CN1416508A - 操作装置 - Google Patents

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Abstract

推荐一种可通过流体力开动的操作装置，它具有一在两个离开一定距离的头部之间延伸的收缩软管(2)，此收缩软管在其内腔(6)通入流体时在径向扩张的意义上加载，同时将轴向收缩力传递到头部上，收缩软管(2)包含一可弹性变形的软管体(5)，它配备了有利于提高强度和/或传递力的加强结构。这些加强结构通过软管体(5)的在内周边(15)和/或***(16)处具有非圆形横截面轮廓的特殊几何造型和/或通过许多具有相互不同的软管体材料的性能的软管体部位(17，18)得以实现。

Description

操作装置
本发明涉及一种可通过流体力开动的操作装置，具有一在两个离开一定距离的头部之间延伸的收缩软管，它在其内腔通入流体时在径向扩张的意义上加载，与此同时将轴向收缩力传递到头部上，其中收缩软管具有一可弹性变形的软管体，此软管体配备了有利于提高强度和/或传递力的加强结构。
这种类型的操作装置可以例如承担驱动功能，其中它可选择地用作普通的流体操作的工作缸。在一种由EP 0161750 B1提出的结构形式中两个头部通过一收缩软管相互连接，此收缩软管由一橡胶弹性的软管体以及一同轴地包围软管体的、织物形管路结构组成。管路结构扮演加强结构，它提高收缩软管的强度，同时使收缩力传递到头部上达到最佳的程度。如果收缩软管内腔通入压力流体，那么便产生径向扩张，同时将头部相互拉近，这时这个运动可以被引出，以操作任何构件和/或装置。
在一种由橡胶弹性的可变形材料组成的、不带有利于提高强度和/或力的传递的加强结构的软管体中存在这样的问题，即在软管体压力加载时虽然径向扩张，但是传递到头部上的拉力不够，此外在压力加载太大时存在爆裂的危险。另一方面如果操作装置在结构尺寸方面小于一定的最小尺寸，那么用于加强作用的管路结构的实现受到限制。即使通过将管路结构嵌入软管体材料内，例如像由德国实用新型29908008所提出的那样，也不能应付这个问题。
因此本发明的目的是，制造一种开头所述类型的操作装置，在必要时它也允许实现非常小的结构尺寸。
为了实现这个目的建议，加强结构通过带有在软管体的内周边和/或***上的非圆形横截面轮廓的特殊几何造型和/或通过带有性能相互不同的软管体材料的更多软管体部位得以实现。
用这种方法可以放弃包围软管体的或嵌入软管体内的管路织物，因为通过软管体特殊的几何造型和/或通过软管体材料的特别的材料性能的局部的特殊规定可以实现用于提高强度和/或力传递的必要的加强。
从现有技术出发，在现有技术中软管体具有一连续的空心圆柱形造型，在一种按本发明的选择方案中，加强结构可以通过特殊的几何造型达到，其中在软管体的内周边和/或***上实现一种非圆形横截面轮廓。在按本发明的另一种选择方案中，软管体具有更多部位，在这些部位中软管体材料的性能例如通过不同的强度值而各不相同。这两种选择方案也可以同时在同一个软管体中实现。
本发明优选的改进结构由从属权利要求得到。
为了实现加强结构，软管体在原始状态便已经可以制造成一种特殊的所希望的几何形状，这样它由预成形的软管体材料组成，这种材料适宜于具有均匀的材料性能。为了得到加强结构也可以设置一定的软管体部位，在该部位上原来存在的软管体材料通过例如机械的和/或热处理的加工而被去除，或者在这些部位上覆盖软管体材料，以得到所希望的性能。
一种看起来特别优良的几何造型在软管体的内周边和/或***部位上设有一个弯折的和/或多边形轮廓。
为了得到所希望的加强结构，软管体可以具有用能量照射的软管部位，以得到不同的材料性能。此外可以设置脆化的和/或硫化处理的软管体部位，以便给软管体材料赋予按要求的特殊的弹性性能。
为了实现加强结构，另一个有利的可能性是，软管体由许多材料结合地相互连接的材料成分组成，其中可以通过材料成分的性能规定收缩软管所希望的操作性能。例如软管体可以做成由许多同时挤出的材料成分组成的挤出体。软管体可以包含一种形成软管形构造的材料成分，它用至少另一种材料成分涂覆和/或印刷。使用这种类型的双材料或多材料材料组合，可以特别好地提供所希望的材料性能。
通过加强结构特别是还存在这样的可能性，即预先计划在压力加载时收缩软管的运动特性，例如为了得到单纯的轴向运动，单纯的旋转运动或旋转一直线复合运动。为了实现均匀的操作性能，如果特殊的造型措施和/或不同材料性能的软管体部位以在软管体圆周方向均匀分布的方式设置，无论如何是有利的。特别是软管体材料作为加强结构可以具有更多在两个头部之间延伸的带状轮廓体区域，它们与软管体的其余材料相比在纵向具有较小的延展能力。加强结构最好不间断地在软管体的整个长度上延伸。
下面借助于附图对本发明作较详细的说明。附图中表示：
图1以在未开动状态时的示意纵剖视表示的按本发明的操作装置的第一种结构形式，其中以点划线表示收缩软管以内压力加载的开动状态，和
图2至6以按图1中的剖面线II-II的横截面表示的收缩软管的不同实施形式。
图1中大大地简化表示的操作装置1包含两个相互离开一定距离设置的头部3、4，它们通过一具有直线延伸的、并称作收缩软管2的空心体相互固定连接。收缩软管2由一可弹性变形的，不渗透流体的软管体5组成，它限定一在两个头部3、4之间穿过的内腔6，并以其两个轴向端部分截面分别密封地固定在两个头部3、4之一上。固定例如可以在夹紧连接的范围内进行，如同作为一个例子在EP 0161750 B1中所介绍的那样。但是其他固定方法同样也是可以的。
至少一个流体通道7通入由软管体5和两个头部3、4围成的内腔6内，流体通道穿过一个头部3，并且其外端配设一个连接装置8，通过这个连接装置可以连接来自压力源的流体管道。因此与一配设的控制阀装置一起存在这样的可能性，穿过流体通道7将流体压力介质输入内腔或从内腔中排出。在这方面压力介质的输入输出当然也可以通过单独的流体通道进行。
操作装置1可以可选择地用气体形成或液体形流体，例如用压缩空气或水所驱动。
图1用细实线表示操作装置的未开动状态，这时内腔6无压力。收缩软管2或软管体5仅有这样的形状，它在整个长度上具有至少基本上相同的横截面尺寸。如果操作装置开动，也就是给内腔施以压力，软管体5便径向扩张，同时将轴向收缩力传递到头部3、4上，使它们沿由箭头表示的收缩方向12相互轴向拉近。这时软管体5所具有的形状在图1中用点划线13表示。
如果通过撤除内腔6内的超压的方法使操作装置未激活，那么头部3、4由于软管体2的弹性复位力以相反的轴向运动方向退回到用细实线表示的起始位置。因此通过对内腔6相应的流体加载或排出流体可以实现头部3、4相互相对的轴向往复运动。
其次通过收缩软管2的特殊结构造型可以造成两个头部3、4之间相对于操作装置1的纵轴14单独的或叠加的相对旋转运动。
每个头部3、4可以配备适当结构形式的固定装置15，它们上面可以固定结构件或装置，这些构件或装置可以在所述的头部3、4的相对运动范围内相互作相对运动。例如一个头部3可以固定在机器的一个支承结构上，另一个头部固定在这台机器的可相对于这个支承结构移动的构件上。
收缩软管2或软管体5直接这样设计，使得存在有利于提高软管体强度和/或优化从软管体5到两个头部3、4的力的传递的加强结构。这里不同于按EP 0161750 B1或DE 29908008 U的现有技术，这种加强结构不设置单独的织物结构，而仅仅直接涉及软管体的造型和/或材料性能。这样可以实现结构特别小的操作装置，这种操作装置由于缺少相应的直径很小的织物纤维用迄今为止常见的普通方法无法实现。本发明的原理是，软管体的材料本身在其物理性能和/或所选择的造型方面可以被控制或被改变，以便由在某种程度上作为织物替代品达到对于操作所必要的强度。
图2至6举例表示不同的可供选择的可能性，以实现一种软管体5，对于它所希望的加强结构是内在的。
按图2和3的结构形式的特征是，加强结构通过软管体5的在内周边15和/或***16处具有非圆横截面轮郭的特殊几何造型而得以实现。普通操作装置的软管体做成空心圆柱形并且不管是内部还是外部都具有圆形横载面轮廓，而按图2的软管体5在内周边15处具有非圆形的横截面轮廓，例如具有迂回曲折的轮廓曲线。此外***16是圆形轮廓，这主要是便于清洗。
在按图3的实施例中软管体5设有一圆柱形内周边15，而***16具有一特殊的造型，其中为一多边形轮廓曲线。
通过这种类型的结构得到在软管体5整个长度上延伸的单个第一软管体部位17，它们以在软管体5的圆周方向优选地规则的分布设置并具有一沿纵向的、比设置在软管体5圆周方向两个相继出现的第一软管体部位17之间的第二软管体部位18小的延展能力，第二软管体部位的径向厚度尺寸小于第一软管体区的径向厚度。
当然不同于圆形轮廓的几何造型不但可以设置在软管体5的内周边上，而且还可以设置在***上。
按图2和3的软管体5的造型可以例如通过这样的方法方便地得到，即从一开始就按特殊的几何形状制造软管体5，从而归结到以一种希望的方式预制的软管体材料。这里软管体材料本身可以具有均匀的材料性能。
另一种实现可能性是，较小壁厚的第二软管体部位18通过机械的和/或热处理的加工从原本圆柱形轮廓的软管体原料上去除。作为另一种选择，软管体加厚的壁厚部位也可以通过软管体材料涂覆实现。
也可以通过挤压方法在采用相应的模具的情况下得到希望的造型。
在图4至6的实施例中加强结构仅仅或主要在于以更多的软管体部位实现软管体5，这些软管体部位相互的区别是软管体材料不同的材料性能。
在图4的实施例中软管体5在制造时通过一示意表示的辐射源22被局部能量所照射或通过其他措施脆化和/或硫化，使得得到在整个软管体长度上延伸的连续的第一软管体部位17，其中具有橡胶弹性性能的软管体材料具有比其余的软管体材料高的强度或刚性，其余的软管体材料仍然具有高的弹性变形能力。通过这种软管体材料保证，在对其内腔6加载压力时软管体5继续能够径向扩张，但是由于在纵向具有更高强度值的第一软管体部位17力可以最佳地传递到头3、4上，这样它们可以驱动上面提到的相对运动。
对材料性能起作用的措施也适宜于在软管体5圆周上规则分布地设置。
在图5的实施例中软管体5具有一最好带有橡胶弹性性能的软管形构造化的材料成分22，它在外表面上用至少另一种材料成分23涂覆和/或印刷。这些另外的材料成分23可以以任何可以想像的合适的分布设置，此外这也适用于在其他实施例中存在的加强结构，因此可以给软管体5目标明确地赋予按要求的完全特殊的变形性能。
对于涂覆上去的其他材料成分23可以采用对于形成软管形结构的材料成分22同样的材料，这样其结果得到一种特殊的几何造型，它产生加强结构。当然作为另一种选择，另一种材料成分23最好由其材料性能不同于软管形结构化的材料成分22的材料，特别是其中它具有更高的刚性或较小的弹性，但同时具有很高的抗拉强度。
在图6的实施形式中和在图5的实施形式时一样，软管体5由更多材料结合地相互牢固连接的材料成分实现，然而其中选择了一种略有不同的实现形式。因此在那里软管体5由更多在制造时同时挤出的材料成分24、25组成，它们在挤出时便进入材料结合的连接，使得呈现一种统一的软管材料的印象。这里通过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强结构。
在图6的具体实施例中不同的材料成分24、25分别占有软管体5的完整的径向壁厚，也就是说从软管体5的***16到内周边15分别做成连续的，而例如在图4的结构形式时只有表面附近的部位做成第一软管体部位17。但是这里不同材料成分24、25在软管体5的圆周方向以规则分布设置，同样是适宜的。

Claims (15)

1.可通过流体力开动的操作装置，具有一在两个离开一定距离的头部(3、4)之间延伸的收缩软管(2)，它在其内腔(6)通入流体时在径向扩张的意义上加载，并同时将轴向收缩力传送递到头部(3、4)上，其中收缩软管(2)包含一可弹性变形的软管体(5)，此软管体配备有利于提高强度和/或传递力的加强结构，其特征为：加强结构通过软管体(5)的内周边(15)和/或***(16)处具有非圆形横截面的特殊几何造型和/或通过许多具有相互不同的软管体材料性能的软管体区域(17，18，24，25)而得以实现。
2.按权利要求1所述的操作装置，其特征为：为了得到特殊的几何造型，软管体(5)由一预成形的并最好是均匀的软管体材料组成。
3.按权利要求1或2所述的操作装置，其特征为：为了得到特殊的几何造型，软管体(5)具有这样的软管体部位(18)，在该部位处，例如通过机械的和/或热处理的加工从软管体(5)上去除软管体材料。
4.按权利要求1至3之任一项所述的操作装置，其特征为：为了得到特殊的几何造型，软管体(5)具有在其上覆盖软管体材料的软管体部位(17、23)。
5.按权利要求1至4之任一项所述的操作装置，其特征为：在横截面内看软管体内和/或外至少局部形成迂回曲折形和/或多边形结构。
6.按权利要求1至5之任一项所述的操作装置，其特征为：为了实现不同的材料性能，设置被能量所照射的软管体部位(17)。
7.按权利要求1至6之任一项所述的操作装置，其特征为：为了实现不同的材料性能设置脆化或硫化的软管体部位(17)。
8.按权利要求1至6之任一项所述的操作装置，其特征为：为了实现局部的不同材料性能，软管体(5)由许多相互材料结合地连接的材料成分(22、23；24、25)组成。
9.按权利要求8所述的操作装置，其特征为：软管体做成由许多共同挤出的材料成分(24、25)组成的挤出件。
10.按权利要求8或9所述的操作装置，其特征为：软管体(5)包含一形成软管形结构的材料成分(22)，它用至少另一种材料成分(23)涂覆和/或印刷。
11.按权利要求7至10之任一项所述的操作装置，其特征为：软管体材料由许多具有相互不同的材料性能的材料成分组成。
12.按权利要求1至11之任一项所述的操作装置，其特征为：软管体材料不同的性能在于不同的刚性和/或弹性和/或抗拉强度。
13.按权利要求1至12之任一项所述的操作装置，其特征为：特殊的造型措施和/或不同材料性能的软管体部位以在软管体(5)圆周方向规则分布的方式设置。
14.按权利要求1于13之任一项所述的操作装置，其特征为：作为加强结构，软管体材料具有许多在两个头部(3、4)之间延伸的并且最好是带状的软管体部位(17，23，25)，它们在纵向具有比软管体的其余材料小的延展能力。
15.按权利要求1至14之任一项所述的操作装置，其特征为：加强结构在软管体(5)整个长度上不间断地延伸。
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