DE68922395T2

DE68922395T2 - FLUID ACTUATORS.

Info

Publication number: DE68922395T2
Application number: DE68922395T
Authority: DE
Inventors: Robert George Flitton Bedfordshire Mk45 5Dy Collett
Original assignee: Hunting Engineering Ltd
Current assignee: Lockheed Martin UK Ampthill Ltd
Priority date: 1988-07-23
Filing date: 1989-07-20
Publication date: 1996-02-22
Anticipated expiration: 2009-07-21
Also published as: GB2222854A; GB8916485D0; GB2222854B; WO1990001120A1; GB8817623D0; EP0430981B1; EP0430981A1; DE68922395D1

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION

Diese Erfindung bezieht sich auf fluidbetätigte Aktuatorvorrichtungen. Sie ist insbesondere, aber nicht ausschließlich zur Verwendung in einem System gedacht, in dem ein oder mehrere Packungen aus einem Behälter ausgestoßen werden sollen.This invention relates to fluid-operated actuator devices. It is particularly, but not exclusively, intended for use in a system in which one or more packages are to be ejected from a container.

Die Umwandlung von Fluiddruck und Bewegung in eine Linearverschiebung mittels eines Kolbens oder Balges ist wohlbekannt. Eine kolbengestützte Vorrichtung benötigt einen starren Zylinder, in dem die Kolbenbewegung durch Fluiddruck verursacht wird, und die Länge des Zylinders muß der Verschiebung oder dem Hub des Kolbens entsprechen. Wenn der Kolben dazu verwendet wird, eine Packung mit beträchtlicher Geschwindigkeit aus einem Behälter auszustoßen, ist entweder der Hub kurz, der Zylinder kurz und der Auswurfstoß relativ hoch; oder der Hub wird verlängert und der Stoß vermindert, aber es entsteht ein spürbarer Stauraumverlust, weil ein größerer starrer Zylinder erforderlich ist. Wenn als Auswerfer eine Vorrichtung verwendet wird, die im wesentlichen einen Balg aufweist, weicht der Körper des Balges leicht von der Ideallinie ab, weil das System nicht symmetrisch und stabil bleiben kann, außer der Verschiebeweg des Balges während seiner Ausdehnung wird von irgendeiner starren Führung, wie z. B. einem Rohrmantel, eingegrenzt.The conversion of fluid pressure and motion into linear displacement by means of a piston or bellows is well known. A piston-based device requires a rigid cylinder in which the piston motion is caused by fluid pressure, and the length of the cylinder must match the displacement or stroke of the piston. When the piston is used to eject a package from a container at considerable speed, either the stroke is short, the cylinder short and the ejection shock relatively high; or the stroke is lengthened and the shock reduced, but there is a noticeable loss of storage space because a larger rigid cylinder is required. When a device which essentially comprises a bellows is used as the ejector, the body of the bellows deviates slightly from the ideal line because the system cannot remain symmetrical and stable unless the displacement of the bellows during its extension is limited by some rigid guide such as a pipe jacket.

Eine andere Art Aktuator kann auf einem dehnbaren Beutel basieren, der in unaufgeblasenem Zustand mit relativ geringem Stauraumbedarf gelagert und durch Aufblasen ausgedehnt werden kann, um die Stellbewegung zu liefern. Bei bekannten Vorrichtungen ist die Leistung während des Aufblasens des Beutels nicht vorher bestimmbar. Bedarf es eines raschen Aufblasens, wird zudem die Ausbildung des Beutels noch durch vorübergehende Erscheinungen kompliziert, die mit dem Fluidfluß in den Beutel und der Art eventueller externer Belastungen zusammenhängen. Wenn der Beutel jedoch vollständig aufgeblasen ist, nimmt er eine Form an, die entweder von den Wänden des Beutels oder dem Behälter oder einer Kombination aus beidem bestimmt wird.Another type of actuator may be based on an expandable bag that can be stored in a deflated state with relatively little space required and expanded by inflation to provide the actuating movement. In known devices, the performance during inflation of the bag is not predictable. Moreover, if rapid inflation is required, the formation of the bag is further complicated by transient phenomena related to the flow of fluid into the bag and the nature of any external loads. However, when the bag is fully inflated, it assumes a shape determined by either the walls of the bag or the container, or a combination of both.

ESSENCE OF THE INVENTION

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Aktuator zu schaffen.The object of the invention is to create an improved actuator.

Eine Schrift, die den oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche entsprechende Merkmale offenbart, ist die GB-A-2055427.A document which discloses features corresponding to the preambles of the independent claims is GB-A-2055427.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist ein fluidbetätigter Aktuator einen aufblasbaren Beutel mit einem ersten Abschnitt zum Bereitstellen einer Angriffsfläche und einem zweiten gestauten Abschnitt auf; und einen Behälter, der den zweiten Abschnitt des Beutels enthält und eine Fluiddruck- Einlaßvorrichtung zum Weitergeben von Fluiddruck an das Innere des Beutels aufweist; und ist gekennzeichnet durch eine Scheidewand und Führungsmittel, die mit der Scheidewand eine schmale Öffnung begrenzen, die den ersten und zweiten Abschnitt des Beutels voneinander trennt und zuläßt, daß der erste Abschnitt des Beutels den zweiten Abschnitt des Beutels durch die Öffnung hindurchzieht, wenn der Beutel aufgeblasen wird.In one embodiment of the invention, a fluid actuated actuator comprises an inflatable bag having a first portion for providing an engagement surface and a second stowed portion; and a container containing the second portion of the bag and having a fluid pressure inlet device for communicating fluid pressure to the interior of the bag; and is characterized by a septum and guide means defining with the septum a narrow opening separating the first and second portions of the bag and allowing the first portion of the bag to pull the second portion of the bag through the opening when the bag is inflated.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist ein fluidbetätigter Aktuator einen aufblasbaren Beutel mit einem ersten Abschnitt zum Bereitstellen einer Angriffsfläche und einem zweiten gestauten Abschnitt auf; und ist gekennzeichnet durch einen Träger für den ersten Abschnitt des Beutels, wobei der Träger einen Fluiddruckeinlaß zum Weitergeben von Fluiddruck an das Innere des ersten Abschnitts des Beutels aufweist, um dessen Aufblasen zu bewirken, und ein bezüglich des Trägers bewegliches Element mit einer Scheidewand, mit der die Angriffsfläche des Beutels in Eingriff gehen kann, wobei die Scheidewand eine schmale Öffnung aufweist, die den ersten Abschnitt des Beutels von dem zweiten Abschnitt trennt und die Angriffsfläche des Beutels begrenzt, wobei das Aufblasen des Beutels die Angriffsfläche dazu veranlaßt, mit der Scheidewand in Eingriff zu gehen, um das Element von dem Träger wegzubewegen und den zweiten Abschnitt durch die schmale öffnung hindurchzuziehen.In a further embodiment of the invention, a fluid operated actuator comprises an inflatable bag having a first portion for providing an engagement surface and a second stowed portion; and is characterized by a support for the first portion of the bag, the support having a fluid pressure inlet for communicating fluid pressure to the interior of the first portion of the bag to cause inflation thereof, and a member movable relative to the support having a septum with which the engagement surface of the bag can engage, the septum having a narrow opening separating the first portion of the bag from the second portion and defining the engagement surface of the bag, inflation of the bag causes the attack surface to engage the septum to move the element away from the carrier and pull the second section through the narrow opening.

Zwei spezielle Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielshaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.Two specific embodiments of the invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittansicht einer Ausführungsform der Erfindung;Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of the invention;

Fig. 2 ist eine vereinfachte Darstellung aufeinanderfolgender Stadien im Füllzyklus der ersten Ausführungsform der Erfindung;Fig. 2 is a simplified representation of successive stages in the filling cycle of the first embodiment of the invention;

Fig. 3 ist eine detaillierte Querschnittansicht der ersten Ausführungsform der Erfindung mit Darstellung einer Lastbeaufschlagung;Fig. 3 is a detailed cross-sectional view of the first embodiment of the invention showing a load application;

Fig. 4 ist eine schematische Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;Fig. 4 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the invention;

Fig. 5 ist eine detaillierte Querschnittansicht der zweiten Ausführungsform der Erfindung mit Darstellung einer Lastbeaufschlagung.Fig. 5 is a detailed cross-sectional view of the second embodiment of the invention showing a load application.

DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Bezugnehmend auf Fig. 1, die eine Schnittansicht eines kreisförmigen Aufbaus ist, umfaßt der fluidbetätigte Aktuator einen relativ steifen Beutel 1. Der Beutel ist im allgemeinen dehnbar. Bevorzugt umfaßt er einen systematisch gefalteten Teil 7 und einen Arbeitsteil, der effektiv eine Fläche 4 ist und dehnbar, aber auch starr oder teilweise starr sein kann. Der Beutel befindet sich hinter einer Scheidewand 2 und ist mittels einer Führung 3 angeordnet. Die Führung 3 umfaßt eine gebördelte Scheibe mit einem zentralen Ausschnitt 3a. Der Arbeitsteil des Beutels ist zu jeder Zeit durch eine relativ schmale Öffnung 6 von dem gefalteten Teil getrennt. Der Beutel ist druckdicht an einem zylindrischen Behälter 20 befestigt, der einen Einlaßkanal 5 aufweist. Die Führung 3 ist durch nicht dargestellte Mittel abgestützt.Referring to Fig. 1, which is a sectional view of a circular structure, the fluid-operated actuator comprises a relatively rigid bag 1. The bag is generally extensible. Preferably it comprises a systematically folded part 7 and a working part which is effectively a surface 4 and which may be extensible but may also be rigid or partially rigid. The bag is located behind a septum 2 and is positioned by means of a guide 3. The guide 3 comprises a flanged disc with a central cutout 3a. The working part of the bag is separated from the folded part at all times by a relatively narrow opening 6. The bag is pressure-tightly attached to a cylindrical container 20 which has a inlet channel 5. The guide 3 is supported by means not shown.

Wenn eine Fluiddruckquelle in Pfeilrichtung an einen Einlaßkanal 5 an den Behälter angelegt wird, wird die Angriffsfläche 4 über die Scheidewand hinausgedrückt und zieht mit ihrer Bewegung die zusammengefalteten Abschnitte des Beutels durch die schmale Öffnung 6 zwischen der Scheidewand 2 und der Führung 3 hindurch. Es ist leicht verständlich, daß auf diese Weise der interne Druck in dem Beutel die Beutelwand leicht zur Scheidewandöffnung hindrückt und das Arbeitssegment des Beutels währenddessen vollständig aufgeblasen bleibt. Reaktionsdrücke sind daher auf die Scheidewand und die Fluidquelle bezogen, während der Arbeitsabschnitt des vollständig aufgeblasenen Beutels eine Form aufweist, die von dem Behälter und der Beutelausführung definiert wird.When a fluid pressure source is applied to an inlet channel 5 on the container in the direction of the arrow, the attack surface 4 is pushed out over the septum and, with its movement, pulls the folded sections of the bag through the narrow opening 6 between the septum 2 and the guide 3. It is easy to understand that in this way the internal pressure in the bag pushes the bag wall slightly towards the septum opening and the working segment of the bag remains fully inflated. Reaction pressures are therefore related to the septum and the fluid source, while the working section of the fully inflated bag has a shape defined by the container and the bag design.

Fig. 2 stellt den Weg dar, auf dem, ausgehend von einem kompakten Lagerzustand, ein relativ langer Hub erreicht werden kann. In der Praxis würde der Beutel durch die vom Behälter ausgeübte Begrenzung aus der Form gebracht.Fig. 2 illustrates the way in which a relatively long stroke can be achieved starting from a compact storage condition. In practice, the bag would be deformed by the constraint imposed by the container.

Fig. 3 ist eine detaillierte Darstellung einer besonderen Ausführungsform gemäß Fig. 1. Diese Ausführungsform wird als Auswerfer für ein Teil 8 verwendet, das in einer auf der Angriffsfläche 4 des Beutels 1 ruhenden Tragmulde 9 gelagert ist. Ein Fluidfüllstutzen 5 paßt druckdicht in einen zentralen Ausschnitt 3a einer Führung 3 und weist einen U-Profilträger 10 und ein Gewinderohr 11 auf.Fig. 3 is a detailed illustration of a special embodiment according to Fig. 1. This embodiment is used as an ejector for a part 8 which is mounted in a support trough 9 resting on the engagement surface 4 of the bag 1. A fluid filling nozzle 5 fits pressure-tight into a central cutout 3a of a guide 3 and has a U-profile support 10 and a threaded tube 11.

Aus dem Vorhergehenden wird verständlich, daß trotz der Beschreibung einer kreisförmigen Vorrichtung auch andere Querschnittsformen verwendet werden können, wobei der Beutel auf unterschiedliche Arten gefaltet oder anders gestaut wird. In ähnlicher Weise können andere Stellen für den Fluideinlaß gewählt werden.From the foregoing it will be understood that although a circular device has been described, other cross-sectional shapes may be used, the bag being folded or otherwise stowed in different ways. Similarly, other locations for the fluid inlet may be chosen.

Es sollte auch beachtet werden, daß in diesen Erläuterungen "Angriffsfläche", "Scheidewand" und "Führung" relative Begriffe sind und ein System zusammengestellt werden kann, in dem die "Angriffsfläche" tatsächlich ortsfest ist und die "Scheidewand" einen Behälter für den gefalteten Abschnitt des Beutels bildet und so ausgeführt ist, daß sie sich unter Druck verschiebt. Bei manchen Ausführungen kann eine separate Führungsstruktur verzichtbar sein. Obwohl die Angriffsfläche in Fig. 1 und 2 als Abschnitt des Beutels dargestellt ist, kann es sich dabei um ein separates Element handeln, das ganz oder teilweise druckdicht an der Wand oder Front des Beutels befestigt ist.It should also be noted that in these explanations, "attack surface", "septum" and "guide" are relative terms and a system can be constructed in which the "attack surface" is actually stationary and the "septum" forms a container for the folded portion of the bag and is designed to slide under pressure. In some designs a separate guide structure may be dispensable. Although the attack surface is shown in Figs. 1 and 2 as a portion of the bag, it may be a separate element which is wholly or partly attached in a pressure-tight manner to the wall or front of the bag.

Eine weitere Ausführungsform ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. Ein steifer, dehnbarer beutelähnlicher Behälter 1 mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt ist mit einem Ende an einem feststehenden Flansch 12 befestigt. Die Hauptmasse des Beutels 16 ist in geeigneter Weise in Bandform zusammengefaltet und reicht durch einen in einem beweglichen Element 13 ausgebildeten Ausschnitt hindurch. Am besten ist dafür ein Langschlitz 15 geeignet. Die Hauptmasse des Beutels hinter dem Schlitz ist durch gleichmäßige Faltung, beispielsweise in Zickzackform, weiter verdichtet und gebrauchsfertig gelagert.A further embodiment is shown schematically in Fig. 4. A rigid, stretchable bag-like container 1 with a square or rectangular cross-section is attached at one end to a fixed flange 12. The main mass of the bag 16 is suitably folded into a band shape and extends through a cutout formed in a movable element 13. An elongated slot 15 is best suited for this. The main mass of the bag behind the slot is further compressed by uniform folding, for example in a zigzag shape, and stored ready for use.

Wenn eine Fluiddruckquelle an einen Einlaßkanal 17 angelegt wird, wie durch den Pfeil angezeigt, wird ein Beutelhohlraum 14 aufgeblasen und legt eine bewegende Kraft an das Element 13 an. Wenn sich dieses Element vom Flansch 12 wegbewegt, wird der zusammengefaltete Beutel stetig von der Lagerkammer durch den Schlitz abgezogen und derart aufgeblasen, daß er eine Kraft auf das Element 13 aufrechterhält. Es versteht sich, daß der beutelähnliche Behälter tatsächlich ein Schlauch ist und das gefaltete Ende nicht druckdicht sein muß.When a source of fluid pressure is applied to an inlet port 17, as indicated by the arrow, a bag cavity 14 is inflated and applies a moving force to the element 13. As this element moves away from the flange 12, the folded bag is steadily withdrawn from the storage chamber through the slot and inflated so as to maintain a force on the element 13. It will be understood that the bag-like container is actually a tube and the folded end need not be pressure tight.

Fig. 5 ist eine detaillierte Darstellung einer besonderen Ausführungsform der rechteckigen Anordnung gemäß Fig. 4. Diese Ausführungsform wird als Auswerfer für ein in einer Tragmulde 9 gelagertes Teil 8 verwendet. Die Tragmulde ist auf einer einstellbaren Stoßplatte abgestützt, die ein Drehelement 13 aufweist. Ein Fluidfüllstutzen 17 weist einen U-Profilträger 10 und ein Gewinderohr 18 mit einem Flansch 12 auf. Der Flansch schließt einen Beutel 1 druckdicht ab.Fig. 5 is a detailed illustration of a particular embodiment of the rectangular arrangement according to Fig. 4. This embodiment is used as an ejector for a part 8 stored in a support trough 9. The support trough is on a adjustable impact plate, which has a rotary element 13. A fluid filling nozzle 17 has a U-profile support 10 and a threaded pipe 18 with a flange 12. The flange seals a bag 1 in a pressure-tight manner.

Der dehnbare Beutel der vorhergehenden Beschreibung kann aus jedem dehnbaren oder annehmbar fluiddichten Material hergestellt sein, vorausgesetzt, die Maße des Beutels sind bei vollen Arbeitsdrücken ihrem Zweck entsprechend ausreichend gut definiert. Gummiertes Leinen und dergleichen ist besonders geeignet, obwohl auch andere Kunststoffe und biegsame Metalle einzeln oder in Kombination einsetzbar sind, um den weiten Bereich an Maßen, Drücken, Querschnittsformen und Anwendungen abzudecken, für die diese Erfindung geeignet ist.The expandable bag of the foregoing description may be made of any expandable or reasonably fluid-tight material, provided the dimensions of the bag are sufficiently well defined at full working pressures for its purpose. Rubberized canvas and the like are particularly suitable, although other plastics and flexible metals may be used individually or in combination to cover the wide range of dimensions, pressures, cross-sectional shapes and applications for which this invention is suitable.

Claims

1. A fluid operated actuator comprising: an inflatable bag (1) having a first portion for providing an engagement surface and a second stowed portion; and a container (2) containing the second portion of the bag and having a fluid pressure inlet device (5) for communicating fluid pressure to the interior of the bag; characterized by a septum (2) and guide means (3) defining with the septum a narrow opening separating the first and second portions of the bag from each other and allowing the first portion of the bag to pull the second portion of the bag through the opening when the bag is inflated.

2. Actuator according to claim 1, wherein the stowed portion is folded into a small size inside the container.

3. Actuator according to claim 1, wherein the guide means is arranged in the bag interior.

4. Actuator according to claim 1 and further comprising a movable element arranged so that the engagement surface can engage therewith and displace the movable element.

5. A fluid-operated actuator comprising: an inflatable bag (1) having a first portion for providing an engagement surface and a second stowed portion (16); characterized by a carrier (10) for the first portion of the bag, the carrier having a fluid pressure inlet (17) for passing fluid pressure to the interior of the first portion of the bag to cause inflation thereof, and a member (9) movable relative to the carrier having a septum (13) with which the engagement surface of the bag can engage, the septum having a narrow opening (15) separating the first portion of the bag from the second portion and defining the engaging surface of the bag, inflation of the bag causing the engaging surface to engage the septum to move the element away from the wearer and pull the second portion (16) through the narrow opening.

6. Actuator according to claim 5, wherein the first portion (14) of the bag is connected to the carrier in a pressure-tight manner.

7. Actuator according to claim 5, wherein the element has a support trough (9) which supports an ejection device and is spaced from the septum and the second portion of the bag arranged between the support trough and the septum (13).

8. The actuator of claim 7, wherein the second portion is folded.