旋转帽的制作方法
【专利说明】旋转帽
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求了提交于2013年4月12日的名称为旋转帽的具有系列号61/811，575的美国临时专利申请的优先权，其内容通过引用整体地被包含到这里。
技术领域
[0003]本发明通常涉及致动器，并且更具体地，涉及用于的杆部的旋转帽，该杆部在致动器中被使用以减少弯矩且减少侧向运动。
【背景技术】
[0004]致动器是经常被适用于抬举或移动物体或夹持物体以防止运动的机构。致动器可采用线性或非线性运动。致动器的示例包括液压缸、气动缸、电动机等。致动器被使用于很多应用中，包括建筑设备、工程车辆和制造机器等。例如，液压缸是可通过单向冲程提供单向力的机械致动器。液压缸包括缸筒，活塞在缸筒中被连接到来回移动的杆部。
[0005]致动器具有与杆部的校准误差(misalignment)相关的劣势和缺点。这种校准误差是在缸体上的设置平衡不良或者负载偏离中心的结果。例如，当杆部接触不平整的表面时可发生这种情况。该问题可引起缸体损坏，并且缸体最终失效。
[0006]液压缸的制造商已经做出了很大的努力，以减小或消除作为校准误差结果而引起的缸体的侧向负载。尽管缸体的校准对液压缸的使用寿命具有直接影响，但几乎不可能实现液压缸的完美的校准。用于许多设备的致动器是客户定制且成本很高，所以延长它们的使用寿命和操作意味着有效的节省。
[0007]然而，这些现有技术的方法和系统没有显著地减少或消除弯矩，弯矩导致在杆部上的应力，并且最终导致杆部断裂。因此，需要能操作以减小可能导致缸体装置故障的弯矩的致动器。
[0008]本发明的系统和方法旨在克服一个或多个在现有可用的致动器中的缺陷。
【发明内容】
[0009]根据本发明的一些实施方式，提供了一种致动器。致动器包括杆部和旋转帽，杆部在杆部的一个远端部具有插座部。旋转帽包括:基部，其具有内表面和外表面，外表面在限定基部的外表面的平面的中心具有半径原点；以及鼓起的圆顶部，其被设置在基部的内表面上。鼓起的圆顶部被安装在杆部的插座部中。鼓起的区域位于鼓起的圆顶部或插座部中的至少一个上。旋转帽响应于具有负载的情况下的角度校准误差而相对于杆部倾斜一倾斜角度。
[0010]根据本发明的某些实施方式，提供了组装致动器的方法。该方法包括形成在杆部的一个远端部具有插座部的杆部的步骤和形成旋转帽的步骤。所形成的旋转帽包括基部和鼓起的圆顶部，基部具有内表面和外表面，外表面在限定基部的外表面的平面的中心具有半径原点。鼓起的圆顶部被设置在基部的内表面上，并且被安装在杆部的插座部中。鼓起的区域位于鼓起的圆顶部或插座部中的至少一个上。旋转帽响应具有的情况下的角度校准误差而相对于杆部倾斜一倾斜角度。
[0011]根据本发明的某些实施方式，致动器包括用于形成在杆部的一个远端部具有插座部的杆部的一种装置，并且提供了用于形成旋转帽的一种装置。旋转帽包括基部和鼓起的圆顶部，基部具有内表面和外表面，外表面在限定基部的外表面的平面的中心具有半径原点。鼓起的圆顶部被设置在基部的内表面中，并且被安装在杆部的插座部上。鼓起的区域位于鼓起的圆顶部或插座部中的至少一个上。旋转帽响应具有的情况下的角度校准误差而相对于杆部倾斜一倾斜角度。
[0012]在这方面，在详细地说明至少一个本发明的实施方式之前，应该理解的是，本发明并不将其应用限制于在下面描述中阐述或在附图中示出的结构的细节和构件的布局。本发明在除了所描述的方面可用，还能够以多种方式被实践且实施。而且，还应了解的是，本文所采用的措辞和术语以及摘要是出于描述的目的，并且不被认为是限制。
[0013]如此，本领域的技术人员可了解的是，本发明所基于的构想易于被使用作为用于其他用于实现本发明的多种目的的结构、方法和系统的设计的基础。因此，重要的是，只要等同的结构不偏离本发明的主旨和范围，权利要求被认为包括该等同的结构。
【附图说明】
[0014]图1表示的致动器的剖视图，其示出了根据本发明的杆部和插座部。
[0015]图2表示与根据本发明的杆部一同被示出的旋转帽的侧视图。
[0016]图3表示根据本发明的旋转帽的剖视图。
[0017]图4表示根据本发明的杆部的插座部的顶视图。
【具体实施方式】
[0018]现在参考图1，根据本发明的致动器10的剖视图被示出。下面所示且讨论的致动器10是液压缸总成。但是，本发明不意味着被限制于液压缸。本发明的原理可应用于诸如液压、气动电子和任何其他类型的致动器的其他类型的致动器。
[0019]液压缸总成10具有筒部20和杆部30。杆部30可滑动地被容纳于筒部20中，并且延伸穿过筒部20。杆部30具有两个端部32、34。杆部30在一个端部32处具有插座部40。致动器10具有靠近与插座部40相对的端部34的基座50。在根据本发明的某些实施方式中，杆部30可为圆柱状。然而，其他几何形状可被用于杆部30。在本发明中，术语杆部30被用于指杆部，并且也被用于指活塞和杆部结合的单件。杆部30的插座部40可为杆部30的独立的附件。可选地，杆部30可被制造为带有插座部40的单件。
[0020]液压缸总成10还具有旋转帽60。旋转帽60和杆部30的远端部的立体视图在图2中示出。旋转帽60与杆部30的远端部的剖视图在图3中示出。
[0021]旋转帽60包括基部70和鼓起的圆顶部80。旋转帽60的基部70具有内表面72和外表面74。如图3和4所示，旋转帽60的鼓起的圆顶部80被设置在基部70的内表面72上。鼓起的圆顶部80可被安装在杆部30的插座部40中。基部70和鼓起的圆顶部80通常由诸如钢的金属形成，并且可由与被用于形成杆部30的材料相同的材料形成。然而，只要所选的材料对于缸体总成10的应用来说具有足够的强度，其他材料也可被使用于形成基部70和鼓起的圆顶部80。基部70可以为圆形。
[0022]鼓起的圆顶部80是圆顶形状或者半球形的，并且被成形以适应杆部30的插座部40(见图4)。旋转帽60的鼓起的圆顶部80具有中心轴线，中心轴线通常被定位为与杆部30的轴线A —致。鼓起的圆顶部80具有半径原点85，半径原点85位于限定了基部70的外表面74的平面上。半径原点85的特定的位置在旋转帽60的旋转期间提供了零侧向运动，并且减小了在杆部30中的弯矩。鼓起的圆顶部80的半径原点85沿着限定了基部的外表面的平面的中心处的中心轴线。半径原点85被示出于图3和4中。轴线A被示出于图3中。
[0023]在根据本发明的某些实施方式中，基部70是圆形的，并且杆部30是圆柱形的。图2和图3示出了圆柱形的杆部30和圆形的基部70。在某些实施方式中，基部70的直径小于、大于或者等于杆部30的外直径的直径。在图2和3中，基部70的直径比杆部30的外直径更大。
[0024]因为更大的基部70能保护致动器所作用的物体，所以通常优选地是具有比杆部30的平面部36更大的基部70。通常当致动器10操作时，抬举、移动或夹持的物体可通过杆部30由应力和变形损坏。然而，较大的基部70能防止这种损坏。因为圆形的基部70的直径至少与圆柱形的杆部30的外直径一样大，所以基部70保护了杆部30的远端部，并且尤其保护了在杆部30的远端部的杆部30的平面部36。更进一步，给定根据本发明的旋转帽60的几何形状和圆顶部80的接触面积，基部70的尺寸不会影响液压缸总成10的等级，也不会不利地影响液压缸总成10的性能。在本发明的某些实施方式中，基部70的表面面积和杆部30的平面部36的表面面积的比率可从1:1变化到2:1或者更多。
[0025]如上述，由于施加于杆部30的负载的角度校准误差，液压缸总成10遇到困难。例如，归因于在液压缸总成10操作期间的杆部30的校准误差，这可由超载引起，其中可部分地归因于在抬举期间的负载方向的改变。杆部30的角度校准误差引起杆部30中的弯矩，杆部30中的弯矩会导致杆部30失效，并且导致缸体总成10失效。因此，重要的是消除或者至少减小在杆部30中的弯矩，以便杆部30不会失效并且液压缸总成10能尽可能长地操作。
[0026]液压缸总成10包括旋转帽60，旋转帽60被设计为保护杆部30以防由于角度校准误差而损坏。旋转帽60被安装于杆部30的端部32。旋转帽60在响应于具有负载的情况下的角度校准误差而相对于杆部30倾斜一倾斜角度。在根据本发明的某些实施方式中，旋转帽60的倾斜角度小于或者等于5度。在其他实施方式中，缸体可被设计为超过5度的倾斜角度。
[0027]插座部40的尺寸被设置为适应于旋转帽60的鼓起的圆顶部80，并且反之亦然。图4不出了根据本发明的杆部30的插座部40的顶视图。然而，插座40并不被成形为或被设置尺寸为与鼓起的圆顶部80完全匹配。例如，图3示出了形成在杆部30的端部32的平面部36和旋转帽60的内表面72之间的间隙90。
[0028]间隙90提供了视觉指示，该视觉指示用于当超过最大倾斜角度时使液压缸总成10的使用者知晓。这很重要，因为如果杆部30在超过最大倾斜角度的倾斜角度被操作，则杆部30可被损坏。由于旋转帽60响应于杆部30的角度校准误差而倾斜，当旋转帽60以最大倾斜角度或超过最大倾斜角度的角度倾斜时，基部70的内表面72的一部分会接触杆部30的平面部36。间隙90将在基部70的内表面72和杆部30的平面部36之间发生接触的位置闭合。然而，间隙90仍然在基部