线性致动器组件制造技术

一种线性致动器组件(1)，该线性致动器组件包括具有外壳和输出轴的线性致动器，所述输出轴(14)限定致动器轴线并可以沿着致动器轴线在伸出位置和缩回位置之间移动。所述组件还包括缓冲托架，该缓冲托架设置为主动形态，在该主动形态中，缓冲托架安装在外壳或输出轴上。缓冲托架(72)具有旋转部分(26)，该旋转部分与输出轴旋转连接，因此输出轴围绕所述致动器轴线的旋转要求旋转部分的相应旋转。当缓冲托架处于主动形态时，旋转部分旋转受限。外壳和输出轴中未安装缓冲托架的一者具有第一抵靠表面，该第一抵靠表面设置为当输出轴到达伸出位置和缩回位置中的一个位置时作用于缓冲托架上，因此输出轴超出所述位置的继续移动将缓冲托架从主动形态移向第一被动形态。旋转部分在缓冲托架处于第一被动形态时可以围绕致动器轴线旋转。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种线性致动器组件自冲铆接(SPR)是一种点连接技术，其中自冲铆钉被冲头钉进支撑在模具上的分层工件中。模具的形状设置为当铆钉朝着模具被钉进工件中，工件的材料塑性变形。工件材料的这种流动引起铆钉的环形尖端向外张开并通过工件材料的镦粗环保持密封。铆钉与工件的镦粗环互锁的张开的尖端防止铆钉的移动或工件各层的分离。通过使用线性致动器将铆钉插入到工件中，线性致动器朝固定的工件和模具驱动冲头和铆钉，或朝固定的铆钉和冲头驱动模具和工件(前一种设置更加常见)。许多不同类型的线性致动器可以用于自冲铆接(SPR)，但是最常见的类型是液压缸，或马达驱动的电致动器。和诸如电磁铁这样的电致动器不同，马达驱动的电致动器利用传统的旋转电动马达。马达驱动滚珠丝杠机构，丝杠机构或滚柱丝杠机构，从而使致动器输出轴产生线性运动。这三种机构都遵循相同的基本格式—马达旋转第一螺纹构件，该第一螺纹构件与第二螺纹构件(直接或间接)啮合，第二螺纹构件与输出轴连接。如果第一螺纹构件和第二螺纹构件一致旋转，则不会产生线性运动。但是，如果第一螺纹构件相对于第二螺纹构件旋转(例如，如果阻止第二螺纹构件旋转)，则第一螺纹构件的旋转会转换为第二螺纹构件的线性运动。例如，丝杠机构包括与内螺纹螺母直接啮合的外螺纹螺杆。如果螺杆与马达连接并且螺母与输出轴连接，则螺杆构成第一螺纹构件且螺母构成第二螺纹构件。通过使用马达旋转螺杆，螺母沿着螺杆运动，并且输出轴线性地运动。同样地，如果螺母与马达连接并且螺杆与输出轴连接，则螺母构成第一螺纹构件，螺杆构成第二螺纹构件。通过旋转螺母，螺杆在螺母内轴向移动，并且输出轴线性延伸或缩回。上述原理在滚柱丝杠机构中保持一样，除非螺母和螺杆不直接啮合。相反，它们通过设置在它们之间的一组滚珠轴承间接啮合。同样地，滚柱丝杠机构也遵循上述原理，但是螺杆和螺母通过一组螺纹滚柱间接啮合。在许多线性致动器的应用中，例如SPR，希望限制致动器的行程长度(即，限制致动器输出轴的移动的自由度)。在仅通过控制算法来控制致动器输出轴移动的机器中，在系统中可能存在输出轴超程的故障，可能带来严重的后果。例如，在电致动器驱动冲头的SPR工具中，工具的供电中断可能阻止控制单元向致动器及时发送“停止”信号。因此，致动器可能驱动冲头超过其预期最终位置，并进入到工件中，损坏工件。已知利用设置在致动器输出轴的路径中的止动表面来防止超程。虽然这些表面能够有效停止致动器输出轴的移动，但是轴对止动表面的冲击可能导致致动器严重损坏。例如，对止动表面的冲击可能导致致动器输出轴变形，使其超出可接受的尺寸公差。在不仅利用来自致动器的力，还利用在致动器内移动的部件的动能的应用中(例如，在某些SPR工具中，铆钉插入力由产生冲头的线性移动的飞轮的旋转惯性部分地提供)，与止动表面碰撞的问题可能变得特别严重。这些应用必然利用以相对较高速度移动的相对较重的部件，因此由与止动表面碰撞导致的损坏可能变得特别严重。为了限制由致动器输出轴和止动表面的碰撞带来的损坏，一些致动器使用设置在止动表面上的弹性缓冲垫。在碰撞期间，缓冲垫弹性变形并帮助消散碰撞能量，从而减少施加到部件上的有损坏风险的力。但是，这样的缓冲垫易于磨损和/或退化，并释放可能在工具内移动的小颗粒而引起损坏。例如，它们可能磨损液压缸或气缸的密封，或者妨碍马达驱动的线性致动器中螺纹部件的正常功能。此外，一旦缓冲垫在碰撞期间变形达到某个程度，它将不能吸收任何进一步的能量。这时候，致动器输出轴仍将经历“硬停止”，并且可能发生损坏。替换缓冲垫就必然要打开致动器的内部工件。如果致动器在输出轴结束其行程时继续推动输出轴移动，则存在额外的发生损坏的风险。例如，在利用电动丝杠致动器驱动冲头的SPR工具中，在致动器达到缓冲垫“硬停止”之后，丝杠机构的部件中的旋转惯性可能在和止动表面的碰撞过程中继续向冲头施加(轴向的和/或扭转的)力。由于突然减速所带来的高转矩，可能在丝杠的螺纹中产生过度负荷，从而损坏螺纹部件。这些部件通常都特别昂贵，因为它们是由非常硬的材料以精密的公差制造出来的。提出了针对马达驱动的电动致动器的螺纹中过度负荷这一特定问题的解决方案，该解决方案的形式为安装到致动器输出轴尖端上的易碎键组件。带有易碎键组件的致动器还包括防旋转管，该防旋转管固定到其外壳上并沿着致动器输出轴的移动方向突出。键组件包括一对键，所述键从中心毂突出到防旋转管中的相应键槽中。键各自通过剪切销与中心毂连接。在正常使用过程中，键组件中的键容纳在防旋转管的键槽内，防止键组件以及输出轴旋转。如上所述，这引起输出轴的线性移动。随着输出轴移动，键组件和它一起移动并且键沿着键槽移动。但是，如果输出轴受到的运动阻力过大，则推动第二螺纹构件和第一螺纹构件一起旋转的力增大。因此，键组件承受增大的扭转负荷并且固定键的剪切销断裂。在这时，键组件(减去键)能够在防旋转管内旋转，因此输出轴能够旋转，不再发生进一步的线性移动(以及由此产生的损坏)。上述解决方案的一个问题是相对于剪切销的尺寸和硬度，它需要极度严格的公差。因为在正常使用过程中第一螺纹构件在第二螺纹构件上施加很大的力，推动它旋转，所以剪切销的尺寸和强度必须足够承受该负荷而不发生断裂或经历疲劳。同时，所述销必须足够小和柔软，在致动器的螺纹中的负荷增大为足以损坏螺纹构件之前可靠地断裂。举例来说，在一种特定致动器中，应用于输出轴的工作扭矩为80Nm，剪切销必须承受该扭矩。该致动器的螺纹构件在发生损坏前能够承受140Nm的扭矩，或140kN的轴向力。因此，所述销必须在向输出轴应用的扭矩小于140Nm时可靠地断裂，但是必须承受80Nm的扭矩而没有任何疲劳的风险。销的剪切面为径向向外2cm，因此销必须在7kN的剪切负荷下可靠地断裂，但是承受4kN的剪切负荷而没有任何疲劳的风险。该3kN的范围(在该范围内，销必须从完全未受影响转变为绝对失效)等同于非常紧的操作窗口。本专利技术的一个目的是减轻或消除上述缺点中的一个，和/或提供一种改进的或替代的线性致动器组件，行程限制组件或缓冲托架。根据本专利技术的第一个方面，提供了一种线性致动器组件，该线性致动器组件包括：线性致动器，该线性致动器包括外壳和输出轴，所述输出轴限定致动器轴线并能够相对于所述外壳沿着所述致动器轴线在伸出位置和缩回位置之间移动；以及缓冲托架，该缓冲托架设置为主动形态，在该主动形态中，所述缓冲托架安装在所述外壳或所述输出轴上，所述缓冲托架包括旋转部分，其中：所述输出轴与所述缓冲托架的所述旋转部分旋转连接，因此所述输出轴围绕所述致动器轴线的旋转要求所述旋转部分的相应旋转；当所述缓冲托架处于所述主动形态时，所述旋转部分旋转受限；所述外壳和所述输出轴中上面未安装所述缓冲托架的一者具有第一抵靠表面(abutmentsurface)；所述第一抵靠表面设置为当所述输出轴到达所述伸出位置和所述缩回位置中的一个位置时直接或间接地作用于所述缓冲托架上，因此所述输出轴超出所述位置的继续移动将所述缓冲托架从所述主动形态移向第一被动形态；以及所述旋转部分在所述缓冲托架处于所述第一被动形态时能够围绕所述致动器轴线旋转。通过使用将缓冲托架移向被动形态的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线性致动器组件，该线性致动器组件包括：线性致动器，该线性致动器包括外壳和输出轴，所述输出轴限定致动器轴线并能够相对于所述外壳沿着所述致动器轴线在伸出位置和缩回位置之间移动；以及缓冲托架，该缓冲托架设置为主动形态，在该主动形态中，所述缓冲托架安装在所述外壳或所述输出轴上，所述缓冲托架具有旋转部分，其中：所述输出轴与所述缓冲托架的所述旋转部分旋转连接，因此所述输出轴围绕所述致动器轴线的旋转要求所述旋转部分的相应旋转；当所述缓冲托架处于所述主动形态时，所述旋转部分旋转受限；所述外壳和所述输出轴中上面未安装所述缓冲托架的一者具有第一抵靠表面；所述第一抵靠表面设置为当所述输出轴到达所述伸出位置和所述缩回位置中的一个位置时直接或间接地作用于所述缓冲托架上，因此所述输出轴超出所述位置的继续移动将使所述缓冲托架从所述主动形态移向第一被动形态；以及所述旋转部分在所述缓冲托架处于所述第一被动形态时能够围绕所述致动器轴线旋转。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.16 GB 1400725.6;2014.01.16 GB 1400736.3;201.一种线性致动器组件，该线性致动器组件包括：线性致动器，该线性致动器包括外壳和输出轴，所述输出轴限定致动器轴线并能够相对于所述外壳沿着所述致动器轴线在伸出位置和缩回位置之间移动；以及缓冲托架，该缓冲托架设置为主动形态，在该主动形态中，所述缓冲托架安装在所述外壳或所述输出轴上，所述缓冲托架具有旋转部分，其中：所述输出轴与所述缓冲托架的所述旋转部分旋转连接，因此所述输出轴围绕所述致动器轴线的旋转要求所述旋转部分的相应旋转；当所述缓冲托架处于所述主动形态时，所述旋转部分旋转受限；所述外壳和所述输出轴中上面未安装所述缓冲托架的一者具有第一抵靠表面；所述第一抵靠表面设置为当所述输出轴到达所述伸出位置和所述缩回位置中的一个位置时直接或间接地作用于所述缓冲托架上，因此所述输出轴超出所述位置的继续移动将使所述缓冲托架从所述主动形态移向第一被动形态；以及所述旋转部分在所述缓冲托架处于所述第一被动形态时能够围绕所述致动器轴线旋转。2.根据权利要求1所述的线性致动器组件，其中：所述外壳和所述输出轴中上面未安装所述缓冲托架的一者具有第二抵靠表面；以及所述第二抵靠表面设置为当所述输出轴到达所述伸出位置和所述缩回位置中的相对于所述第一抵靠表面作用于所述缓冲托架上的位置而言的另一个位置时直接或间接地作用于所述缓冲托架上，因此所述输出轴超出所述
\t位置的继续移动将使所述缓冲托架从所述主动形态移向第二被动形态。3.根据权利要求2所述的线性致动器组件，其中当所述缓冲托架处于所述第二被动形态时，所述旋转部分能够围绕所述致动器轴线旋转。4.根据前述权利要求中任意一项所述的线性致动器组件，其中：当所述缓冲托架处于所述主动形态时，所述旋转部分相对于所述外壳和所述输出轴中安装有所述旋转部分的一者轴向受限；以及通过沿着所述致动器轴线至少移动所述旋转部分，所述缓冲托架能够相对于当处于所述主动形态时所述外壳和所述输出轴中安装有所述旋转部分的一者从所述主动形态移向被动形态或者所述被动形态，该移动超过当处于所述主动形态时所述缓冲托架所受限的移动范围。5.根据权利要求4所述的线性致动器组件，该线性致动器组件还包括设置为限制所述缓冲托架沿着所述致动器轴线的移动的至少一个限制表面。6.根据前述权利要求中任意一项所述的线性致动器组件，该线性致动器组件还包括一个或多个可变形元件，所述可变形元件配置为能够在所述缓冲托架从所述主动形态移向被动形态或者所述被动形态的过程中变形。7.根据权利要求6所述的线性致动器组件，其中所述线性致动器组件包括多个可变形元件，并且所述可变形元件中的至少两个配置为能够在所述缓冲托架从所述主动形态移向被动形态或者所述被动形态的过程中在不同的点开始变形。8.根据权利要求6或7所述的线性致动器组件，其中所述可变形元件
\t或所述可变形元件中的至少一个配置为在所述缓冲托架的移动过程中经历塑性变形。9.根据权利要求6至8中任意一项所述的线性致动器组件，其中所述可变形元件或所述可变形元件中的至少一个配置为在所述缓冲托架的移动过程中经历剪切变形。10.根据权利要求6至9中任意一项所述的线性致动器组件，其中所述可变形元件或所述可变形元...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·格斯提拉，S·E·布莱克特，S·巴瑟斯特，
申请(专利权)人：亨罗布有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB