TW201447116A - 旋轉蓋 - Google Patents

Abstract

提供致動器。致動器包含具有位於桿之一末端之套筒部分之桿及旋轉蓋。旋轉蓋包含具有內表面及外表面之基座部分，及部署在基座部分之內表面上之凸起的圓頂部分。外表面具有位於定義基座部分之外表面之平面之中心處之半徑起點。凸起的圓頂部分係安裝在桿之套筒部分上，及具有在定義基座部分之外表面之平面上之半徑起點。凸起區域係位於凸起的圓頂部分或套筒部分中之至少一個。旋轉蓋相對於桿而傾斜至傾斜角，以回應因負荷之角偏差。

Description

旋轉蓋 【相關申請案之交叉參照】

本申請案主張2013年4月12日申請之題目為「旋轉蓋(Swivel Cap)」之美國臨時申請案之優先權，該美國臨時申請案之序列號為61/811,575，於此藉由引用將全部該美國臨時申請案之揭露進行整合。

本案大體上係與致動器相關；更特定言之，係與用於致動器內使用之桿之旋轉蓋相關，以減少彎矩及減少側向位移。

致動器係常用來抬起或移動物體、或夾住物體以防止運動之機制。致動器可引出線性或非線性運動。致動器之範例包含液壓缸、氣缸及電動機等。致動器用於許多應用中，包含建築設備、工程車及製造機械。舉例而言，液壓缸係可藉由單向行程提供單向力之機械致動器。液壓缸包含缸筒，其中連接至桿之活塞來回移動。

致動器遭受與桿之未對準相關的缺點或缺陷。此未對準可能為缸上之設置不佳的平衡或偏離中心的負載之結 果。舉例而言，當桿接觸不平坦的表面時，可能產生上述情況。此問題可能導致對缸之損害，且缸最終可能失效。

液壓缸製造商已做許多努力，以減少或消除由未對準結果產生之缸之側載。即使缸之對準對液壓缸之耐久性具有直接影響，但要完成液壓缸之完美對準是幾乎不可能的。用於許多應用之致動器為定做的及昂貴的，因此延長該等致動器之壽命及操作可呈現顯著節省。

然而，這些前案方法及系統並無顯著減少或消除在桿上導致壓力之彎矩，及最終導致桿失效。因此，需要可操作以減少可潛在地導致缸組件失效之彎矩之致動器。

本案揭示之系統及方法係針對克服一或更多個在目前可用的致動器中之此等缺陷。

根據本案之一些實施例，提供致動器。致動器包含具有位於桿之一末端之套筒部分之桿及旋轉蓋。旋轉蓋包含具有內表面及外表面(該外表面具有位於定義基座部分之外表面之平面之中心處之半徑起點)之基座部分，及部署在基座部分之內表面上之凸起的圓頂部分。凸起的圓頂部分係安裝在桿之套筒部分中。凸起區域係位於凸起的圓頂部分或套筒部分中之至少一個。旋轉蓋相對於桿而傾斜至傾斜角，以回應因負荷之角偏差。

根據本案之一些實施例，提供裝配致動器之方法。方法包含形成具有位於桿之一末端之套筒部分之桿之步驟及形成旋轉蓋之步驟。形成之旋轉蓋包含具有內表面及外表面 (該外表面具有位於定義基座部分之外表面之平面之中心處之半徑起點)之基座部分，及凸起的圓頂部分。凸起的圓頂部分係部署在基座部分之內表面上及安裝在桿之套筒部分中。凸起區域係位於凸起的圓頂部分或套筒部分中之至少一個。旋轉蓋相對於桿而傾斜至傾斜角，以回應因負荷之角偏差。

根據本案之一些實施例，提供包含用於形成具有位於桿之一末端之套筒部分之桿之構件及用於形成旋轉蓋之構件之致動器。旋轉蓋包含具有內表面及外表面(該外表面具有位於定義基座部分之外表面之平面之中心處之半徑起點)之基座部分，及凸起的圓頂部分。凸起的圓頂部分係部署在基座部分之內表面中及安裝在桿之套筒部分上。凸起區域係位於凸起的圓頂部分或套筒部分之至少一個。旋轉蓋相對於桿而傾斜至傾斜角，以回應因負荷之角偏差。

在此態樣中，在仔細解釋本發明之至少一個實施例前，要瞭解的是本發明在本發明之應用中並不限於如下列描述所闡述或如圖式所示之結構細節及元件排列。本發明能在除了那些描述之態樣外，以其他方式實施及執行。此外，要瞭解的是，本案採用之用語、術語及摘要係為描述之目的，不應被視為限制。

因此，本領域中具有通常知識者將瞭解本案所基於的概念可易於被利用為用於設計執行本發明之數個目的之其他結構、方法及系統之基礎。因此，在不背離本發明之精神及範疇的程度下，申請專利範圍被視為包含此類等同結構係為重要的。

10‧‧‧致動器

20‧‧‧筒

30‧‧‧桿

32‧‧‧端

34‧‧‧端

36‧‧‧平面

40‧‧‧套筒組件

50‧‧‧基座

60‧‧‧旋轉蓋

70‧‧‧基座部分

72‧‧‧內表面

74‧‧‧外表面

79‧‧‧表面

80‧‧‧凸起的圓頂部分

80A‧‧‧接觸面

81‧‧‧中心部分

85‧‧‧半徑起點

90‧‧‧隙

100‧‧‧凸起區域

110‧‧‧傾斜指示器

第1圖呈現致動機之橫剖面圖，該圖展示根據本案之桿及套筒部分。

第2圖呈現根據本案之用桿展示之旋轉蓋之側視圖。

第3圖呈現根據本案之旋轉蓋之橫剖面圖。

第4圖呈現根據本案之桿之套筒部分之俯視圖。

現在參考第1圖，展示根據本案之致動器10之橫剖面圖。於下展示及討論之致動器10為液壓缸組件。雖然，本案並不意味被限制於液壓缸。本案之原則可應用至其他類型之致動器，如液壓、氣壓、電動及其他類型致動器。

液壓致動器組件10具有筒20及桿30。桿30滑動地容納於筒20中，及經由筒20延伸。桿30具有兩端，32及34。桿30在一端32處具有套筒組件40。致動器10具有鄰近端34之基座50，該端34與套筒組件40相對。在根據本案之一些實施例中，桿30可為圓筒狀的。然而，其他形狀可被用於桿30。在本案中，術語「桿30」係用來參考桿，及亦用來參考結合活塞及桿之單一部分。桿30之套筒組件40可為桿30之單獨附件。作為替代的，桿30可被組裝為帶有套筒組件40之單一部分。

液壓致動器組件10亦包含旋轉蓋60。旋轉蓋60及桿30末端之透視圖展示於第2圖中。帶有桿30之末端之旋轉蓋60之橫剖面圖展示於第3圖中。

旋轉蓋60包含基座部分70及突起的圓頂部分80。旋轉蓋60之基座部分70具有內表面72及外表面74。如第3圖及第4圖所示，旋轉蓋60之凸起的圓頂部分80係部署在基座部分70之內表面72上。凸起的圓頂部分80可安裝於桿30之套筒組件40中。基座部分70及凸起的圓頂部分80典型地用如鋼之金屬形成，及可用形成桿30之相同材料形成。然而，只要選擇之材料對於缸組件10之應用具有足夠強度，則其他材料可被用來形成基座70及凸起的圓頂部分80。基座部分70可為圓形。

凸起的圓頂部分80為圓頂形狀或半球形的，及該凸起的圓頂部分80經塑造以容納桿30之套筒部分40(見第4圖)。旋轉蓋60之凸起的圓頂部分80具有中軸，大體上與桿30之軸A一致地置放該中軸。凸起的圓頂部分80具有半徑起點85，該半徑起點85係位於定義基底部分70之外表面74之平面上。半徑起點85之特定位置在旋轉蓋60旋轉期間提供零側向位移，及減少桿30內之彎矩。凸起的圓頂部分80之半徑起點85係在定義基座部分之外表面之平面之中心處沿著中軸。半徑起點85展示於第3圖及第4圖中。軸A展示於第3圖中。

在根據本案之一些實施例中，基座部分70係圓形的，及桿30係圓筒狀的。第2圖及第3圖展示圓筒狀的桿30及圓形的基座部分70。在一些實施例中，基座部分70之直徑小於、大於或等於桿30之外徑之直徑。在第2圖及第3圖中，基座部分70之直徑大於桿30之外徑。

大體上具有大於桿30之平面36之基座部分70係為所欲的，因較大的基座部分70可保護致動器正對其起作用之物體。一般當操作致動器10時，被抬起、移動或夾住之物體可藉由桿30之壓力及形變而受損。然而，大的基座部分70可防止此受損。因圓形的基座部分70之直徑係至少與圓筒狀的桿30之外徑一樣大，故基座部分70保護桿30之末端，特別是位於桿30之末端之桿30之平面36。此外，給定根據本案之旋轉蓋60之形狀及圓頂部分80之接觸面，基座部分70之大小將不會影響液壓缸組件10之比例，亦不會對液壓缸組件10之效能有不利影響。在本案之一些實施例中，基座部分70之表面面積與桿30之平面36之表面面積之比例可自1：1至2：1或更多而變化。

如上所述的，因應用至桿30之負荷之角偏差，故液壓缸組件10遭遇困難。舉例而言，此可藉由超載所導致，因液壓缸組件10之操作期間之桿30之偏差(該偏差可部分地源自抬起期間負載變化之方向)。桿30之角偏差導致桿30內之彎矩，該等彎矩將導致桿30及缸組件10失效。因此，消除或至少減少桿30內之彎矩，使得桿30不會失效及使得液壓缸組件10係盡可能為長時間操作的是重要的。

液壓缸組件10包含旋轉蓋60，該旋轉蓋60經設計以保護桿30不因角偏差而受損。旋轉蓋60安裝於桿30之端32上。旋轉蓋60相對於桿30而傾斜至傾斜角，以回應因負荷之角偏差。在根據本案之一些實施例中，旋轉蓋60之傾斜角少於或等於5度。在其他實施例中，缸可經設計以用於超 出5度之傾斜角。

套筒部分40係按尺寸製作以容納旋轉蓋60之凸起的圓頂部分80，反之亦然。根據本案，第4圖圖示桿30之套筒部分40之俯視圖。然而，套筒部分40非塑造或按照大小以恰好符合凸起的圓頂部分80。舉例而言，第3圖展示隙90形成於桿30之端32之平面36及旋轉蓋60之內表面72間。

隙90提供用於液壓缸組件10之使用者之視覺指示，以得知何時最大傾斜角已被違反。此為重要的，因若在超出最大傾斜角之傾斜角操作桿30，則桿30可成為受損的。因旋轉蓋60傾斜以回應桿30之角偏差，故當旋轉蓋60在最大傾斜角傾斜或超出最大傾斜角傾斜時，一部分之基座部分70之內表面72將接觸桿30之平面36。隙90將於發生在基座部分70之內表面72及桿30之平面36之間之接觸處關閉。然而，隙90在基座部分70之內表面72之剩餘部分(即，未接觸桿之平面表面之部分)及桿30之平面36間維持。換句話說，當旋轉蓋60旋轉時，隙90在基座部分70及桿之平面36間將非為一致的。

液壓缸組件10之使用者將能視覺偵測最大傾斜角在操作期間是否已被達到或被超出，因隙90將在基座部分70之內表面72之一些部分處消失。此特徵允許使用者在桿30受損前停止液壓缸組件10之操作。

若操作桿30使得旋轉蓋60在大於最大傾斜角之傾斜角處傾斜，則基座部分70之內表面72將在桿30之平面36內形成凹部或凹陷。作為替代的，凹部或凹陷可發生在基座 部分70之內表面72上。此凹部或凹陷係經由基座部分70及桿30之平面接觸而導致的。凹部之大小將為負載及偏差量之函數。之後可檢查桿之平面表面及/或基座部分之內表面72，以揭露液壓缸組件10是否超出其負載規格被操作。

因此，隙90最終對於液壓缸組件10之使用者提供兩優勢。第一，在使用期間，液壓缸組件10之使用者具有用於最大傾斜之視覺指示。第二，提供於桿30之凹部或凹陷將指示桿30超出其負載規格被操作。對於使用者及製造商兩者來說，得知桿30是否在其設計規格內被操作可為有用的資訊。舉例而言，若桿30在其設計規格內被操作，則將無可源於製造缺陷之桿中凹部或凹陷。另一方面，凹部指示用於液壓缸組件10之負載規格將被違反，及任何桿失效係由使用者所導致。

根據本案之旋轉蓋60經設計以與桿30具有最小量的接觸。旋轉蓋60之凸起的圓頂部分80於套筒部分40接觸桿30。套筒部分40及凸起的圓頂部分80間之接觸將被限於桿30之套筒部分40中之一定面積。接觸面80A位在桿之套筒部分40中，及可於第3圖中被看見。

旋轉蓋60可更包含凸起區域100，該凸起區域100定位於凸起的圓頂部分80或套筒部分40上。在一些實施例中，凸起區域100係在凸起的圓頂部分80上。在其他實施例中，凸起區域100可在如第3圖所示之套筒部分40上。凸起區域100可具有中心部分81，該中心部分81係定位於約從旋轉蓋60之軸A至半徑(r)長度的一半(r/2)處。凸起區域100之 大小及特定形狀可取決於想要多少旋轉蓋60及桿30之套筒部分40間之接觸而變化。

凸起區域100可為凸起的圓頂部分80之區域，該凸起的圓頂部分80之區域自凸起的圓頂區域80之外表面而凸起。作為替代的，凸起區域100可為在套筒組件40內之區域，該在套筒組件40內之區域自套筒部分40之表面79而凸起。凸起區域100係顯著的，因該凸起區域100幫助減少套筒部分40及凸起的圓頂部分80間之接觸。如以下更解釋的，最小化及控制接觸面控制彎矩，及最終延長桿30之服務。

舉例而言，若接觸面為桿30之套筒部分40之全部表面面積，則桿30將遭遇更多的彎矩及桿30會有更大的機會在彎矩壓力下失效。然而，藉由最小化旋轉蓋60之凸起的圓頂部分80與桿30之套筒部分40間之接觸面，以控制彎矩及使桿30遭遇較小壓力，因而減少桿30失效的機會。

旋轉蓋60能相對於桿30傾斜至一定程度，以回應負荷。此傾斜可發生於約半徑起點85處，及發生於接觸面80A之間。旋轉蓋60能經由接觸面80A在桿30之中心維持負載。接觸面80A經由缸組件30控制或限制彎矩，因而減少桿30將受損或失效之機會。

旋轉蓋60之凸起的圓頂部分80之軸(如第3圖之軸A所示)大體上與桿30之軸A同軸而被定位。凸起的圓頂部分80之半徑起點85係沿著軸A及在基座部分70之外表面74上定位。

可有一或更多個傾斜指示器110，該一或更多個傾 斜指示器110係定位在一些超出接觸面80A之距離之凸起的圓頂部分之外表面上。在一些實施例中，可有兩個傾斜指示器110，該兩個傾斜指示器110為第3圖中所示之圓形槽。因傾斜指示器110係定位於接觸面80A之外面，高於傾斜指示器110之任何受損或壓力信號展示液壓缸組件10超出其負載規格被操作。相反地，低於傾斜指示器110之任何受損或壓力信號展示液壓缸組件10在其負載規格內被操作。

在一些根據本案之實施例中，液壓缸組件10可包含封口(未圖示)。封口可為環形污染封口，及可部署在凸起的圓頂部分80四周。封口可為有用的，以防止灰塵或廢物進入套筒部分40及凸起的圓頂部分80中。

從詳細的說明書中，本案之許多特徵及優勢為顯而易見的；因此，藉由附加的申請專利範圍以包含所有屬於本案之真實精神及範疇之本案的此類特徵及優勢係為意欲的。此外，因所屬技術領域中具有通常知識者容易想到眾多修改及變化，故限制本案為所圖示及所描述之具體結構及操作非為所欲的；因此，所有合適的修改及等同可經採取至屬於本案範疇之修改及等同中。

10‧‧‧致動器

20‧‧‧筒

30‧‧‧桿

32‧‧‧端

34‧‧‧端

36‧‧‧平面

40‧‧‧套筒組件

50‧‧‧基座

Claims (20)

1. 一種致動器，包括：一桿，該桿具有位於該桿之一末端之一套筒部分；及一旋轉蓋，該旋轉蓋包括：一基座部分，該基座部分具有一內表面及一外表面，該外表面在定義該外表面之平面中心處具有一半徑之一起點；一凸起的圓頂部分，該凸起的圓頂部分部署於該基座部分之該內表面上，及安裝於該桿之該套筒部分中；及一凸起區域，該凸起區域定位於該凸起的圓頂部分或該套筒部分中的至少一者；其中該旋轉蓋相對於該桿傾斜至一傾斜角，以回應因一負荷之角偏差。
2. 如請求項1所述之致動器，其中該凸起區域係在該旋轉蓋之該凸起的圓頂部分上。
3. 如請求項1所述之致動器，其中該凸起區域係在該桿之該該套筒組件上。
4. 如請求項1所述之致動器，更包含一隙，該隙在該桿之該末端之平面與該旋轉蓋之該基座部分之間。
5. 如請求項1所述之致動器，其中該傾斜角少於或等於5 度。
6. 如請求項1所述之致動器，其中該凸起區域具有一中心部分，該中心部分係定位於從該旋轉蓋之一中心軸至該半徑之長度的一半處。
7. 如請求項1所述之致動器，更包含在該凸起部分上之傾斜指示器槽口。
8. 如請求項1所述之致動器，其中該旋轉蓋之該基座部分為圓形。
9. 如請求項1所述之致動器，其中該旋轉蓋之該基座部分為圓形，及該旋轉蓋之該基座部分具有一直徑，該直徑等於或大於該桿之外徑。
10. 如請求項1所述之致動器，其中該基座部分之該內表面接觸該桿之該末端之平面，及當該傾斜角等於或大於5度時，損壞該基座部分及平面中的至少一個。
11. 如請求項8所述之致動器，其中該旋轉蓋之該基座部分為圓形，及該旋轉蓋之該基座部分具有一直徑，該直徑等於或大於該桿之外徑。
12. 一種組合一致動器之方法，包括以下步驟：形成一桿，該桿具有位於該桿之一末端之一套筒部分；及形成一旋轉蓋，該旋轉蓋包括：一基座部分，該基座部分具有一內表面及一外表面，該外表面在定義該外表面之平面中心處具有一半徑之一起點；一凸起的圓頂部分，該凸起的圓頂部分部署於該基座部分之該內表面中，及安裝於該桿之該套筒部分上；及一凸起區域，該凸起區域定位於該凸起的圓頂部分或該套筒部分中的至少一者；其中該旋轉蓋相對於該桿傾斜至一傾斜角，以回應因一負荷之角偏差。
13. 如請求項12所述之方法，更包含以下步驟：形成一隙，該隙在該桿之該末端之平面與該旋轉蓋之該基座部分之間。
14. 如請求項12所述之方法，其中該傾斜角少於或等於5度。
15. 如請求項12所述之方法，更包含以下步驟：形成一封口，該封口部署在該旋轉蓋之該圓頂部分四周。
16. 如請求項12所述之方法，其中該桿為一圓筒狀的桿。
17. 如請求項12所述之方法，其中該旋轉蓋之該基座部分為圓形。
18. 如請求項12所述之方法，其中該旋轉蓋之該基座部分為圓形，及該旋轉蓋之該基座部分具有一直徑，該直徑小於、等於或大於該桿之外徑。
19. 如請求項12所述之方法，其中及當該傾斜角等於或大於5度時，該基座部分之該內表面接觸該桿之該末端之平面。
20. 一種液壓缸組件，包括：一用於形成具有位於該桿之一末端之一套筒部分之一桿之構件；及一用於形成一旋轉蓋之構件，該構件包括：一基座部分，該基座部分具有一內表面及一外表面，該外表面在定義該基座部分之外表面之平面中心處具有一半徑之一起點；一凸起的圓頂部分，該凸起的圓頂部分部署於該基座部分之該內表面中，及安裝於該桿之該套筒部分上；及一凸起區域，該凸起區域定位於該凸起的圓頂部分或該套筒部分中的至少一者；其中該旋轉蓋相對於該桿傾斜至一傾斜角，以回應因一負荷之角偏差。