Description

用于可枢转臂精确定位的铰接杆型或凸轮型的致动装置
技术领域
本发明涉及一种用于可枢转臂精确定位的铰接杆型或凸轮型的致动装置。特别地，本发明涉及一种在金属加工过程期间(例如，在车体结构工厂的焊接生产线中)典型地用于处理元件的铰接杆或凸缘类型的致动装置。
背景技术
金属加工过程要求对待加工的元件进行非常精确的定位并且在这期间保持该定位。另外，在每个加工周期必须确保精切定位的可重复性。为了获得非常精确的、恒定的和可重复的定位，如今在车体结构工厂中使用的致动装置典型地包括滑动控制活塞，替代地，该滑动控制活塞由致动器操作或手动地操作。控制活塞通过铰接杆或凸轮机构的插入可操作地连接至可枢转臂，以便由活塞的滑动运动触发可枢转臂的枢转运动。由活塞触发的移位将可枢转臂从非操作角位置移动至操作角位置。非操作角位置能够通过活塞的行程的初始调节进行设定。
在本说明书和所附权利要求书中，表述“装置的侧部”指的是平行于活塞的延伸部(也就是活塞的轴线)的任意侧；而“装置的底侧或顶侧”指的是垂直于活塞轴线的侧。
为了设定可枢转臂的非操作位置，致动装置通常包括调节构件，调节构件作用在活塞上，以便设定活塞的行程长度。如今，调节构件典型地定位在装置的底面处，该调节构件在致动器被安装使用时通常难以接近。例如，文献EP 1262285描述了一种已知的调节构件，其包括与带内螺纹的杆相配合的带螺纹活塞。
其它已知的调节方案允许例如通过艾伦内六角扳手(Allen key)直接作用在活塞上，艾伦内六角扳手通过六角插入件的介入连接至活塞。此类调节构件可从例如DE20203790和EP 0967050中获知。然而，在这种情况中，调节构件也定位在装置的底面。
用于上述类型的致动装置的不同的已知方案的调节构件可从装置的侧部或侧面接近。在文献EP 1524081中描述了第一示例。该方案包括同轴套管，所述同轴套管可滑动地安装在杆的外部并且设置有紧固构件，所述紧固构件适于将套管有选择地紧固在沿着杆轴向地间隔开的多个位置中。套管和杆之间的相对定位限定了杆的行程，并因此限定了可枢转臂的旋转运动。特别地，用于将套管紧固至杆的紧固构件可从致动装置的侧部接近。因此，能够容易地实现可枢转臂的操作位置的调节。
申请人认识到沿着杆的轴向位置(套管能够被紧固在所述轴向位置处)通过多个通孔限定，所述多个通孔形成在杆上并且彼此以恒定的节距间隔开。例如，在杆上的座的恒定节距对应于可枢转臂旋转10°。然而，以这种方法，仅能够实现对可枢转臂的操作位置的离散调节。
在文献DE 1020121030921中描述了易于接近的调节构件的另一示例，所述易于接近的调节构件用于调节本发明类型的致动装置的可枢转臂的操作位置。在DE1020121030921中描述的装置包括制成两个部件(杆和套管)的活塞，所述两个部件中的一个能够相对于另一个滑动，以便设定两个部件之间的相对位置并由此设定可枢转臂的操作角位置。一旦到达了期望的相对位置，则通过作用在包含于套管中的紧固元件上的无头螺钉将紧固元件压靠在杆上来阻挡所述两个部件的滑动。无头螺钉可从致动装置的侧部接近，使得能够容易地执行调节。
申请人认识到的是，尽管在DE 1020121030921中描述的调节构件易于接近，但是它们不能够确保持久的调节，因为由装置施加的力非常高并且无头螺钉通常不能够长时间可靠地承受此力。因此，在DE 1020121030921中描述的方案不确保可枢转臂的精确的且优选可重复的定位，因为调节能够随着时间而稍微屈服。
文献US 4,700,936描述了具有可移动夹持构件的夹持装置，所述可移动夹持构件由千斤顶螺杆致动，所述千斤顶螺杆通过与连接至千斤顶螺杆的齿轮相啮合的螺杆由电动机驱动。US 4,700,936的夹持装置不包括调节夹持构件行程的构件并且在螺杆和连接至用于致动夹持构件的千斤顶螺杆的齿轮之间使用了机械联接。
发明内容
因此，申请人考虑了消除上述缺陷的问题、并且特别地提供了一种铰接杆型或凸轮型的致动装置，所述铰接杆型或凸轮型的致动装置能够相对于其可枢转臂的非操作角位置容易地并且连续地进行调节，同时，能够长时间可靠地保持调节过的非操作位置。
因此，本发明涉及一种铰接杆型或凸轮型的致动装置，其包括：联接至滑动控制活塞的本体，活塞连接至或联接至致动构件，所述致动构件可沿第一活塞轴线运动并通过铰接杆或凸轮机构的介入可操作地联接至可枢转臂，以在所述致动构件沿活塞轴线滑动运动时使可枢转臂围绕垂直于活塞轴线的第一旋转轴线枢转运动，可枢转臂可在非操作角位置和操作角位置之间运动，致动构件包括可相对于彼此沿活塞轴线移位的第一部件和第二部件；和用于调节致动构件长度的调节构件，其特征在于：调节构件包括作用在致动构件的第一部件上的机械联接构件，以将施加在所述联接构件上的围绕横向于活塞轴线的第二旋转轴线的旋转控制运动转变为活塞致动构件的第一部件和第二部件之间的沿活塞轴线的相对移位，由此改变致动构件的长度。
在本说明书和所附权利要求书中，表述“横向于活塞轴线”指的是非平行于活塞轴线的任意方向。
这有利地允许实现活塞杆行程的无级调节并因此实现通过铰接杆或凸轮机构联接至活塞的可枢转臂的非操作角位置的无级调节。实际上，施加在联接构件上的连续运动被转变为致动构件的两个部件沿着活塞轴线的连续移位，由此实现对致动构件的总长度以及因此实现对相关行程的连续调节。
另外，通过根据本发明的致动装置的调节构件施加的设置是长时间可靠的，因为它是施加在机械联接构件上的旋转控制运动的直接结果。在缺乏所述控制运动的情况下，不会使形成致动构件的两个部件相对移位。
此外，根据本发明的致动装置即使在缺乏施加到控制活塞的致动力的情况下也允许将可枢转臂带到并保持在其操作位置中。实际上，在根据本发明的致动装置中使用的特定调节构件允许铰接杆连杆到达过肘节点。因此，在例如活塞的气动致动的情况中，可枢转臂即使在缺乏空气的情况下也能够被带到其操作位置中。
本发明可以具有至少一个下述优选特征，特别地，所述优选特征可以如期望的那样彼此结合，以满足具体实施目的。
优选地，致动构件的两个部件包括可滑动地联接至彼此的活塞杆和连结元件，其中所述连结元件联接至铰接杆或凸轮机构。
更优选地，活塞杆和连结元件包括相互联接的带螺纹表面，并且施加在所述联接构件上的围绕所述第二旋转轴线的旋转控制运动被转化为所述活塞杆和所述连结元件之间的相对旋转。
甚至更优选地，连结元件是叉形连杆。
优选地，第二旋转轴线垂直于活塞轴线。
优选地，机械联接构件包括适于围绕第二旋转轴线旋转的至少一个第一旋转式元件，所述至少一个第一旋转式元件能够接合在第二旋转式元件上，所述第二旋转式元件同轴地约束至所述致动构件的第一部件上，所述至少一个第一旋转式元件在被接合在所述第二旋转式元件上时围绕所述第二旋转轴线的旋转导致所述第二旋转式元件围绕所述活塞轴线的旋转。
这有利地确定了致动构件的第一部件并且特别地活塞杆的旋转，这确定了致动构件的两个部件(也就是活塞杆和连结元件)之间的轴向相对移位。致动构件的总长度由此被改变，并且因此活塞行程被改变。这确定了可枢转臂的非操作角位置的对应的变化。
另外，第一旋转式元件仅在调节期间接合第二旋转式元件的事实导致另外的优势，也就是旋转式元件基本上不经受磨损。
甚至更优选地，所述至少一个第一旋转式元件和所述第二旋转式元件是带齿元件，优选为带齿的冠状体或圆锥体。
替代地，所述至少一个第一旋转式元件和所述第二旋转式元件适于通过摩擦彼此联接。
优选地，机械联接构件包括多个第一旋转式元件，所述多个第一旋转式元件中的每一个可从装置的侧部接近。
这有利地允许从多个侧部接近调节构件，由此使调节易于执行，而不管安装使用的装置的构造。
优选地，所述至少一个第一旋转式元件包括阻挡元件和用于接收调节工具的座，所述阻挡元件与形成在本体中的第一座以及与调节工具的座相配合，以便在调节工具被插入到调节工具的座中时将第一旋转式元件保持在与第二旋转式元件接合的位置中并将调节工具保持在其座中。
更优选地，阻挡元件是第一球形元件，所述第一球形元件保持在形成于所述至少一个第一旋转式元件中的孔里，所述孔在第一端部处敞开到调节工具的座中。
优选地，所述至少一个第一旋转式元件联接至第一弹性构件，所述第一弹性构件适于将所述至少一个第一旋转式元件推到其脱离接合的位置中。
替代地，机械联接构件包括联接至致动构件的第一部件的蜗杆，使得蜗杆的旋转确定所述致动构件的第一部件相对于所述致动构件的第二部件的移位，其中所述蜗杆的轴线是第二旋转轴线。
优选地，活塞杆包括至少一个止动元件，所述至少一个止动元件与形成在活塞中的对应的第二座相配合，以便大致保持所述活塞杆的角位置，使其不能围绕活塞轴线旋转。
更优选地，所述至少一个止动元件是第二球形元件，所述第二球形元件与第二弹性构件相配合，用于将所述第二球形元件推到形成在活塞中的对应的座中。
甚至更优选地，第二弹性构件是弹簧。
这有利地允许在设定之后通过防止活塞和活塞杆之间的相对旋转来保持调节。因此，所述调节是长时间可靠的。
优选地，活塞通过气缸、优选地通过双作用气缸气动地致动。
替代地，活塞通过电致动器致动。
根据另一实施例，活塞致动构件的第二部件连接至手动致动元件，用于手动地操作铰接杆或凸轮机构。
优选地，铰接杆机构是肘节杆机构。
更加优选地，铰接杆机构包括曲柄杆。
优选地，致动装置是夹持单元或动力夹持件。
替代地，致动装置是枢转单元或动力枢轴。
附图说明
参照附图，将通过下文对本发明的优选实施例中的一些的详细描述来显示本发明的其它特征和优势。根据上文的描述，每个实施例的几个特征能够彼此不受限制地且独立地结合，以便实现从所述几个特征的特定组合中具体产生的优势。
在所述附图中：
-图1是沿着平行于根据本发明的致动装置的第一实施例的活塞轴线的第一平面的剖视图，所述致动装置具有部分插入的调节工具且可枢转臂处于其非操作位置中；
-图2a和2b是图1的致动装置的调节构件的放大图，所述调节构件分别处于与调节工具脱离接合和接合的第一构型和第二构型中；
-图3a和3b是分别沿着平行于活塞轴线的第一平面和正交于活塞轴线的第二平面的两个剖视图，其详细显示了图1的致动装置的止动元件；
-图4是沿着平行于图1的致动装置的活塞轴线的第一平面的剖视图，其中，可枢转臂的非操作位置已经相对于图1的构型进行了不同地调整，且可枢转臂处于非操作位置中；
-图5a和5b是根据本发明的致动装置的第二实施例的侧视图，其中，可枢转臂处于其操作位置中；
-图6a和6b是根据本发明的致动装置的第三实施例的侧视图，其中，可枢转臂处于其操作位置中。
具体实施方式
在图1中，根据本发明的用于可枢转臂精确定位的铰接杆型或凸轮型的致动装置整体上用10表示。
装置10有利地包括装置本体15和连接至本体15的滑动控制活塞11。滑动控制活塞11联接至致动构件12a、12b，所述致动构件在本体15内部滑动并且连接至容纳在本体15内部的机构13。机构13在活塞致动构件12a、12b沿着活塞轴线A滑动时使可枢转臂14围绕第一旋转轴线B旋转，其中，第一旋转轴线B(参见图5a或6a)垂直于活塞轴线A。
在示出的非限制性示例中，机构13是铰接杆，然而，本发明还可应用至包含适于在活塞致动构件12a、12b滑动时使可枢转臂14旋转的凸轮机构或其它类型机构的致动装置10上。
具体来说，铰接杆机构13是肘节杆(toggle lever)，其有利地确保了在没有逆转力的情况下、在已经到达对应于铰接杆机构的过肘节点(over toggle point)的操作位置时可枢转臂的运动不会被逆转。
致动构件包括沿着活塞轴线A相对于彼此可移位的第一部件12a和第二部件12b。具体来说，致动构件的第一部件是活塞杆12a，且致动构件的第二部件是叉形连杆12b。活塞杆12a通过螺纹联接而联接至叉形连杆12b，使得活塞杆12a的旋转确定了两个部件12a、12b沿着活塞轴线A的相对移位、特别是叉形连杆12b的移位。
装置10有利地包括调节构件20，调节构件用于调节致动构件12a、12b的长度，调节构件可从致动装置10的侧部接近。
调节构件20包括作用在活塞杆12a上的机械联接构件21a、21b、22，以便将施加在联接构件21a、21b上的围绕横向于活塞轴线A的第二旋转轴线C的旋转控制运动转变为活塞杆12a和叉形连杆12b之间的沿着活塞轴线A的相对移位。该相对移位导致致动构件12a、12b的总长度的变化并因此导致活塞行程的变化。结果，与可枢转臂14的非操作位置相关的行程终止位置被修改，从而实现了对所述非操作位置的无级调节。
在示出的非限制性示例中，联接构件21a、21b、22包括适于围绕第二旋转轴线C旋转的两个旋转式的带齿元件21a、21b，所述带齿元件能够接合在第二旋转式带齿元件22上，所述第二旋转式带齿元件同轴地约束至活塞杆12a。当两个第一旋转式元件21a、21b中的至少一个被接合在第二旋转式元件22上时，接合的第一旋转式元件21a、21b围绕第二旋转轴线C的旋转导致第二旋转式元件22围绕活塞轴线A的旋转。这导致活塞杆12a的旋转并最终导致叉形连杆12b的移位，使得活塞致动构件12a、12b的总长度被改变。
然而，本发明还可应用于替代的机械联接构件，例如像通过摩擦联接的旋转式元件或联接至带螺纹的活塞杆的蜗杆(endless screw)。
机械联接构件的第一旋转式元件21a、21b限定座23，座23用于调节工具50的插入，其更好地显示在图2a和2b中。
第一旋转式元件21a、21b中的每一个还包括阻挡元件24，阻挡元件在示出的实施例中为球形元件。球形元件24保持在相应的孔24a中，所述孔24a在两个相对的端部处敞开。通孔24a的第一端部敞开至调节工具座23中并且通孔24a的第二端部朝着装置本体15并且特别地朝着环形座15a敞开，所述环形座15a大致在第一旋转式元件21a、21b的工具座23处形成于本体15中。
在接合构型(图2b)中，也就是当调节工具50插入到相关的座23中并且朝着第二旋转式元件22推第一旋转式元件21a、21b时，调节工具50迫使球形元件24进入到本体15的环形座15a中，从而保持与第二旋转式元件22接合的第一旋转式元件21a、21b。
另外，在接合构型中，球形元件24还与调节工具50干涉，从而将调节工具50保持在其座23中并避免调节工具50的意外掉落。
第一旋转式元件21a、21b还包括第一弹性构件25，所述第一弹性构件适于迫使至少一个第一旋转式元件21a、21b进入到其脱离接合位置中。在示出的非限制性示例中，第一弹性构件25是围绕第一旋转式元件21a、21b盘绕并推靠在装置本体15上的弹簧，使得弹簧在调节工具50朝着第二旋转式元件22推第一旋转式元件21a、21b时被压缩。
活塞杆12a支承至少一个止动元件30，所述止动元件30与形成在活塞11中的对应的第二座31配合，以便大致保持活塞杆12a的角位置，使其不能围绕活塞轴线A旋转。
在示出的非限制性示例中，止动元件30包括一对第二球形元件30a，所述一对第二球形元件与第二弹性构件30b配合，用于迫使第二球形元件30a进入到对应的座31中。
在图1的非限制性示例中，致动装置10是夹持单元或动力夹持件、并且活塞11通过双作用气缸(double effect cylinder)16气动地致动。然而，本发明还可应用于还已知为动力枢轴的枢转单元。
在图5a和5b示出的替代示例中，夹持单元10通过电致动器17致动。
根据图6a和6b示出的本发明的另一实施例，活塞致动构件12a、12b的第二部件12b连接至杆18，用于手动地操作铰接杆机构13。

Claims (15)

1.一种铰接杆型或凸轮型的致动装置(10)，其包括：联接至滑动控制活塞(11)的本体(15)，所述活塞(11)连接至或联接至致动构件(12a、12b)，所述致动构件能够沿着第一活塞轴线(A)运动并通过铰接杆或凸轮机构(13)的介入可操作地联接至可枢转臂(14)，以便在所述致动构件(12a、12b)沿着所述活塞轴线(A)滑动运动时使可枢转臂(14)围绕垂直于所述活塞轴线(A)的第一旋转轴线(B)枢转运动，所述可枢转臂(14)能够在非操作角位置和操作角位置之间运动，所述致动构件(12a、12b)包括沿着所述活塞轴线(A)相对于彼此能够移位的第一部件(12a)和第二部件(12b)；和用于调节所述致动构件(12a、12b)的长度的调节构件(20)，其特征在于：所述调节构件(20)包括作用在所述致动构件的第一部件(12a)上的机械联接构件(21a、21b、22)，以便将施加在所述联接构件(21a、21b、22)上的围绕横向于所述活塞轴线(A)的第二旋转轴线(C)的旋转控制运动转变为在所述活塞致动构件(12a、12b)的第一部件(12a)和第二部件(12b)之间的沿着所述活塞轴线(A)的相对移位，由此改变所述致动构件(12a、12b)的长度。
2.根据权利要求1所述的铰接杆型或凸轮型的致动装置(10)，其中所述第二旋转轴线(C)垂直于所述活塞轴线(A)。
3.根据权利要求1或2所述的铰接杆型或凸轮型的致动装置(10)，其中所述机械联接构件(21a、21b、22)包括适于围绕所述第二旋转轴线(C)旋转的至少一个第一旋转式元件(21a、21b)，所述至少一个第一旋转式元件能够接合在第二旋转式元件(22)上，所述第二旋转式元件同轴地约束至所述致动构件(12a、12b)的所述第一部件(12a)上，所述至少一个第一旋转式元件(21a、21b)在被接合在所述第二旋转式元件(22)上时围绕所述第二旋转轴线(C)的旋转导致所述第二旋转式元件(22)围绕所述活塞轴线(A)的旋转。
4.根据权利要求3所述的铰接杆型或凸轮型的致动装置(10)，其中所述至少一个第一旋转式元件(21a、21b)和所述第二旋转式元件(22)是带齿元件、优选为带齿的冠状体或圆锥体。
5.根据权利要求3所述的铰接杆型或凸轮型的致动装置(10)，其中所述至少一个第一旋转式元件(21a、21b)和所述第二旋转式元件(22)适于通过摩擦彼此联接。
6.根据权利要求3至5中的任意一项所述的铰接杆型或凸轮型的致动装置(10)，其中所述至少一个第一旋转式元件(21a、21b)包括阻挡元件(24)和用于接收调节工具(50)的座(23)，所述阻挡元件与形成在致动装置本体(15)中的第一座(15a)以及与所述调节工具的座(23)相配合，以在所述调节工具(50)被插入到所述调节工具的座(23)中时将所述第一旋转式元件(21a、21b)保持在与所述第二旋转式元件(22)相接合的位置中并将所述调节工具(50)保持在所述调节工具的座(23)中。
7.根据权利要求6所述的铰接杆型或凸轮型的致动装置(10)，其中所述阻挡元件是第一球形元件(24)，所述第一球形元件保持在形成于所述至少一个第一旋转式元件(21a、21b)中的孔(24a)中，所述孔在第一端部处敞开至所述调节工具的座(23)中。
8.根据权利要求3至7中的任意一项所述的铰接杆型或凸轮型的致动装置(10)，其中所述至少一个第一旋转式元件(21a、21b)联接至第一弹性构件(25)，所述第一弹性构件适于迫使所述至少一个第一旋转式元件(21a、21b)进入到所述至少一个第一旋转式元件的脱离接合的位置中。
9.根据权利要求1或2所述的铰接杆型或凸轮型的致动装置(10)，其中所述机械联接构件包括联接至所述致动构件(12a、12b)的所述第一部件(12a)的蜗杆，使得蜗杆的旋转确定所述致动构件(12a、12b)的所述第一部件(12a)相对于所述致动构件(12a、12b)的所述第二部件(12b)的移位，其中所述蜗杆的轴线是所述第二旋转轴线(C)。
10.根据前述权利要求中的任意一项所述的铰接杆型或凸轮型的致动装置(10)，其中所述致动构件的第一部件和第二部件(12a、12b)包括能够滑动地彼此联接的活塞杆(12a)和连结元件(12b)，所述连结元件(12b)被连接至铰接杆或凸轮机构(13)上。
11.根据权利要求10所述的铰接杆型或凸轮型的致动装置(10)，其中所述活塞杆(12a)和连结元件(12b)包括相互联接的带螺纹表面，并且施加在所述联接构件(21a、21b、22)上的围绕所述第二旋转轴线(C)的旋转控制运动被转变为所述活塞杆(12a)和所述连结元件(12b)之间的相对旋转。
12.根据权利要求10或11所述的铰接杆型或凸轮型的致动装置(10)，其中所述连结元件(12b)是叉形连杆。
13.根据权利要求10至12中的任意一项所述的铰接杆型或凸轮型的致动装置(10)，其中所述活塞杆(12a)包括至少一个止动元件(30)，所述至少一个止动元件与形成在所述活塞(11)中的对应的第二座(31)相配合，以便大致保持所述活塞杆(12a)的角位置，使其不能围绕所述活塞轴线(A)旋转。
14.根据权利要求13所述的铰接杆型或凸轮型的致动装置(10)，其中所述至少一个止动元件(30)包括至少一个第二球形元件(30a)，所述至少一个第二球形元件与第二弹性构件(30b)相配合，用于迫使所述第二球形元件(30a)进入到形成在所述活塞(11)中的所述对应的第二座(31)中。
15.根据前述权利要求中的任意一项所述的铰接杆型或凸轮型的致动装置(10)，其中所述致动装置(10)是动力夹持件或动力枢轴。
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