具有位移自检测功能的作动器的制作方法

本公开涉及液压/气压和电气控制领域，尤其涉及一种具有位移自检测功能的作动器。

背景技术：

作动器是气压/液压机械结构的最终执行机构，广泛应用在航空、航天、船舶、汽车及各种自动化机械中。

为准确控制作动器的工作状态，就需要可以对作动器的位移量作出可靠的测量和判断，采用的方法通常有以下两种：1.在作动器工作的地方安装机械限位，当作动器运行时触发相应的限位，表示作动器工作到了某一位置，该检测方式安装简单，但测量出的都是离散量，不能连续检测出作动器的位移，并且限位安装场所一般工作环境较差，限位容易损坏和产生误信号；2.在作动器上或周围安装单立的位移传感器，如拉线式位移传感器、磁致伸缩位移传感器等，可以连续实时的检测作动器活塞位移量，但是单立的位移传感器会额外占用的空间和重量，限制了应用的场合。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种具有位移自检测功能的作动器，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种具有位移自检测功能的作动器，包括：

缸筒；

活塞杆，置于所述缸筒内部在所述缸筒内移动；所述活塞杆包括：本体和导电部；

位移检测模块，贴合于所述活塞杆设置；所述位移检测模块包括：

柔性电路板，贴合于所述活塞杆外表面设置，所述柔性电路板用于将活塞杆的机械位移量转变成电信号变化量；

处理电路，与所述柔性电路板相连，所述处理电路对所述柔性电路板的电信号变化量进行处理，得到所述活塞杆的位移量。

在本公开的一些实施例中，所述柔性电路板还包括：

发射极，设置于所述柔性电路板上，且与所述活塞杆的所述导电部相对但不导通，所述发射极向所述导电部发出信号；

接收极，设置于所述柔性电路板上，且与所述活塞杆的所述导电部相对但不导通，所述接收极接收经过所述导电部反射回的信号。

在本公开的一些实施例中，所述位移检测模块还包括：

柔性电路板支撑，设置于所述柔性电路板和所述处理电路间，所述柔性电路板支撑的一侧与所述柔性电路板相连，所述柔性电路板支撑的另一侧与所述处理电路相连。

在本公开的一些实施例中，所述活塞杆本体为导电材料，所述导电部包括：

绝缘层，设置于所述本体的外表面；

多个导电层，分别嵌设于所述绝缘层上，且相邻所述导电层间设置有间距。

在本公开的一些实施例中，所述活塞杆本体为绝缘材料；所述导电部包括：

多个导电层，嵌设于所述本体上，且相邻所述导电层间设置有间距。

在本公开的一些实施例中，所述位移检测模块还包括：

无线传输模块，用于通过无线传输方式将位移测量数据输出；所述无线传输模块包括蓝牙、wifi中的一种或多种。

在本公开的一些实施例中，还包括：

第一端盖，与所述缸筒的第一端固定相连；

第二端盖，与所述缸筒的第二端固定相连；

位移检测模块安装座，用于安装所述位移检测模块；

所述位移检测模块安装座所述第二端盖的内侧或外侧相邻。

在本公开的一些实施例中，所述位移检测模块安装座和所述第二端盖一体式连接。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开一种具有位移自检测功能的作动器至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

将位移检测模块集成在作动器上，具有体积小、重量轻、无损检测的特点，能够降低位移传感器占用的空间和重量，拓展了作动器的使用场合，尤其适用于体积、重量要求严格的场合。

附图说明

图1为本公开第一实施例作动器的示意图。

图2为本公开第一实施例位移检测模块与活塞杆连接结构剖视示意图。

图3为本公开第一实施例活塞杆剖视结构示意图。

图4为图3局部放大示意图。

图5为本公开第一实施例位移检测模块局部剖视示意图。

图6为本公开第一实施例位移检测模块电气连接示意图。

图7为本公开第二实施例活塞杆局部剖视结构示意图。

图8为本公开第三实施例作动器的示意图。

【附图中本公开实施例主要元件符号说明】

1-缸筒；

2-活塞杆；

20-本体；

21-绝缘层；

22-导电层；

3-第一端盖；

4-第二端盖；

5-位移检测模块；

51-处理电路；

52-柔性电路支撑；

53-柔性电路板；

531-发射极；

532-接收极；

6-位移检测模块安装座。

具体实施方式

本公开提供了一种具有位移自检测功能的作动器包括：缸筒、活塞杆和位移检测模块；活塞杆置于缸筒内部在缸筒内移动，活塞杆包括：本体和导电部；位移检测模块贴合于活塞杆设置，位移检测模块包括：柔性电路板和处理电路，柔性电路板贴合于活塞杆外表面设置，用于在活塞杆位移发生变化时发出信号至导电部，在活塞杆位移变化时接收导电部反射的信号；处理电路与柔性电路板相连，用于对柔性电路板的信号变化进行处理，得到活塞杆的位移量。本公开提供的作动器本体自带活塞位移检测功能，不需要单立的位移传感器，具有体积小、重量轻、无损检测的特点，能够降低位移传感器占用的空间和重量，拓展了作动器的使用场合，尤其适用于体积、重量要求严格的场合。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。

本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种具有位移自检测功能的作动器。图1为本公开第一实施例作动器的示意图。图2为本公开第一实施例位移检测模块与活塞杆连接结构剖视示意图。如图1和图2所示，本公开具有位移自检测功能的作动器包括：缸筒1、活塞杆2、第一端盖3、第二端盖4、位移检测模块5、位移检测模块安装座6，第一端盖3和第二端盖4以焊接或者螺纹连接等方式分别固定在缸筒1的第一端和第二端；位移检测模块安装座6置于缸筒1外，且与第二端盖4的外侧相邻；活塞杆2安装在缸筒1内部，调节缸筒1内活塞杆2两侧的压力差，使活塞杆2在缸筒1内自由移动，进而带动与活塞杆2相连的负载移动。

图3为本公开第一实施例活塞杆剖视结构示意图。图4为图3局部放大示意图。如图3、图4所示，活塞杆2包括：本体20和导电部，导电部包括绝缘层21和多个导电层22。在本实施例中，活塞杆2的本体20上设置有由绝缘层21和导电层22组成的周期性结构；具体的，绝缘层21设置于所述本体20的外表面；多个导电层22分别嵌设于所述绝缘层21上，且相邻所述导电层22间设置有间距。

如图2所示，位移检测模块安装座6与活塞杆2通过焊接或螺纹相连。图5为本公开第一实施例位移检测模块局部剖视示意图。图6为本公开第一实施例位移检测模块电气连接示意图。如图5和图6所示，位移检测模块5包括：处理电路51、柔性电路板支撑52、柔性电路板53。柔性电路板的53一侧贴合于所述活塞杆2外表面设置，柔性电路板53的另一侧与柔性电路板支撑52的一侧相连，柔性电路板支撑52的另一侧与处理电路51相连。柔性电路支撑52设置于所述柔性电路板53和所述处理电路51间，其与柔性电路板53相连的一侧用于固定柔性电路板53，使柔性电路板53保持适当的形状，能够与活塞杆2的表面贴合，柔性电路支撑52与处理电路51相连的一侧用于固定处理电路51。柔性电路板支撑52还可以设置在处理电路51的外侧，应该理解的是，只要能够实现柔性电路板支撑效果的结构均可适用于本公开，这里不再做具体限定。此外，柔性电路支撑52的圆弧面与活塞杆2同轴，且直径略大于活塞杆2的外径，更进一步地，柔性电路支撑52的直径或包络面与活塞杆外径之间的间隙范围为0～1mm。

活塞杆2的本体20通常由金属等导电材料制成，活塞杆2上的绝缘材料21和导电层22可通过表面工艺，如喷涂、测控溅射等方式，集成在活塞杆2的本体20上。绝缘材料21起到电气隔离的作用，使活塞杆2的本体20与导电层22绝缘。导电层22用于将柔性电路板53上的发射极531发出的信号反射到接收极532上，如图4所示，导电层22的宽度为w，相邻两个导电层22间的距离为w，即导电层22以2w为周期，周期性附着在活塞杆2的本体20与绝缘材料21之上。w为自定的数值，原则上可以为任意值，可以根据被测活塞杆2的最大行程l适当设置，通常设为w＝2～5mm，w/l越小，测量精度越高。

位移检测模块安装座6通过焊接或者螺纹连接等方式固定在缸筒1上，位移检测模块5安装于位移检测模块安装座6上。

电气连接如图6所示(图中只标出了核心电气元件)，柔性电路板53上有发射极531和接收极532，与导电层22组成容栅传感器。发射极531在处理电路51中的容栅传感器测量芯片驱动下发射固定频率和幅值的交变信号，导电层22将此信号反射到接收极532上，再由容栅传感器测量芯片进行解算处理，即可得到位移值。

由于目前常用的容栅传感器测量芯片只能用在平面结构上，无法直接用在曲面上，本公开将传统容栅传感器测量芯片的电路分成处理电路51与柔性电路板53两部分，其中柔性电路板53对应于容栅传感器测量芯片的发射极与接收极部分，处理电路51对应于容栅传感器测量芯片的其他部分(包括外围电路)，提供了一种用在非平面结构上的方案。本公开不需要单立的位移传感器，具有体积小、重量轻、无损检测的特点，能够降低位移传感器占用的空间和重量，拓展了作动器的使用场合，尤其适用于体积、重量要求严格的场合。

在本公开的第二个示例性实施例中，提供一种具有位移自检测功能的作动器。图7为本公开第二实施例活塞杆局部剖视结构示意图。如图7所示，与第一实施例的作动器相比，本实施例作动器的区别在于：活塞杆2的本体20为绝缘材料，无需在本体20上设置绝缘层2]，导电层22直接嵌设于本体20上。

为了达到简要说明的目的，上述实施例1中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。

在本公开的第三个示例性实施例中，提供一种具有位移自检测功能的作动器。图8为本公开第三实施例作动器的示意图。如图8所示，与第一实施例的作动器相比，本实施例作动器的区别在于：位移检测模块安装座6安装在缸筒1内部，与第二端盖4于缸筒1内一侧相邻，将位移检测模块5封装在作动器的内部。通常缸筒1和第一端盖3、第二端盖4由金属制成，这样可以起到屏蔽外部干扰信号的作用，提高位移检测的可靠性。

另外，在上述三个实施例中，还可以将位移检测模块安装座6与第二端盖4设计为一体结构，即位移检测模块5直接安装在第二端盖4上，达到减小体积的效果。

此外，在上述三个实施例中，还可以在位移检测模块5上设置蓝牙、wifi等无线传输模块，通过无线传输方式将位移测量数据传送到外部，由上位机进行解析。

本发明公开的技术方案也适用于其他线位移检测的场合，活塞杆的形状不限于本发明实施例中的形式，可以是直面或者其他形面，柔性电路板支撑座的圆弧面应随之改变为相应形面，保证柔性电路板能够与活塞杆表面紧密贴合即可。

至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开具有位移自检测功能的作动器，将位移传感器集成在作动器本体，不需要单立的位移传感器，具有体积小、重量轻、无损检测的特点，能够降低位移传感器占用的空间和重量，拓展了作动器的使用场合，尤其适用于体积、重量要求严格的场合。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。