專利名稱：促動機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種促動機(jī)構(gòu)，該促動機(jī)構(gòu)例如用作一種流量控制裝置的流量控制閥的驅(qū)動部分。
通常，傳統(tǒng)的這種類型的促動機(jī)構(gòu)包括一個(gè)促動元件，當(dāng)其上沒有電壓作用時(shí)，促動元件的長度最短，當(dāng)作用在其上的電壓增大時(shí)，促動元件的長度增加，一個(gè)位移伸縮部件，和一個(gè)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，該轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)用來將促動元件的長度變化轉(zhuǎn)換成位移伸縮部件的位移。
下面將描述到，傳統(tǒng)的促動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)實(shí)施轉(zhuǎn)換，因此當(dāng)促動元件長度增加時(shí)，位移伸縮部件的位移增加。這樣，傳統(tǒng)的促動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)使得當(dāng)作用在促動元件上的電壓增大時(shí)，促動元件的長度增加，因此位移伸縮部件的位移變大。
這里假定促動機(jī)構(gòu)用作一種流量控制裝置的流量控制閥的驅(qū)動部分，而且由于意外，對該裝置的供電中斷，因此促動元件上沒有電壓作用(即促動元件上作用有零電壓)。在這種情況下，如上所述，促動元件的長度最短，因此，位移伸縮部件的位移最小。隨位移伸縮部件的移動，流量控制閥使流動通道處于開放狀態(tài)。
結(jié)果，當(dāng)對裝置的供電意外中斷時(shí)，大量流體例如氣體連續(xù)流過流動通道。
為了克服上述缺陷，使用與轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)分離的外部機(jī)構(gòu)，以打算使促動機(jī)構(gòu)的位移伸縮部件的移動反向。然而，在這種情況下，促動機(jī)構(gòu)的尺寸不可避免的變大。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種小型促動機(jī)構(gòu)，該促動機(jī)構(gòu)的構(gòu)造使得當(dāng)作用在促動元件上的電壓增加時(shí)，位移伸縮部件的位移減少。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種流量控制裝置，該流量控制裝置包括一個(gè)上述促動機(jī)構(gòu)，而且當(dāng)供給促動機(jī)構(gòu)的電源中斷時(shí)，該流量控制裝置能夠使流動通道關(guān)閉。
經(jīng)過以下的說明，本發(fā)明的其它目的將更為清楚。
本發(fā)明提供一種促動機(jī)構(gòu)，它包括一個(gè)促動元件，當(dāng)沒有電壓作用在其上時(shí)，該促動元件具有最短長度，當(dāng)作用在其上的電壓變大時(shí)，該促動元件的長度增加，一個(gè)位移伸縮部件，和一個(gè)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，該轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將促動元件的長度變化轉(zhuǎn)換成位移伸縮部件的位移以實(shí)施轉(zhuǎn)換，其中轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)實(shí)施轉(zhuǎn)換，因此當(dāng)促動元件的長度增加時(shí)，位移伸縮部件的位移減少。


圖1是一個(gè)傳統(tǒng)的促動機(jī)構(gòu)的側(cè)截面視圖；圖2是圖1所示的促動機(jī)構(gòu)的底視圖；圖3是使用圖1所示的促動機(jī)構(gòu)的一個(gè)流量控制裝置的一個(gè)特征部分的側(cè)截面視圖；圖4是圖3中一個(gè)圓所包圍的區(qū)域的放大視圖；圖5是本發(fā)明的一個(gè)第一實(shí)施例的促動機(jī)構(gòu)的側(cè)截面視圖；圖6是圖5所示的促動機(jī)構(gòu)的底視圖；圖7使用圖5所示的促動機(jī)構(gòu)的一個(gè)流量控制裝置的一個(gè)特征部分的側(cè)截面視圖；圖8是圖7中一個(gè)圓所包圍的區(qū)域的放大視圖；圖9表示圖7所示的流量控制裝置的操作的視圖；圖10是本發(fā)明的一個(gè)第二實(shí)施例的一個(gè)促動機(jī)構(gòu)的側(cè)截面視圖；和圖11是圖10所示的促動機(jī)構(gòu)的底視圖。
現(xiàn)在，參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明。
為了便于理解本發(fā)明，首先描述一個(gè)傳統(tǒng)的促動機(jī)構(gòu)。
參見圖1和2，傳統(tǒng)的促動機(jī)構(gòu)包括一個(gè)用作驅(qū)動部分的層疊壓電促動元件1。該層疊壓電促動元件1包括一個(gè)層疊體，以及連接在層疊體的兩側(cè)表面上的一對外部電極，該層疊體包括交替疊加的許多壓電部件和若干內(nèi)部電極。促動機(jī)構(gòu)還包括一對固定件3和4，該固定件分別固定在層疊壓電促動元件1的兩端表面，一個(gè)與固定件3和4相互接合的彈簧部件2，和分別與外部電極連接的一對加電壓端子5。當(dāng)加電壓端子5上作用有外加電壓時(shí)，促動機(jī)構(gòu)本身在層疊壓電促動元件1的疊加方向(即縱向)X上移動。這里，位移與外加電壓成正比增加。
參見圖3和4，一個(gè)流量控制裝置91使用了用作一個(gè)流量控制閥92的驅(qū)動部分的上述促動機(jī)構(gòu)。當(dāng)流量控制裝置91通電時(shí)，層疊壓電促動元件1上作用有外加電壓。層疊壓電促動元件1隨外加電壓變化而成正比移動，以便向下推動流量控制閥92。固定件4和流量控制閥92向下移動，以便控制流體例如氣體的流經(jīng)一個(gè)流動通道93的流量。
在上述傳統(tǒng)的促動機(jī)構(gòu)中，促動元件1的位移與外加電壓基本上成正比增加。因此，如果促動機(jī)構(gòu)用于上述流量控制裝置91內(nèi)，并且供給裝置91的電源中斷時(shí)，層疊壓電促動元件1的位移減少。在這種情況下，流量控制閥92和向下推動流量控制閥92的固定件4向上移動，使流動通道93處于開放狀態(tài)。結(jié)果，大量流體例如氣體連續(xù)流經(jīng)流動通道93。
現(xiàn)在，參考附圖來詳細(xì)的描述本發(fā)明的第一實(shí)施例的一個(gè)促動機(jī)構(gòu)。
參見圖5和6，該實(shí)施例的促動機(jī)構(gòu)包括一個(gè)促動元件11，當(dāng)沒有電壓作用在其上時(shí)，該促動元件11具有最短長度，當(dāng)作用在其上的電壓變大時(shí)，該促動元件11的長度增加，一個(gè)位移伸縮部件17，和一個(gè)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，該轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將促動元件11的長度變化轉(zhuǎn)換成位移伸縮部件17的位移。促動元件11包括一對用來接通外加電壓的加電壓端子15。當(dāng)外加電壓作用在加電壓端子15上時(shí)，隨著外加電壓變大，促動元件11的長度增加。
轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)實(shí)施轉(zhuǎn)換，因此隨著促動元件11的長度增加，位移伸縮部件17的位移減少。
轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)實(shí)施轉(zhuǎn)換，因此當(dāng)促動元件11具有最短長度時(shí)，位移伸縮部件17的位移變到最大。
特別是，促動元件11為柱形，在其縱向上有一個(gè)通孔貫穿其中。
轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括一個(gè)環(huán)形的第一固定件14，該環(huán)形第一固定件固定在促動元件11的一端并具有一個(gè)通孔，一個(gè)第二固定件13，該第二固定件固定在促動元件11的另一端，和一個(gè)傳動桿16，該傳動桿具有第一和第二端以及位于第一和第二端之間的一個(gè)中間部分。傳動桿16的第一端固定在第二固定件13上，因此傳動桿16的中間部分經(jīng)過促動元件11的通孔和第一固定件14的通孔，而且傳動桿16的第二端從第一固定件14向外突出。傳動桿16的第二端用作位移伸縮部件17。
圖中所示的位移伸縮部件17包括一個(gè)伸展的蓋板，該伸展的蓋板固定在傳動桿16的第二端和第一固定件14上，并且遮蓋住位于第一固定件14的通孔的周邊和傳動桿16之間的一個(gè)縫隙。
轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)還包括一個(gè)柱狀彈簧部件12，該彈簧部件12的兩端分別固定在第一和第二固定件14和13上。
促動元件11可以是一個(gè)層疊壓電促動元件。
或者，促動元件11可以是一個(gè)磁致伸縮元件。
下面將描述在促動元件11是一個(gè)層疊壓電促動元件情況下促動機(jī)構(gòu)的制造方法。首先，在尺寸為5mm×5mm×60mm的層疊壓電促動元件11的中心形成直徑為3mm的一個(gè)通孔。外徑為2mm的傳動桿16(例如由鐵，不銹鋼和陶瓷制成)整體固定在固定件13上并穿過該通孔，以使固定件13與層疊壓電促動元件11的一個(gè)端表面接觸。
另一方面，固定件14設(shè)有位于中心的通孔，和遮住通孔的位移伸縮部件17。傳動桿16的一端穿過固定件14的通孔，使位移伸縮部件17和傳動桿16的該端部相互固定在一起，并且層疊壓電促動元件11的另一個(gè)端表面與固定件14接觸。
接著，通過使用柱狀彈簧部件12(例如包括一個(gè)不銹鋼管，該不銹鋼管的厚度為0.15mm，內(nèi)徑為11mm，并具有間隔為5mm的直徑收縮部分，以便使彈簧常數(shù)為300kg/mm)，固定件13和14相互接合，因此層疊壓電促動元件11上承受約80kg·f的負(fù)載，例如固定件13和彈簧部件12通過釬接相連，而固定件14和彈簧部件12通過電阻焊接相連。
在以上述方式制備的促動機(jī)構(gòu)中，固定件14固定，加電壓端子15接通電壓。在這種情況下，層疊壓電促動元件11的全長伸展以便向上推動固定件13。結(jié)果，固定在固定件13上的傳動桿16向上移動，因此位移伸縮部件17移動。在這種情況下，位移伸縮部件17相對于固定件14的底表面的位移隨外加電壓增加而減少。
參見圖7至9，上述促動機(jī)構(gòu)用于一個(gè)流量控制裝置51內(nèi)。流量控制裝置51包括如圖9所示的一個(gè)質(zhì)量流量控制器。
質(zhì)量流量控制器包括一個(gè)有調(diào)節(jié)信號向其提供的對比電路6，一個(gè)用來檢測流量以產(chǎn)生流量檢測信號的流量檢測器7，和一個(gè)用來給促動機(jī)構(gòu)提供外加電壓的促動機(jī)構(gòu)驅(qū)動電源8。對比電路6將調(diào)節(jié)信號與流量檢測信號對比，并根據(jù)對比結(jié)果以產(chǎn)生一個(gè)電壓控制信號。根據(jù)對比電路6提供的電壓控制信號，促動機(jī)構(gòu)驅(qū)動電源8產(chǎn)生了供給促動機(jī)構(gòu)的外加電壓。根據(jù)外加電壓，促動機(jī)構(gòu)長度增加或減少。流量控制裝置51的結(jié)構(gòu)與圖3和4所示的結(jié)構(gòu)類似。通過使用用作一個(gè)流量控制閥52的驅(qū)動部分的該實(shí)施例的促動機(jī)構(gòu)，流量控制閥52隨促動機(jī)構(gòu)的長度增加或減少而向上或向下推動。這樣，在流動通道53內(nèi)的流量得到控制。
特別是，在上述流量控制裝置51內(nèi)，當(dāng)作用在加電壓端子15上的外加電壓等于零時(shí)，促動機(jī)構(gòu)的層疊壓電促動元件11的位移減少，因此受彈簧部件12的彈簧力壓迫的位移伸縮部件17向下推動流量控制閥52以關(guān)閉流動通道53。因此可能會防止大量流體例如氣體流經(jīng)流動通道53。這樣，該實(shí)施例的促動機(jī)構(gòu)當(dāng)用于流量控制裝置51中時(shí)非常有用。
參見圖10和11，本發(fā)明的第二實(shí)施例的促動機(jī)構(gòu)包括一個(gè)促動元件31，當(dāng)沒有電壓作用在其上時(shí)，該促動元件31具有最短長度，當(dāng)作用在其上的電壓變大時(shí)，該促動元件31的長度增加，一個(gè)位移伸縮部件37，和一個(gè)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，該轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將促動元件31的長度變化轉(zhuǎn)換成位移伸縮部件37的位移。促動元件31包括一對用來接通外加電壓的加電壓端子35。當(dāng)外加電壓作用在加電壓端子35上時(shí)，隨著外加電壓變大，促動元件31的長度增加。
轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)實(shí)施轉(zhuǎn)換，因此隨著促動元件31的長度增加，位移伸縮部件37的位移減少。
特別是，轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括一個(gè)第一固定件34，一個(gè)第二固定件33，和一個(gè)柱狀傳動部件36。該第一固定件34具有一個(gè)固定在促動元件31的一端上的一個(gè)中心部分，圍繞該中心部分的一個(gè)周邊部分，和位于中心部分和周邊部分之間的槽口。該第二固定件33固定在促動元件31的另一端。該柱狀傳動部件36具有第一和第二端以及位于第一和第二端之間的一個(gè)中間部分。傳動部件36的第一端固定在第二固定件33上，因此傳動部件36的中間部分遮住促動元件31并具有一個(gè)空隙，而且傳動部件36的第二端經(jīng)過第一固定件34的槽口以便從第一固定件34向外突出。
位移伸縮部件37固定在傳動部件36的第二端。
轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)還包括一個(gè)柱狀彈簧部件32，該柱狀彈簧部件32位于促動元件31和遮蓋促動元件31的傳動部件36的中間部分之間的空隙內(nèi)，而且柱狀彈簧部件32的兩端分別固定在第一和第二固定件34和33的中間部分上。
促動元件31可以是一個(gè)層疊壓電促動元件。
或者，促動元件31可以是一個(gè)磁致伸縮元件。
下面將描述在促動元件31是一個(gè)層疊壓電促動元件情況下促動機(jī)構(gòu)的制造方法。首先，尺寸為5mm×5mm×60mm的層疊壓電促動元件31的一端與固定件33接觸，而其另一端穿過固定件34的槽口。通過使用內(nèi)徑為11mm的柱狀彈簧部件32(例如包括一個(gè)不銹鋼管，該不銹鋼管的厚度為0.15mm，內(nèi)徑為11mm，并具有間隔為5mm的直徑收縮部分，以便使彈簧常數(shù)為300kg/mm)，固定件33和34的內(nèi)部相互接合，因此層疊壓電促動元件31上承受約80kg·f的負(fù)載，例如固定件33和彈簧部件32通過釬焊相連，而固定件34和彈簧部件32通過電阻焊接相連。
接著，包括厚度為0.15mm內(nèi)徑為18mm的不銹鋼管的傳動部件36的一端固定在固定件33上。然后傳動部件36的另一端穿過固定件34的槽口并設(shè)有位移伸縮部件37。
在以上述方式制備的促動機(jī)構(gòu)中，與第一實(shí)施例類似，隨著作用在層疊壓電促動元件31上的外加電壓的增加，位移伸縮部件36的位移減少。因此，如果促動機(jī)構(gòu)用作流量控制裝置51的流量控制閥52的驅(qū)動部分，由于電源中斷，流動通道53可關(guān)閉。這樣有可能阻止大量流體例如氣體流經(jīng)流動通道53。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，有可能獲得一種小型促動機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)使得當(dāng)作用在促動元件上的外加電壓變大時(shí)，位移伸縮部件的位移減少。
而且，根據(jù)本發(fā)明，通過使用上述促動機(jī)構(gòu)，有可能獲得通過中斷供給促動機(jī)構(gòu)的電源以關(guān)閉流動通道的流量控制裝置。
權(quán)利要求
1.一種促動機(jī)構(gòu)，它包括一個(gè)促動元件(11或31)，當(dāng)沒有電壓作用在其上時(shí)，該促動元件具有最短長度，當(dāng)作用在其上的電壓變大時(shí)，該促動元件的長度增加，一個(gè)位移伸縮部件(17或37)，和一個(gè)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，該轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將促動元件的長度變化轉(zhuǎn)換成位移伸縮部件的位移以實(shí)施轉(zhuǎn)換，其特征在于所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)實(shí)施轉(zhuǎn)換，這樣，當(dāng)所述促動元件的長度增加時(shí)，所述位移伸縮部件的位移減少。
2.如權(quán)利要求1所述的一種促動機(jī)構(gòu)，其特征在于所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)實(shí)施所述轉(zhuǎn)換，因此當(dāng)所述促動元件具有所述最短長度時(shí)，所述位移伸縮部件的位移變到最大。
3.如權(quán)利要求1所述的一種促動機(jī)構(gòu)，其特征在于所述促動元件(11)為柱形，且在所述促動元件的縱向上，一個(gè)通孔貫穿該促動元件；所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括一個(gè)第一固定件(14)，該第一固定件固定在所述促動元件(11)的一端并具有一個(gè)通孔；一個(gè)第二固定件(13)，該第二固定件固定在所述促動元件的另一端；和一個(gè)傳動桿(16)，該傳動桿具有第一和第二端以及位于第一和第二端之間的一個(gè)中間部分，所述傳動桿的所述第一端固定在所述第二固定件上，因此所述傳動桿的所述中間部分穿過所述促動元件的通孔和所述第一固定件的通孔，而且所述傳動桿的所述第二端從所述第一固定件向外突出；所述傳動桿的所述第二端用作所述位移伸縮部件(17)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種促動機(jī)構(gòu)，其特征在于所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)還包括一個(gè)柱狀彈簧部件(12)，該彈簧部件(12)的兩端分別固定在所述第一和第二固定件上。
5.如上述權(quán)利要求中任一所述的一種促動機(jī)構(gòu)，其特征在于所述促動元件是一個(gè)層疊壓電促動元件。
6.如上述權(quán)利要求中任一所述的一種促動機(jī)構(gòu)，其特征在于所述促動元件是一個(gè)磁致伸縮元件。
7.一種流量控制裝置，它包括用來控制一個(gè)流動通道內(nèi)的流量的一個(gè)流量控制閥和一個(gè)如權(quán)利要求1所述的促動機(jī)構(gòu)，該促動機(jī)構(gòu)與所述流量控制閥接合，其特征在于當(dāng)沒有電壓作用在所述促動機(jī)構(gòu)的所述促動元件上時(shí)，根據(jù)所述促動機(jī)構(gòu)的所述位移伸縮部件的位移，所述流量控制閥關(guān)閉所述流動通道。
8.如權(quán)利要求1所述的一種促動機(jī)構(gòu)，其特征在于所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括一個(gè)第一固定件(34)，該第一固定件具有一個(gè)固定在所述促動元件(31)的一端上的一個(gè)中心部分，圍繞該中心部分的一個(gè)周邊部分，和位于所述中心部分和周邊部分之間的一個(gè)槽口；一個(gè)第二固定件(33)，該第二固定件固定在所述促動元件(31)的另一端；和一個(gè)柱狀傳動部件(36)，該柱狀傳動部件具有第一和第二端以及位于所述第一和第二端之間的一個(gè)中間部分，所述傳動部件的所述第一端固定在所述第二固定件上，因此所述傳動部件的所述中間部分遮住所述促動元件，并且在所述中間部分和所述促動元件之間具有一個(gè)空隙，而且所述傳動部件的所述第二端經(jīng)過所述第一固定件的所述槽口從所述第一固定件向外突出。所述位移伸縮部件固定在所述傳動部件(37)的所述第二端。
9.如權(quán)利要求8所述的一種促動機(jī)構(gòu)，其特征在于所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)還包括一個(gè)柱狀彈簧部件(32)，該彈簧部件(32)位于所述促動元件和遮蓋所述促動元件的所述傳動部件的所述中間部分之間的空隙內(nèi)，而且所述彈簧部件的兩端分別固定在所述第一和第二固定件的中間部分上。
10.如權(quán)利要求8所述的一種促動機(jī)構(gòu)，其特征在于所述促動元件是一個(gè)層疊壓電促動元件。
11.如權(quán)利要求8所述的一種促動機(jī)構(gòu)，其特征在于所述促動元件是一個(gè)磁致伸縮元件。
12.一種流量控制裝置，它包括用來控制一個(gè)流動通道內(nèi)的流量的一個(gè)流量控制閥和一個(gè)如權(quán)利要求8所述的一個(gè)促動機(jī)構(gòu)，該促動機(jī)構(gòu)與所述流量控制閥接合，其特征在于當(dāng)沒有電壓作用在所述促動機(jī)構(gòu)的所述促動元件上時(shí)，根據(jù)所述促動機(jī)構(gòu)的所述位移伸縮部件的位移，所述流量控制閥關(guān)閉所述流動通道。
全文摘要
一種促動機(jī)構(gòu)包括一個(gè)促動元件,當(dāng)沒有電壓作用在其上時(shí)其具有最短長度,當(dāng)電壓變大時(shí)其長度增加,一個(gè)位移伸縮部件和一個(gè)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu),該轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將促動元件的長度變化轉(zhuǎn)換成位移伸縮部件的位移。隨著促動元件的長度增加,位移伸縮部件的位移減少。轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)實(shí)施轉(zhuǎn)換,當(dāng)促動元件具有最短長度時(shí),位移伸縮部件的位移變到最大。
文檔編號H01L41/053GK1243210SQ99106968
公開日2000年2月2日 申請日期1999年6月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月2日
發(fā)明者小椋成實(shí), 井手光照 申請人:東金陶瓷株式會社