[发明专利]用于低成本线性致动器的设备和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2013年10月31日申请的美国临时申请No.61/898,140、名称为“用于低成本线性致动器的设备和方法”的优先权的权益，出于所有用途，其内容在此全部通过引用被并入本文。

技术领域

本公开一般地涉及动圈式致动器，更特别地，涉及低成本的线性致动器和用来制造该低成本线性致动器的方法。

背景技术

线性致动器是用于执行要求线性运动的往复动作的机械装置。例如，线性致动器可用在组装厂中以用于将瓶盖安装在瓶上、用于自动地对邮件进行盖戳或贴标、用于玻璃切割、用于将芯片放置在电路上、用于测试电子设备上的各种按键或触摸区域、用于自动化以及用于各种其它目的。气动缸(有时被称作气缸)是使用压缩气体的能量来产生往复直线运动中的力的机械设备。气动缸是在自动化工业中最常用的致动器。它们相对的廉价，且使用者的花费在例如每件75-150美元的范围内。

但是，气动缸有一操作缺陷，会导致例如直至25％的致动器每年替换1-3次，例如，一年将替换超过1000万的气动缸。气动缸的缺点是在快速(＞2Hz)应用中无法减速。这是因为减速的传统技术倾向于例如依赖减震器和内置缓冲器的使用，但减震器和内置缓冲器不能在这些高循环速率使用。其结果是，该气动缸的活塞可能会冲击或撞入致动器的端盖，这可能会导致气动缸较快的故障(例如，3-6个月的时时期内)。

因此，需要一种改进的致动器，能够在高循环速率可靠地并且低故障率地操作。

发明内容

这里描述的致动器可以在高循环率操作并且具有低故障率。在一个方面，致动器设备包括具有第一端部和第二端部的磁体外壳。磁体外壳限定在第一端部和第二端部之间的内部容积。磁体外壳进一步限定了在所述第一端部的第一开口和在所述第二端部的第二开口，其中所述第一开口和第二开口与内部容积流体连通。数个磁体被联接至所述磁体外壳的内壁。活塞组件包括限定内部区域的活塞外壳，所述活塞组件还包括线圈和伸长的活塞轴。线圈和伸长的活塞轴可被联接至活塞外壳。磁体柱限定内腔和与所述内腔流体连通的开口。磁体柱被配置为穿过所述磁体外壳的所述第二开口被接收入所述磁体外壳的内部容积中。所述活塞组件的至少一部分被配置成可移动地穿过所述磁体外壳的所述第一开口被接收入所述磁体外壳的内部容积中以使得随着所述活塞组件相对于磁体外壳移动、磁体柱被接收入活塞外壳的内部区域中并且所述伸长的活塞轴的至少一部分被接收入磁体柱的内腔中。

在另一方面，致动器设备包括具有第一端部和第二端部的圆柱形磁体外壳。所述圆柱形磁体外壳限定第一端部和第二端部之间的内部容积。圆柱形磁体外壳进一步限定了在所述第一端部的第一开口和在所述第二端部的第二开口，其中所述第一开口和第二开口与所述内部容积流体连通。数个磁体包括在圆柱形磁体外壳内。圆柱形活塞组件包括限定内部区域的活塞外壳，所述圆柱形活塞组件还包括线圈和伸长的活塞轴。线圈和伸长的活塞轴的每一个可联接到活塞外壳。圆柱形磁体柱被配置为穿过所述圆柱形磁体外壳的所述第二开口被接收入所述圆柱形磁体外壳的内部容积内。圆柱形活塞组件的至少一部分被配置为可移动地穿过圆柱形磁体外壳的所述第一开口被接收入所述圆柱形磁体外壳的内部容积中，从而使得随着圆柱形活塞组件相对于所述圆柱形磁体外壳移动、所述磁体柱被接收入所述活塞外壳的内部区域。

附图说明

结合附图以及下面的详细描述将会更充分地理解本发明的教导，其中：

图1是根据一实施方式的单线圈线性马达致动器的分解正透视图。

图2是根据一实施方式的单线圈线性马达致动器的分解后透视图。

图3A是根据一实施方式的活塞组件的透视图。

图3B是图3A的活塞组件的分解透视图。

具体实施方式

这里描述了一种用于低成本、大加速度线性伺服致动器的设备和方法。所公开的伺服致动器可提供改进的性能和降低的故障率以使得用户总体成本降低。例如，虽然这里所述的致动器可具有比典型气缸高的初始购买成本，但是由于该伺服致动器的低故障率，用户的整体成本相对于例如典型气缸的成本可以显著减小。