專(zhuān)利名稱(chēng)：操作裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可通過(guò)流體力開(kāi)動(dòng)的操作裝置，具有一在兩個(gè)離開(kāi)一定距離的頭部之間延伸的收縮軟管，它在其內(nèi)腔通入流體時(shí)在徑向擴(kuò)張的意義上加載，與此同時(shí)將軸向收縮力傳遞到頭部上，其中收縮軟管具有一可彈性變形的軟管體，此軟管體配備了有利于提高強(qiáng)度和/或傳遞力的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
這種類(lèi)型的操作裝置可以例如承擔(dān)驅(qū)動(dòng)功能，其中它可選擇地用作普通的流體操作的工作缸。在一種由EP 0161750 B1提出的結(jié)構(gòu)形式中兩個(gè)頭部通過(guò)一收縮軟管相互連接，此收縮軟管由一橡膠彈性的軟管體以及一同軸地包圍軟管體的、織物形管路結(jié)構(gòu)組成。管路結(jié)構(gòu)扮演加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，它提高收縮軟管的強(qiáng)度，同時(shí)使收縮力傳遞到頭部上達(dá)到最佳的程度。如果收縮軟管內(nèi)腔通入壓力流體，那么便產(chǎn)生徑向擴(kuò)張，同時(shí)將頭部相互拉近，這時(shí)這個(gè)運(yùn)動(dòng)可以被引出，以操作任何構(gòu)件和/或裝置。
在一種由橡膠彈性的可變形材料組成的、不帶有利于提高強(qiáng)度和/或力的傳遞的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的軟管體中存在這樣的問(wèn)題，即在軟管體壓力加載時(shí)雖然徑向擴(kuò)張，但是傳遞到頭部上的拉力不夠，此外在壓力加載太大時(shí)存在爆裂的危險(xiǎn)。另一方面如果操作裝置在結(jié)構(gòu)尺寸方面小于一定的最小尺寸，那么用于加強(qiáng)作用的管路結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)受到限制。即使通過(guò)將管路結(jié)構(gòu)嵌入軟管體材料內(nèi)，例如像由德國(guó)實(shí)用新型29908008所提出的那樣，也不能應(yīng)付這個(gè)問(wèn)題。
因此本發(fā)明的目的是，制造一種開(kāi)頭所述類(lèi)型的操作裝置，在必要時(shí)它也允許實(shí)現(xiàn)非常小的結(jié)構(gòu)尺寸。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的建議，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)通過(guò)帶有在軟管體的內(nèi)周邊和/或外圍上的非圓形橫截面輪廓的特殊幾何造型和/或通過(guò)帶有性能相互不同的軟管體材料的更多軟管體部位得以實(shí)現(xiàn)。
用這種方法可以放棄包圍軟管體的或嵌入軟管體內(nèi)的管路織物，因?yàn)橥ㄟ^(guò)軟管體特殊的幾何造型和/或通過(guò)軟管體材料的特別的材料性能的局部的特殊規(guī)定可以實(shí)現(xiàn)用于提高強(qiáng)度和/或力傳遞的必要的加強(qiáng)。
從現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，在現(xiàn)有技術(shù)中軟管體具有一連續(xù)的空心圓柱形造型，在一種按本發(fā)明的選擇方案中，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)可以通過(guò)特殊的幾何造型達(dá)到，其中在軟管體的內(nèi)周邊和/或外圍上實(shí)現(xiàn)一種非圓形橫截面輪廓。在按本發(fā)明的另一種選擇方案中，軟管體具有更多部位，在這些部位中軟管體材料的性能例如通過(guò)不同的強(qiáng)度值而各不相同。這兩種選擇方案也可以同時(shí)在同一個(gè)軟管體中實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明優(yōu)選的改進(jìn)結(jié)構(gòu)由從屬權(quán)利要求得到。
為了實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，軟管體在原始狀態(tài)便已經(jīng)可以制造成一種特殊的所希望的幾何形狀，這樣它由預(yù)成形的軟管體材料組成，這種材料適宜于具有均勻的材料性能。為了得到加強(qiáng)結(jié)構(gòu)也可以設(shè)置一定的軟管體部位，在該部位上原來(lái)存在的軟管體材料通過(guò)例如機(jī)械的和/或熱處理的加工而被去除，或者在這些部位上覆蓋軟管體材料，以得到所希望的性能。
一種看起來(lái)特別優(yōu)良的幾何造型在軟管體的內(nèi)周邊和/或外圍部位上設(shè)有一個(gè)彎折的和/或多邊形輪廓。
為了得到所希望的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，軟管體可以具有用能量照射的軟管部位，以得到不同的材料性能。此外可以設(shè)置脆化的和/或硫化處理的軟管體部位，以便給軟管體材料賦予按要求的特殊的彈性性能。
為了實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，另一個(gè)有利的可能性是，軟管體由許多材料結(jié)合地相互連接的材料成分組成，其中可以通過(guò)材料成分的性能規(guī)定收縮軟管所希望的操作性能。例如軟管體可以做成由許多同時(shí)擠出的材料成分組成的擠出體。軟管體可以包含一種形成軟管形構(gòu)造的材料成分，它用至少另一種材料成分涂覆和/或印刷。使用這種類(lèi)型的雙材料或多材料材料組合，可以特別好地提供所希望的材料性能。
通過(guò)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)特別是還存在這樣的可能性，即預(yù)先計(jì)劃在壓力加載時(shí)收縮軟管的運(yùn)動(dòng)特性，例如為了得到單純的軸向運(yùn)動(dòng)，單純的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)一直線(xiàn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)均勻的操作性能，如果特殊的造型措施和/或不同材料性能的軟管體部位以在軟管體圓周方向均勻分布的方式設(shè)置，無(wú)論如何是有利的。特別是軟管體材料作為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)可以具有更多在兩個(gè)頭部之間延伸的帶狀輪廓體區(qū)域，它們與軟管體的其余材料相比在縱向具有較小的延展能力。加強(qiáng)結(jié)構(gòu)最好不間斷地在軟管體的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸。
下面借助于附圖對(duì)本發(fā)明作較詳細(xì)的說(shuō)明。附圖中表示

圖1以在未開(kāi)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的示意縱剖視表示的按本發(fā)明的操作裝置的第一種結(jié)構(gòu)形式，其中以點(diǎn)劃線(xiàn)表示收縮軟管以?xún)?nèi)壓力加載的開(kāi)動(dòng)狀態(tài)，和圖2至6以按圖1中的剖面線(xiàn)II-II的橫截面表示的收縮軟管的不同實(shí)施形式。
圖1中大大地簡(jiǎn)化表示的操作裝置1包含兩個(gè)相互離開(kāi)一定距離設(shè)置的頭部3、4，它們通過(guò)一具有直線(xiàn)延伸的、并稱(chēng)作收縮軟管2的空心體相互固定連接。收縮軟管2由一可彈性變形的，不滲透流體的軟管體5組成，它限定一在兩個(gè)頭部3、4之間穿過(guò)的內(nèi)腔6，并以其兩個(gè)軸向端部分截面分別密封地固定在兩個(gè)頭部3、4之一上。固定例如可以在夾緊連接的范圍內(nèi)進(jìn)行，如同作為一個(gè)例子在EP 0161750 B1中所介紹的那樣。但是其他固定方法同樣也是可以的。
至少一個(gè)流體通道7通入由軟管體5和兩個(gè)頭部3、4圍成的內(nèi)腔6內(nèi)，流體通道穿過(guò)一個(gè)頭部3，并且其外端配設(shè)一個(gè)連接裝置8，通過(guò)這個(gè)連接裝置可以連接來(lái)自壓力源的流體管道。因此與一配設(shè)的控制閥裝置一起存在這樣的可能性，穿過(guò)流體通道7將流體壓力介質(zhì)輸入內(nèi)腔或從內(nèi)腔中排出。在這方面壓力介質(zhì)的輸入輸出當(dāng)然也可以通過(guò)單獨(dú)的流體通道進(jìn)行。
操作裝置1可以可選擇地用氣體形成或液體形流體，例如用壓縮空氣或水所驅(qū)動(dòng)。
圖1用細(xì)實(shí)線(xiàn)表示操作裝置的未開(kāi)動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)內(nèi)腔6無(wú)壓力。收縮軟管2或軟管體5僅有這樣的形狀，它在整個(gè)長(zhǎng)度上具有至少基本上相同的橫截面尺寸。如果操作裝置開(kāi)動(dòng)，也就是給內(nèi)腔施以壓力，軟管體5便徑向擴(kuò)張，同時(shí)將軸向收縮力傳遞到頭部3、4上，使它們沿由箭頭表示的收縮方向12相互軸向拉近。這時(shí)軟管體5所具有的形狀在圖1中用點(diǎn)劃線(xiàn)13表示。
如果通過(guò)撤除內(nèi)腔6內(nèi)的超壓的方法使操作裝置未激活，那么頭部3、4由于軟管體2的彈性復(fù)位力以相反的軸向運(yùn)動(dòng)方向退回到用細(xì)實(shí)線(xiàn)表示的起始位置。因此通過(guò)對(duì)內(nèi)腔6相應(yīng)的流體加載或排出流體可以實(shí)現(xiàn)頭部3、4相互相對(duì)的軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
其次通過(guò)收縮軟管2的特殊結(jié)構(gòu)造型可以造成兩個(gè)頭部3、4之間相對(duì)于操作裝置1的縱軸14單獨(dú)的或疊加的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
每個(gè)頭部3、4可以配備適當(dāng)結(jié)構(gòu)形式的固定裝置15，它們上面可以固定結(jié)構(gòu)件或裝置，這些構(gòu)件或裝置可以在所述的頭部3、4的相對(duì)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)相互作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。例如一個(gè)頭部3可以固定在機(jī)器的一個(gè)支承結(jié)構(gòu)上，另一個(gè)頭部固定在這臺(tái)機(jī)器的可相對(duì)于這個(gè)支承結(jié)構(gòu)移動(dòng)的構(gòu)件上。
收縮軟管2或軟管體5直接這樣設(shè)計(jì)，使得存在有利于提高軟管體強(qiáng)度和/或優(yōu)化從軟管體5到兩個(gè)頭部3、4的力的傳遞的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。這里不同于按EP 0161750 B1或DE 29908008 U的現(xiàn)有技術(shù)，這種加強(qiáng)結(jié)構(gòu)不設(shè)置單獨(dú)的織物結(jié)構(gòu)，而僅僅直接涉及軟管體的造型和/或材料性能。這樣可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)特別小的操作裝置，這種操作裝置由于缺少相應(yīng)的直徑很小的織物纖維用迄今為止常見(jiàn)的普通方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的原理是，軟管體的材料本身在其物理性能和/或所選擇的造型方面可以被控制或被改變，以便由在某種程度上作為織物替代品達(dá)到對(duì)于操作所必要的強(qiáng)度。
圖2至6舉例表示不同的可供選擇的可能性，以實(shí)現(xiàn)一種軟管體5，對(duì)于它所希望的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)是內(nèi)在的。
按圖2和3的結(jié)構(gòu)形式的特征是，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)通過(guò)軟管體5的在內(nèi)周邊15和/或外圍16處具有非圓橫截面輪郭的特殊幾何造型而得以實(shí)現(xiàn)。普通操作裝置的軟管體做成空心圓柱形并且不管是內(nèi)部還是外部都具有圓形橫載面輪廓，而按圖2的軟管體5在內(nèi)周邊15處具有非圓形的橫截面輪廓，例如具有迂回曲折的輪廓曲線(xiàn)。此外外圍16是圓形輪廓，這主要是便于清洗。
在按圖3的實(shí)施例中軟管體5設(shè)有一圓柱形內(nèi)周邊15，而外圍16具有一特殊的造型，其中為一多邊形輪廓曲線(xiàn)。
通過(guò)這種類(lèi)型的結(jié)構(gòu)得到在軟管體5整個(gè)長(zhǎng)度上延伸的單個(gè)第一軟管體部位17，它們以在軟管體5的圓周方向優(yōu)選地規(guī)則的分布設(shè)置并具有一沿縱向的、比設(shè)置在軟管體5圓周方向兩個(gè)相繼出現(xiàn)的第一軟管體部位17之間的第二軟管體部位18小的延展能力，第二軟管體部位的徑向厚度尺寸小于第一軟管體區(qū)的徑向厚度。
當(dāng)然不同于圓形輪廓的幾何造型不但可以設(shè)置在軟管體5的內(nèi)周邊上，而且還可以設(shè)置在外圍上。
按圖2和3的軟管體5的造型可以例如通過(guò)這樣的方法方便地得到，即從一開(kāi)始就按特殊的幾何形狀制造軟管體5，從而歸結(jié)到以一種希望的方式預(yù)制的軟管體材料。這里軟管體材料本身可以具有均勻的材料性能。
另一種實(shí)現(xiàn)可能性是，較小壁厚的第二軟管體部位18通過(guò)機(jī)械的和/或熱處理的加工從原本圓柱形輪廓的軟管體原料上去除。作為另一種選擇，軟管體加厚的壁厚部位也可以通過(guò)軟管體材料涂覆實(shí)現(xiàn)。
也可以通過(guò)擠壓方法在采用相應(yīng)的模具的情況下得到希望的造型。
在圖4至6的實(shí)施例中加強(qiáng)結(jié)構(gòu)僅僅或主要在于以更多的軟管體部位實(shí)現(xiàn)軟管體5，這些軟管體部位相互的區(qū)別是軟管體材料不同的材料性能。
在圖4的實(shí)施例中軟管體5在制造時(shí)通過(guò)一示意表示的輻射源22被局部能量所照射或通過(guò)其他措施脆化和/或硫化，使得得到在整個(gè)軟管體長(zhǎng)度上延伸的連續(xù)的第一軟管體部位17，其中具有橡膠彈性性能的軟管體材料具有比其余的軟管體材料高的強(qiáng)度或剛性，其余的軟管體材料仍然具有高的彈性變形能力。通過(guò)這種軟管體材料保證，在對(duì)其內(nèi)腔6加載壓力時(shí)軟管體5繼續(xù)能夠徑向擴(kuò)張，但是由于在縱向具有更高強(qiáng)度值的第一軟管體部位17力可以最佳地傳遞到頭3、4上，這樣它們可以驅(qū)動(dòng)上面提到的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
對(duì)材料性能起作用的措施也適宜于在軟管體5圓周上規(guī)則分布地設(shè)置。
在圖5的實(shí)施例中軟管體5具有一最好帶有橡膠彈性性能的軟管形構(gòu)造化的材料成分22，它在外表面上用至少另一種材料成分23涂覆和/或印刷。這些另外的材料成分23可以以任何可以想像的合適的分布設(shè)置，此外這也適用于在其他實(shí)施例中存在的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，因此可以給軟管體5目標(biāo)明確地賦予按要求的完全特殊的變形性能。
對(duì)于涂覆上去的其他材料成分23可以采用對(duì)于形成軟管形結(jié)構(gòu)的材料成分22同樣的材料，這樣其結(jié)果得到一種特殊的幾何造型，它產(chǎn)生加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。當(dāng)然作為另一種選擇，另一種材料成分23最好由其材料性能不同于軟管形結(jié)構(gòu)化的材料成分22的材料，特別是其中它具有更高的剛性或較小的彈性，但同時(shí)具有很高的抗拉強(qiáng)度。
在圖6的實(shí)施形式中和在圖5的實(shí)施形式時(shí)一樣，軟管體5由更多材料結(jié)合地相互牢固連接的材料成分實(shí)現(xiàn)，然而其中選擇了一種略有不同的實(shí)現(xiàn)形式。因此在那里軟管體5由更多在制造時(shí)同時(shí)擠出的材料成分24、25組成，它們?cè)跀D出時(shí)便進(jìn)入材料結(jié)合的連接，使得呈現(xiàn)一種統(tǒng)一的軟管材料的印象。這里通過(guò)采用具有不同物理性能的材料成分24、25的方法，可以非常方便地形成所希望的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
在圖6的具體實(shí)施例中不同的材料成分24、25分別占有軟管體5的完整的徑向壁厚，也就是說(shuō)從軟管體5的外圍16到內(nèi)周邊15分別做成連續(xù)的，而例如在圖4的結(jié)構(gòu)形式時(shí)只有表面附近的部位做成第一軟管體部位17。但是這里不同材料成分24、25在軟管體5的圓周方向以規(guī)則分布設(shè)置，同樣是適宜的。
權(quán)利要求
1.可通過(guò)流體力開(kāi)動(dòng)的操作裝置，具有一在兩個(gè)離開(kāi)一定距離的頭部(3、4)之間延伸的收縮軟管(2)，它在其內(nèi)腔(6)通入流體時(shí)在徑向擴(kuò)張的意義上加載，并同時(shí)將軸向收縮力傳送遞到頭部(3、4)上，其中收縮軟管(2)包含一可彈性變形的軟管體(5)，此軟管體配備有利于提高強(qiáng)度和/或傳遞力的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，其特征為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)通過(guò)軟管體(5)的內(nèi)周邊(15)和/或外圍(16)處具有非圓形橫截面的特殊幾何造型和/或通過(guò)許多具有相互不同的軟管體材料性能的軟管體區(qū)域(17，18，24，25)而得以實(shí)現(xiàn)。
2.按權(quán)利要求1所述的操作裝置，其特征為為了得到特殊的幾何造型，軟管體(5)由一預(yù)成形的并最好是均勻的軟管體材料組成。
3.按權(quán)利要求1或2所述的操作裝置，其特征為為了得到特殊的幾何造型，軟管體(5)具有這樣的軟管體部位(18)，在該部位處，例如通過(guò)機(jī)械的和/或熱處理的加工從軟管體(5)上去除軟管體材料。
4.按權(quán)利要求1至3之任一項(xiàng)所述的操作裝置，其特征為為了得到特殊的幾何造型，軟管體(5)具有在其上覆蓋軟管體材料的軟管體部位(17、23)。
5.按權(quán)利要求1至4之任一項(xiàng)所述的操作裝置，其特征為在橫截面內(nèi)看軟管體內(nèi)和/或外至少局部形成迂回曲折形和/或多邊形結(jié)構(gòu)。
6.按權(quán)利要求1至5之任一項(xiàng)所述的操作裝置，其特征為為了實(shí)現(xiàn)不同的材料性能，設(shè)置被能量所照射的軟管體部位(17)。
7.按權(quán)利要求1至6之任一項(xiàng)所述的操作裝置，其特征為為了實(shí)現(xiàn)不同的材料性能設(shè)置脆化或硫化的軟管體部位(17)。
8.按權(quán)利要求1至6之任一項(xiàng)所述的操作裝置，其特征為為了實(shí)現(xiàn)局部的不同材料性能，軟管體(5)由許多相互材料結(jié)合地連接的材料成分(22、23；24、25)組成。
9.按權(quán)利要求8所述的操作裝置，其特征為軟管體做成由許多共同擠出的材料成分(24、25)組成的擠出件。
10.按權(quán)利要求8或9所述的操作裝置，其特征為軟管體(5)包含一形成軟管形結(jié)構(gòu)的材料成分(22)，它用至少另一種材料成分(23)涂覆和/或印刷。
11.按權(quán)利要求7至10之任一項(xiàng)所述的操作裝置，其特征為軟管體材料由許多具有相互不同的材料性能的材料成分組成。
12.按權(quán)利要求1至11之任一項(xiàng)所述的操作裝置，其特征為軟管體材料不同的性能在于不同的剛性和/或彈性和/或抗拉強(qiáng)度。
13.按權(quán)利要求1至12之任一項(xiàng)所述的操作裝置，其特征為特殊的造型措施和/或不同材料性能的軟管體部位以在軟管體(5)圓周方向規(guī)則分布的方式設(shè)置。
14.按權(quán)利要求1于13之任一項(xiàng)所述的操作裝置，其特征為作為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，軟管體材料具有許多在兩個(gè)頭部(3、4)之間延伸的并且最好是帶狀的軟管體部位(17，23，25)，它們?cè)诳v向具有比軟管體的其余材料小的延展能力。
15.按權(quán)利要求1至14之任一項(xiàng)所述的操作裝置，其特征為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)在軟管體(5)整個(gè)長(zhǎng)度上不間斷地延伸。
全文摘要
推薦一種可通過(guò)流體力開(kāi)動(dòng)的操作裝置，它具有一在兩個(gè)離開(kāi)一定距離的頭部之間延伸的收縮軟管(2)，此收縮軟管在其內(nèi)腔(6)通入流體時(shí)在徑向擴(kuò)張的意義上加載，同時(shí)將軸向收縮力傳遞到頭部上，收縮軟管(2)包含一可彈性變形的軟管體(5)，它配備了有利于提高強(qiáng)度和/或傳遞力的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。這些加強(qiáng)結(jié)構(gòu)通過(guò)軟管體(5)的在內(nèi)周邊(15)和/或外圍(16)處具有非圓形橫截面輪廓的特殊幾何造型和/或通過(guò)許多具有相互不同的軟管體材料的性能的軟管體部位(17，18)得以實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)F15B15/10GK1416508SQ01806153
公開(kāi)日2003年5月7日 申請(qǐng)日期2001年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月8日
發(fā)明者A·克里維特, B·羅倫滋 申請(qǐng)人:費(fèi)斯托合資公司