專利名稱：旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一致動(dòng)器，用于使一移動(dòng)銷在兩個(gè)端部位置之間移動(dòng)，其中兩個(gè)端部位置中至少一個(gè)為一止擋位置，致動(dòng)器包括一貯能器、與貯能器及移動(dòng)銷相互連接的元件、可貯存貯能器的作為動(dòng)能之能量的一質(zhì)量件，其中在至少一個(gè)方向位移的端部，質(zhì)量件的動(dòng)能又貯存于貯能器內(nèi)，還包括鎖止裝置，當(dāng)剩余的動(dòng)能已全部或幾乎全部生產(chǎn)到貯能器時(shí)，鎖止裝置在至少一個(gè)極限位置阻止致動(dòng)器，以及一裝置，在運(yùn)動(dòng)周期的末端時(shí)，失去的能量可輸送給例如一鎖止、開關(guān)或推壓或錘打裝置，用于例如壓實(shí)、變形、強(qiáng)化和/或頂出材料。
這種致動(dòng)器可由例如EP B0107881中得知。
本發(fā)明的一目的是得到一種廉價(jià)的和緊湊的致動(dòng)器，其中不管引力方向如何，也不管是否有外部能源，例如一主電源或一外部蓄電池，該致動(dòng)器也能以正確的方式多次并反復(fù)致動(dòng)移動(dòng)銷，并且在移動(dòng)銷與止擋之間獲得所需的壓力。
本發(fā)明的目的還在于它既可用于旋轉(zhuǎn)銷還可用于非旋轉(zhuǎn)銷。
此外，本發(fā)明的目的還在于，它可用于這種致動(dòng)器，其中兩個(gè)端部位置間的距離并非很精確地固定，這是因?yàn)槟p或非精確的生產(chǎn)制造，或者由于應(yīng)用的需要而根本未設(shè)置止擋，例如用于機(jī)加工材料，其中致動(dòng)器構(gòu)成裝置的一部分，它保持離材料一段非精確的距離，以進(jìn)行操作。
上述這些目的可由一致動(dòng)器總體上實(shí)現(xiàn)，該致動(dòng)器的特征在于在貯能器與移動(dòng)銷之間設(shè)置有至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)件，即一致動(dòng)件和一質(zhì)量件，其中致動(dòng)件在兩個(gè)端部位置之間驅(qū)動(dòng)移動(dòng)銷，兩個(gè)端部位置彼此間的距離不必確定，而質(zhì)量件沿部分平行于致動(dòng)件的方向移動(dòng)，其中在開始和運(yùn)動(dòng)剛一部分時(shí)，動(dòng)能貯存于質(zhì)量件內(nèi)，由于動(dòng)能的存在，就可完成旋轉(zhuǎn)件的運(yùn)動(dòng)而無需施加其它為此目的的能源，并且在運(yùn)動(dòng)的末端時(shí)，質(zhì)量件可相對(duì)于致動(dòng)件進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，其中質(zhì)量件內(nèi)剩余的動(dòng)能釋放給貯能器。
該裝置包括一致動(dòng)器，它使一個(gè)(或多個(gè))銷運(yùn)動(dòng)，這些銷可轉(zhuǎn)動(dòng)或不可轉(zhuǎn)動(dòng)，并且必須從一個(gè)端部位置向另一端部位置移動(dòng)一定的不確定的距離或角度并返回，其中至少一個(gè)端部位置由一止擋確定，而該銷由致動(dòng)器的鎖止形成件固定地保持于兩個(gè)或一個(gè)端部位置，并且需要時(shí)又可釋放，其中在兩個(gè)端部位置的至少一個(gè)位置時(shí)，銷向其止擋施加一定的壓力，并且其中該致動(dòng)器還包括能量裝置，它在至少一個(gè)端部位置以勢(shì)能的形式貯存能量，其中在僅僅位移一部分時(shí)向致動(dòng)器發(fā)出勢(shì)能，而勢(shì)能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，動(dòng)能又貯存在致動(dòng)器的質(zhì)量形成件內(nèi)，其中在運(yùn)動(dòng)的末端，剩余的動(dòng)能又轉(zhuǎn)換成勢(shì)能并且反之亦然，并且其中該裝置還包括供能裝置，在運(yùn)動(dòng)的末端，它能以勢(shì)能的形式向貯能器供給失去的能量，其中可以使移動(dòng)銷的速度與引力無關(guān)，并且其中通過相對(duì)簡(jiǎn)單的鎖止裝置可以精確地將該銷鎖止于盡可能靠近于所有的動(dòng)能都貯存為勢(shì)能的位置。
本發(fā)明基于一種有利的能量控制與緊湊的結(jié)構(gòu)之上，由此通過在致動(dòng)器或者在作為構(gòu)成致動(dòng)器裝置一部分的元件內(nèi)采用已知的和緊湊的能量貯存形式，可以制得獨(dú)立操作的機(jī)器。
為此采用一個(gè)或多個(gè)貯能器，其中貯存有勢(shì)能，在它們以動(dòng)能的形式釋放其能量以移動(dòng)移動(dòng)銷及相連件后，在運(yùn)動(dòng)的末端又逐漸貯存剩余的動(dòng)能。
如此得到的小的能量損失可采用較輕的加速元件，由此可使所需的總能量更小，而這又使得能量損失等更小。這一原理還具有這樣的優(yōu)點(diǎn)即元件的停止是逐漸進(jìn)行的，因此不會(huì)發(fā)生突然的大振動(dòng)力，從而使得結(jié)構(gòu)可制得更輕。此外，更輕的質(zhì)量本身具有更小的力，從而其結(jié)構(gòu)又可制得更輕，使得質(zhì)量更輕。而且，當(dāng)能量損失小時(shí)，可由緊湊的和相對(duì)廉價(jià)的能量貯存形式來容易地補(bǔ)充，這種能量貯存形式構(gòu)成致動(dòng)器或致動(dòng)器形成件裝置的一部分，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
本發(fā)明特別是基于采用旋轉(zhuǎn)質(zhì)量與元件，從而可消除相關(guān)旋轉(zhuǎn)件引力方向的影響，并且可以非常簡(jiǎn)單的方式同樣地操作旋轉(zhuǎn)銷。
本發(fā)明也基于這樣的結(jié)構(gòu)，即采用簡(jiǎn)單的鎖止裝置可精確和有效地完成鎖止，從而可更簡(jiǎn)單地制造致動(dòng)器并因此造價(jià)低廉同時(shí)至少具有良好的能量效率。
請(qǐng)注意到專利US-A-3248497，US-A-1872382，US-A-3811022，F(xiàn)R-A-2092316與CH-A-347244。
這些專利涉及到一轉(zhuǎn)換器，其中一接觸銷移向一止擋并且其中為了產(chǎn)生接觸力或者為了防止接觸反彈或?yàn)榱朔乐顾幌Ｍ恼駝?dòng)，采用平行于或者位于致動(dòng)器與接觸銷之間的彈簧和/或彈簧緩沖裝置。開啟時(shí)貯存于這些彈簧裝置中的能量在這些情況下又可用作在關(guān)閉的大部分或僅僅一小部分。然而在這些發(fā)明中任一個(gè)都沒有這一過程其中勢(shì)能首先轉(zhuǎn)換成用于運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，只有當(dāng)運(yùn)動(dòng)完成或者實(shí)際上剛剛完成，則由于動(dòng)能的作用并且在運(yùn)動(dòng)的末端，剩余的動(dòng)能又貯存為勢(shì)能，該能量全部或大部分提供回復(fù)運(yùn)動(dòng)。
所有這些致動(dòng)器的缺陷在于它們不能滿足所要求的這些目的，即有利的能量控制、簡(jiǎn)易性、緊湊和與引力方向無關(guān)。
這種致動(dòng)器的特性描述于EP-B-0107881中。該致動(dòng)器用于使一運(yùn)動(dòng)件在兩個(gè)端部位置間位移。
該致動(dòng)器包括一線性移動(dòng)的質(zhì)量件，它直接連于一移動(dòng)銷上，該移動(dòng)銷在兩個(gè)端部位置間移動(dòng)并由一安裝于該質(zhì)量件上的一圓柱形螺旋彈簧操作，該彈簧首先松弛一定的距離，其中使移動(dòng)銷與質(zhì)量件加速，由此將彈簧的勢(shì)能轉(zhuǎn)換成質(zhì)量件的動(dòng)能。為此，彈簧的一側(cè)支撐于移動(dòng)銷上而另一側(cè)則抵靠于一止擋上，該止擋構(gòu)成致動(dòng)器殼體的一部分，并且為此目的而伸入質(zhì)量件內(nèi)，以使其能到達(dá)彈簧端部。
在行程的末端，其中勢(shì)能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，質(zhì)量件、銷與彈簧組件進(jìn)一步移動(dòng)，由此在所產(chǎn)生的動(dòng)能作用下可移動(dòng)所需的距離而無需進(jìn)一步的附加能量，直到移動(dòng)銷到達(dá)止擋，此后，質(zhì)量件由于動(dòng)能的作用可移動(dòng)一定的距離，其中又略為張緊彈簧。
該致動(dòng)器也包括鎖止裝置，它將質(zhì)量件鎖止于極限位置或靠近極限位置，其中當(dāng)動(dòng)能為零時(shí)鎖止裝置鎖止質(zhì)量件的成功程度是能量轉(zhuǎn)換過程有效程度的尺度。
所有這些致動(dòng)器，包括本發(fā)明，都特別是基于能量轉(zhuǎn)換原理，其中用于位移的勢(shì)能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能并且運(yùn)動(dòng)完成時(shí)反之。這一原理可由物理中得知，并且大都用于不同形式的致動(dòng)器，例如以一擺錘原理的形式，既可加以修改也可不作修改，例如這一形式也用于鐘表機(jī)構(gòu)中。
EP-B-0107881所述的裝置的缺陷在于在質(zhì)量與可能的鎖止裝置之間的共同作用中的其它事情。特別是當(dāng)其用于致動(dòng)一移動(dòng)銷時(shí)，其中致動(dòng)質(zhì)量?jī)H移動(dòng)一小段距離，這是例如所需的較少能量和采用具有高彈性系數(shù)的彈簧與高偏壓力的彈簧以保證致動(dòng)器緊湊的結(jié)果，并且在移動(dòng)銷與止擋之間也可提供所需的力，例如在轉(zhuǎn)換接觸時(shí)的距離所需要的。
實(shí)際上，當(dāng)質(zhì)量件靜止時(shí)，因而所有的動(dòng)能都貯存于彈簧中時(shí)，要制造可精確地接收并鎖止該質(zhì)量件的一鎖止裝置在任何情況下都是不可能的或者很困難的。總是要考慮到這可能會(huì)過早或過晚產(chǎn)生一定的距離。由于這一距離是由鎖止質(zhì)量決定并且與在移動(dòng)銷到達(dá)其一個(gè)端部位置后質(zhì)量件所移動(dòng)的距離無關(guān)，顯而易見，當(dāng)致動(dòng)質(zhì)量件移動(dòng)一小段距離時(shí)，能量損失比一大段距離的情況相對(duì)要大。
因此實(shí)際上為鎖止線性質(zhì)量件，或者可施以非常復(fù)雜與昂貴的鎖止裝置，該鎖止裝置可很精確地嚙合；或者給質(zhì)量件連接一額外質(zhì)量件，它通過一轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)獲得一更大的行程并且總能有效地嚙合相對(duì)簡(jiǎn)單的鎖止機(jī)構(gòu)，這本身使得致動(dòng)器非常復(fù)雜并且此外還導(dǎo)致需要在兩個(gè)相互連接的質(zhì)量之間進(jìn)行所不希望的調(diào)整。
EP-B-0107881所述的致動(dòng)器的另一缺陷是移動(dòng)銷的速度受到與引力有關(guān)的位置的影響。無論引力是有助于還是阻礙致動(dòng)線性質(zhì)量件，其對(duì)移動(dòng)銷的速度都具有很大的影響。這是主要的缺陷，因?yàn)闇p小了質(zhì)量件的大小，從而降低了對(duì)引力的敏感，其不可能帶來高的速度，從而所產(chǎn)生的能量保持相同，與質(zhì)量件直接連于移動(dòng)銷上的一致，并且移動(dòng)銷的速度通常是規(guī)定的。
同引力方向有關(guān)將會(huì)帶來一嚴(yán)重的使用障礙，如果致動(dòng)器是用于例如一模組件裝置的話，它必須可放置或使用于不同的系統(tǒng)中并位于不同的相對(duì)于引力仍然不能確定的位置。
該致動(dòng)器的另一缺陷是在彈簧剛剛松弛之后，移動(dòng)鎖的向外速度總是大于當(dāng)移動(dòng)銷返回到初始位置時(shí)第二周期中的速度。在向外運(yùn)動(dòng)中不可避免地會(huì)發(fā)生的能量損失將總會(huì)自動(dòng)地導(dǎo)致一較低的回復(fù)速度。
在致動(dòng)器用于使例如轉(zhuǎn)換器的移動(dòng)接觸銷位移的情況下，這是一個(gè)重要的缺陷，其中貯能器在斷開位置時(shí)充能并且其中開啟速度可低于斷開速度。如果不采用低的開啟速度這一選擇，則平均速度將變大并且所包含的能量也會(huì)因此失去。此外所不需要的高速度會(huì)造成更大的力，從而需要更笨重的元件，這又導(dǎo)致更大的能量等。
所述致動(dòng)器的另一缺陷是質(zhì)量件與移動(dòng)銷的直接連接只能允許質(zhì)量件與移動(dòng)銷之間的直接和線性運(yùn)動(dòng)關(guān)系。由此例如剛好在移動(dòng)銷與止擋間接觸的時(shí)刻之前來調(diào)整速度以降低振動(dòng)度是不可能的。
所述裝置的另一缺陷是其完全基于一移動(dòng)銷的致動(dòng)，以進(jìn)行線性位移。
由于這些缺陷，該裝置也不能滿足其目的的不同點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是大大消除所有上述障礙，同時(shí)保證所獲得的優(yōu)點(diǎn)與性能，從而最大程度地達(dá)到其目的。
在優(yōu)選實(shí)施例中，致動(dòng)器包括一旋轉(zhuǎn)致動(dòng)件或一旋轉(zhuǎn)致動(dòng)件組件，其中安裝有旋轉(zhuǎn)銷或者經(jīng)一轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)不可旋轉(zhuǎn)的例如線性移動(dòng)銷，該致動(dòng)件使銷在兩個(gè)端部位置之間位移，其中至少一個(gè)端部位置由一止擋確定。
一彈簧或一彈簧組件，其端部固定于致動(dòng)件與致動(dòng)器的框架或殼體之間，并且在其處于張緊狀態(tài)時(shí)，具有適用的足夠的能量使銷在向外或回復(fù)方向發(fā)生位移，其中彈簧僅在角位移的一部分上驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器。
其也能提供所需的壓力，通過該壓力必須使銷抵靠于止擋上。
一旋轉(zhuǎn)飛輪或者飛輪組件，其旋轉(zhuǎn)軸線無需與致動(dòng)件的一致，該飛輪與致動(dòng)件一起旋轉(zhuǎn)并且可貯存彈簧的勢(shì)能作為動(dòng)能，因此在彈簧停止產(chǎn)生能量時(shí)這可使致動(dòng)件保持運(yùn)動(dòng)，其中在運(yùn)動(dòng)的末端飛輪又向彈簧返回剩余的動(dòng)能，從而可產(chǎn)生所需的力，而通過該力必須使銷抵靠于止擋上。
致動(dòng)件與飛輪之間的一個(gè)或多個(gè)止擋，它可在一致動(dòng)裝置的上述兩者之間產(chǎn)生聯(lián)接，從而由彈簧致動(dòng)的元件可帶動(dòng)其它元件一起旋轉(zhuǎn)。
用于一個(gè)或兩個(gè)端點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)鎖止裝置，它嚙合于飛輪上，并且在將剩余的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成彈簧內(nèi)的勢(shì)能過程中可使飛輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)，而在當(dāng)在彈簧力的作用下飛輪改變其旋轉(zhuǎn)方向時(shí)可自動(dòng)地阻擋飛輪。鎖止也設(shè)置有開啟裝置，它在需要時(shí)可釋放飛輪。
一彈簧張緊裝置，它在運(yùn)動(dòng)周期的末端補(bǔ)充彈簧內(nèi)失去的能量。
一框架或殼體，其上安裝有裝置的止擋與旋轉(zhuǎn)點(diǎn)。
作為致動(dòng)器使用的驅(qū)動(dòng)力是由彈簧產(chǎn)生，但該力也可由一彈簧系統(tǒng)或者由貯存的其它形式的能量等效地產(chǎn)生，只要其具有足夠的能量能提供給移動(dòng)銷以正確的運(yùn)動(dòng)狀況即可。
在致動(dòng)器用于致動(dòng)一非旋轉(zhuǎn)的例如線性移動(dòng)銷的情況下，從旋轉(zhuǎn)到非旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換可以任何通用方式完成。在此一個(gè)或兩個(gè)旋轉(zhuǎn)主件的軸線相對(duì)于移動(dòng)銷放置的方式并不重要。
飛輪可由多個(gè)飛輪組成，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，其放置于致動(dòng)件之間、鄰近處或者在致動(dòng)件的任一側(cè)。
包括有旋轉(zhuǎn)銷或者固定有非旋轉(zhuǎn)的移動(dòng)銷的致動(dòng)件在其行程的一部分由彈簧驅(qū)動(dòng)，其中通過例如一止擋，它將飛輪沿其運(yùn)動(dòng)方向帶動(dòng)。
在該行程的末端，飛輪通過一止擋抵靠于框架上彈簧的支點(diǎn)上，此后彈簧被包繞于致動(dòng)件與飛輪之間以使之不能被進(jìn)一步松弛。這時(shí)飛輪與致動(dòng)件沿其運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)彈簧，直到移動(dòng)銷及相關(guān)的致動(dòng)件停止于止擋上為止。這時(shí)飛輪可相對(duì)于致動(dòng)件克服彈簧壓力而運(yùn)動(dòng)，從而其逐步制動(dòng)，其中動(dòng)能貯存于彈簧內(nèi)，直到飛輪停止，由此鎖止裝置在該極限位置阻止飛輪。
如此貯存于彈簧內(nèi)的能量是用于完成回復(fù)運(yùn)動(dòng)所必需的能量，由于不可避免的能量損失，因而當(dāng)然會(huì)以比向外運(yùn)動(dòng)要低的速度運(yùn)行。
鎖止于飛輪與致動(dòng)件之間該位置的彈簧在鎖止裝置又釋放飛輪時(shí)將會(huì)松弛。此時(shí)彈簧致動(dòng)飛輪直到其運(yùn)動(dòng)并碰到止擋或致動(dòng)件的支點(diǎn)為止。然后彈簧保持包繞于飛輪與致動(dòng)件之間，但此時(shí)處于偏壓位置。
為了以較高的速度返回到初始位置，飛輪與致動(dòng)件之間的聯(lián)接裝置包括兩個(gè)止擋或者具有若干接觸點(diǎn)的一個(gè)止擋。
這些不同的接觸點(diǎn)從運(yùn)動(dòng)方向看前后排列，因此可使飛輪與致動(dòng)件相互間處于不同的位置并且對(duì)于包繞于飛輪與致動(dòng)件之間的彈簧來說，其表示具有不同的能量。
由于致動(dòng)件與飛輪間接觸點(diǎn)的壓力在向外運(yùn)動(dòng)過程中下降，在致動(dòng)件停止后并且飛輪進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以用簡(jiǎn)單的方式使接觸點(diǎn)位移，例如通過一彈簧，從而此后第二支點(diǎn)可適用于回復(fù)運(yùn)動(dòng)。該第二支點(diǎn)具有這種的性能，即它允許飛輪相對(duì)于致動(dòng)件釋放一較大的角度。因此，彈簧可向飛輪產(chǎn)生比在向外運(yùn)動(dòng)過程中飛輪存貯于彈簧內(nèi)更多的能量，這又將立即使得回復(fù)運(yùn)動(dòng)具有更高的速度。
未被驅(qū)動(dòng)時(shí)彈簧和旋轉(zhuǎn)件組件由于彈力而進(jìn)一步作用，直到未與致動(dòng)件相連的彈簧端部又回到其框架或致動(dòng)器殼體的原始支點(diǎn)為止。這時(shí)，框架上的這一支點(diǎn)將會(huì)取代飛輪上的支點(diǎn)。
這時(shí)在其動(dòng)能的作用下飛輪進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，此時(shí)通過止擋在前面推動(dòng)致動(dòng)件，由此彈簧被張緊，直到所有的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成勢(shì)能并且飛輪將停止為止，此后，鎖止裝置嚙合于飛輪上，從而在其極限位置鎖止飛輪與致動(dòng)件。
接著一彈簧張緊裝置可以開始張緊彈簧，直到到達(dá)初始位置。例如通過使一曲線通道作用于致動(dòng)件的一點(diǎn)上來完成這一張緊，從而致動(dòng)件克服彈簧壓力進(jìn)一步移動(dòng)，由此張緊彈簧，其中在限度內(nèi)致動(dòng)件在何處到達(dá)靜止點(diǎn)這并不重要。然而也可想到供應(yīng)能量的其它方法，例如手動(dòng)、磁力或氣動(dòng)等方法。
在彈簧張緊過程中，退回的第一止擋或接觸點(diǎn)將因?yàn)樵撎幘哂欣缫粡椈芍箵醵鴮⒖煞祷氐匠跏嘉恢茫搹椥灾箵蹩朔谝恢箵醯膹椈傻膹?fù)位力，將其推回到初始位置。
在彈簧張緊行程的末端，致動(dòng)件還通過適于此目的的一止擋沿飛輪帶動(dòng)，從而將致動(dòng)件與飛輪一起帶回到初始位置。由于其方向敏感性，鎖止裝置將允許這一張緊運(yùn)動(dòng)。
在彈簧張緊行程的末端，彈簧被張緊，致動(dòng)件的行程不再為曲線，從而在彈簧力的作用下，致動(dòng)件將會(huì)抵靠于致動(dòng)件與飛輪之間的第一止擋上，這時(shí)致動(dòng)件完全返回到初始位置。
此時(shí)，鎖止裝置也通過飛輪與止擋阻止致動(dòng)件，其中止擋又由接觸壓力而固定，以用于向外運(yùn)動(dòng)。
另一可想到的實(shí)施例是將其中的彈簧分成兩個(gè)彈簧，其中加速致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)件的功能是由第二彈簧提供，該第二彈簧不構(gòu)成旋轉(zhuǎn)件的一部分，但其一外端固定地安裝于框架上，而其另一外端則與致動(dòng)件共同作用，從而在起始位置處其可松弛的行程是有限的彈簧驅(qū)動(dòng)致動(dòng)件一對(duì)應(yīng)于該有限行程的角度，然后該致動(dòng)件與飛輪一起進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)。構(gòu)成旋轉(zhuǎn)件組件一部分的第一彈簧具有與上述的彈簧相同的功能與特性但是它不提供用于向外運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。
在一等效的另一實(shí)施例中，采用第二彈簧來提供用于回復(fù)運(yùn)動(dòng)的附加能量，其中也可貯存動(dòng)能。為此，該彈簧的一外端固定于框架上而在致動(dòng)件向外運(yùn)動(dòng)的末端，飛輪與彈簧的另一端相碰，在此產(chǎn)生貯存于彈簧中的能量。
還可想到的實(shí)施例是上述實(shí)施例的組合，其中使用兩根彈簧，它們不構(gòu)成旋轉(zhuǎn)件組件的一部分，并且其中一根彈簧給向外運(yùn)動(dòng)提供能量，而另一根彈簧則為回復(fù)運(yùn)動(dòng)提供能量。這一實(shí)施例可以具有或不具有構(gòu)成旋轉(zhuǎn)件組件一部分的原始彈簧。
使用一個(gè)或多個(gè)飛輪，其中質(zhì)量相對(duì)于其旋轉(zhuǎn)軸線均勻地分布，使得引力的方向?qū)λ俣葻o影響。
由于本致動(dòng)器是基于將勢(shì)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能并且反之的原理的應(yīng)用，因此只需很小的能量來執(zhí)行運(yùn)動(dòng)，從而可得到輕量的和廉價(jià)的結(jié)構(gòu)。
通過將一飛輪用作質(zhì)量件并且通過將鎖止裝置嚙合于或靠近于飛輪的外側(cè)，可以用非常簡(jiǎn)單的方法通過選擇一足夠大的直徑來實(shí)現(xiàn)其外側(cè)位移的顯著增大，從而鎖止裝置與作為間隙而不可避免的質(zhì)量的后退位移的嚙合、彈性及非精確性會(huì)造成僅僅非常小的位移并且因而具有非常小的能量損失。因此致動(dòng)器保持簡(jiǎn)單與廉價(jià)同時(shí)具有大的效率。
通過使用一旋轉(zhuǎn)致動(dòng)件，可以以簡(jiǎn)單的方式致動(dòng)非旋轉(zhuǎn)銷與旋轉(zhuǎn)銷兩者。
結(jié)合簡(jiǎn)圖中所示的實(shí)施例中，將描述本發(fā)明。
以下結(jié)合下列附圖描述本發(fā)明的可行的實(shí)施例及其幾種變型。


圖1-2示出了一致動(dòng)器，其中一線性移動(dòng)銷被致動(dòng)。在圖示位置，致動(dòng)器處于將致動(dòng)銷的狀態(tài)。
圖3-4示出了致動(dòng)器的有關(guān)將連接止擋重置于飛輪與致動(dòng)件之間以及將垂直移動(dòng)銷與致動(dòng)件相連的方法的詳細(xì)情況。
圖5-8示出了向外運(yùn)動(dòng)的不同位置。
圖9-12表示回復(fù)運(yùn)動(dòng)的不同位置。
圖13-16表示在充能過程中運(yùn)動(dòng)的不同位置。
圖17示出了一致動(dòng)器，其中中央致動(dòng)彈簧用于回復(fù)運(yùn)動(dòng)，而另一彈簧則用于向外運(yùn)動(dòng)。
圖18示出了一致動(dòng)器，其中中央致動(dòng)彈簧用于向外運(yùn)動(dòng)，而另一彈簧則用于回復(fù)運(yùn)動(dòng)。
圖19示出了一致動(dòng)器，其中未采用中央致動(dòng)彈簧(或者只用于支承方式中)以產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，并基本上是用于給銷提供作用于止擋上的足夠的壓力；而其中是采用一額外的彈簧來用于向外運(yùn)動(dòng)，同時(shí)一額外的彈簧用于回復(fù)運(yùn)動(dòng)。
圖20示出了一致動(dòng)器，其中一旋轉(zhuǎn)銷被致動(dòng)，并且所示的致動(dòng)器處于向外運(yùn)動(dòng)前的位置。
結(jié)合圖1-20，將闡述其操作。只要合適，相應(yīng)的元件都用相同的參考標(biāo)號(hào)來表示。
在啟動(dòng)位置時(shí)處于張緊狀態(tài)的彈簧1在移動(dòng)銷4處于打開位置時(shí)位于銷4的附近，或者位于一個(gè)或多個(gè)飛輪2與移動(dòng)銷4的致動(dòng)件3之間。彈簧的一外端5固定于致動(dòng)件3上。另一端6抵靠于框架8的止擋7上。致動(dòng)件3抵靠于飛輪2的止擋9上。嚙合于飛輪2上的鎖止裝置10防止彈簧1松動(dòng)(參見圖1與圖2)。
由鎖止裝置10例如由一電子線圈(未示出)來釋放飛輪2，可以使飛輪2與致動(dòng)件3移過一確定的自由角度20。因此，在飛輪2內(nèi)貯存有足夠的用于向外與回復(fù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。在自由角度20的端部，飛輪2的止擋11碰撞彈簧端6并接著牽引其運(yùn)動(dòng)。接著彈簧1被包繞于飛輪2的止擋11與致動(dòng)件3的支座5之間，并且不再產(chǎn)生進(jìn)一步的能量(參見圖5-6)。
在自由運(yùn)動(dòng)中，飛輪2、彈簧1、致動(dòng)件3與移動(dòng)銷4的總成移向止擋12。到達(dá)此處后，移動(dòng)銷4與致動(dòng)件3停止(參見圖7)。
此時(shí)飛輪2可進(jìn)一步抵抗彈簧壓力旋轉(zhuǎn)，其中止擋9脫離接觸，由此來自于飛輪2的動(dòng)能貯存于彈簧1內(nèi)。一旦動(dòng)能完全轉(zhuǎn)換，則在彈簧1的彈力作用下，飛輪2將會(huì)開始一回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，然后鎖止裝置13將會(huì)阻止飛輪2(參見圖8)。
在向外運(yùn)動(dòng)過程中，就在移動(dòng)銷4與止擋12接觸之后，由于飛輪2的運(yùn)動(dòng)而放開了飛輪2上的止擋9。在例如一彈簧16的作用下，止擋9脫出致動(dòng)件3的通道之外(參見圖3-4)。此時(shí)致動(dòng)件3的通道中下一個(gè)止擋為止擋14。對(duì)于回復(fù)運(yùn)動(dòng)，彈簧1可比在向外運(yùn)動(dòng)中松弛一更大的角度21，從而可得到一更高的速度(參見圖9-10)。
對(duì)于回復(fù)運(yùn)動(dòng)，鎖止裝置13以與向外運(yùn)動(dòng)過程中類似的方式松開。釋放的彈簧在此時(shí)放大的角度21內(nèi)松弛，并其中在未牽引致動(dòng)件3的情況下，因此飛輪2被加速。接著飛輪2的止擋14抵靠于其通道的端部并由此而抵靠于致動(dòng)件3(參見圖7)上。
此時(shí)彈簧1不再進(jìn)一步松弛，由此飛輪2、彈簧1及帶有相配的移動(dòng)銷4的致動(dòng)件3沿其回復(fù)運(yùn)動(dòng)方向被帶動(dòng)，而彈簧1不再進(jìn)一步產(chǎn)生能量。在旋轉(zhuǎn)的末端，彈簧1的外端6停止于框架8的止擋7上(參見圖11)。
在剩余的動(dòng)能作用下，飛輪進(jìn)一步抵抗彈簧力旋轉(zhuǎn)，直到所有的動(dòng)能都轉(zhuǎn)換成彈簧1的能量，此時(shí)彈簧1被逐步張緊。飛輪2停止并由鎖止裝置10鎖止而不產(chǎn)生反轉(zhuǎn)(參見圖9)。
一旦飛輪3停止并被鎖止，則由一彈簧張緊裝置15來補(bǔ)充失去的能量，此時(shí)彈簧張緊裝置15抵抗彈簧1的張緊力而將致動(dòng)件3返回到其起始位置，其中止擋9在框架8的一復(fù)位彈簧19的作用下可返回到其起始位置(參見圖3、4、13、14、15、16)。
第二實(shí)施例涉及一致動(dòng)器，其設(shè)置有用于向外運(yùn)動(dòng)的一額外彈簧23。此時(shí)彈簧1可如上所述向致動(dòng)器釋放能量，其中致動(dòng)器是由額外的彈簧23支承，但也可使彈簧23給向外運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生所有能量。在該實(shí)施例(參見圖17)中，在向外運(yùn)動(dòng)之前的位置，中央彈簧1的外端5安裝于致動(dòng)件3上，而其另一外端則抵靠于飛輪2的止擋11上。用于向外運(yùn)動(dòng)的能量來自于額外彈簧23，在該位置處彈簧包繞于框架的止擋22與飛輪2的凸擋11之間。彈簧23由鎖止裝置10釋放，此后，額外彈簧23可向飛輪釋放能量，直到它由止擋24限制。此后，如上所述，飛輪2與致動(dòng)件3的組件完成自由向外運(yùn)動(dòng)。在該實(shí)施例中，回復(fù)運(yùn)動(dòng)如上所述產(chǎn)生(參見圖17)。
第三實(shí)施例涉及的致動(dòng)器中設(shè)置有一額外彈簧25，框架8的止擋27以及限制彈簧25的行程的止擋26，其中該彈簧向致動(dòng)器產(chǎn)生能量，其目的是以與用于向外運(yùn)動(dòng)的額外彈簧23相應(yīng)的方式用于回復(fù)運(yùn)動(dòng)(參見圖18)。
第四實(shí)施例涉及一致動(dòng)器，其設(shè)置有用于向外運(yùn)動(dòng)的額外彈簧23和用于回復(fù)運(yùn)動(dòng)的額外彈簧25，其中彈簧可以用于或不用于支承，并且主要是用于在銷與止擋之間產(chǎn)生所需的足夠的壓力(參見圖19)。
第五實(shí)施例涉及一致動(dòng)器，其向著止擋29驅(qū)動(dòng)一旋轉(zhuǎn)銷28，它形成致動(dòng)件3的一部分或者與致動(dòng)件3相連，而止擋29與框架8相連并且其中致動(dòng)器的其余部分是以上述方式構(gòu)成(參見圖20)。
權(quán)利要求
1.用于將一移動(dòng)銷在兩個(gè)端部位置之間移動(dòng)的致動(dòng)器，其中該兩個(gè)端部位置中至少一個(gè)為一止擋位置，該致動(dòng)器包括貯能器；與貯能器及移動(dòng)銷相互連接的元件；可貯存貯能器的能量如動(dòng)能的一質(zhì)量件，其中在至少一個(gè)方向的位移的端部，質(zhì)量件的動(dòng)能又貯存于貯能器內(nèi)；鎖止裝置，當(dāng)剩余的動(dòng)能已全部或幾乎全部產(chǎn)生到貯能器時(shí)，該鎖止裝置在至少一個(gè)極限位置阻擋致動(dòng)器；以及可在運(yùn)動(dòng)周期的末端供給失去的能量的裝置，其特征是在貯能器與移動(dòng)銷之間設(shè)置有至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)件，即一致動(dòng)件和一質(zhì)量件，其中致動(dòng)件在兩個(gè)端部位置之間驅(qū)動(dòng)移動(dòng)銷，而不必確定兩個(gè)端部位置之間彼此的距離，而質(zhì)量件沿部分平行于致動(dòng)件的方向運(yùn)動(dòng)，其中在開始和運(yùn)動(dòng)僅一部分時(shí)動(dòng)能貯存于質(zhì)量件內(nèi)，由于動(dòng)能的作用，無需施加其它的能量源就可完成旋轉(zhuǎn)件的運(yùn)動(dòng)，因此在運(yùn)動(dòng)的末端，質(zhì)量件可相對(duì)于致動(dòng)件進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，其中質(zhì)量件內(nèi)剩余的動(dòng)能釋放給貯能器。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是致動(dòng)器構(gòu)成一框架的一部分，其中貯能器構(gòu)成旋轉(zhuǎn)組件的一部分，貯能器適于貯存用于向外與回復(fù)運(yùn)動(dòng)的足夠能量，因此在開始位置，當(dāng)貯能器完全充能時(shí)，貯能器的一外端固接于致動(dòng)件上，而另一外端則抵靠于框架的止擋上，并且其中給由致動(dòng)件沿運(yùn)動(dòng)方向帶動(dòng)的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量件設(shè)置一止擋，從而在經(jīng)過一定的角度之后該止擋可抵住抵靠于框架的止擋上的貯能器的外端，由此位于質(zhì)量件上的該止擋構(gòu)成抵靠點(diǎn)，此后將貯能器包繞于質(zhì)量件與致動(dòng)件之間并且不能產(chǎn)生進(jìn)一步的能量，接著，致動(dòng)件、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量以及貯能器一起進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，直到移動(dòng)銷以及相應(yīng)的致動(dòng)件抵靠于其止擋上為止，其中隔開的距離為多大無關(guān)緊要，此后旋轉(zhuǎn)質(zhì)量可相對(duì)于致動(dòng)件進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，其中經(jīng)過共同抵靠點(diǎn)的接觸被斷開，由此將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成貯能器的勢(shì)能，從而旋轉(zhuǎn)質(zhì)量停止運(yùn)動(dòng)，其中貯能器經(jīng)致動(dòng)件也向止擋施加所需的壓力，此后鎖止裝置和致動(dòng)器嚙合并將其阻止，接著可根據(jù)貯存于貯能器內(nèi)的能量啟動(dòng)回復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中回復(fù)運(yùn)動(dòng)類似于向外運(yùn)動(dòng)進(jìn)行，其區(qū)別只在于貯能器首先致動(dòng)質(zhì)量件，然后通過共同抵靠點(diǎn)沿飛輪的運(yùn)動(dòng)方向帶動(dòng)致動(dòng)件。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征是；在致動(dòng)器的至少一個(gè)端部位置，在質(zhì)量件停止的時(shí)刻或者在剛剛在停止之前或之后的時(shí)刻，鎖止裝置與質(zhì)量件嚙合，它們嚙合于旋轉(zhuǎn)質(zhì)量件外側(cè)或其附近，由此以簡(jiǎn)單的方式，通過選擇相對(duì)較大的質(zhì)量直徑，可以獲得足夠大的圓周通道，由此可使因鎖止裝置的慣性、彈性、間隙造成的不可避免的后退角度保持非常小，從而可限制由于后退造成的能量損失。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征是為了使在質(zhì)量件與致動(dòng)件之間進(jìn)行接觸，設(shè)有前后放置順序作用的兩個(gè)止擋，其中第一個(gè)止擋是在向外運(yùn)動(dòng)中作用，當(dāng)質(zhì)量件相對(duì)于致動(dòng)件進(jìn)一步移動(dòng)時(shí)，該止擋從質(zhì)量件相對(duì)于致動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)平面移開，之后設(shè)置的止擋可適于回復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而可使貯能器松弛的角度大于質(zhì)量件向貯能器產(chǎn)生動(dòng)能的角度，由此可獲得比未采用該措施更大的回復(fù)速度。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是致動(dòng)銷為致動(dòng)件的一元件或者固定于致動(dòng)件上，其中致動(dòng)銷可旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征是致動(dòng)銷不可旋轉(zhuǎn)，并且經(jīng)一轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)與致動(dòng)件相連。
7.如前述權(quán)利要求之任一所述的裝置，其特征是致動(dòng)器構(gòu)成框架的一部分，其中至少設(shè)置有兩個(gè)貯能器，其特征是兩個(gè)貯能器內(nèi)蓄有足夠的用于向外與回復(fù)運(yùn)動(dòng)的能量，并且其中第二貯能器被包繞于框架與旋轉(zhuǎn)件組件之間，而第一貯能器如權(quán)利要求2所述，設(shè)置在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)件之間并且其中只有第二貯能器向旋轉(zhuǎn)件組件產(chǎn)生能量以用于向外運(yùn)動(dòng)，而在向外運(yùn)動(dòng)的末端，第一貯能器吸收剩余動(dòng)能作為勢(shì)能，并一起蓄有足夠的能量，用于回復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中第二貯能器的一外端固接于框架上，而另一外端經(jīng)一止擋與質(zhì)量件嚙合，從而當(dāng)鎖止裝置釋放時(shí)，蓄有能量的貯能器可經(jīng)過一定的角度或行程直接向旋轉(zhuǎn)件組件發(fā)出其能量，之后，旋轉(zhuǎn)件組件與該貯能器失去接觸，并且由于具有動(dòng)能而進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)，此后致動(dòng)件、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量件和第二貯能器一起進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征是第一與第二貯能器適于蓄有足夠的能量，用于向外與回復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且其中兩個(gè)貯能器向旋轉(zhuǎn)件組件發(fā)出能量，用于向外運(yùn)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征是只有第一貯能器適于產(chǎn)生用于向外運(yùn)動(dòng)的能量并且其中第一與第二貯能器用于在向外運(yùn)動(dòng)的末端貯存剩余的動(dòng)能，并向回復(fù)運(yùn)動(dòng)提供能量。
10.如權(quán)利要求7、8或9所述的裝置，其特征是除了第一貯能器外，還使用兩個(gè)額外的貯能器，其中第二貯能器用于向外運(yùn)動(dòng)，而第一與第三貯能器則用于回復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且其中構(gòu)成旋轉(zhuǎn)件組件一部分的第一貯能器主要用來確保向外運(yùn)動(dòng)端部的止擋和移動(dòng)銷之間正確的壓力，并且其中剩余的動(dòng)能貯存在第一與第三貯能器內(nèi)，用于回復(fù)運(yùn)動(dòng)。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是一副貯能器平行于旋轉(zhuǎn)件安裝，它將旋轉(zhuǎn)件帶到一預(yù)定點(diǎn)，以在由于不可預(yù)料的原因而不能到達(dá)的任何所需的端部位置時(shí)，給致動(dòng)器一確定的位置。
12.如前述權(quán)利要求之任一所述的裝置，其特征是至少一個(gè)貯能器包括彈簧裝置。
13.如前述權(quán)利要求之任一所述的裝置，其特征是至少一個(gè)貯能器包括氣壓動(dòng)裝置。
14.如前述權(quán)利要求之任一所述的裝置，其特下是至少一個(gè)貯存器包括液壓裝置。
15.如前述權(quán)利要求之任一所述的裝置，其特征是至少一個(gè)貯能器包括電磁裝置。
16.如前述權(quán)利要求之任一所述的裝置，其特征是至少一個(gè)貯能器包括壓電陶瓷裝置。
17.如前述權(quán)利要求之任一所述的裝置，其特征是致動(dòng)器設(shè)有一裝置，用于對(duì)至少一個(gè)貯能器充能。
18.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征是移動(dòng)銷相對(duì)于止擋的靠近速度或分離速度可以通過調(diào)整這種方式調(diào)節(jié)，即當(dāng)使用一非旋轉(zhuǎn)的移動(dòng)銷時(shí)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成一非旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，或者通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)銷相對(duì)于止擋的致動(dòng)角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
全文摘要
一致動(dòng)器，它包括貯能器；與貯能器及移動(dòng)銷相連的元件；可貯存貯能器的能量的一質(zhì)量件，鎖止裝置，以及可在運(yùn)動(dòng)周期的末端供給失去的能量的裝置，其特征是在貯能器與移動(dòng)銷之間設(shè)置有至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)件，即一致動(dòng)件和一質(zhì)量件，其中致動(dòng)件在兩個(gè)端部位置之間驅(qū)動(dòng)移動(dòng)銷，而質(zhì)量件沿部分平行于致動(dòng)件的方向運(yùn)動(dòng)，其中在開始和運(yùn)動(dòng)僅一部分時(shí)動(dòng)能貯存于質(zhì)量件內(nèi)，無需施加其它的能量源就可完成旋轉(zhuǎn)件的運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)的末端，質(zhì)量件可相對(duì)于致動(dòng)件進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，其中質(zhì)量?jī)?nèi)剩余的動(dòng)能釋放給貯能器。
文檔編號(hào)F16H33/00GK1163013SQ9519607
公開日1997年10月22日 申請(qǐng)日期1995年11月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月7日
發(fā)明者彼得·V·哈什 申請(qǐng)人:彼得·V·哈什