高速杆型线性致动器制造技术

一种致动器系统(10)，包括：输出杆(20)，耦接至设置在致动器外壳(14)或缸体(14)内的活塞构件(30)。带驱动装置(24)配置成驱动活塞(30)或相似耦接构件(30)在外壳(14)内沿着其纵向轴线往复运动。输出杆(20)的相对端(22)响应于活塞(30)在致动器外壳(14)内的往复运动而相对于致动器外壳(14)的外部被选择性地定位；例如为了操纵位于输出杆(20)的相对(外)端(22)的工具或工件，或进行另一项自动化机器任务。

High speed rod type linear actuator

An actuator system (10) includes an output rod (20) coupled to a piston member (30) disposed in the actuator housing (14) or cylinder body (14). The belt driving device (24) is configured to drive the piston (30) or the similar coupling member (30) to reciprocate along its longitudinal axis within the housing (14). The output rod (20) opposite ends (22) in response to the piston (30) in the housing of the actuator (14) reciprocating motion of the actuator relative to the housing (14) exterior is selectively positioned; for example in order to control the output rod (20) is (the) end (22) of the tool or the workpiece. Or another machine automation tasks.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高速杆型线性致动器相关申请的交叉引证本申请要求2015年2月23日提交的名称为“HighSpeedRod-StyleLinearActuator(高速杆型线性致动器)”的美国临时申请第62/119,319号的优先权，出于各种目的，该申请通过引证全部并入本文。
技术介绍
本申请大体上涉及线性致动器，特别涉及高速线性致动器和推进器系统。更具体地，本申请涉及适用于零部件处理、制造以及其它工业过程的高速杆型线性致动器。线性致动器和推进器系统包括两个杆式致动器和无杆设计，利用一系列不同的气压缸、电动机和磁耦合驱动器来提供所需的负载能力和致动速度。还已知了各种轴承样式，其可相应地用于轻型、中型和重型负载应用。杆型致动器实施例包括(但不限于)用于焊接、加工和其它制作过程的短行程装置。气压缸和螺杆驱动杆式致动器还可配置有导杆和安装块，用于负载重量增加和延伸。行程较长的构造中或在需要节省空间的情况下，可设置无杆(例如，轨道和托架)系统。无论构造如何，致动器的重量和复杂性均是设计时很重要的考虑因素。还涉及到成本问题，并且还需要不断改进致动器速度和精度自动控制，现有的致动器系统设计尚未满足这些要求。
技术实现思路
本申请涉及一种由带驱动的高速杆式线性致动器系统。致动器系统包括带驱动装置，该带驱动装置设置在外壳内，并配置成相对于该带驱动装置而定位输出杆。带驱动装置包括正时带(timingbelt，同步齿带)，正时带经由设置在致动器外壳内的活塞耦接至输出杆。正时带配置成沿着外壳的纵向轴线往复地驱动活塞，其中输出杆与正时带设置成轴线偏离关系。附图说明图1是高速杆式线性致动器系统的等距视图。图2是致动器系统的剖面图，示出了驱动带和推进杆或输出杆的构造。图3是致动器系统的另一个剖面图，示出了电机安装件。图4是致动器系统的侧视图，示出了处于延伸位置的输出杆。图5是致动器系统的详细视图，示出了输出杆、活塞和驱动带之间的耦接。图6是示出致动器系统的远端的详细视图，包括惰轮、张紧器机构和输出杆支承构造。图7是示出致动器系统的近端的详细视图，包括电机安装件和驱动带轮总成。具体实施方式图1是高速杆式线性致动器或推进器系统10的等距视图。在该特定构造中，致动器或推进器系统10由电动机或伺服电机12驱动，电动机或伺服电机12经由电机安装件16耦接至致动器外壳14。致动器外壳14从近端17处电机安装件16延伸至与近端17轴向或纵向相对的远端18。推进杆(或输出杆)20的外部部分从致动器外壳14的远端18向外延伸，且可设有用于定位工具或工件的工具接口，如下所述。图2是沿图1中的线AA-AA截取的线性致动器或推进器系统(或设备)10的剖面图。如图2所示，推进杆(或输出杆)20从杆20的第一端或近(内部)端21(定位在致动器外壳或主体管14内)延伸至杆20的第二端或远(外部)端22(其从致动器外壳14的远端18纵向向外延伸)。(例如，环形)驱动带24从位于致动器外壳14的近端17的驱动带轮26延伸至位于远端18的惰轮28。致动器外壳14内沿着纵向轴线或中心线CL设置有活塞式耦接构件30。驱动带24配置成驱动活塞构件30沿着轴线CL做往复运动，其中输出杆20的第一端21耦接至活塞构件30，与第二端22相对。输出杆20的第二(外)端22可响应于活塞构件30沿着轴线CL的往复运动而被选择性地定位在致动器外壳14的远(前)端18。驱动带24在致动器外壳14的后(近)端17耦接至驱动带轮26，并在前端18耦接至与驱动带轮26相对的惰轮28。更一般地说，根据本文的任何实施方案，任何合适的带驱动系统均可配置成沿着致动器外壳14的纵向轴线CL往复地驱动活塞耦接构件30，例如其中活塞耦接构件30耦接至可选择性地定位的轴偏离输出杆20，如上所述。在一种设计中，连续的正时带24由驱动带轮26操作，驱动带轮26旋转地耦接至伺服电动机、DC电机或步进电机12，配置成相对于致动器外壳14的前端18选择性地定位输出杆20的远端22。例如，正时带24可耦接至且耦接在沿着外壳14的纵向轴线CL设置的驱动带轮26与惰轮28之间，其中输出杆20定位在正时带24上方，为大体平行的轴偏离构造。输出杆20经由活塞式耦接构件30耦接至驱动带24，例如通过利用用于推进杆附接件32的螺钉或其它机械耦接件使第一(近)端21坐落入耦接构件(驱动构件或活塞)30上部的轴向腔内来实现。驱动系统中可使用齿状正时带或驱动带24，齿状正时带或驱动带24具有例如配置成与带夹持装置34上的互补特征部接合的向内或向外伸出的多个齿。带夹持装置34机械紧固至或紧固在耦接构件30的本体内，例如将驱动带24的顶部或上部部分附接至耦接构件30的内表面，如图2所示(还参见图5，如下所述)。耦接构件30的外半径(或其它外表面)与致动器主体(例如，管或缸)外壳14的内半径(或内表面)之间设有耐磨环或其它滑动接合构件36。适合用作耐磨环36的材料包括耐用聚合物、金属和复合材料，选用这些材料是为了在活塞耦接构件30与致动器外壳14的内表面之间提供滑动接合。替代地，耐磨构件36可不连续地设置上活塞或其它耦接构件30的外周缘上或致动器外壳14的内表面上(例如，以轨道形式)。操作时，当驱动带24参与驱动带轮26与惰轮28之间的相应来回运动时，驱动带24接合以迫使耦接构件30和输出杆20在致动器外壳或管14内轴向或纵向移动。输出杆20的远端设有螺纹孔或其它工具接合特征部38，以相对于线性致动器外壳14纵向定位工具或工件。在图2的构造中，输出杆20相对于致动器管或外壳14定位成轴偏离关系，与致动器轴线或中心线CL平行但径向向外。致动器外壳14的前(远)端18设有套管40，套管40支撑与上述齿状或环形驱动带24滑动接合的输出杆20。当带24分别向前和向后驱动输出杆20时，驱动带轮26和惰轮28在顺时针方向或逆时针方向上旋转。替代地，输出杆20可定位在驱动带24的上方、下方和/或任一侧。此外，驱动带24的顶部或底部部分可与耦接构件30接合，且输出杆20的来回运动可相对于轮26和28的相应顺时针和逆时针旋转反向。在一些设计中，致动器外壳14形成为缸体，或具有缸体形或椭圆形孔，孔的剖面大体为圆形或卵形，其中纵向轴线CL周围设置有与剖面垂直的形状类似的活塞(或活塞耦接件)30。替代地，致动器系统10的外壳14可采用正方形、矩形、多边形或其它构造，耦接构件30相应地调整。在这些设计的每一种设计中，一个或多个耐磨构件36可以滑动接合的方式设置在活塞30与致动器外壳14的内表面之间，例如设置在活塞30周围，如图2所示。替代地，耐磨构件可连续或不连续地沿着或横向于轴线CL定向，并配置成用于不同形状的活塞构件30和致动器外壳14。致动器外壳14的前端18可设有套管40，套管40设置成在靠近远端22处与输出杆20滑动接合。例如，环式套管或轴承40可设置在处于端盖56中的输出杆20周围，其中杆轴线A大体上平行于并偏离致动器外壳14的纵向轴线CL(例如，位于上方)。图3是沿图1中的线BB-BB截取的推进器或致动器系统10的另一个剖面图。如图3所示，利用电动机(例如，步进电机或伺服电机)12驱动正时带24，电动机12经由电机安装件16相对于致动器外壳横向定向地耦接。在该构造中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种致动器系统，包括：致动器外壳，具有纵向轴线；活塞构件，沿着所述纵向轴线设置在所述致动器外壳内；驱动带，耦接至所述活塞构件，所述驱动带配置成驱动所述活塞构件沿着所述纵向轴线往复运动；以及输出杆，具有耦接至所述活塞构件的第一端，以及与所述第一端相对的第二端；其中，所述输出杆的第二端响应于所述活塞构件在所述致动器外壳内的往复运动而能选择性地定位在所述致动器外壳的外部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.23 US 62/119,3191.一种致动器系统，包括：致动器外壳，具有纵向轴线；活塞构件，沿着所述纵向轴线设置在所述致动器外壳内；驱动带，耦接至所述活塞构件，所述驱动带配置成驱动所述活塞构件沿着所述纵向轴线往复运动；以及输出杆，具有耦接至所述活塞构件的第一端，以及与所述第一端相对的第二端；其中，所述输出杆的第二端响应于所述活塞构件在所述致动器外壳内的往复运动而能选择性地定位在所述致动器外壳的外部。2.根据权利要求1所述的致动器系统，其中，所述驱动带耦接至位于所述致动器外壳的后端的驱动带轮和位于所述致动器外壳的前端的惰轮，所述惰轮设置成沿着所述纵向轴线与所述驱动带轮相对。3.根据权利要求2所述的致动器系统，进一步包括轭件，所述轭件具有配置成旋转地支撑所述惰轮的至少一个臂，其中，所述轭件沿着所述致动器外壳的所述纵向轴线能选择性地定位，以张紧所述驱动带轮与所述惰轮之间的所述驱动带。4.根据权利要求3所述的致动器系统，其中，所述轭件包括：前板，相对于所述致动器外壳的前端能选择性地定位；以及两个臂，该两个臂沿着所述纵向轴线延伸以旋转地支撑在这两个臂之间的所述惰轮。5.根据权利要求2所述的致动器系统，进一步包括：电动机，旋转地耦接至所述驱动带轮；以及电机控制器，配置成使所述电动机选择性旋转；其中，所述输出杆的第二端响应于该选择性旋转而被定位在所述致动器外壳的外部。6.根据权利要求5所述的致动器系统，其中：所述电动机包括在所述致动器外壳的后端中横向安装至所述致动器外壳的步进电机、DC电机或伺服电动机；且其中，所述电动机、所述驱动带轮和所述惰轮的旋转轴线均设置成大体横向于所述致动器外壳的所述纵向轴线。7.根据权利要求1所述的致动器系统，其中，所述输出杆能轴偏离地设置在所述致动器外壳内，沿着所述纵向轴线大体上平行于所述驱动带并与所述驱动带隔开。8.根据权利要求1所述的致动器系统，其中，所述驱动带包括配置成与所述驱动带轮接合的多个伸出齿，所述驱动带进一步包括夹持附接件，该夹持附接件配置成通过与所述伸出齿的一个或多个接合而将所述活塞构件绕所述驱动带附接。9.根据权利要求1所述的致动器系统，其中，所述活塞构件沿着所述致动器外壳的所述纵向轴线设置在所述驱动带周围，并进一步配置成与所述致动器外壳的内表面往复接合。10.根据权利要求1所述的致动器系统，其中，所述致动器外壳包括剖面基本为圆形的缸体或缸体形孔，且所述活塞构件围绕所述致动器外壳的所述纵向轴线设置，且所述致动器系统进一步包括：一个或多个耐磨构件或环，以滑动接合的方式设置在所述活塞构件与所述致动器外壳的内表面之间；以及套管，以滑动接合的方式设置在所述致动器外壳的前端中...

【专利技术属性】
技术研发人员：加里·W·罗森格伦，怀亚特·A·格鲁内鲁德，
申请(专利权)人：拓诺麦公司，
类型：发明
国别省市：美国,US