The theme of this paper can be embodied in the multi-axis rotary actuator, including the first rotary piston actuator and the second rotary piston actuator. The first rotary piston actuator is constructed to actuate the first pivotal joint between the first and second connecting rods controllably around the first axis, and the second rotary piston actuator is constructed to actuate the second connecting rod controllably around the second axis. The second pivot adapter connected to the third connecting rod.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多轴线旋转活塞致动器优先权声明本申请要求以下优先权：2016年8月5日提交的美国临时专利申请第62/371,317号；2017年1月24日提交的美国临时专利申请第62/449,879号；2017年8月4日提交的美国专利申请第15/669,186号；以及2017年8月4日提交的美国专利申请第15/669,314号，上述文献的内容通过参考纳入本文。
本专利技术涉及致动器装置，且更具体地涉及旋转活塞式致动器装置，其中，转子的活塞通过受压流体运动。
技术介绍
目前在工业机械动力转换应用中使用各种形式的线性液压致动器。一个常见的工业用途是用于建筑器械(例如，挖掘机、反铲装载机)，其中，液压活塞的线性动作被转换成围绕接头的旋转运动。在特定应用中，比如是用于重型器械操作的致动器，期望增加的致动速度、宽的运动范围、流体动力使用的效率以及易于维护。然而，尽管它们被广泛使用，但是在线性液压致动器的典型重型器械应用中、例如在挖掘机的臂和铲斗上，可能难以提供这些特征。目前在其他类型的工业机械动力转换应用中也使用各种形式的旋转液压致动器。该工业用途通常用于期望连续惯性加载而不需要长时间载荷保持的应用，例如在飞行控制表面上使用旋转叶片致动器的飞机，以及载荷保持不成问题的应用，例如使用液压马达来使舱室或吊杆相对于底盘水平枢转的反铲装载机。然而，这种致动器的设计不能很好地缩放，以提供重型器械操作员通常期望其器械可在其他地方使用的现场可用性和/或功率重量比、现场可用性特征、刚度、保持容量、转矩重量比、摆转速率、能量效率的组合，例如，臂的竖直接头的致动。
技术实现思路
本文总体上涉及旋转活塞式致...
【技术保护点】
1.一种多轴线旋转致动器，包括：第一旋转活塞致动器，所述第一旋转活塞致动器构造成围绕第一轴线能控制地致动第一连杆与第二连杆之间的第一枢转接头；以及第二旋转活塞致动器，所述第二旋转活塞致动器构造成围绕第二轴线能控制地致动将第二连杆连接到第三连杆的第二枢转接头。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.05 US 62/371,317;2017.01.24 US 62/449,8791.一种多轴线旋转致动器，包括：第一旋转活塞致动器，所述第一旋转活塞致动器构造成围绕第一轴线能控制地致动第一连杆与第二连杆之间的第一枢转接头；以及第二旋转活塞致动器，所述第二旋转活塞致动器构造成围绕第二轴线能控制地致动将第二连杆连接到第三连杆的第二枢转接头。2.根据权利要求1所述的多轴线旋转致动器，其特征在于，所述第一轴线平行于所述第二轴线。3.根据权利要求1所述的多轴线旋转致动器，其特征在于，所述第一轴线垂直于所述第二轴线。4.根据权利要求1所述的多轴线旋转致动器，其特征在于，所述第一轴线与所述第二轴线相交。5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的多轴线旋转致动器，其特征在于，所述第一旋转活塞致动器和所述第二旋转活塞致动器中的至少一个包括：壳体，所述壳体限定：第一拱形腔室，所述第一拱形腔室包括第一腔体，所述第一腔体在第一敞开端与第一封闭端之间在平面中限定第一弧段，且具有与所述第一腔体流体连通的第一流体端口，所述第一弧段在所述平面中具有第一半径，所述第一半径限定垂直于所述平面的轴线；以及拱形致动空间，所述拱形致动空间限定致动弧段，所述致动弧段在所述第一敞开端与终端之间围绕轴线；转子臂，所述转子臂构造成沿着第二弧段在所述致动空间内旋转运动；拱形第一活塞，所述拱形第一活塞设置在所述壳体中，用于通过所述第一敞开端在所述平面中且在所述第一拱形腔室中往复运动，其中，第一密封件、所述第一腔体和所述第一活塞限定第一压力腔室，所述第一压力腔室包括所述第一拱形腔室的部分或全部，所述第一活塞的第一部分接触所述转子臂；以及转子组件，所述转子组件能旋转地围绕所述壳体且包括围绕轴线的旋转圆筒，其中，所述转子臂径向向外延伸到所述旋转圆筒，且所述转子臂联接到所述旋转圆筒，其中，所述壳体联接到所述第一连杆、所述第二连杆或所述第三连杆中选定的一个，且所述转子组件联接到所述第一连杆、所述第二连杆或所述第三连杆中的另一个。6.根据权利要求5所述的多轴线旋转致动器，其特征在于，还包括第二拱形腔室，所述第二拱形腔室包括第二腔体，所述第二腔体限定第二敞开端与第二封闭端之间围绕轴线的第二弧段，并且具有与所述第二腔流体连通的第二流体端口。7.根据权利要求6所述的多轴线旋转致动器，其特征在于，所述第二弧段具有距所述轴线的第二半径，所述第二半径不同于所述第一半径。8.根据权利要求7所述的多轴线旋转致动器，其特征在于，所述第二弧段在所述平面中围绕所述轴线与所述第一弧段同心。9.根据权利要求7或8所述的多轴线旋转致动器，其特征在于，所述第二敞开端位于所述终端处，并且所述拱形腔室围绕所述轴线与所述第一拱形腔室在旋转上相反地定向。10.根据权利要求7至9中任一权利要求所述的多轴线旋转致动器，其特征在于，所述第二弧段不在所述平面中，并且所述第二拱形腔室的至少一部分在所述平面中与所述第一拱形腔室轴向重叠。11.根据权利要求7至10中任一权利要求所述的多轴线旋转致动器，其特征在于，还包括拱形第二活塞，所述拱形第二活塞设置在所述第二壳体中，用于通过所述第二敞开端在所述第二拱形腔室中往复运动，其中，第二密封件、所述第二腔体、以及所述第二活塞限定第二压力腔室，所述第二压力腔室包括所述第二拱形腔室的部分或全部，所述第二活塞的第二部分接触所述转子臂。12.根据权利要求5至11中任一权利要求所述的多轴线旋转致动器，其特征在于，所述转子组件为所述壳体提供载荷支撑。13.根据权利要求1至12中任一权利要求所述的多轴线旋转致动器，其特征在于，所述第一旋转活塞致动器和所述第二旋转活塞致动器中的至少一个包括：壳体，所述壳体限定：第一拱形腔室壳体，所述第一拱形腔室壳体限定第一拱形腔室，所述第一拱形腔室包括第一腔体，所述第一腔体在第一敞开端与第一封闭端之间在平面中限定第一环部段且具有与所述第一腔体流体连通的第一流体端口，所述环部段在所述平面中具有第一外半径，所述第一半径限定垂直于所述平面的轴线，在所述平面中具有第一内半径，且在所述平面中具有第一中半径；第二拱形腔室，所述第二拱形腔室包括内腔室壁，所述内腔室壁限定第二腔体，所述第二腔体在第二敞开端与第二封闭端之间在所述平面中限定第二环部段，并且具有与所述第二腔体流体连通的第二流体端口，所述第二环部段具有距所述轴线的第二外半径，所述第二外半径大于所述第一外半径并且在所述平面中关于所述轴线与所述第一外半径同心，在所述平面中具有小于所述第一内半径的第二内半径，且具有与所述第一中半径基本上相同的第二中半径，其中，所述第二拱形腔室围绕所述轴线在旋转上与所述第一拱形腔室相反地定向，且其中，所述第一拱形腔室壳体的至少一部分在所述平面中被封围在所述第二拱形腔室的至少一部分内并且在所述第一拱形腔室壳体与所述内腔室壁之间限定拱形管状空间；以及拱形致动空间，所述拱形致动空间在所述第一敞开端与所述第二敞开端之间围绕所述轴线在所述平面中限定第三弧段；转子臂，所述转子臂构造成沿着所述第三弧段在所述致动空间内旋转运动；转子组件，所述转子组件联接至所述转子臂；拱形第一活塞，所述拱形第一活塞设置在所述第一壳体中，用于通过所述第一敞开端在所述平面中且在所述第一拱形腔室中往复运动，其中，第一密封件、所述第一腔体和所述第一活塞限定第一压力腔室，所述第一活塞的第一部分接触所述转子臂；以及管状拱形第二活塞，所述管状拱形第二活塞设置在所述第二壳体中，用于通过所述第二敞开端在所述平面中且在所述拱形管状空间中在所述第二拱形腔室中往复运动，其中，第二密封件、第三密封件、所述第二腔体和所述第二活塞限定第二压力腔室，且所述第二活塞的第二部分接触所述转子臂，其中，所述壳体联接到所述第一连杆、所述第二连杆或所述第三连杆中选定的一个，且所述转子组件联接到所述第一连杆、所述第二连杆或所述第三连杆中的另一个。14.一种多轴线旋转致动方法，包括：提供多轴线旋转致动器，所述多轴线旋转致动器包括：第一旋转活塞致动器，所述第一旋转活塞致动器构造成围绕第一轴线能控制地致动第一连杆与第二连杆之间的第一枢转接头；以及第二旋转活塞致动器，所述第二旋转活塞致动器构造成围绕第二轴线能控制地致动将第二连杆连接到第三连杆的第二枢转接头；将受压流体施加到所述第一旋转活塞致动器；迫使所述第一枢转接头沿第一方向围绕所述第一轴线致动；迫使所述第一枢转接头沿与所述第一方向相反的第二方向围绕所述第一轴线致动；将受压流体施加到所述第二旋转活塞致动器；迫使所述第二枢转接头沿第三方向围绕所述第二轴线致动；以及迫使所述第二枢转接头沿与所述第三方向相反的第四方向围绕所述第二轴线致动。15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，将受压流体施加到所述第一旋转活塞致动器还包括：将受压流体施加到所述第一旋转活塞致动器的第一压力腔室，所述第一压力腔室构造成迫使所述第一枢转接头沿所述第一方向致动，且其中，将受压流体施加到所述第二旋转活塞致动器还包括：将受压流体施加到所述第二旋转活塞致动器的第三压力腔室，所述第三压力腔室构造成迫使所述第二枢转接头沿所述第三方向致动，并且所述方法还包括：将受压流体施加到所述第一旋转活塞致动器的第二压力腔室，所述第二压力腔室构造成迫使所述第一枢转接头沿所述第二方向致动；迫使所述第一枢转接头沿所述第二方向围绕所述第一轴线致动；将受压流体施加到所述第二旋转活塞致动器的第四压力腔室，所述第四压力腔室构造成迫使所述第一枢转接头沿所述第二方向致动；以及迫使所述第二枢转接头沿所述第四方向围绕所述第二轴线致动。16.一种机器装置的臂，所述臂包括：第一臂部分；第二臂部分；以及将所述第一臂部分枢转地连接到所述第二臂部分的接头部分，所述接头部分包括多轴线旋转致动器，所述多轴线旋转致动器包括：第一旋转活塞致动器，所述第一旋转活塞致动器构造成围绕第一轴线能控制地致动第一连杆与第二连杆之间的第一枢转接头；以及第二旋转活塞致动器，所述第二旋转活塞致动器构造成围绕第二轴线能控制地致动将第二连杆连接到第三连杆的第二枢转接头。17.根据权利要求16所述的臂，其特征在于，所述第一轴线平行于所述第二轴线。18.根据权利要求16所述的臂，其特征在于，所述第一轴线垂直于所述第二轴线。19.根据权利要求16所述的臂，其特征在于，所述第一轴线与所述第二轴线相交。20.根据权利要求16至19中任一权利要求所述的臂，其特征在于，所述第一旋转活塞致动器和所述第二旋转活塞致动器中的至少一个包括：壳体，所述壳体限定：第一拱形腔室，所述第一拱形腔室包括第一腔体，所述第一腔体在第一敞开端与第一封闭端之间在平面中限定第一弧段，且具有与所述第一腔体流体连通的第一流体端口，所述第一弧段在所述平面中具有第一半径，所述第一半径限定垂直于所述平面的轴线；以及拱形致动空间，所述拱形致动空间限定致动弧段，所述致动弧段在所述第一敞开端与终端之间围绕轴线；转子臂，所述转子臂构造成沿着第二弧段在所述致动空间内旋转运动；拱形第一活塞，所述拱形第一活塞设置在所述壳体中，用于通过所述第一敞开端在所述平面中且在所述第一拱形腔室中往复运动，其中，第一密封件、所述第一腔体和所述第一活塞限定第一压力腔室，所述第一压力腔室包括所述第一拱形腔室的部分或全部，所述第一活塞的第一部分接触所述转子臂；以及转子组件，所述转子组件能旋转地围绕所述壳体且包括围绕轴线的旋转圆筒，其中，所述转子臂径向向外延伸到所述旋转圆筒，且所述转子臂联接到所述旋转圆筒，其中，所述壳体联接到所述第一连杆、所述第二连杆或所述第三连杆中选定的一个，且所述转子组件联接到所述第一连杆、所述第二连杆或所述第三连杆中的另一个。21.一种旋转活塞致动器组件，包括：第一旋转致动器，所述第一旋转致动器包括：第一壳体，所述第一壳体限定：第一中心钻孔；以及第一拱形腔室，所述第一拱形腔室包括第一腔体，所述第一腔体具有与所述第一腔体和所述第一中心钻孔流体连通的第一致动器流体端口；转子臂；拱形第一活塞，所述拱形第一活塞设置在所述第一壳体中，用于在所述第一壳体中往复运动，其中，第一密封件、所述第一腔体和所述第一活塞限定第一压力腔室，所述第一压力腔室包括所述第一拱形腔室的部分或全部，所述第一活塞的第一部分接触所述转子臂；转子组件，所述转子组件能旋转地围绕所述第一壳体并包括旋转输出管，其中，所述转子臂径向向外延伸到所述旋转输出管，且所述转子臂联接到所述旋转管；以及流体递送轴，所述流体递送轴具有设置在所述第一中心钻孔中的细长主体并限定第一轴流体递送路径。22.根据权利要求21所述的旋转活塞致动器组件，其特征在于，还包括：第二旋转致动器，所述第二旋转致动器包括：第二壳体，所述第二壳体限定：第二中心钻孔；第二拱形腔室，所述第二拱形腔室包括第二腔体，所述第二腔体具有与所述第二腔体和所述第二中心钻孔流体连通的第二致动器流体端口；以及拱形第二活塞，所述拱形第二活塞设置在所述第二壳体中，用于在所述第二壳体中往复运动，其中，第二密封件、所述第二腔体和所述第二活塞限定第二压力腔室，所述第二压力腔室包括所述第二拱形腔室的部分或全部，所述第二活塞的第一部分接触所述转子臂；其中，所述转子组件能旋转地围绕所述第二壳体，并且所述流体递送轴设置在所述第二中心钻孔中。23.根据权利要求21或22所述的旋转活塞致动器组件，其特征在于，所述流体递送轴限定轴线且包括：沿所述主体的第一轴流体端口、靠近所述主体的终端的第二轴流体端口、以及第一轴流体递送路径，所述第一轴流体递送路径由所述流体递送轴限定且将所述第一轴流体端口流体连接到所述第二轴流体端口；第一轴密封件，所述第一轴密封件沿着所述轴线在所述第一轴流体端口的第一轴向侧上围绕所述流体递送轴设置；第二轴密封件，所述第二轴密封件沿着所述轴线在所述第一轴流体端口的第二轴向侧上围绕所述流体递送轴设置且与所述第一轴密封件相对；其中，所述第一中心钻孔、所述主体、所述第一轴流体密封件和所述第二轴流体密封件限定第一流体传输腔室，并且所述第一致动器流体端口与所述第一流体传输腔室流体连通。24.根据权利要求23所述的旋转活塞致动器组件，其特征在于，所述第一中心钻孔限定第一钻孔部分和第二钻孔部分，其中，所述第一钻孔部分基本上沿所述第一中心钻孔的轴向长度的第一半部延伸，所述第二钻孔部分基本上沿所述第一中心钻孔的轴向长度的第二半部延伸，并且所述第一致动器流体端口限定在所述第一钻孔部分内；其中，所述第一流体传输腔室沿所述第一中心钻孔的轴向长度的大致一半延伸，使得所述第一流体传输腔室在所述第一旋转致动器和所述流体递送轴的第一组件中沿所述第一钻孔部分延伸，并且所述第一流体传输腔室在所述第一旋转致动器和所述流体递送轴的第二组件中沿所述第二钻孔部分延伸。25.根据权利要求21至24中任一权利要求所述的旋转活塞致动器组件，其特征在于，所述第一拱形腔室还限定第一敞开端，且所述第一活塞还包括第一活塞组件，所述第一活塞组件包括管状第一活塞，所述管状第一活塞限定第二腔室，所述第二腔室包括第二腔体、与所述第二腔体流体连通的第二流体端口、以及第二敞开端，所述管状第一活塞设置在所述第一壳体内，用于通过所述第一敞开端在所述第一腔室中往复运动，其中，第一密封件、所述第一腔体和所述第一活塞限定第一压力腔室，且所述旋转活塞致动器还包括第二活塞组件，所述第二活塞组件包括第二活塞，所述第二活塞设置在所述第一活塞组件中，用于通过所述第二敞开端在所述第二腔室中往复运动，其中，第二密封件、所述第二腔体和所述第二活塞限定第二压力腔室，且所述第二活塞的第一部分接触第一端部执行器。26.根据权利要求21至25中任一权利要求所述的旋转活塞致动器组件，其特征在于，所述第一腔体在第一敞开端与第一封闭端之间在平面中限定第一弧段并且具有与所述第一腔体流体连通的第一流体端口，所述第一弧段在所述平面中具有第一半径，所述第一半径限定垂直于所述平面的轴线，并且所述第一壳体还限定拱形致动空间，所述拱形致动空间在所述第一敞开端与终端之间围绕所述轴线限定致动弧段，其中，所述转子臂构造成沿着第二弧段在所述致动空间内旋转运动，并且所述第一活塞设置在所述第一壳体中，用于通过所述第一敞开端在所述平面中且在所述第一拱形腔室中往复运动，其中，所述第一密封件、所述第一腔体和所述第一活塞限定所述第一压力腔室，所述第一压力腔室包括所述第一拱形腔室的部分或全部。27.根据权利要求21至26中任一权利要求所述的旋转活塞致动器组件，其特征在于，所述第一壳体包括第一拱形腔室壳体，所述第一拱形腔室壳体限定所述第一拱形腔室，其中，所述第一腔体在第一敞开端与第一封闭端之间在平面中限定第一环部段，所述环部段在所述平面中具有第一外半径并限定垂直于所述平面的轴线，在所述平面中具有围绕所述轴线的第一内半径，且在所述平面中具有第一中半径，其中，所述第一壳体还限定第二拱形腔室，所述第二拱形腔室包括内腔室壁，所述内腔室壁限定第二腔体，所述第二腔体在第二敞开端与第二封闭端之间在所述平面中限定第二环部段，并且具有与所述第二腔体流体连通的第二流体端口，所述第二环部段具有距所述轴线的第二外半径，所述第二外半径大于所述第一外半径并且在所述平面中关于所述轴线与所述第一外半径同心，在所述平面中具有小于所述第一内半径的第二内半径，且具有与所述第一中半径基本上相同的第二中半径，其中，所述第二拱形腔室围绕所述轴线在旋转上与所述第一拱形腔室相反地定向，且其中，所述第一拱形腔室壳体的至少一部分在所述平面中被封围在所述第二拱形腔室的至少...
【专利技术属性】
技术研发人员：K·E·沙鲁迪，L·斯尼德，N·波利，B·布林克斯，
申请(专利权)人：伍德沃德有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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