相關(guān)申請的交叉引證

本申請要求2015年2月23日提交的名稱為“highspeedrod-stylelinearactuator(高速桿型線性致動器)”的美國臨時申請第62/119,319號的優(yōu)先權(quán)，出于各種目的，該申請通過引證全部并入本文。

背景技術(shù)：

本申請大體上涉及線性致動器，特別涉及高速線性致動器和推進(jìn)器系統(tǒng)。更具體地，本申請涉及適用于零部件處理、制造以及其它工業(yè)過程的高速桿型線性致動器。

線性致動器和推進(jìn)器系統(tǒng)包括兩個桿式致動器和無桿設(shè)計，利用一系列不同的氣壓缸、電動機(jī)和磁耦合驅(qū)動器來提供所需的負(fù)載能力和致動速度。還已知了各種軸承樣式，其可相應(yīng)地用于輕型、中型和重型負(fù)載應(yīng)用。

桿型致動器實(shí)施例包括(但不限于)用于焊接、加工和其它制作過程的短行程裝置。氣壓缸和螺桿驅(qū)動桿式致動器還可配置有導(dǎo)桿和安裝塊，用于負(fù)載重量增加和延伸。行程較長的構(gòu)造中或在需要節(jié)省空間的情況下，可設(shè)置無桿(例如，軌道和托架)系統(tǒng)。

無論構(gòu)造如何，致動器的重量和復(fù)雜性均是設(shè)計時很重要的考慮因素。還涉及到成本問題，并且還需要不斷改進(jìn)致動器速度和精度自動控制，現(xiàn)有的致動器系統(tǒng)設(shè)計尚未滿足這些要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請涉及一種由帶驅(qū)動的高速桿式線性致動器系統(tǒng)。致動器系統(tǒng)包括帶驅(qū)動裝置，該帶驅(qū)動裝置設(shè)置在外殼內(nèi)，并配置成相對于該帶驅(qū)動裝置而定位輸出桿。

帶驅(qū)動裝置包括正時帶(timingbelt，同步齒帶)，正時帶經(jīng)由設(shè)置在致動器外殼內(nèi)的活塞耦接至輸出桿。正時帶配置成沿著外殼的縱向軸線往復(fù)地驅(qū)動活塞，其中輸出桿與正時帶設(shè)置成軸線偏離關(guān)系。

附圖說明

圖1是高速桿式線性致動器系統(tǒng)的等距視圖。

圖2是致動器系統(tǒng)的剖面圖，示出了驅(qū)動帶和推進(jìn)桿或輸出桿的構(gòu)造。

圖3是致動器系統(tǒng)的另一個剖面圖，示出了電機(jī)安裝件。

圖4是致動器系統(tǒng)的側(cè)視圖，示出了處于延伸位置的輸出桿。

圖5是致動器系統(tǒng)的詳細(xì)視圖，示出了輸出桿、活塞和驅(qū)動帶之間的耦接。

圖6是示出致動器系統(tǒng)的遠(yuǎn)端的詳細(xì)視圖，包括惰輪、張緊器機(jī)構(gòu)和輸出桿支承構(gòu)造。

圖7是示出致動器系統(tǒng)的近端的詳細(xì)視圖，包括電機(jī)安裝件和驅(qū)動帶輪總成。

具體實(shí)施方式

圖1是高速桿式線性致動器或推進(jìn)器系統(tǒng)10的等距視圖。在該特定構(gòu)造中，致動器或推進(jìn)器系統(tǒng)10由電動機(jī)或伺服電機(jī)12驅(qū)動，電動機(jī)或伺服電機(jī)12經(jīng)由電機(jī)安裝件16耦接至致動器外殼14。

致動器外殼14從近端17處電機(jī)安裝件16延伸至與近端17軸向或縱向相對的遠(yuǎn)端18。推進(jìn)桿(或輸出桿)20的外部部分從致動器外殼14的遠(yuǎn)端18向外延伸，且可設(shè)有用于定位工具或工件的工具接口，如下所述。

圖2是沿圖1中的線aa-aa截取的線性致動器或推進(jìn)器系統(tǒng)(或設(shè)備)10的剖面圖。如圖2所示，推進(jìn)桿(或輸出桿)20從桿20的第一端或近(內(nèi)部)端21(定位在致動器外殼或主體管14內(nèi))延伸至桿20的第二端或遠(yuǎn)(外部)端22(其從致動器外殼14的遠(yuǎn)端18縱向向外延伸)。(例如，環(huán)形)驅(qū)動帶24從位于致動器外殼14的近端17的驅(qū)動帶輪26延伸至位于遠(yuǎn)端18的惰輪28。

致動器外殼14內(nèi)沿著縱向軸線或中心線cl設(shè)置有活塞式耦接構(gòu)件30。驅(qū)動帶24配置成驅(qū)動活塞構(gòu)件30沿著軸線cl做往復(fù)運(yùn)動，其中輸出桿20的第一端21耦接至活塞構(gòu)件30，與第二端22相對。輸出桿20的第二(外)端22可響應(yīng)于活塞構(gòu)件30沿著軸線cl的往復(fù)運(yùn)動而被選擇性地定位在致動器外殼14的遠(yuǎn)(前)端18。驅(qū)動帶24在致動器外殼14的后(近)端17耦接至驅(qū)動帶輪26，并在前端18耦接至與驅(qū)動帶輪26相對的惰輪28。

更一般地說，根據(jù)本文的任何實(shí)施方案，任何合適的帶驅(qū)動系統(tǒng)均可配置成沿著致動器外殼14的縱向軸線cl往復(fù)地驅(qū)動活塞耦接構(gòu)件30，例如其中活塞耦接構(gòu)件30耦接至可選擇性地定位的軸偏離輸出桿20，如上所述。在一種設(shè)計中，連續(xù)的正時帶24由驅(qū)動帶輪26操作，驅(qū)動帶輪26旋轉(zhuǎn)地耦接至伺服電動機(jī)、dc電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)12，配置成相對于致動器外殼14的前端18選擇性地定位輸出桿20的遠(yuǎn)端22。例如，正時帶24可耦接至且耦接在沿著外殼14的縱向軸線cl設(shè)置的驅(qū)動帶輪26與惰輪28之間，其中輸出桿20定位在正時帶24上方，為大體平行的軸偏離構(gòu)造。

輸出桿20經(jīng)由活塞式耦接構(gòu)件30耦接至驅(qū)動帶24，例如通過利用用于推進(jìn)桿附接件32的螺釘或其它機(jī)械耦接件使第一(近)端21坐落入耦接構(gòu)件(驅(qū)動構(gòu)件或活塞)30上部的軸向腔內(nèi)來實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動系統(tǒng)中可使用齒狀正時帶或驅(qū)動帶24，齒狀正時帶或驅(qū)動帶24具有例如配置成與帶夾持裝置34上的互補(bǔ)特征部接合的向內(nèi)或向外伸出的多個齒。帶夾持裝置34機(jī)械緊固至或緊固在耦接構(gòu)件30的本體內(nèi)，例如將驅(qū)動帶24的頂部或上部部分附接至耦接構(gòu)件30的內(nèi)表面，如圖2所示(還參見圖5，如下所述)。

耦接構(gòu)件30的外半徑(或其它外表面)與致動器主體(例如，管或缸)外殼14的內(nèi)半徑(或內(nèi)表面)之間設(shè)有耐磨環(huán)或其它滑動接合構(gòu)件36。適合用作耐磨環(huán)36的材料包括耐用聚合物、金屬和復(fù)合材料，選用這些材料是為了在活塞耦接構(gòu)件30與致動器外殼14的內(nèi)表面之間提供滑動接合。替代地，耐磨構(gòu)件36可不連續(xù)地設(shè)置上活塞或其它耦接構(gòu)件30的外周緣上或致動器外殼14的內(nèi)表面上(例如，以軌道形式)。

操作時，當(dāng)驅(qū)動帶24參與驅(qū)動帶輪26與惰輪28之間的相應(yīng)來回運(yùn)動時，驅(qū)動帶24接合以迫使耦接構(gòu)件30和輸出桿20在致動器外殼或管14內(nèi)軸向或縱向移動。輸出桿20的遠(yuǎn)端設(shè)有螺紋孔或其它工具接合特征部38，以相對于線性致動器外殼14縱向定位工具或工件。

在圖2的構(gòu)造中，輸出桿20相對于致動器管或外殼14定位成軸偏離關(guān)系，與致動器軸線或中心線cl平行但徑向向外。致動器外殼14的前(遠(yuǎn))端18設(shè)有套管40，套管40支撐與上述齒狀或環(huán)形驅(qū)動帶24滑動接合的輸出桿20。當(dāng)帶24分別向前和向后驅(qū)動輸出桿20時，驅(qū)動帶輪26和惰輪28在順時針方向或逆時針方向上旋轉(zhuǎn)。

替代地，輸出桿20可定位在驅(qū)動帶24的上方、下方和/或任一側(cè)。此外，驅(qū)動帶24的頂部或底部部分可與耦接構(gòu)件30接合，且輸出桿20的來回運(yùn)動可相對于輪26和28的相應(yīng)順時針和逆時針旋轉(zhuǎn)反向。

在一些設(shè)計中，致動器外殼14形成為缸體，或具有缸體形或橢圓形孔，孔的剖面大體為圓形或卵形，其中縱向軸線cl周圍設(shè)置有與剖面垂直的形狀類似的活塞(或活塞耦接件)30。替代地，致動器系統(tǒng)10的外殼14可采用正方形、矩形、多邊形或其它構(gòu)造，耦接構(gòu)件30相應(yīng)地調(diào)整。在這些設(shè)計的每一種設(shè)計中，一個或多個耐磨構(gòu)件36可以滑動接合的方式設(shè)置在活塞30與致動器外殼14的內(nèi)表面之間，例如設(shè)置在活塞30周圍，如圖2所示。替代地，耐磨構(gòu)件可連續(xù)或不連續(xù)地沿著或橫向于軸線cl定向，并配置成用于不同形狀的活塞構(gòu)件30和致動器外殼14。

致動器外殼14的前端18可設(shè)有套管40，套管40設(shè)置成在靠近遠(yuǎn)端22處與輸出桿20滑動接合。例如，環(huán)式套管或軸承40可設(shè)置在處于端蓋56中的輸出桿20周圍，其中桿軸線a大體上平行于并偏離致動器外殼14的縱向軸線cl(例如，位于上方)。

圖3是沿圖1中的線bb-bb截取的推進(jìn)器或致動器系統(tǒng)10的另一個剖面圖。如圖3所示，利用電動機(jī)(例如，步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī))12驅(qū)動正時帶24，電動機(jī)12經(jīng)由電機(jī)安裝件16相對于致動器外殼橫向定向地耦接。在該構(gòu)造中，電機(jī)12的旋轉(zhuǎn)軸線ra大體上垂直于致動器外殼14的縱向尺寸，如沿著致動器的中心線或軸線cl所限定的那樣。

驅(qū)動帶輪總成46包括由軸承44支撐繞軸線ra旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動帶輪，軸承44位于致動器外殼14后端(近端17)的電機(jī)安裝件16內(nèi)。惰輪總成48包括由滾針軸承(或其它軸承)49支撐繞軸線rb旋轉(zhuǎn)的惰輪，軸承49位于致動器外殼14前端(遠(yuǎn)端18)。在該具體實(shí)例中，驅(qū)動帶輪和惰輪的旋轉(zhuǎn)軸線ra和rb定向成大體上彼此平行，且大體上垂直于致動器外殼14的縱向尺寸。

電機(jī)12旋轉(zhuǎn)地耦接至驅(qū)動帶輪總成46，例如成垂直安裝構(gòu)造，其中電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)軸線沿著驅(qū)動帶輪旋轉(zhuǎn)軸線(ra)對齊，如圖3所示。驅(qū)動帶輪總成46驅(qū)動連續(xù)帶24沿著推進(jìn)器或致動器10的縱向軸線cl在驅(qū)動帶輪總成46與惰輪總成48之間移動。軛張緊器(或軛總成)50使惰輪總成48相對于驅(qū)動帶輪總成46精確地軸向定位，給予連續(xù)驅(qū)動帶24所需的張力負(fù)載。

除了伺服型電動機(jī)12，可利用步進(jìn)電機(jī)、dc電機(jī)、ac電機(jī)和其它電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)12使驅(qū)動帶輪總成46旋轉(zhuǎn)。電機(jī)12也可安裝成電機(jī)軸和電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸線橫向定向，如所示，或相對于致動器外殼14的縱向軸線cl大體上平行定向(例如，使用變速箱或單獨(dú)的帶驅(qū)動裝置將電機(jī)12耦接至驅(qū)動帶輪總成14)。

連續(xù)驅(qū)動帶24的合適材料包括金屬強(qiáng)化聚合物和橡膠處理塑料，其中向內(nèi)突出的齒配置成與驅(qū)動帶輪總成46和惰輪總成48接合。替代地，連續(xù)驅(qū)動帶24可設(shè)置成金屬驅(qū)動鏈或基本光滑或無齒驅(qū)動帶的形式。

圖3示出了處于收回位置的輸出桿20。在該位置，連續(xù)帶24受驅(qū)動將活塞耦接件30定位在相對于致動器外殼14的遠(yuǎn)端18大體為近側(cè)的方向，即，朝向位于致動器10的后(近)端17的驅(qū)動帶輪26，且遠(yuǎn)離位于前(遠(yuǎn))端18的惰輪28。輸出桿20與活塞耦接件30接合，以便位于遠(yuǎn)端22的工具或工件朝致動器外殼14的前部收回。

電機(jī)12旋轉(zhuǎn)地耦接至驅(qū)動帶輪總成46，并配置成使驅(qū)動帶24響應(yīng)于帶輪總成46的旋轉(zhuǎn)而選擇性地沿著縱向軸線cl定位驅(qū)動構(gòu)件30。驅(qū)動構(gòu)件30耦接至帶24的上部或下部，并設(shè)置成與致動器外殼14的內(nèi)表面往復(fù)接合。

例如，活塞式驅(qū)動構(gòu)件30可沿著致動器外殼14的縱向軸線cl設(shè)置在帶驅(qū)動裝置24周圍，如圖3所示。在該設(shè)計中，輸出桿20可設(shè)置成相對于縱向軸線cl大體上平行于并偏離帶驅(qū)動裝置24，如圖4所示。

圖4是致動器系統(tǒng)10的側(cè)面剖切視圖，示出了處于延伸位置的輸出桿20。在該位置，連續(xù)帶24受驅(qū)動將耦接件30定位在相對于致動器外殼14的近端17大體為遠(yuǎn)側(cè)的方向；即，朝向位于致動器10的前(遠(yuǎn))端18的惰輪28，且遠(yuǎn)離位于后(近)端17的驅(qū)動帶輪26。工具接合部38受驅(qū)動離開致動器外殼14的前部，到達(dá)處于輸出桿20的遠(yuǎn)端22的延伸位置，與位于近端21的耦合件30相對。

一般而言，連續(xù)帶24作為線性正時帶或正時鏈由電動機(jī)12驅(qū)動在驅(qū)動帶輪26與惰輪28之間操作。更具體地，驅(qū)動帶24配置成沿著致動器外殼14的縱向軸線cl將活塞耦接件30定位在位于外殼14的近端17的驅(qū)動帶輪26與位于遠(yuǎn)端18的惰輪28之間?；钊罱蛹?0附接至軸偏離輸出桿20，輸出桿20隨活塞耦接件30一起來回移動。

因此，電動致動器系統(tǒng)10利用精確帶驅(qū)動系統(tǒng)將螺桿驅(qū)動線性致動器和氣動桿式氣缸的功能結(jié)合。具體而言，可高速驅(qū)動正時帶24將耦合件30精確地定位在致動器外殼14內(nèi)，以往復(fù)形式使位于推進(jìn)桿(或輸出桿)20的遠(yuǎn)端22的工具接合部38相對于外殼14前部延伸至一個或多個延伸位置，然后使工具接合部38返回至一個或多個收回位置。因此，帶驅(qū)動致動器系統(tǒng)10不僅模擬氣動裝置的高速功能，而且還提供螺桿式線性致動器的精確位置控制特征。

致動器系統(tǒng)10操作時，活塞耦接件或其它驅(qū)動構(gòu)件30設(shè)置成沿著縱向軸線cl往復(fù)地在致動器外殼14內(nèi)接合。輸出桿20耦接至位于外殼14內(nèi)的第一(內(nèi))端21的驅(qū)動構(gòu)件30，并延伸至外殼14外部與第一端21相對的第二(外)端22。帶驅(qū)動裝置24耦接至外殼14內(nèi)的驅(qū)動構(gòu)件30，并配置成沿著(或鄰近)縱向軸線cl選擇性地定位驅(qū)動構(gòu)件30和輸出桿20的第一端21。因此，輸出桿20的第二端22響應(yīng)于驅(qū)動構(gòu)件30沿著軸線cl在外殼14內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動而相對于前端18被選擇性地定位在外殼14外部。

更具體地，致動器系統(tǒng)10可配置成以至少80英寸/秒(即，線速度為200厘米/秒或更高)的速度定位輸出桿20。由于動力螺桿通常以較低的最大線速度達(dá)到其臨界(旋轉(zhuǎn))速度，因此導(dǎo)螺桿和滾珠螺桿致動器不易配置成做此形式的運(yùn)動。即，典型的螺桿驅(qū)動致動器無法足夠快地旋轉(zhuǎn)，從而無法實(shí)現(xiàn)所需的線速度。另一方面，氣動致動器需要壓縮空氣源，且就定位輸出桿(例如，定位在最遠(yuǎn)延伸位置與最大收回位置之間的中間位置)而言，無法提供相同的精度。

根據(jù)應(yīng)用，帶驅(qū)動系統(tǒng)可包括正時帶24，正時帶24耦接至驅(qū)動帶輪26與惰輪28之間的驅(qū)動構(gòu)件30，其每一個均例如沿著縱向軸線cl設(shè)置在致動器外殼14內(nèi)，如圖4所示。致動器10的正時帶驅(qū)動構(gòu)造無需壓縮空氣源，且在沿著輸出桿20運(yùn)動范圍的任意線性位置提供相同精度。帶驅(qū)動線性致動器10對臨界轉(zhuǎn)速的敏感性低于傳統(tǒng)的螺桿式系統(tǒng)，從而允許以明顯更高的線速度驅(qū)動輸出桿20。通過在活塞30處將輸出桿20耦接至正時帶24，輸出桿20可因此延伸和收回從而以相似方式將工件或工具接合部38定位至氣壓缸桿，但是是在輕型“無空氣”(電驅(qū)動)高速精確線性致動器系統(tǒng)10中如此。帶驅(qū)動電動致動器10還提供很高的線速度，對旋轉(zhuǎn)動力螺桿構(gòu)造無臨界轉(zhuǎn)速限制，且不需要壓縮空氣源，如在傳統(tǒng)氣壓缸裝置中那樣。

圖5是致動器系統(tǒng)10的詳細(xì)視圖，示出了輸出桿20與驅(qū)動帶24之間的活塞式耦合件30。如圖5所示，致動器系統(tǒng)10利用缸體形管式外殼14來容納配置成將帶24耦接至輸出桿20的配合活塞耦接件30。輸出桿20的近端定位在活塞耦接件30上的軸向孔內(nèi)，并使用螺釘或其它機(jī)械桿附接件32附接。

與典型的氣動活塞致動器相比，輸出桿20在致動器外殼14內(nèi)設(shè)置成偏離構(gòu)造，其中桿軸線a定位成平行于且徑向偏離中心線cl。在圖5中的特定構(gòu)造中，輸出桿20設(shè)置在正時帶24上方，其中桿軸線a定位在致動器外殼14的內(nèi)表面與正時帶24的頂部部分24a之間，正時帶24的頂部部分24a與底部部分24b相對。替代地，輸出桿20可定位成桿軸線a位于正時帶24的任一側(cè)、位于下方，或位于正時帶24一側(cè)的上方或下方。

在軸偏離致動器構(gòu)造中，輸出桿20在致動器外殼14內(nèi)偏離，沿著縱向軸線cl大體上與驅(qū)動帶24平行并與其隔開。驅(qū)動帶24可設(shè)置為具有向內(nèi)突出的齒25的正時帶的形式，齒25配置成與驅(qū)動帶輪26和惰輪28二者或其中之一上的互補(bǔ)鏈輪齒結(jié)構(gòu)接合。帶夾持裝置34可配置成例如通過使頂部部分24a上的向內(nèi)突出齒25與輸出桿20接合，而將活塞30附接至正時帶24，其中輸出桿20設(shè)置在帶24上方并相對于致動器外殼14的中心線cl成軸偏離關(guān)系。

利用滑動耐磨環(huán)36使活塞耦接件30與缸體形管或外殼14的內(nèi)表面緊密適配，并使用正時帶(或驅(qū)動裝置)24驅(qū)動活塞耦接件30在致動器缸或外殼14內(nèi)往復(fù)地移動通過其移行長度。推進(jìn)桿(或輸出桿)20相對于外殼14和活塞耦接件30的中心線cl軸偏離緊固，其中桿軸線a位于驅(qū)動帶24之上，如上所述。

該構(gòu)造提供了經(jīng)由帶夾持裝置34或其它機(jī)械附接件將正時帶24附接至活塞耦接件30的空間。例如，帶夾持裝置34可配置成使正時帶24上的一個或多個向內(nèi)突出的齒或其它特征部25(以活塞30的主運(yùn)動軸線為中心)沿著活塞30和致動器外殼14的中心線cl接合。

在該特定設(shè)計中，致動器系統(tǒng)10利用“環(huán)形”正時帶24可使用成塊帶材料來形成其它構(gòu)造，例如將帶材料的端部在帶夾持裝置34處或在活塞耦接件30內(nèi)(或在沿著正時帶24的頂部部分24a或底部部分24b的其它位置處)連接在一起。類似地，帶24可成齒狀或光滑，帶夾持裝置或耦合件34相應(yīng)地進(jìn)行構(gòu)造。帶24還可包含其它正時特征部，例如光或電磁特征部。

圖6是示出致動器系統(tǒng)10的遠(yuǎn)(或前)端18的詳細(xì)視圖，遠(yuǎn)(或前)端18包括惰輪28和軸承或套管40，軸承或套管40設(shè)置在輸出桿20周圍，在第二(外)端22附近與輸出桿20滑動接合。如圖6所示，致動器外殼14的前端蓋(或頭部)56包括同樣軸偏離的桿套管40，桿套管40配置成支撐輸出桿20沿著延伸穿過端蓋56的軸線a滑動接合。桿套管40和端蓋56在致動器10往復(fù)運(yùn)動期間為輸出桿20提供支撐和引導(dǎo)，與位于近端的活塞耦接件提供的支撐互補(bǔ)(參見圖5)。

致動器外殼14的前端蓋或頭部56還容納沿著致動器外殼14的活塞軸線或中心線cl設(shè)置在惰輪28周圍的軛張緊器總成50。軛總成50包括位于驅(qū)動帶24任一側(cè)的前板58和臂60，以支撐惰輪28繞滾針軸承49旋轉(zhuǎn)。軛總成50還可包括螺釘調(diào)整機(jī)構(gòu)或其它張力機(jī)構(gòu)62來沿著致動器外殼14的中心線cl精確地定位惰輪28并沿著正時帶24提供所需的張力。

軛件(或軛總成)50具有至少一個配置成旋轉(zhuǎn)地支撐惰輪28的臂60，并可選擇性地沿著軸線cl定位以張緊驅(qū)動帶輪26與惰輪28之間的驅(qū)動帶24。例如，軛件50可包括前板58，前板58可相對于前端蓋56選擇性地沿著軸線cl定位。在該特定構(gòu)造中，兩個臂60從前板58沿著縱向軸線cl延伸，以旋轉(zhuǎn)地支撐任一側(cè)的的惰輪56。

在這些各種實(shí)例中，致動器系統(tǒng)10包括輸出桿20，輸出桿20的一端(內(nèi)端)21耦接至設(shè)置在致動器外殼或缸體14內(nèi)的帶驅(qū)動活塞耦接件30。驅(qū)動帶24配置成迫使或驅(qū)動活塞耦接件30沿著致動器外殼14的縱向軸線或中心線cl往復(fù)運(yùn)動，以便輸出桿20的另一端(外端)22可相對于致動器外殼14的前端18在軸向方向上選擇性地定位在端蓋56外部。

替代地，致動器系統(tǒng)10包括設(shè)置在致動器外殼14內(nèi)的活塞30。驅(qū)動帶24配置成迫使或驅(qū)動活塞30沿著外殼14的縱向軸線cl往復(fù)運(yùn)動。輸出桿20的一端21耦接至活塞30，其另一相對端22可根據(jù)活塞30沿著中心線cl的往復(fù)運(yùn)動選擇性地定位在外殼14前端外部。驅(qū)動帶24可耦接在位于外殼14的后端17的驅(qū)動帶輪26與位于前端18的惰輪28之間，例如其中惰輪28定位成沿著縱向軸線cl與驅(qū)動帶輪26相對。

軛件(或軛總成)50可配置有至少一個臂60，該至少一個臂60旋轉(zhuǎn)地支撐處于沿著致動器外殼14的縱向軸線cl選擇的位置的惰輪26，以便為驅(qū)動帶輪26與惰輪28之間的驅(qū)動帶24提供所需張力。例如，軛件50可包括前板58，前板58可相對于位于致動器外殼14的前端18的端蓋56經(jīng)由螺釘或其它調(diào)整機(jī)構(gòu)62選擇性地定位。兩個相對的臂60可從致動器外殼14內(nèi)的前板58延伸，支撐在沿著縱向軸線cl選擇的位置處旋轉(zhuǎn)的惰輪28。

圖7是示出致動器系統(tǒng)10的近(后)端17的詳細(xì)視圖，近(后)端17包括電機(jī)12、電機(jī)安裝件16和驅(qū)動帶輪26。如圖7所示，線性致動器裝置10的驅(qū)動或電機(jī)端(近端17)容納電機(jī)12的安裝結(jié)構(gòu)16，該安裝結(jié)構(gòu)16經(jīng)由電機(jī)軸(或輸出軸)64旋轉(zhuǎn)地耦接至驅(qū)動帶輪26，沿著驅(qū)動帶輪26和電機(jī)12的共旋軸線ra延伸。

也可使用步進(jìn)電機(jī)、dc電機(jī)、伺服電機(jī)或其它電動機(jī)12，例如經(jīng)由位于外殼14的后端17的電機(jī)安裝件16耦接至致動器外殼14。在橫向安裝構(gòu)造中，如本文所述，電機(jī)軸64可直接耦接至驅(qū)動帶輪26，以便電機(jī)12、驅(qū)動帶輪26和惰輪28的旋轉(zhuǎn)軸線均大體平行，每一個旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置成大體上橫向于或垂直于致動器外殼14的縱向軸線cl。

例如，電機(jī)12可沿著電機(jī)軸線ra旋轉(zhuǎn)地耦接至驅(qū)動帶輪26，電機(jī)軸線ra基本上橫向于外殼14的縱向軸線。軸承(例如，球軸承)44支撐驅(qū)動帶輪26繞驅(qū)動帶輪軸線ra旋轉(zhuǎn)，例如使用裂開式孔和夾持或鎖環(huán)65將驅(qū)動帶輪軸68與電機(jī)軸64耦接?？墒褂脵M向或徑向銷70或相似機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)地鎖定驅(qū)動帶輪26和輪軸68。

對驅(qū)動帶輪26和正時帶24的位置進(jìn)行了精確控制，以使輸出桿在相對于致動器外殼14的縱向方向上延伸和收回，如上所述。例如，高速伺服電機(jī)12可包括位于電機(jī)外殼內(nèi)的旋轉(zhuǎn)編碼器或控制器72，如圖7所示，或可沿著電機(jī)軸64和輪軸68或在其端部設(shè)置相似的編碼器或控制器。替代地，步進(jìn)電動機(jī)12或dc電機(jī)的構(gòu)造可采用配置成通過選擇性地旋轉(zhuǎn)驅(qū)動帶輪26來驅(qū)動正時帶24的單獨(dú)編碼器/控制器。

例如，可提供電動機(jī)12，通過將電機(jī)12旋轉(zhuǎn)地耦接至驅(qū)動帶輪26來驅(qū)動致動器系統(tǒng)10。然后，可提供電機(jī)控制器或編碼器系統(tǒng)72，以基于電動機(jī)12的旋轉(zhuǎn)位置將輸出桿20的遠(yuǎn)端22選擇性地定位在致動器外殼14的前端18外部。

本公開還包含根據(jù)本文的任何實(shí)例和實(shí)施方案來操作線性致動器系統(tǒng)10的方法。例如，可經(jīng)由驅(qū)動帶輪26將電動機(jī)12旋轉(zhuǎn)地耦接至驅(qū)動帶24，并使用編碼器或其它電機(jī)控制器72控制電動機(jī)12，以基于電機(jī)12、驅(qū)動帶輪26和/或惰輪28的旋轉(zhuǎn)位置選擇性地定位輸出桿20的遠(yuǎn)端22。

附加實(shí)例

示例性致動器系統(tǒng)包括具有縱向軸線的致動器外殼、沿著縱向軸線設(shè)置在致動器外殼內(nèi)的活塞構(gòu)件，和耦接至活塞構(gòu)件的驅(qū)動帶。驅(qū)動帶配置成驅(qū)動活塞構(gòu)件沿著縱向軸線往復(fù)運(yùn)動，其中輸出桿的第一端耦接至活塞構(gòu)件，其第二端可響應(yīng)于活塞構(gòu)件在致動器外殼內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動而選擇性地被定位在致動器外殼外部。

在這些系統(tǒng)中，驅(qū)動帶可耦接至位于致動器外殼后端的驅(qū)動帶輪，外殼前端設(shè)有惰輪，惰輪沿著縱向軸線與驅(qū)動帶輪相對。軛件可設(shè)有配置成旋轉(zhuǎn)地支撐惰輪的至少一個臂，在這種情況下，軛件可沿著致動器外殼的縱向軸線選擇性地定位以張緊驅(qū)動帶輪與惰輪之間的驅(qū)動帶。例如，軛件可具有前板和兩個臂，前板可相對于致動器外殼的前端選擇性地定位，兩個臂沿著縱向軸線延伸以旋轉(zhuǎn)地支撐兩個臂之間的惰輪。

附加特征部可包括旋轉(zhuǎn)地耦接至驅(qū)動帶輪的電動機(jī)和配置成使電機(jī)選擇性地旋轉(zhuǎn)的電機(jī)控制器，其中輸出桿的第二端基于該選擇性旋轉(zhuǎn)定位在致動器外殼外部。合適的電機(jī)包括例如橫向地安裝至致動器外殼后端的步進(jìn)電機(jī)，dc電機(jī)或伺服電動機(jī)，其中電動機(jī)、驅(qū)動帶輪和惰輪的旋轉(zhuǎn)軸線均設(shè)置成大體上橫向于致動器外殼的縱向軸線。

輸出桿可軸偏離地設(shè)置在致動器外殼內(nèi)，其沿著縱向軸線大體上平行于驅(qū)動帶并與驅(qū)動帶隔開。驅(qū)動帶可包括例如配置成與驅(qū)動帶輪接合的多個伸出齒，并具有配置成通過與伸出齒的一個或多個接合將活塞構(gòu)件附接在驅(qū)動帶周圍的夾持附接件。

活塞構(gòu)件也可沿著致動器外殼的縱向軸線設(shè)置在驅(qū)動帶周圍，并配置成與外殼內(nèi)表面往復(fù)接合。在致動器外殼為缸體或具有剖面大體為圓形或卵形的缸體或橢圓形孔的情況下，活塞構(gòu)件可設(shè)置在縱向軸線周圍，其中一個或多個耐磨構(gòu)件或環(huán)以滑動接合的方式設(shè)置在活塞構(gòu)件與致動器外殼的內(nèi)表面之間。致動器外殼的前端還可設(shè)置以滑動接合的方式設(shè)置在輸出桿遠(yuǎn)端周圍的套管。

線性致動器設(shè)備還可具有驅(qū)動構(gòu)件，驅(qū)動構(gòu)件以往復(fù)接合的方式沿著縱向軸線設(shè)置在外殼內(nèi)。輸出桿的第一端耦接至驅(qū)動構(gòu)件且位于外殼內(nèi)，其(與第一端相對的)第二端可定位在外殼之外。帶驅(qū)動裝置配置成沿著縱向軸線選擇性地將驅(qū)動構(gòu)件定位在外殼內(nèi)，其中帶驅(qū)動裝置設(shè)置在外殼內(nèi)并耦接至驅(qū)動構(gòu)件，以便輸出桿的第二端選擇性地定位在外殼外部(之外)。

合適的帶驅(qū)動裝置包括正時帶，正時帶耦接至驅(qū)動構(gòu)件，例如位于沿著縱向軸線設(shè)置在外殼內(nèi)的驅(qū)動帶輪與惰輪之間。電機(jī)可旋轉(zhuǎn)地耦接至驅(qū)動帶輪，并配置成通過其旋轉(zhuǎn)選擇性地沿著縱向軸線定位驅(qū)動構(gòu)件。在電機(jī)沿著電機(jī)軸線旋轉(zhuǎn)地耦接至驅(qū)動帶輪的情況下，軸線可基本橫向(垂直或正交)于，或基本上沿著(平行于)外殼的縱向軸線。

合適的驅(qū)動構(gòu)件包括活塞，活塞耦接至帶驅(qū)動裝置的上部或下部部分，并且在例如活塞構(gòu)件沿著外殼的縱向軸線設(shè)置在帶驅(qū)動裝置周圍的情況下，設(shè)置成與外殼的內(nèi)表面往復(fù)接合。輸出桿可大體上平行于并偏離帶驅(qū)動裝置(例如，相對于縱向軸線)，其中輸出桿周圍設(shè)置有套管，套管在第二端附近與輸出桿滑動接合。

操作這種致動器系統(tǒng)或設(shè)備的方法包括支撐輸出桿在致動器外殼內(nèi)滑動接合，其中輸出桿的第一端附接至驅(qū)動構(gòu)件，其(與第一端相對的)第二端可選擇性地定位在致動器外殼外部。附加方法步驟包括將驅(qū)動構(gòu)件定位在致動器外殼內(nèi)使其沿著縱向軸線往復(fù)運(yùn)動，并利用帶驅(qū)動系統(tǒng)(例如利用沿著縱向軸線設(shè)置在外殼內(nèi)的驅(qū)動帶輪與惰輪之間的正時帶)選擇性地控制往復(fù)運(yùn)動。

在驅(qū)動構(gòu)件耦接至驅(qū)動帶輪與惰輪之間的正時帶的情況下，可基于驅(qū)動帶輪的旋轉(zhuǎn)位置選擇性地定位輸出桿的第二端。在驅(qū)動構(gòu)件包括活塞的情況下，其中活塞設(shè)置在正時帶周圍并耦接至其上部或下部部分，該方法可包括將活塞定位成與致動器外殼的內(nèi)表面往復(fù)滑動接合。該方法還可包括支撐輸出桿在第二端處或第二端附近滑動接合，使其平行于并偏離致動器外殼的縱向軸線。

雖然已參考某些示例性實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可進(jìn)行各種改變，并可用等同物替代。在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍的情況下，也可進(jìn)行修改以使本發(fā)明的教導(dǎo)適應(yīng)特定問題技術(shù)、材料、和應(yīng)用。因此，本發(fā)明不限于本文公開的具體實(shí)例，而是包含落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實(shí)施方案。