CN106471263A - 具有反作用特征结构的致动器挠性构件 - Google Patents
具有反作用特征结构的致动器挠性构件 Download PDFInfo
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Abstract
一种致动器，包括：刚性基座构件，其限定所述致动器的底部；挠性构件，所述挠性构件连接到所述刚性基座构件，并且具有侧壁以及在所述挠性构件顶部上的接触表面，在所述挠性构件和所述刚性基座构件之间限定有流体室，所述侧壁具有第一端和第二端，所述第一端与所述刚性基座构件连接，在所述第二端和所述接触表面之间限定有过渡区，所述挠性构件被配置成当所述流体室填充有流体时伸展开来；以及反作用特征结构，所述反作用特征结构设置在所述过渡区上，并且被配置成控制所述侧壁的运动。
Description
背景技术
1.技术领域
本发明涉及致动器，并且更具体地讲，涉及具有挠性构件的致动器。
2.相关领域说明
气动式致动器利用加压气体(例如空气)来推压工件。已知气动式致动器包括刚性基座构件以及与所述基座构件连接的挠性构件，其中在所述挠性构件与刚性基座构件之间具有空气室。当所述空气室填充有加压空气时，来自空气的压力迫使所述挠性构件离开所述刚性基底构件，并且允许所述挠性构件的表面在工件上做功。
为了防止气动式致动器受到破坏，不应当允许所述挠性构件因加压而在径向方向上过度伸展，否则气动式致动器可能会破裂。挠性构件的侧壁刚度可影响所述挠性构件的耐裂性，并且该侧壁刚度与挠性构件的几何形状、材料特性或其组合有关。尽管高侧壁刚度的挠性构件会更好地抵御破裂，但在撤除加压时，高侧壁刚度可给挠性构件返回到皱缩位置造成问题。同样，如果侧壁刚度过高，则可在挠性构件中产生出高应力，进而导致耐用度问题。
在本领域中所需要的是，能够克服前文所述缺点中的一些的具有挠性构件的致动器。
发明内容
本发明提供了具有挠性构件的致动器，该致动器具有反作用特征结构，该反作用特征结构控制着所述挠性构件的侧壁运动，同时保持了适当水平的侧壁刚性。
本发明的一种形式涉及如下致动器，该致动器包括：刚性基座构件，其限定了所述致动器的底部；挠性构件，其连接到所述刚性基座构件，并且具有侧壁以及在所述挠性构件顶部上的接触表面，在所述挠性构件和所述刚性基座构件之间限定有流体室，所述侧壁具有第一端和第二端，所述第一端与所述刚性基座构件连接，在所述第二端和所述接触表面之间限定有过渡区，所述挠性构件被配置成当所述流体室填充有流体压力时伸展开来；以及反作用特征结构，所述反作用特征结构设置在所述过渡区上，并且被配置成控制所述侧壁的运动。
本发明的另一种形式涉及如下致动器，该致动器包括：基座；与所述基座连接的挠性构件，其具有侧壁、接触表面，以及所述侧壁与所述接触表面之间的限定了过渡区的区域；以及反作用特征结构，所述反作用特征结构设置在所述过渡区上，并且被配置成控制所述侧壁的运动。
本发明的一个优点是，提供了可有助于将挠性构件返回到其皱缩位置的反作用特征结构。
另一个优点是，所述反作用特征结构可帮助侧壁抵制围绕过渡区的枢转。
附图说明
通过参照下文结合附图对本发明的实施例所作的描述，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点、及其实现方式将变得更加明显，并且本发明将得到更好的理解，其中：
图1是处于皱缩位置的现有技术中已知的致动器的透视图；
图2是处于展开位置的现有技术中已知的致动器的透视图；
图3是根据本发明而形成的致动器的一个实施例的顶视图；
图4是图3所示挠性构件沿线4-4截取的横截面图；以及
图5是图3至图4所示挠性构件的特写透视图。
在所有这些视图中，对应的附图标记表示对应的部件。本文所列出的范例说明了本发明的实施例，并且这种范例不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
现在参见附图，并且更具体地讲参见图1和图2，示出了现有技术中的已知致动器10，该致动器通常包括刚性基座12，以及与刚性基座12连接的挠性构件14。挠性构件14凭借刚性基座12的边缘18上所形成的接头16，而连接到刚性基座12。在刚性基座12与挠性构件14之间形成有流体室20。形成于刚性基座12中的开口22允许流体流入并流出流体室20。流体如图2的箭头P所示的那样施加压力，使挠性构件14伸展从而离开刚性基座12。
挠性构件14通常是圆柱形的，并且在其顶部具有接触表面24，当流体压力使挠性构件14伸展从而离开刚性基座12时，该接触表面可在工件26上做功。挠性构件14具有侧壁28，当致动器10处于皱缩状态时(如图1所示)，该侧壁具有卷曲部30。当致动器10引流体压力P而处于展开状态时(如图2所示)，随着卷曲部30伸直以展开其长度，并将接触表面24向工件26推压，该卷曲部会接近侧壁28的轮廓。
现在参见图3，该图示出了致动器32的一个实施例，其包括根据本发明所形成的挠性构件40。图3所示致动器32的构成方式可类似于图1至图2所示致动器10的构成方式，不同的是由挠性构件40替代图1至图2中所示的挠性构件14。
现在参见图4，该图独立于致动器32而示出了图3所示致动器32的挠性构件40的一个实施例的横截面。挠性构件40包括侧壁42，该侧壁具有与致动器32的刚性基座构件33连接的第一端44，以及处于侧壁42顶部的第二端46，其中刚性基座构件可限定致动器的底部。图4所示挠性构件40处于收缩状态，并且具有因受到收缩而出现于侧壁42中的卷曲部48。当致动器32处于展开状态时，在侧壁42中可不存在这些卷曲部48。挠性构件40具有接触表面50，当致动器32处于展开状态时，该接触表面将在工件上做功。与侧壁42不同，无论致动器32是处于展开状态还是处于收缩状态，接触表面50通常都将保持相同的形状。可以看出，可接触表面50成角度以产生顶部表面51，该顶部表面将是接触表面50的与致动器32的底部相距最远的部分，并且是与被致动工件接触的主表面。在侧壁42的第二端46与接触表面50之间限定有过渡区52。过渡区52可限定在挠性构件40的顶部边缘54与接触表面50之间。图5中更详细示出的反作用特征结构56被置于过渡区52上，并且控制侧壁42的运动和刚度。
现在参见图5，如图所示，反作用特征结构56可以是侧壁42的材料的突出部，该突出部被成形为沿着顶部边缘54的周边的楔。反作用特征结构56可具有跨过渡区52而改变的材料分布，使得在顶部边缘54附近反作用特征结构56的材料分布最多，并且随着接近接触表面50而减小。当流体室中产生压力时，挠性构件40伸展开来，使得接触表面50和反作用特征结构56推压被致动工件，其中挠性构件14与被致动工件之间的大多数接触发生在顶部表面51处。在足够高的压力下，由于流体室中的压力推压挠性构件40，使得挠性构件伸展开来，因而侧壁42的靠近顶部边缘54的部分会试图围绕过渡区52枢转，并且所述伸展借由来自被致动工件的力而围绕顶部表面51受约束。当挠性构件40的材料伸展开来并且试图围绕过渡区52枢转时，反作用特征结构56可与被致动工件接触，并且由被致动工件推压反作用特征结构56而产生的力会阻碍侧壁42在顶部边缘54附近发生枢转，并且还有助于当流体室中的压力被撤除时推压挠性构件40使其返回到皱缩位置。从这个意义上讲，反作用特征结构56通过阻碍随挠性构件40的伸展而发生的枢转，并且通过当压力被撤除时推压挠性构件40使其返回到皱缩位置，来控制侧壁42的运动。可在挠性构件40顶部上、在过渡区52与顶部表面50之间形成凹陷部58，用于降低在挠性构件40的制造期间产生热沉的可能性。可以看出，凹陷部58还可作为过渡区52与顶部表面50之间的边界。本发明的挠性构件40可以由能够充分伸展与皱缩以致动工件的任何材料(例如弹性聚合物)形成。
尽管所示出的反作用特征结构56为侧壁42的组成部分，但是还可设想到，反作用特征结构56作为被致动工件的一部分或者作为置于过渡区52上的独立件被纳入到致动器中。反作用特征结构56沿其长度和/或宽度可以是连续的或分段的，以改变施加到过渡区52上的力分布。反作用特征结构56无需置于侧壁42与接触表面50之间的整个过渡区52上，而是可置于过渡区52的可能发生围绕过渡区52枢转并且/或者挠性构件40的皱缩受阻的区段。反作用特征结构56可由与侧壁42相同的材料或不同的材料制成，这些材料可充分地施加力以使挠性构件40皱缩，并且/或者阻碍挠性构件围绕过渡区52发生枢转。
虽然已经就至少一个实施例描述了本发明，但是可在本公开的精神和范围内进一步修改本发明。因此，本申请旨在涵盖使用其一般原理而对本发明作出的任何变化、用途或适应性修改。此外，当与本公开的偏离落入本发明所属的以及在所附权利要求保护范围内的本领域中已知或习惯做法的范围内时，本申请旨在涵盖这些偏离。
Claims (18)
1.一种致动器，包括：
刚性基座构件，所述刚性基座构件限定所述致动器的底部；
挠性构件，所述挠性构件连接到所述刚性基座构件，并且具有侧壁以及在所述挠性构件顶部上的接触表面，在所述挠性构件和所述刚性基座构件之间限定有流体室，所述侧壁具有第一端和第二端，所述第一端与所述刚性基座构件连接，在所述第二端和所述接触表面之间限定有过渡区，所述挠性构件被配置成当所述流体室填充有流体时伸展开来；以及
反作用特征结构，所述反作用特征结构设置在所述过渡区上，并且被配置成控制所述侧壁的运动。
2.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述反作用特征结构为材料团。
3.根据权利要求2所述的致动器，其中，所述材料团为所述侧壁的突出部。
4.根据权利要求2所述的致动器，其中，所述材料团具有跨所述过渡区的材料分布，在与所述第二端相邻的区域中的所述材料分布高于在与所述接触表面相邻的区域中的所述材料分布。
5.根据权利要求2所述的致动器，其中，所述挠性构件具有在所述材料团与所述接触表面之间形成的凹陷部。
6.根据权利要求2所述的致动器，其中，所述反作用特征结构为连续式特征结构和分段式特征结构之一。
7.根据权利要求2所述的致动器，其中，所述挠性构件具有在所述过渡区与所述接触表面之间形成的凹陷部，所述凹陷部限定所述过渡区与所述接触表面之间的边界。
8.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述挠性构件和所述反作用特征结构由相同的材料制成。
9.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述反作用特征结构与所述挠性构件一体成型。
10.一种致动器，包括：
基座；
与所述基座连接的挠性构件，所述挠性构件具有侧壁、接触表面，以及所述侧壁与所述接触表面之间的限定了过渡区的区域；以及
反作用特征结构，所述反作用特征结构设置在所述过渡区上，并且被配置成控制所述侧壁的运动。
11.根据权利要求10所述的致动器，其中，所述反作用特征结构为材料团。
12.根据权利要求11所述的致动器，其中，所述材料团为所述侧壁的突出部。
13.根据权利要求11所述的致动器，其中，所述材料团具有跨所述过渡区的材料分布，在与所述第二端相邻的区域中的所述材料分布高于在与所述接触表面相邻的区域中的所述材料分布。
14.根据权利要求11所述的致动器，其中，所述挠性构件具有在所述材料团与所述接触表面之间形成的凹陷部。
15.根据权利要求11所述的致动器，其中，所述反作用特征结构为连续式特征结构和分段式特征结构之一。
16.根据权利要求11所述的致动器，其中，所述挠性构件具有在所述过渡区与所述接触表面之间形成的凹陷部，所述凹陷部限定所述过渡区与所述接触表面之间的边界。
17.根据权利要求10所述的致动器，其中，所述挠性构件和所述反作用特征结构由相同的材料制成。
18.根据权利要求10所述的致动器，其中，所述反作用特征结构与所述挠性构件一体成型。
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