具有致动元件和用于手动操作致动元件的机构的类型的致动装置的制作方法

本发明涉及一种具有致动元件和用于手动操作致动元件、特别用于在操作端位置和非操作端位置之间移动致动元件的机构的类型的致动装置。更详细地，本发明涉及一种通常用于在金属加工工艺期间、例如在车身构造工业的焊接生产线中操作元件的致动装置。

在金属加工工艺中，致动装置通常具有手动操作机构(作为气动操作机构的补充或者替代)，通常借助于手动操作机构触发致动元件(在操作端位置和非操作端位置之间)的移动。

在车身构造工业中所使用的并具有手动操作机构的典型的致动装置是夹紧单元、或动力夹具枢转单元、或动力枢轴、夹具单元、销夹和可伸缩定位销的套件。例如，在夹紧单元中，致动元件包括连接至叉状连杆的活塞杆。包括活塞杆和叉状连杆的组件在两个端位置之间移动，由此移动铰接杠杆机构，该铰接杠杆机构反过来引起夹紧臂转动。

背景技术：

目前，在车身构造工业中所使用的许多不同的致动装置的解决方案都是已知的，这些致动装置都具有手动操作装置。例如，在具有夹紧单元的情况下，已知的是将操作手柄直接地连接至夹紧臂。这产生了使所能够使用的夹紧臂的类型受到很强的限制的缺点。此外，在这些已知的装置中，手动操作手柄定位得非常接近夹紧臂，由于在手柄操作期间用户的手在夹紧臂的附近，因此产生危险的情况。

已知的其他类型的致动装置具有在不保持外壳的完整性的情况下集成至致动元件的手动操作机构，或者具有不能将致动元件带至其接合操作位置的手动操作机构。例如，夹紧单元的接合操作位置是确保夹紧臂从夹紧状态的不可逆性的位置。因此，间隙和加工公差可能会引起夹紧臂的反向转动。

从专利文件DE29516531、EP1398115和EP1329292中已经已知的是目前的具有手动操作机构的致动装置的示例，该手动操作机构不直接作用在夹紧臂上，并且该手动操作机构确保了保持外壳的完整性并确保了有效地到达接合操作位置。

专利文件EP1398115和EP1329292均描述了具有第二铰接杠杆机构的夹紧单元，该第二铰接杠杆机构通过手动操作手柄来直接操作并且被铰接至夹紧单元的致动元件，使得将通过手动操作手柄所施加的转动转换成活塞杆和叉状连杆的平移。

申请人意识到，在EP1398115和EP1329292中所描述的双铰接杠杆机构意味着手柄转动面积宽于夹紧臂的打开角度范围。

在专利文件DE29516531中所描述的解决方案涉及一种具有第二铰接杠杆机构的夹紧单元，该第二铰接杠杆机构通过控制杠杆来直接地操作并且借助于在第二铰接杠杆一端处固定地连接的驱动器构件限制至夹紧单元的致动元件，其中，驱动器构件在连接至活塞杆的叉状连杆中获得的线性引导件中自由地平移。驱动器构件在线性引导件中的位移引起活塞杆和叉状连杆沿着垂直于线性引导件的方向的平移。

然而，申请人注意到，该解决方案经受着运动零件、特别是平移到线性引导件中的驱动器构件的高磨损，该运动零件也是将在手动操作手柄上所施加的力传递至致动元件的机构。

此外，申请人意识到，根据这个解决方案，手动操作手柄覆盖了宽的角距离，从而使致动元件在其端位置之间位移。这产生了大的整体尺寸的夹紧单元，为了确保在操作期间与其它设备零件不干涉必须要考虑的所述大的整体尺寸。

技术实现要素：

考虑到以上的内容，申请人设想消除以上所提及的缺陷的问题，并特别设想了提供一种致动装置，该致动装置能够将施加在手动操作手柄上的力有效地传递至致动元件，并且不经受高磨损而且同时具有减小的整体外部尺寸。

因此，本发明涉及一种致动装置，所述致动装置包括:

外壳，在所述外壳内部设置有致动元件，所述致动元件在第一操作位置和第二非操作位置之间沿着第一轴线能够可滑动地移动，在第一操作位置和第二非操作位置之间的位移限定了致动元件的行程；

手动操作元件，该手动操作元件在第一枢转轴线处可枢转地连接至外壳并通过连杆联接至所述致动元件，使得所述连杆在手动操作元件转动的情况下使致动元件平移；

所述连杆，该连杆包括联接至各自的驱动器构件的至少一个杠杆臂，其中，将驱动器构件引导和限制到设置在致动元件上的各自的盲座中；

其特征在于，所述杠杆臂可滑动地联接至驱动器构件，并且驱动器构件可移动地限制在盲座中。

这有利地允许获得具有手动操作元件或者手动杠杆的致动装置，该手动操作元件或者手动杠杆在使致动元件在其端位置之间移动的同时覆盖了减小的角距离。例如，在根据本发明的夹紧单元中，手动杠杆的角位移小于由夹紧臂所覆盖的角距离。这有利地是因为杠杆臂不是固定地、而是能够相对滑动地限制至驱动器构件的这样的事实。

此外，与驱动器构件固定地连接至杠杆臂外端的现有技术相比，根据本发明的致动装置经受的磨损更小，因为驱动器构件被可移动地限制到盲座中并且只作为在杠杆臂和致动元件之间的可移动的连接，而且更少地涉及传递力。

优选地，至少一个杠杆臂与手动操作元件集成在一起或固定地连接。

优选地，至少一个杠杆臂具有笔直的延伸部。

有利地，这允许将力从手动操作元件更有效地传递至致动元件。

优选地，至少一个杠杆臂包括平行于杠杆臂的延伸部的线性引导件，该线性引导件用于以相对于杠杆臂滑动运动的方式容纳和引导驱动器构件。

更优选地，至少一个杠杆臂的线性引导件是在杠杆臂的面向致动元件的一侧上所获得的引导通道。

有利地，该解决方案以特别紧凑的解决方案在杠杆臂和驱动器构件之间为相对滑动提供可靠的引导。此外，驱动器构件在面向致动元件的引导通道内部进行设置能够保护致动部件远离污染物和灰尘，从而保持驱动器构件在通道内的移动能力。

更优选地，线性引导件平行于杠杆臂、大体上沿着杠杆臂的整个长度展开，并且在杠杆臂的自由末端侧朝着端角部弯曲。

有利地，这允许达到不可逆接合状态。事实上，当驱动器构件到达驱动器构件与在杠杆臂的通道内部的转角表面接合的位置时，两个部件大体上沿着第一轴线对准，使得杠杆臂的进一步的转动有效地允许沿着所述轴线传递推压力。这使得致动元件被可靠地带入至不可逆接合状态中。

优选地，连杆包括相对于致动元件对中的一个单个杠杆臂。

可替代地，连杆是包括两个杠杆臂的叉状杠杆，其中，杠杆臂中的至少一个杠杆臂包括用于联接至驱动器构件的线性引导通道。

甚至更优选地，叉状杠杆的每一个杠杆臂包括面向致动元件的线性引导通道，其中，致动元件面向叉状杠杆臂的每一侧均具有用于引导和限制各自的驱动器构件的盲座。

优选地，每一个驱动器构件被限制到致动元件的一个盲座和连杆的面向盲座的各自的引导通道这二者中。

有利地，这避免污染物和灰尘进入与驱动器构件接触并保持它在盲座和通道内部的移动能力。

优选地，每一个驱动器构件是具有滚动表面的元件，更优选地是柱状元件、球状元件、辊或者销。

由于通过滚动表面使得驱动器构件在盲座和通道内部运动变得容易，这有利地允许减少磨损。

优选地，盲座是在致动元件上所获得的引导槽，该引导槽在垂直于枢转轴线的平面上沿着具有朝着致动元件行程的操作端位置指向的凹度的曲线展开。

更优选地，弯曲的引导槽相对于所述驱动器构件所围绕转动的枢转点具有介于110和150°之间、甚至更优选地介于115°和140°之间的角向延伸。

有利地，盲座的具体形状允许在致动元件和杠杆臂之间保持最紧凑的相对定位，该最紧凑的相对定位仍允许传递必要的力，以在致动元件的端位置之间移动致动元件。

优选地，设置了定位在引导槽附近的、朝着致动元件的操作端位置的相对构件，其中，相对构件与杠杆臂的推压表面协作，从而将由杠杆臂所施加的力朝着操作端位置传递至致动元件。

有利地，这允许达到不可逆接合状态。事实上，当杠杆臂到达相对构件和杠杆臂的推压表面之间的接触表面大体上垂直于第一轴线的位置时，杠杆臂的进一步的逆时针转动有效地作用在相对构件上，以使沿着第一轴线传递推压力并且朝着接合操作端位置移动致动元件。

更优选地，相对构件相对于致动元件的引导槽的延伸对中定位。

有利地，这允许将力从杠杆臂沿着第一轴线准确地传递至致动元件，从而使致动元件从非操作位置移动至操作位置。

更优选地，相对构件在第二枢转轴线处可枢转地联接至致动元件。

甚至更优选地，将相对构件插入到沿着第二枢转轴线延伸的座中。

甚至更优选地，相对构件是销、套筒、滚子轴承或者球轴承。

由于通过相对构件的枢转运动使得在杠杆臂和相对构件之间的相对滑动变得容易，这有利地允许减少相对构件的磨损。

优选地，至少一个杠杆臂包括沿着它的外侧周边的至少一部分延行的外周鼻部。

有利地，外周鼻部通过避免相对销在致动元件上的相对销的座的外侧的轴向滑动使相对构件保持对中就位。

优选地，厚度减少的区域设置在致动元件上，所述厚度减少的区域允许至少一个杠杆臂转动运动。

更优选地，与所述厚度减少的区域互补的所述致动元件的区域邻接相对构件的座。

这有利地允许相对构件作用在更大的表面上，使得力更均匀地传递。

优选地，致动装置是夹紧单元，且致动元件包括连接至叉状连杆的活塞杆，其中，由活塞杆和叉状连杆组成的组件作用在用于致动夹紧臂转动的铰接杠杆或者凸轮机构上。

更优选地，引导槽在致动元件的叉状连杆上形成。

根据进一步的实施例，致动装置是枢转单元、夹具单元或者销夹。

根据更进一步的实施例，致动装置是销单元、优选地是可伸缩的定位销套件，致动元件包括连接至轴的杆。

优选地，盲座在致动元件的杆上形成。

附图说明

参考附图，本发明的进一步的特征和优点将借助于本发明的优选实施例中的一个的详细描述来示出。根据以上的描述，所描述的实施例的若干特征可以不受限制地且独立地彼此组合在一起，从而获得特别地源自上述特征的某一组合的优点。

在所述附图中：

图1和图1a分别是根据本发明的致动装置在打开配置中且在致动元件位于其接合操作端位置中的情况下的第一实施例的侧视图和相关的放大细节图；

图2和图2a分别是图1的致动装置在致动元件位于接近操作端位置的位置中的情况下的侧视图和相关的放大细节图；

图2b是图2a的沿着线C-C的横截面图；

图3和图3a分别是图1的致动装置在致动元件位于在操作端位置和非操作端位置之间的第一中间位置中的情况下的侧视图和相关的放大细节图；

图4和图4a分别是图1的致动装置的在致动元件位于在操作端位置和非操作端位置之间的第二中间位置中的情况下的侧视图和相关的放大细节图；

图5和图5a分别是图1的致动装置在致动元件位于其非操作端位置中的情况下的侧视图和相关的放大细节图；

图6和图6a分别是根据本发明的致动装置在打开配置中且在致动元件位于其接合操作端位置中的情况下的第二实施例的侧视图和相关的放大细节图；

图7和图7a分别是根据本发明的致动装置在致动元件位于其非操作端位置中的情况下的第三实施例的侧视图和相关的放大细节图；以及

图8和图8a分别是图7的实施例的在致动元件位于其接合操作端位置中的情况下的侧视图和相关的放大细节图。

具体实施方式

在图1至5中，根据本发明的第一实施例的致动装置整体上用附图标记10示出。根据第一实施例的致动装置是夹紧单元。

夹紧单元10包括外壳15，在外壳内部设置有致动元件11，其中，致动元件包括连接至叉状连杆11b的活塞杆11a。致动元件11作用在用于致动夹紧臂18转动的铰接杠杆17或者凸轮机构上。致动元件11在第一操作位置12(在图1中所示)和第二非操作位置13(在图5中所示)之间沿着第一轴线A能够可线性地移动，所述第一操作位置12和所述第二非操作位置13分别与夹紧臂的操作角位置和非操作角位置相对应。

夹紧单元10具有气动操作机构26，具体地具有双作用气动气缸和手动操作机构20。手动操作机构20包括控制手柄，该控制手柄在第一枢转轴线B处可枢转地连接至夹紧单元外壳15。手柄20借助于连杆21联接至致动元件11。连杆21固定地连接至手柄20，使得手柄20的转动引起连杆21相应地转动。连杆21还联接至致动元件11，使得连杆21的转动决定了致动元件11沿着第一轴线A的轴向平移。

根据所述实施例的致动装置10的连杆21是叉状连杆，所述叉状连杆包括围绕致动元件11的叉状连杆11b的两个笔直的杠杆臂22。两个笔直的杠杆臂22的每一个借助于驱动器构件25可枢转地且可滑动地连接至致动元件11的叉状连杆11b，所述驱动器构件25被可移动地限制在盲座14和线性引导件23中，所述盲座14设置在致动元件11上，所述线性引导件23在相应的面向盲座14的杠杆臂22中形成。

详细地，线性引导件23是在杠杆臂22的一侧中所挖出的通道，所述通道面向致动元件11且大体上沿着杠杆臂22的一部分延行。通道引导件23平行于杠杆臂22的延伸部展开并成形为，使得相对于杠杆臂22以滑动运动的方式容纳和引导致动器构件25。因此，杠杆臂22可滑动联接至驱动器构件25，其中，驱动器构件可在通道引导件23内部滑动。

根据第一实施例，盲座14是引导槽，该引导槽在垂直于第一枢转轴线B的平面上沿着具有朝着致动元件的操作端位置12指向的凹度的曲线展开。所述曲线相对于枢转点D具有大致上等于119°的角向延伸，驱动器构件25当在引导槽14中移动时围绕所述枢转点D转动。

线性通道23和引导槽14均限定了用于驱动器构件25的圆形座，该驱动器构件25在该具体实施例中是球形元件。这允许驱动器构件25在线性通道23和引导槽14的内部转动，因此在大大减少磨损的情况下移动。

在致动元件11上还具有相对构件16，该相对构件16在所述实施例中成形为惰性销。惰性销16搁置在致动元件11中所形成的贯通座24中并且在第二枢转轴线D处可枢转地联接至致动元件11。

如在图2b中所详细示出的，惰性销16穿过致动元件11的本体且在致动元件11的相对两侧均露出。惰性销16位于引导槽14附近。特别地，惰性销16在枢转点D处从引导槽14朝着致动元件的操作端位置12移动，驱动器构件25围绕枢转点D转动。

杠杆臂22与惰性销16协作，其中，在致动元件11从非操作位置13移动到操作位置12期间，杠杆臂的推压表面22a一直与惰性销16接触并将通过转动手柄20所施加的力传递至惰性销16。

杠杆臂22的推压表面22a主要包括杠杆臂的主要朝着操作位置12指向的一侧的表面和杠杆臂的至少部分的末端侧22d的表面。

杠杆臂22的外侧22c的宽度略大于其上挖出通道23的内侧的宽度，由此限定外周鼻部22b，所述外周鼻部22b沿着杠杆臂的面向操作位置12的一侧延行。详细地，推压表面22a设置在外周鼻部22b下方。

在致动元件11的叉状连杆11b上具有厚度减少的区域19，该厚度减少的区域19允许至少一个杠杆臂22转动运动。

更详细地，厚度减少的区域19只部分地围绕相对构件16的贯通座24。具体地，相对构件16的贯通座24朝着操作位置12延伸得更多，使得相对构件16更有效地将力传递至更大的表面。

根据本发明的第一实施例的致动装置10的功能如下。

从在图5中所示的致动装置10的非操作配置开始，手柄20的逆时针转动决定了连杆21和相关的杠杆臂22的相应的转动(参见图4、3、2和1的顺序)。

在致动元件11的大部分行程期间，每个杠杆臂22的推压表面22a作用在惰性销16的从致动元件11的相对两侧伸出的相应的部分上。由手柄20的转动所施加的力传递至惰性销16并引起致动元件11朝着其操作位置12平移。

在致动元件11平移期间，驱动器构件25在杠杆臂22的线性通道23和相应的引导槽14里面自由移动。这允许大大减少了在杠杆臂22的第一枢转轴线B和致动元件11的所述轴线A之间所要求的距离，因为在杠杆臂22和致动元件11之间的联接点相对于杠杆臂不是固定的，而是可移动的。因此实现了该致动装置整体尺寸的减小。

当几乎到达操作位置12时，杠杆臂22到达在惰性销16和杠杆臂22的推压表面22a之间的接触面大体上垂直于第一轴线A的位置。

在这种情况下，杠杆臂22的进一步的逆时针转动有效地作用在惰性销16上，使得推压力大体上沿着第一轴线A传递。这允许有效地传递所施加的所有的力，因此获得如图1所示的致动元件11移动到铰接杠杆17的不可逆接合状态中。

手柄20从图1所示的不可逆接合状态的顺时针转动引起朝着非操作位置13拖拽致动元件11。由手柄20转动(该转动反过来引起杠杆臂22转动)所施加的力通过驱动器构件25传递至致动元件11。然而，由于驱动器构件25的使摩擦最小化的形状(滚动表面)以及驱动器构件25在其座14、23中自由地转动的事实，该运动并不意味着驱动器构件25具有高磨损。

在图6和6a中，根据本发明的第二实施例的致动装置整体上用附图标记50示出。根据图6的实施例的致动装置是可伸缩的定位销套件。

所述销套件50包括外壳55，致动元件51设置在外壳55内部。致动元件包括在第一操作位置52(在图6中所示)和第二非操作位置(未示出)之间沿着滑动轴线A'可线性地移动用以致动可伸缩的轴61的移动的杆。

销套件50具有气动操作机构56和手动操作机构53。手动操作机构53包括控制手柄，该控制手柄在第一枢转轴线B'处可枢转地连接至夹紧单元外壳55。手柄53借助于连杆54联接至致动元件51。连杆54固定地连接至手柄53，使得手柄53的转动引起连杆54相应地转动。连杆54还与致动元件51联接，使得连杆54的转动决定了致动元件51沿着轴线A'的轴向平移。

销套件50的连杆54是包括两个笔直的杠杆臂57的叉状连杆，所述两个笔直的杠杆臂57围绕致动元件51的杆。两个杠杆臂57的每一个借助于驱动器构件58可枢转地且可滑动地连接至致动元件51的杆，驱动器构件58被可移动地限制在设置在致动元件51上的盲座59中和在相应的面向盲座59的杠杆臂57中所形成的线性引导件60中。

更详细地，线性引导件60是杠杆臂57的一侧中所挖出的通道，所述通道面向致动元件51且大体上沿着杠杆臂57的一部分延行。通道引导件60平行于杠杆臂57的延伸部展开并成形为，使得以相对于杠杆臂57滑动运动的方式容纳和引导致动器构件58。因此，杠杆臂57可滑动联接至驱动器构件58，其中，驱动器构件可在通道引导件60内部滑动。

根据第二实施例，盲座59是半球形盲座。而且，线性通道60限定了用于驱动器构件58的圆形座，所述驱动器构件58在该具体的第二实施例中是球形元件。这允许驱动器构件58在线性通道60和盲座59内部转动，由此大大减少磨损。

根据本发明的第二实施例的致动装置50的功能如下。

从致动装置50的非操作配置开始，手柄53的逆时针转动决定了连杆54和相关的杠杆臂57的相应的转动。杠杆臂57的转动引起朝着在图6中所示的操作端位置12拖拽致动元件51。

因此，手柄53从在图6中所示的操作端位置的顺时针转动引起朝着非操作位置(未示出)拖拽致动元件51。

由手柄53转动(它的转动反过来引起杠杆臂57转动)所施加的力通过驱动器构件58传递至致动元件51。然而，由于驱动器构件58的使摩擦最小化的形状(滚动表面)以及驱动器构件58在其座59、60中自由地转动的事实，该运动并不意味着驱动器构件58具有高磨损。

在图7、7a、8和8a中，根据本发明的第三实施例的致动装置整体上用附图标记10'示出。

根据第三实施例的致动装置10'是主要与根据第一实施例的夹紧单元10相对应的夹紧单元。

致动装置也具有手动操作机构(未示出)，该手动操作机构包括在第一枢转轴线B”处可枢转连接至夹紧单元外壳15'的控制手柄。手柄借助于连杆21'联接至致动元件11'，该连杆21'在由手柄转动驱动的情况下引起致动元件11'沿着轴线A”的轴向平移。

而且，在这种情况下，连杆21'是包括两个笔直的杠杆臂22'的叉状连杆，该笔直的杠杆臂22'围绕致动元件11'的叉状连杆11b'。两个杠杆臂22'的每一个借助于驱动器构件25'可枢转地且可滑动地连接至致动元件11'的叉状连杆11b'，驱动器构件25'被可移动地限制在设置在致动元件11'上的盲座14'和在相应的面向盲座14'一侧上杠杆臂22'中所形成的线性引导件23'中。

更详细地，线性引导件23'是在杠杆臂22'的一侧中所挖出的通道，所述通道面向致动元件11'并且大体上沿着杠杆臂22'的一部分延行。通道引导件23'平行于杠杆臂22'、大体上沿着杠杆臂22'的整个长度展开。在杠杆臂22'的开口端处，通道引导件23'在杠杆臂22'的末端侧22d'处朝着下端角部22e'弯曲。

通道引导件23'成形为，使得以相对于杠杆臂22'滑动运动的方式容纳和引导驱动器构件25'。因此，杠杆臂22'可滑动地联接至驱动器构件25'，其中，驱动器构件可在通道引导件23'内部滑动。

根据该第三实施例，盲座14'是半球形盲座。另外，线性通道23'限定了用于驱动器构件25'的圆形座，该驱动器构件25'在该具体的第三实施例中是球形元件。这允许驱动器构件25'在线性通道23'和盲座14'内部转动，由此大大减少了磨损。

根据本发明的第三实施例的致动装置10'的功能如下。

从在图7中所示的致动装置10'的非操作配置13'开始，手柄的转动决定了连杆21'和相关的杠杆臂22'的相应的转动。杠杆臂22'的转动引起朝着操作端位置12'(在图8中所示)拖拽致动元件11'。

由手柄转动(它的转动反过来引起杠杆臂22'转动)所施加的力通过驱动器构件25'传递至致动元件11'。然而，由于驱动器构件25'的使摩擦最小化的形状(滚动表面)以及驱动器构件25'在它们的盲座14'和通道23'中自由地转动的事实，该运动并不意味着驱动器构件25'具有高磨损。

当几乎到达操作位置12'时，驱动器构件25'到达与杠杆臂22'的通道23'内部的转角表面23a'接合的位置。

在这种情况下，杠杆臂22'进一步地转动有效地作用在驱动器构件25'上，使得将推压力大体上沿着第一轴线A”传递。这允许有效地传递所施加的所有的力，由此实现致动元件11'移动到如图8中所示铰接杠杆17'的不可逆接合状态中。

手柄从图8中所示的不可逆接合状态沿着相反方向转动引起朝着在图7中所示的非操作位置拖拽致动元件11'。

根据所提供的描述，本发明的致动装置的特征很清楚，以及相关的优点也变得很明显。事实上，根据本发明的致动装置允许承载在最大操作压力时所出现的载荷，因为它保证了完全到达操作端位置并获得接合状态。

此外，根据本发明的装置的整体尺寸由于角转动区域的减小也减小，该角转动区域由手动手柄所覆盖，以使致动元件从操作状态移动到非操作状态，反之亦然。

最后，由于驱动器构件在它们的座内部自由地移动、特别地自由地滚动的这样的事实，根据本发明的装置经受的磨损减少。