專(zhuān)利名稱(chēng)：往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置和用于其上的線性懸架元件的制作方法
發(fā)明的
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明總體上涉及一種線性懸架元件，具體地說(shuō)，涉及一種用于沿一運(yùn)動(dòng)的路線長(zhǎng)期往復(fù)運(yùn)動(dòng)的線性懸架元件，本發(fā)明還涉及往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置和包括線性懸架元件的線性懸架。
相關(guān)技術(shù)存在各種各樣的線性懸架來(lái)制約運(yùn)動(dòng)元件在線性馬達(dá)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置中的運(yùn)動(dòng)。這些懸架類(lèi)似于旋轉(zhuǎn)裝置中的承載件，因?yàn)樗鼈儗⑦\(yùn)動(dòng)元件限制成主要沿可操作的有用方位移動(dòng)而阻止沿其他方向的運(yùn)動(dòng)。線性懸架的附加目的(與線性承載件相反)是提供長(zhǎng)期的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而沒(méi)有摩擦或磨損。
頒予Beckett等人的美國(guó)專(zhuān)利No.5,552,214公開(kāi)了一種用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置的典型的螺旋懸架。該懸架成螺旋形地?cái)U(kuò)展以使其中心垂直于螺旋平面移動(dòng)。它阻止了徑向運(yùn)動(dòng)以將運(yùn)動(dòng)元件的線性運(yùn)動(dòng)限制在垂直于螺旋平面的單個(gè)軸線上。
螺旋懸架的一個(gè)問(wèn)題是它們引起了繞往復(fù)運(yùn)動(dòng)軸線的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)和故障，并要求運(yùn)動(dòng)元件的截面是圓形，或者運(yùn)動(dòng)元件與組件的固定元件間具有過(guò)大的間隙，從而在操作期間不會(huì)與固定元件相碰。因此，螺旋懸架對(duì)“STAR”往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置是沒(méi)用的，其中運(yùn)動(dòng)元件與固定元件以普通的非圓形方式配合。在“STAR”往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置中，懸架必須表現(xiàn)出基本的扭轉(zhuǎn)剛度以及徑向剛度。
已經(jīng)開(kāi)發(fā)出例如美國(guó)專(zhuān)利No.5,389,844中附帶描述的帶懸架以用于“STAR”往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置。在這些懸架中，由該帶的各腿或柔性元件承受的拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)楦魍鹊拇怪卑惭b的端部中的彎曲應(yīng)力。然而，這些懸架的一個(gè)問(wèn)題是，使用者不能在柔性元件被夾持的地方充分監(jiān)測(cè)到可能發(fā)生在柔性元件的各端部的損壞。而且，將各腿夾至安裝件在機(jī)械上是很麻煩的。
考慮到前述內(nèi)容，在本領(lǐng)域中需要一種能夠承受操作應(yīng)力和非軸向應(yīng)力并提供較長(zhǎng)壽命的懸架元件。另外，需要具有相同特征的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置和懸架。
發(fā)明的概述本發(fā)明提供了改進(jìn)的線性懸架元件和使用該線性懸架元件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置。懸架元件包括預(yù)加載的腿，該各腿將運(yùn)動(dòng)元件連接到往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置的固定元件上。該預(yù)加載基本上減少了損壞，使機(jī)械聯(lián)接結(jié)構(gòu)變簡(jiǎn)單，提供較長(zhǎng)壽命以及使許用應(yīng)力極限內(nèi)的行程最大化。
本發(fā)明的第一方面提供了用于運(yùn)動(dòng)元件的線性懸架元件，該懸架元件包括安裝件；多個(gè)預(yù)加載的腿，每個(gè)腿具有用于與運(yùn)動(dòng)元件聯(lián)接的第一部分和與安裝件聯(lián)接的第二部分。
第二方面提供了一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，其包括用于線性地移動(dòng)運(yùn)動(dòng)元件的線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；可操作地與線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接的至少一個(gè)線性懸架元件，每個(gè)線性懸架元件具有安裝件；多個(gè)腿，每個(gè)腿具有用于與運(yùn)動(dòng)元件聯(lián)接的第一部分和與安裝件聯(lián)接的第二部分；并且其中每個(gè)腿包括一預(yù)加載。
在第三方面，本發(fā)明還包括用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)元件的線性懸架，該往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置具有用于運(yùn)動(dòng)元件的線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該懸架包括與線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接的第一安裝件；多個(gè)預(yù)加載的腿，每個(gè)腿具有與運(yùn)動(dòng)元件聯(lián)接的第一部分和與第一安裝件聯(lián)接的第二部分；與線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接的第二安裝件；以及多個(gè)預(yù)加載的腿，每個(gè)腿具有與運(yùn)動(dòng)元件聯(lián)接的第一部分和與第二安裝件聯(lián)接的第二部分。
本發(fā)明的前述和其他特征以及優(yōu)點(diǎn)將從下面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所作的更具體的描述中變得明顯。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明將參考附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，相同的標(biāo)記表示相同的元件，其中

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置組件；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的線性懸架元件；圖3示出在各部件拆散的情況下沿著圖2的線3-3的剖視圖；圖4A-4C示出圖2的線性懸架元件的一個(gè)腿的柔性運(yùn)動(dòng)的細(xì)節(jié)；圖5示出安裝起來(lái)的圖2的線性懸架元件的細(xì)節(jié)的剖視圖；圖6示出圖2的線性懸架元件的安裝件的細(xì)節(jié)；
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的方法；圖8示出圖7的方法的可替換步驟；圖9示出用于圖7的方法的附加步驟；以及圖10示出圖7的方法的結(jié)果的細(xì)節(jié)。
優(yōu)選實(shí)施例的描述雖然將會(huì)詳細(xì)地示出且描述本發(fā)明的特定優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)該理解，可以做出不同的變化和修改而不背離后附的權(quán)利要求的范圍。本發(fā)明的范圍決不會(huì)受限于組成部件的數(shù)量、其材料、其形狀、其相關(guān)的布置等，并且僅僅公開(kāi)作為優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)實(shí)例。
參照?qǐng)D1，示出了往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置組件8，它包括往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10和相配合的圓柱組件12。在操作中，往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10和圓柱組件12裝配起來(lái)，所以往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10的運(yùn)動(dòng)元件14可以沿往復(fù)運(yùn)動(dòng)元件10的軸線A線性地移動(dòng)并且在圓柱組件12的圓柱孔16中保持很小的間隙。往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10包括運(yùn)動(dòng)元件14和線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或馬達(dá)18，與結(jié)合于此作為參考的美國(guó)專(zhuān)利No.5,389,844和5,139,242中公開(kāi)的類(lèi)似。往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10還可以包括往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置殼體20，有時(shí)稱(chēng)作冠狀環(huán)。線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)18包括至少一個(gè)，最好兩個(gè)形成線性懸架23和柱塞以及定子(未示出)的線性懸架元件22，這會(huì)由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所認(rèn)識(shí)到。線性懸架23允許運(yùn)動(dòng)元件14相對(duì)于往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且基本上限制了運(yùn)動(dòng)元件14相對(duì)于往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10的非軸向運(yùn)動(dòng)，例如扭轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)和/或徑向運(yùn)動(dòng)，即它限制了除沿著往復(fù)運(yùn)動(dòng)軸線A運(yùn)動(dòng)以外的任何運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)元件14有時(shí)稱(chēng)為活塞，因?yàn)樗峭鶑?fù)運(yùn)動(dòng)裝置10的動(dòng)力傳送元件。
圓柱組件12是往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10和本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所能識(shí)別的大量機(jī)器之間的連接體。機(jī)器的一些實(shí)例是無(wú)活塞的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)生器、無(wú)活塞的低溫冷卻器、氣體循環(huán)的冷凍機(jī)、脈沖管驅(qū)動(dòng)器和氣體壓縮機(jī)。在所示的實(shí)例中，圓柱組件12是用于雙馬達(dá)脈沖管驅(qū)動(dòng)器，其中往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10聯(lián)接在圓柱組件12的每一端上(為簡(jiǎn)化只示出一端)。
在任何安裝中，圓柱組件12最好包括用于與往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10對(duì)接的若干結(jié)構(gòu)，包括圓柱孔16、導(dǎo)向孔24和圓柱面26、往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10，或者往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置殼體20包括與導(dǎo)向孔24配合的導(dǎo)向件28和與圓柱面26面對(duì)面配合的端部或?qū)蛎?0。將結(jié)合圖7-10更加詳細(xì)地討論組件的細(xì)節(jié)。
在操作往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10期間，線性懸架元件22限制運(yùn)動(dòng)元件14沿著往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置的軸線A移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)。參照?qǐng)D2-5，線性懸架元件22包括懸架安裝件32，最好采取如圖6中最佳地示出的具有側(cè)面34的環(huán)的形式。線性懸架元件22還包括以下將詳細(xì)描述的懸架帶組件36。安裝件32還包括安裝孔33。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，安裝件32可以采取不同于具有側(cè)面的環(huán)構(gòu)造的多種形式，而不會(huì)背離本發(fā)明的教導(dǎo)。
懸架帶組件36包括基本上從轂40徑向延伸的若干個(gè)腿，或柔性元件38。各腿38最好由抗疲勞的高強(qiáng)度回火鋼制成，例如AISI1095、SS316或者優(yōu)選來(lái)自Uddeno1m公司的UHB716。每個(gè)腿38形成為具有第一基本徑向部分42和第二基本軸向部分44。一般地，軸向部分44比徑向部分42短，是由于下面會(huì)變得明顯的原因。每個(gè)軸向部分44通過(guò)至少一個(gè)，且優(yōu)選兩個(gè)鉚釘46聯(lián)接在安裝件32上。如果僅使用一個(gè)鉚釘46，則可以要求其它約束防止腿繞單個(gè)鉚釘旋轉(zhuǎn)。
設(shè)置每個(gè)軸向部分44以分散在運(yùn)動(dòng)元件14的往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間施加在它們各自的徑向部分42上的拉力。具體地說(shuō)，軸向部分44動(dòng)作以將相應(yīng)的徑向部分42中的拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)樵撦S向部分44中的彎曲應(yīng)力。部分42，44的最佳長(zhǎng)度由許多因素確定，例如懸架元件22所需的行程允許的應(yīng)力量、各腿38的寬度和厚度等。這樣詳細(xì)的尺寸由推薦設(shè)計(jì)的有限元件應(yīng)力分析來(lái)最好地確定。
為了形成往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10，把轂40聯(lián)接到轂安裝件60上(如圖7中所示)，該轂安裝件以已知的方式聯(lián)接在運(yùn)動(dòng)元件14上。將安裝件32與線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)18或往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10的其它不移動(dòng)的結(jié)構(gòu)相聯(lián)接，其方式是已知的，例如由螺栓通過(guò)安裝孔33聯(lián)接。在圖1所示的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置中，要求線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)18的每一側(cè)上各有一個(gè)的兩個(gè)線性懸架元件22形成線性懸架23，并且將運(yùn)動(dòng)元件14沿著往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置軸線A導(dǎo)向。往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置殼體20可以機(jī)加工成在內(nèi)側(cè)接納一個(gè)懸架元件22。
參照?qǐng)D3和4A-4C，所示線性懸架元件22為拆解的。在圖4A中，帶組件36表示在靜止位置，即往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10并不操作，且組件36基本上在圖4B和4C中所示的它的允許極限位置的中間。如圖3中所示，每個(gè)腿38的徑向部分42最好以相對(duì)于該相同的腿38的軸向部分44成接近90°的角α形成。在優(yōu)選實(shí)施例中，線性懸架元件22可以包括第一預(yù)加載，以防止軸向部分44和安裝件32在安裝件32的支點(diǎn)邊緣48處分離。在往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10操作期間，分離還會(huì)發(fā)生在腿38扭轉(zhuǎn)的時(shí)候。如圖3中所示，通過(guò)使任何兩個(gè)相對(duì)的軸向部分44之間的內(nèi)部距離D1比軸向部分44所聯(lián)接的安裝件32的任何兩個(gè)相對(duì)側(cè)面34之間的外部距離D2短來(lái)提供這個(gè)第一預(yù)加載?？梢酝ㄟ^(guò)使懸架帶組件36上在任何兩個(gè)相對(duì)的軸向部分44之間的內(nèi)部距離D1形成得比安裝件32的任何兩個(gè)相對(duì)側(cè)面34之間的外部距離D2短來(lái)提供這種安裝。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)部距離D1設(shè)定成比外部距離D2短約1％。換句話說(shuō)，可以形成安裝件32從而使得相對(duì)的側(cè)面34比內(nèi)部距離D1寬。一旦懸架帶組件36裝配起來(lái)，那么每個(gè)軸向部分44包括安裝件32的支點(diǎn)邊緣48之上的預(yù)加載彎曲。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在懸架帶組件36示為具有偶數(shù)個(gè)腿38且安裝件32具有偶數(shù)個(gè)側(cè)面34的同時(shí)，也可以提供奇數(shù)個(gè)腿38和側(cè)面34。在這種情況下，帶組件36的平均內(nèi)部直徑可以構(gòu)制成比安裝件32的平均外部直徑短，以形成所需的預(yù)加載。
該第一預(yù)加載提供了若干優(yōu)點(diǎn)。首先，不管懸架元件22的運(yùn)動(dòng)的方向，由支點(diǎn)邊緣48在軸向部分44上產(chǎn)生的損壞的量減小了。為進(jìn)一步說(shuō)明，運(yùn)動(dòng)元件14和懸架元件22在兩個(gè)極限位置之間移動(dòng)，圖4B和4C中相對(duì)于懸架元件22示出了這兩個(gè)極限位置。圖4B示出在第一極限位置的懸架元件22的腿38，其中運(yùn)動(dòng)元件14已經(jīng)沿由箭頭FD指示的第一方向移動(dòng)通過(guò)安裝件32。由于該第一預(yù)加載，腿38，特別是軸向部分44變形，從而使得它們?cè)谌魏螘r(shí)候都不會(huì)從安裝件32的支點(diǎn)邊緣48上拉離。結(jié)果，第二部分44上的損壞就減小了。類(lèi)似地，圖4C示出了在第二極限位置的懸架元件22的腿38，其中運(yùn)動(dòng)元件14已經(jīng)沿與第一方向FD相反的由箭頭SD指示的第二方向移動(dòng)，并且離開(kāi)安裝件32。在這個(gè)位置，腿38，特別是軸向部分44發(fā)生內(nèi)部變形從而使得它們不會(huì)從安裝件32的支點(diǎn)邊緣48上拉離。在支點(diǎn)邊緣48或靠近支點(diǎn)邊緣48處，保持軸向部分44和安裝件32的接觸，在操作期間始終防止或者軸向部分44或者安裝件32可能由它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)另外引起磨損或損壞。因此，懸架元件22的壽命更為長(zhǎng)久。
該第一預(yù)加載的第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，不需要用于軸向部分44的復(fù)雜夾緊機(jī)構(gòu)，例如美國(guó)專(zhuān)利No.5,389,844中公開(kāi)的夾緊機(jī)構(gòu)。例如，一般在圖4B中所示的極限位置，軸向部分44會(huì)受力離開(kāi)支點(diǎn)邊緣48且會(huì)需要一些機(jī)構(gòu)來(lái)防止它這樣做，例如，在美國(guó)專(zhuān)利No.5,389,844中所示的夾緊塊。然而，由于存在該第一預(yù)加載，所以不需要夾緊機(jī)構(gòu)。
回到圖4B-4C，由沿第二方向SD(圖4C)運(yùn)動(dòng)引起的腿38的伸展比由沿第一方向FD(圖4B)運(yùn)動(dòng)引起的壓縮更快地使應(yīng)力增加。如果懸架沿第一方向FD和第二方向SD相對(duì)于松馳位置往復(fù)運(yùn)動(dòng)相等的量，總行程范圍就由沿第二方向SD運(yùn)動(dòng)期間引起的應(yīng)力水平來(lái)限制，盡管如果并不伴隨有沿第二方向SD的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)就可以沿第一方向FD進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)而不超應(yīng)力。如果可以分別應(yīng)用沿第一方向FD和第二方向SD運(yùn)動(dòng)的這樣不等的范圍，總允許行程范圍就可以增加。為適應(yīng)這一情況，如圖5中所示，線性懸架元件22還可以包括第二預(yù)加載。最好通過(guò)將懸架帶組件36以輕微地彈性彎向安裝件32的方式聯(lián)接到運(yùn)動(dòng)元件14上來(lái)產(chǎn)生該第二預(yù)加載，即，從而以小于形成角α的角β設(shè)定軸向部分44和徑向部分42。角β最好小于90°。在往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間，這個(gè)第二預(yù)加載提供了各腿38中的更為平衡的應(yīng)力范圍。因此，當(dāng)運(yùn)動(dòng)元件14沿第二方向SD移動(dòng)的時(shí)候，在超過(guò)懸架材料的疲勞應(yīng)力極限之前可以適應(yīng)相對(duì)于安裝的預(yù)加載位置更大的伸展。結(jié)果，與沿第二方向SD的運(yùn)動(dòng)以一未預(yù)加載的位置為中心的情況相比，懸架元件22可以以更大的總行程范圍來(lái)操作。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在使用兩個(gè)線性懸架22的場(chǎng)合，兩者都可以包括第二類(lèi)型的預(yù)加載。在這種情況下，可以使用定位的運(yùn)動(dòng)元件14，或者包括聯(lián)接結(jié)構(gòu)，將帶組件36的相對(duì)的轂40拉在一起，同時(shí)對(duì)兩個(gè)懸架22都提供第二類(lèi)型的預(yù)加載，而不偏移運(yùn)動(dòng)元件14相對(duì)于線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)18的靜止位置。
可以一起或者個(gè)別提供該第一和第二預(yù)加載。而且，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，也可以提供產(chǎn)生預(yù)加載的其他機(jī)構(gòu)而不背離本發(fā)明。
如上所述的線性懸架元件(或包括一個(gè)線性懸架元件的懸架)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，基本上防止了其提供的非軸向運(yùn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)于構(gòu)制往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10和運(yùn)動(dòng)元件14的改進(jìn)的方法以及產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)元件的非接觸對(duì)齊的改進(jìn)的方法來(lái)說(shuō)，這樣阻止非軸向運(yùn)動(dòng)是特別有益的。通過(guò)美國(guó)專(zhuān)利No.5,389,844中描述的在扭轉(zhuǎn)和徑向方面剛性的線性懸架和/或通過(guò)如上所述的改善的線性懸架元件22使改進(jìn)的方法變得部分可行。
回到圖1，運(yùn)動(dòng)元件14基本上與圓柱孔16共軸線是大部分線性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求，從而該系統(tǒng)可以在運(yùn)動(dòng)元件14與圓柱孔16相對(duì)具有很小的間隙而無(wú)潤(rùn)滑的情況下運(yùn)行。有很多控制運(yùn)動(dòng)元件14和圓柱孔16的共軸線對(duì)中水平的因素。它們之中有往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10和圓柱組件12的對(duì)中以及運(yùn)動(dòng)元件14和導(dǎo)向件28的同心性。另外，導(dǎo)向面30和運(yùn)動(dòng)元件14的垂直度影響運(yùn)動(dòng)元件14和圓柱孔16的共軸線性。
一般地，為了保證各零件的共軸線性足夠用于很小間隙的操作，必須提供對(duì)各個(gè)部件的非常精確的機(jī)加工?！皺C(jī)加工”意味著將部件“修整”、“切削”或“用刀具加工”至所需的尺寸。當(dāng)機(jī)加工各個(gè)零件以配裝在很小間隙的組件內(nèi)時(shí)所需的高精度是代價(jià)昂貴的并且時(shí)常是不可靠的。
參照?qǐng)D7-10，示出了一種構(gòu)制往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10和往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10的運(yùn)動(dòng)元件14的方法。應(yīng)該理解，在描述該方法的開(kāi)始，單獨(dú)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置殼體20可以設(shè)置在往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10上或者可以不設(shè)置在往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10上。當(dāng)并未設(shè)置往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置殼體20的時(shí)候，往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10可以包括整體的可機(jī)加工表面，如圖8中所示。因此，被描述為在往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10上處理的過(guò)程，應(yīng)解釋成作為一完整的實(shí)體可適用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置或者包括一些單獨(dú)的可機(jī)加工的表面，例如往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置殼體20。
根據(jù)本發(fā)明的方法包括通過(guò)懸架將運(yùn)動(dòng)元件14連接到往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10上，該懸架允許往復(fù)運(yùn)動(dòng)并基本上防止運(yùn)動(dòng)元件14相對(duì)于往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10的非軸向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)已經(jīng)公開(kāi)了特定的懸架元件22和懸架23時(shí)，限制像旋轉(zhuǎn)和/或徑向運(yùn)動(dòng)這樣的運(yùn)動(dòng)元件14的非軸向運(yùn)動(dòng)的其它懸架也是適宜的。
往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10以圖7中所示的裝配形式安裝在車(chē)床54或類(lèi)似的精加工機(jī)器中。車(chē)床54可分別具有優(yōu)選導(dǎo)向于往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10的運(yùn)動(dòng)元件14和轂安裝件60的輸出軸56或卷軸58。車(chē)床54的活動(dòng)使運(yùn)動(dòng)元件14和往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10基本上繞往復(fù)運(yùn)動(dòng)軸線A同步旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10旋轉(zhuǎn)時(shí)，工具62對(duì)運(yùn)動(dòng)元件14和導(dǎo)向件28的直徑進(jìn)行機(jī)加工。另外，如果導(dǎo)向面30并不存在，工具62可以包括附加的切削邊緣63以對(duì)導(dǎo)向面30進(jìn)行機(jī)加工，同時(shí)對(duì)運(yùn)動(dòng)元件14和導(dǎo)向件28進(jìn)行機(jī)加工。否則，可以省去切削邊緣63。
導(dǎo)向面30最好垂直于運(yùn)動(dòng)元件14和導(dǎo)向件28?；旧戏乐褂蓱壹?3提供的例如旋轉(zhuǎn)和徑向運(yùn)動(dòng)這樣的非軸向運(yùn)動(dòng)，使得能在運(yùn)動(dòng)元件14和往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10之間傳遞切削力和扭矩。因此，運(yùn)動(dòng)元件14和往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10兩者都可以在機(jī)加工工具60的一次安排中機(jī)加工至所需的尺寸。因而一次機(jī)加工安排可以包括將運(yùn)動(dòng)元件14切削至第一外直徑，將導(dǎo)向件28切削至第二外直徑，以及切削往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10的導(dǎo)向面30。結(jié)果，保證了導(dǎo)向件28和運(yùn)動(dòng)元件14的同心度以及導(dǎo)向面30和運(yùn)動(dòng)元件14的垂直度。
用現(xiàn)有技術(shù)的螺旋懸架或任何形式的傳統(tǒng)線性承載件不可能進(jìn)行單個(gè)的機(jī)加工操作，因?yàn)椴荒艹惺芨叩呐まD(zhuǎn)力，即螺旋懸架和承載件在操作中扭轉(zhuǎn)，并不能承受機(jī)加工期間施加的較高的扭轉(zhuǎn)力。
作為可替換的，如圖7中所示，該方法可以包括將一材料層50連接到運(yùn)動(dòng)元件14的內(nèi)部件52上的步驟。連接最好通過(guò)例如由Ciba制造的EP3203這樣的環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)提供。材料層50具有小于往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10或殼體20和內(nèi)部件52的硬度，而且最好是以基于聚四氟乙烯(PTFE)的材料，例如由Dixon制造的RULON。附加材料層50還降低了在制造期間運(yùn)動(dòng)元件14和往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10之間所施加的切削力和扭矩。材料層50具有一厚度從而使得可以將運(yùn)動(dòng)元件14機(jī)加工至所需的外直徑而無(wú)需完全去除材料層50。因此，材料層50形成運(yùn)動(dòng)元件的外直徑，并有助于往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10的無(wú)潤(rùn)滑操作。
往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10、往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置殼體20、圓柱組件12和運(yùn)動(dòng)元件14/內(nèi)部件52最好由能夠承受往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10的重復(fù)應(yīng)力的有色金屬制成。例如，鋁或鎂是適合的。
參照?qǐng)D9，作為該方法的另一步驟，雖然并不是必需的，但優(yōu)選的是，圓柱組件12也在一單獨(dú)的步驟中被機(jī)加工成保證圓柱孔16和導(dǎo)向孔24的同心度，以及帶有圓柱孔16的圓柱面26和導(dǎo)向孔24的垂直度。圓柱組件12的機(jī)加工最好通過(guò)雙鏜孔桿64以已知的方式實(shí)現(xiàn)。對(duì)于附加的步驟，上述方法能夠產(chǎn)生第一元件和第二元件之間的緊密配裝、非接觸對(duì)中，而不需要按高精度公差制造組件的各部件，該第一元件例為運(yùn)動(dòng)元件14，它聯(lián)接到往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置以用于沿往復(fù)運(yùn)動(dòng)軸線A作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該第二元件例如為圓柱孔16。
如圖10中所示，運(yùn)動(dòng)元件14得到以對(duì)中方式與圓柱孔16的內(nèi)直徑D4配合的外直徑D3。類(lèi)似地，導(dǎo)向件28具有以非常緊密或微小的壓配合來(lái)與導(dǎo)向孔24的內(nèi)直徑D6配合的外直徑D5。往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置10被夾至圓柱組件12上，這使圓柱面26與導(dǎo)向面30配合。由于導(dǎo)向件28和運(yùn)動(dòng)元件14以及圓柱孔16和導(dǎo)向孔24都是同心的，而配合的圓柱面26和導(dǎo)向面30保證了運(yùn)動(dòng)元件14和圓柱孔16的成角度的對(duì)中，所以在圓柱孔16中可以保證運(yùn)動(dòng)元件14不受約束的運(yùn)動(dòng)。
因此，線性懸架23/線性懸架元件22提供了一種機(jī)構(gòu)，它不僅用于在操作期間允許運(yùn)動(dòng)元件14在往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置組件8中做懸掛的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而且用于對(duì)制造期間施加的例如旋轉(zhuǎn)/扭轉(zhuǎn)力和徑向力這樣的非軸向力起作用。上述方法的結(jié)果是自由運(yùn)行的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置組件8，而不需要以對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行高精度機(jī)加工至一精度以代價(jià)，該精度大于最終裝配的小間隙的運(yùn)行配裝件所需的精度。以上過(guò)程還使對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置組件8的機(jī)加工可能變得更快并可能進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。
雖然已經(jīng)結(jié)合以上所概述的具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但顯然，許多替換方案、修改和變型對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是明顯的。因此，如上所述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將是說(shuō)明性的，而非限制性的?？梢宰鞒霾煌淖兓槐畴x限定在以下權(quán)利要求中的本發(fā)明的宗旨和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于一運(yùn)動(dòng)元件的線性懸架元件，該懸架元件包括一安裝件；多個(gè)預(yù)加載的腿，每個(gè)腿具有一用于與一運(yùn)動(dòng)元件聯(lián)接的第一部分和一與該安裝件聯(lián)接的第二部分。
2.如權(quán)利要求1所述的線性懸架元件，其特征在于，由每個(gè)第二部分提供該預(yù)加載，該第二部分設(shè)定成與該第一部分成一角度，該角度小于一形成角。
3.如權(quán)利要求2所述的線性懸架元件，其特征在于，與該第一部分所成的該角度小于90°。
4.如權(quán)利要求1所述的線性懸架元件，其特征在于，通過(guò)使任何兩個(gè)相對(duì)的第二部分之間的一內(nèi)部距離小于該安裝件的任何兩個(gè)相對(duì)側(cè)面之間的一外部距離來(lái)提供該預(yù)加載，該第二部分聯(lián)接在該安裝件上。
5.如權(quán)利要求4所述的線性懸架元件，其特征在于，該內(nèi)部距離比該外部距離小約1％。
6.如權(quán)利要求4所述的線性懸架元件，其特征在于，由每個(gè)第二部分提供該預(yù)加載，該第二部分設(shè)定成與該第一部分成一角度，該角度小于一形成角。
7.如權(quán)利要求6所述的線性懸架元件，其特征在于，與該第一部分所成的該角度小于90°。
8.如權(quán)利要求4所述的線性懸架元件，其特征在于，該安裝件包括一用于與每個(gè)第二部分聯(lián)接的側(cè)面。
9.如權(quán)利要求4所述的線性懸架元件，其特征在于，每個(gè)第二部分貼靠每個(gè)側(cè)面的一支點(diǎn)邊緣來(lái)進(jìn)行預(yù)加載。
10.如權(quán)利要求1所述的線性懸架元件，其特征在于，每個(gè)第一部分相對(duì)于該運(yùn)動(dòng)元件基本上徑向延伸，而每個(gè)第二部分相對(duì)于該運(yùn)動(dòng)元件的一往復(fù)運(yùn)動(dòng)軸線基本上軸向延伸。
11.如權(quán)利要求1所述的線性懸架元件，其特征在于，該安裝件包括一用于與每個(gè)第二部分聯(lián)接的側(cè)面。
12.一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，其包括一用于線性地移動(dòng)一運(yùn)動(dòng)元件的線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；可操作地與該線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接的至少一個(gè)線性懸架元件，每個(gè)線性懸架元件具有一安裝件；多個(gè)腿，每個(gè)腿具有一用于與一運(yùn)動(dòng)元件聯(lián)接的第一部分和一與該安裝件聯(lián)接的第二部分；以及其中每個(gè)腿包括一預(yù)加載。
13.如權(quán)利要求12所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，其還包括一與該線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置殼體。
14.如權(quán)利要求12所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，由每個(gè)第二部分提供該預(yù)加載，該第二部分設(shè)定成與該第一部分成一角度，該角度小于一形成角。
15.如權(quán)利要求12所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，通過(guò)使任何兩個(gè)相對(duì)的第二部分之間的一內(nèi)部距離小于該安裝件的任何兩個(gè)相對(duì)側(cè)面之間的一外部距離來(lái)提供該預(yù)加載，該第二部分聯(lián)接在該安裝件上。
16.如權(quán)利要求15所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，由每個(gè)第二部分提供該預(yù)加載，該第二部分設(shè)定成與該第一部分成一角度，該角度小于一形成角。
17.如權(quán)利要求15所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，該安裝件包括一用于與每個(gè)第二部分聯(lián)接的側(cè)面。
18.如權(quán)利要求17所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，每個(gè)第二部分貼靠每個(gè)側(cè)面的一支點(diǎn)邊緣來(lái)進(jìn)行預(yù)加載。
19.如權(quán)利要求12所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，其包括兩個(gè)線性懸架元件。
20.一種用于一往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置的一運(yùn)動(dòng)元件的線性懸架，該往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置具有一用于該運(yùn)動(dòng)元件的線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該懸架包括一與該線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接的第一安裝件；多個(gè)預(yù)加載的腿，每個(gè)腿具有一與該運(yùn)動(dòng)元件聯(lián)接的第一部分和一與該第一安裝件聯(lián)接的第二部分；一與該線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接的第二安裝件；以及多個(gè)預(yù)加載的腿，每個(gè)腿具有一與該運(yùn)動(dòng)元件聯(lián)接的第一部分和一與該第二安裝件聯(lián)接的第二部分。
全文摘要
一種具有預(yù)加載的腿(38)的線性懸架元件(22),該預(yù)加載的腿(38)減少了損壞并使許用應(yīng)力極限內(nèi)的行程最大化。還有,一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置(8)和懸架(23)包括該線性懸架元件。
文檔編號(hào)F16F1/02GK1381087SQ01801339
公開(kāi)日2002年11月20日 申請(qǐng)日期2001年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月9日
發(fā)明者J·A·科里 申請(qǐng)人:聰明伙伴創(chuàng)新集團(tuán)有限公司