CN110651128A - 多腔室旋转活塞致动器 - Google Patents

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Abstract

本文件的主题尤其可体现于流体致动器,包括限定第一腔室的壳体、第一活塞组件和第二活塞组件,第一腔室包括第一腔体和第一敞开端,第一活塞组件包括管状第一活塞,管状第一活塞限定第二腔室,第二腔室包括第二腔体和第二敞开端,管状第一活塞设置在所述第一壳体内,用于通过第一敞开端在第一腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第二活塞组件包括第二活塞,第二活塞设置在所述第一活塞组件中,用于通过第二敞开端在第二腔室中往复运动,其中,第二密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,且第二活塞的第一部分接触第一端部执行器。

Description

多腔室旋转活塞致动器
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。
技术领域
本发明涉及致动器装置,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。
背景技术
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。
发明内容
本文总体上涉及旋转活塞式致动器。
在第一方面,一种旋转活塞致动器组件,包括第一旋转致动器,第一旋转致动器包括第一壳体、设置在所述第一壳体中的拱形第一活塞、以及第一拱形轴承套管组件,第一壳体限定第一拱形腔室,第一拱形腔室包括具有第一敞开端的第一腔体,拱形第一活塞用于通过第一敞开端在第一拱形腔室中往复运动,第一拱形轴承套管组件具有构造成与第一活塞的径向外侧接触的内表面。
在第二方面,根据方面一,第一拱形轴承套管包括拱形支承部分和拱形内衬部分,拱形内衬部分构造成适形于拱形支承部分的内表面。
在第三方面,根据方面一或二,第一拱形轴承套管组件可移除地固附至第一壳体。
在第四方面,根据方面一至三中任一方面,第一旋转致动器还包括转子组件,该转子组件可旋转地围绕所述第一壳体并在转子组件的内壁内限定第一中心钻孔,且其中,第一拱形轴承套管组件径向上布置在第一活塞与内壁之间,并与内壁和第一活塞的径向外侧接触。
在第五方面,根据方面四,第一拱形轴承套管组件在径向上布置在第一活塞与内壁之间,并与内壁和第一活塞的径向外侧接触。
在第六方面,根据方面四或五,旋转致动器还包括流体递送轴,流体递送轴具有细长主体,流体递送轴设置在由第一壳体限定的第二中心钻孔中且与第一腔体流体连通。
在第七方面,根据方面四至六中任一方面,转子组件还包括围绕轴线的旋转输出管以及与第一活塞的第一部分接触的转子臂,所述转子臂径向向外延伸至旋转输出管并联接至旋转输出管。
在第八方面,根据方面四至七中任一方面,旋转致动器还包括设置在第一中心钻孔内的第二旋转致动器。
在第九方面,根据方面八,第二旋转致动器还包括第二壳体和设置在所述第二壳体中的拱形第二活塞,第二壳体限定第二拱形腔室,第二拱形腔室包括具有第二敞开端的第二腔体,拱形第二活塞用于通过第二敞开端在第二拱形腔室中往复运动。
在第十方面,根据方面九,旋转致动器还包括第二拱形轴承套管组件,第二拱形轴承套管组件在径向上布置在第二活塞与内壁之间,并与内壁和第二活塞的径向外侧接触。
在第十一方面,根据方面一至十中任一方面,第一拱形轴承套管包括成组轴承。
在第十二方面,根据方面一至十一中任一方面,第一拱形轴承套管包括摩擦减小涂层。
在第十三方面,一种旋转致动方法,包括:提供第一旋转致动器,第一旋转致动器包括第一壳体、设置在所述第一壳体中的拱形第一活塞、以及第一拱形轴承套管组件,第一壳体限定第一拱形腔室,第一拱形腔室包括具有第一敞开端的第一腔体,拱形第一活塞用于通过第一敞开端在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第一压力腔室包括第一拱形腔室的部分或全部,第一拱形轴承套管组件具有构造成与第一活塞的径向外侧接触的内表面;迫使第一活塞从第一压力腔室部分旋转地向外;以及通过第一拱形轴承套管部分向活塞的径向外侧施加第一径向力。
在第十四方面,根据方面十三,该方法还包括:迫使第一活塞部分径向向外;以第二径向力使第一活塞接触到第一拱形轴承套管组件;将第二径向力传递至第一壳体;以及通过第一拱形轴承套管组件约束第二径向力。
在第十五方面,根据方面十三或十四,该方法还包括:提供第二旋转致动器,其中,转子组件可旋转地围绕第一旋转致动器和第二旋转致动器。
在第十六方面,根据方面十三至十五中任一方面,该方法还包括:将第一径向力通过第一拱形轴承套管组件重新引导至转子组件,转子组件可旋转地围绕所述第一壳体并在转子组件的内壁内限定中心钻孔,其中,第一拱形轴承套管组件可移除地固附至第一壳体。
在第十七方面,根据方面十三至十六中任一方面,该方法还包括将第一径向力通过第一拱形轴承套管组件重新引导至第一壳体,其中,第一拱形轴承套管组件可移除地固附至第一壳体。
在第十八方面,根据方面十三至十七中任一方面,通过第一拱形轴承套管部分向活塞的径向外侧施加第一径向力还包括:向与活塞的径向外侧接触的成组轴承施加第一径向力。
在第十九方面,根据方面十三至十八中任一方面,第一拱形轴承套管部分包括摩擦减小涂层,且其中,通过第一拱形轴承套管部分向活塞的径向外侧施加第一径向力还包括:向与活塞的径向外侧接触的摩擦减小涂层施加第一径向力。
在第二十方面,一种流体致动器,包括限定第一腔室的壳体、第一活塞组件和第二活塞组件,第一腔室包括第一腔体、与第一腔体流体连通的第一流体端口、以及第一敞开端,第一活塞组件包括管状第一活塞,管状第一活塞限定第二腔室,第二腔室包括第二腔体、与第二腔体流体连通的第二流体端口、以及第二敞开端,管状第一活塞设置在所述第一壳体内,用于通过第一敞开端在第一腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第二活塞组件包括第二活塞,第二活塞设置在所述第一活塞组件中,用于通过第二敞开端在第二腔室中往复运动,其中,第二密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,且第二活塞的第一部分接触第一端部执行器。
在第二十一方面,根据方面二十,第一腔室是拱形第一腔室,拱形第一腔室包括第一敞开端和第一封闭端,管状第一活塞是拱形管状第一活塞,第二腔室是拱形第二腔室,拱形第二腔室包括第二敞开端和第二封闭端,第二活塞是拱形第二活塞,端部执行器是转子臂。
在第二十二方面,根据方面二十一或二十一,壳体还限定第三拱形腔室,第三拱形腔室包括第三腔体、与第三腔体流体连通的第三流体端口、以及第三敞开端,第一活塞组件还包括拱形管状第三活塞,拱形管状第三活塞限定第四拱形腔室,第四拱形腔室包括第四腔体、与第四腔体流体连通的第四流体端口、以及第四敞开端,拱形管状第三活塞设置在所述第一壳体中,用于通过第三敞开端在第三拱形腔室中往复运动,其中,第三密封件、第三腔体和第三活塞限定第三压力腔室,第二活塞组件还包括拱形第四活塞,拱形第四活塞设置在所述第一活塞组件中,用于通过第四敞开端在第四拱形腔室中往复运动,其中,第四密封件、第四腔体和第四活塞限定第四压力腔室,并且第四活塞的第一部分接触第二端部执行器。
在第二十三方面,根据方面二十二,流体致动器还包括转子臂,其中,第一腔室是拱形第一腔室,管状第一活塞是拱形管状第一活塞,第二腔室是拱形第二腔室,第二活塞是拱形第二活塞,第三腔室是拱形第三腔室,管状第三活塞是拱形管状第三活塞,第四腔室是拱形第四腔室,第四活塞是拱形第四活塞,第一端部执行器是转子臂,第二端部执行器是转子臂。
在第二十四方面,根据方面二十三,第二活塞定向在与第一活塞相同的旋转方向上。
在第二十五方面,根据方面二十三,第二活塞定向在与第一活塞相反的旋转方向上。
在第二十六方面,根据方面二十三,将受压流体施加到第三压力腔室迫使第三活塞从第三压力腔室部分地向外,以迫使第一活塞组件沿第一方向旋转,将受压流体施加到第四压力腔室迫使第四活塞从第四压力腔室部分地向外,以迫使第二活塞组件沿第一方向旋转,第二活塞组件沿与第一方向相反的第二方向的旋转迫使第四活塞部分地进入第四压力腔室,以迫使受压流体离开第四流体端口,并且第一活塞组件沿第二方向的旋转迫使第三活塞部分地进入第三压力腔室,以迫使受压流体离开第三流体端口。
在第二十七方面,根据方面二十一至二十六中任一方面,壳体还限定拱形致动空间,该拱形致动空间限定围绕第一敞开端与终端之间的轴线的致动弧段,且流体致动器还包括转子组件,该转子组件包括可旋转地围绕所述壳体的旋转输出管,其中,转子臂径向向外延伸到旋转输出管,并且转子臂联接到旋转管。
在第二十八方面,根据方面二十一至二十七中任一方面,第一密封件围绕第一敞开端的内表面设置。
在第二十九方面,根据方面二十一至二十八中任一方面,第一密封件围绕第一活塞的周界设置且构造成相对于第一活塞保持静止。
在第三十方面,根据方面二十一至二十九中任一方面,第二密封件围绕第二敞开端的内表面设置。
在第三十一方面,根据方面二十一至三十中任一方面,第二密封件围绕第二活塞的周界设置且构造成相对于第二活塞保持静止。
在第三十二方面,根据方面二十一至三十一中任一方面,壳体形成为单件式壳体。
在第三十三方面,根据方面二十一至三十二中任一方面,第一活塞的横截面具有正方形、矩形、卵形、椭圆形、八字形或圆形中的一种。
在第三十四方面,根据方面二十一至三十三中任一方面,第一活塞组件还限定流体连接第一腔体和第二腔体的流体端口。
在第三十五方面,根据方面二十一至三十四中任一方面,管状第一活塞的第一部分接触第二端部执行器。
在第三十六方面,一种流体致动方法,包括:提供流体致动器,该流体致动器包括壳体、第一活塞组件和第二活塞组件,该壳体限定第一腔室,第一腔室包括第一腔体、与第一腔体流体连通的第一流体端口、以及第一敞开端,第一活塞组件包括管状第一活塞,管状第一活塞限定第二腔室,第二腔室包括第二腔体、与第二腔体流体连通的第二流体端口、以及第二敞开端,管状第一活塞设置在所述第一壳体中,用于通过第一敞开端在第一腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第二活塞组件包括第二活塞,第二活塞设置在所述第一活塞组件中,用于通过第二敞开端在第二腔室中往复运动,其中,第二密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,第二活塞的第一部分接触第一端部执行器;将受压流体施加到第一压力腔室;迫使第一活塞从第一压力腔室部分地向外,以迫使端部执行器沿第一方向;迫使端部执行器沿与第一方向相反的第二方向;迫使第一活塞部分地进入第一压力腔室,以迫使受压流体离开第一流体端口;将受压流体施加到第二压力腔室;迫使第二活塞从第二压力腔室部分地向外,以迫使第一活塞组件沿第一方向;迫使第一活塞组件沿第二方向;以及迫使将第二活塞部分地进入第二压力腔室中以迫使受压流体离开第二流体端口。
在第三十七方面,根据方面三十六,第一腔室是拱形第一腔室,拱形第一腔室包括第一敞开端和第一封闭端,管状第一活塞是拱形管状第一活塞,第二腔室是拱形第二腔室,拱形第二腔室包括第二敞开端和第二封闭端,第二活塞是拱形第二活塞,端部执行器是转子臂,迫使第一活塞从第一压力腔部分地向外以迫使端部执行器沿第一方向还包括:在行程上以基本恒定的转矩沿第一方向旋转转子臂,并且迫使第二活塞从第二压力腔室部分地向外以迫使第一活塞组件沿第一方向还包括:在行程上以基本恒定的转矩沿第一方向旋转第一活塞组件。
在第三十八方面,一种机器装置的臂,包括第一臂部分、第二臂部分和将第一臂部分连接到第二臂部分的接头部分,该接头部分包括流体致动器,该流体致动器包括:壳体、第一活塞组件和第二活塞组件,壳体限定第一腔室,第一腔室包括第一腔体、与第一腔体流体连通的第一流体端口、以及第一敞开端,第一活塞组件包括管状第一活塞,管状第一活塞限定第二腔室,第二腔室包括第二腔体、与第二腔体流体连通的第二流体端口、以及第二敞开端,管状第一活塞设置在所述第一壳体中,用于通过第一敞开端在第一腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第二活塞组件包括第二活塞,第二活塞设置在所述第一活塞组件中,用于通过第二敞开端在第二腔室中往复运动,其中,第二密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,第二活塞的第一部分接触第一端部执行器。
在第三十九方面,根据方面三十八,端部执行器固附至第一臂部分或与第一臂部分成一体。
在第四十方面,根据方面三十八或三十九,壳体固附至第二臂部分或与第二臂部分成一体。
在第四十一方面,一种多轴线旋转致动器,包括第一旋转活塞致动器和第二旋转活塞致动器,第一旋转活塞致动器构造成围绕第一轴线可控制地致动第一连杆与第二连杆之间的第一枢转接头,第二旋转活塞致动器构造成围绕第二轴线可控制地致动将第二连杆连接到第三连杆的第二枢转接头。
在第四十二方面,根据方面四十一,第一轴线平行于第二轴线。
在第四十三方面,根据方面四十一,第一轴线垂直于第二轴线。
在第四十四方面,根据方面四十一,第一轴线与第二轴线相交。
在第四十五方面,根据方面四十一至四十四中任一方面,第一旋转活塞致动器和第二旋转活塞致动器中的至少一个包括壳体、转子臂、拱形第一活塞以及转子组件,该壳体限定第一拱形腔室以及拱形致动空间,第一拱形腔室包括第一腔体,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,且具有与第一腔体流体连通的第一流体端口,第一弧段在平面中具有第一半径,第一半径限定垂直于该平面的轴线,拱形致动空间限定致动弧段,致动弧段在第一敞开端与终端之间围绕轴线,转子臂构造成沿着第二弧段在致动空间内旋转运动,拱形第一活塞设置在所述壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,该第一压力腔室包括第一拱形腔室的部分或全部,第一活塞的第一部分接触转子臂,转子组件可旋转地围绕所述壳体且包括围绕轴线的旋转圆筒,其中,转子臂径向向外延伸到旋转圆筒,且转子臂联接到旋转圆筒,其中,壳体联接到第一连杆、第二连杆或第三连杆中选定的一个,且转子组件联接到第一连杆、第二连杆或第三连杆中的另一个。
在第四十六方面,根据方面四十五,多轴线旋转致动器还包括第二拱形腔室,该第二拱形腔室包括第二腔体,该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,并且具有与第二腔流体连通的第二流体端口。
在第四十七方面,根据方面四十六,第二弧段具有距轴线的第二半径,第二半径不同于第一半径。
在第四十八方面,根据方面四十七,第二弧段在平面中关于轴线与第一弧段同心。
在第四十九方面,根据方面四十八,第二敞开端位于终端处,并且拱形腔室围绕轴线与第一拱形腔室在旋转上相反地定向。
在第五十方面,根据方面四十八,第二弧段不在平面中,并且第二拱形腔室的至少一部分在平面中与第一拱形腔室轴向重叠。
在第五十一方面,根据方面四十八,多轴线旋转致动器还包括拱形第二活塞,拱形第二活塞设置在所述第二壳体中,用于通过第二敞开端在第二拱形腔室中往复运动,其中,第二密封件、第二腔体、以及第二活塞限定第二压力腔室,第二压力腔室包括第二拱形腔室的部分或全部,第二活塞的第二部分接触转子臂。
在第五十二方面,根据方面四十五至五十一中任一方面,转子组件为壳体提供载荷支撑。
在第五十三方面,根据方面四十五至五十二中任一方面,第一旋转活塞致动器和第二旋转活塞致动器中的至少一个包括壳体,该壳体限定第一拱形腔室、第二拱形腔室以及拱形致动空间,第一拱形腔室包括第一腔体,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,且具有与第一腔体流体连通的第一流体端口,环部段在平面中具有第一外半径,第一半径限定垂直于该平面的轴线,在平面中具有第一内半径且在平面中具有第一中半径,第二拱形腔室包括内腔室壁,内腔室壁限定第二腔体,第二腔体在第二敞开端与第二封闭端之间的平面中限定第二环部段,且具有与第二腔体流体连通的第二流体端口,第二环部段具有距轴线的第二外半径,第二外半径大于第一外半径且在平面中关于轴线与第一外半径同心,且具有平面中小于第一内半径的第二内半径,且第二中半径基本上与第一中半径相同,其中,第二拱形腔室定向成围绕轴线在旋转上与第一拱形腔室相反地定向,且其中,第一拱形腔室壳体的至少一部分在平面中被封围在第二拱形腔室的一部分内,从而在第一拱形腔室壳体与内腔室壁之间限定拱形管状空间,拱形致动空间限定在第一敞开端与第二敞开端之间围绕轴线在平面中的第三弧段、转子臂、转子组件、拱形第一活塞、以及管状拱形第二活塞,转子臂构造成沿第三弧段在致动空间内旋转运动,转子组件联接至转子臂,拱形第一活塞设置在所述第一壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第一活塞的第一部分接触转子臂,管状拱形第二活塞设置在所述第二壳体中,用于通过第二敞开端在平面中且在拱形管状空间中在第二拱形腔室中往复运动,其中,第二密封件、第三密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,且第二活塞的第二部分接触转子臂,其中,壳体联接到第一连杆、第二连杆或第三连杆中选定的一个,且转子组件联接到第一连杆、第二连杆或第三连杆中的另一个。
在第五十四方面,一种多轴线旋转致动方法,包括:提供多轴线旋转致动器,该多轴线旋转致动器包括第一旋转活塞致动器和第二旋转活塞致动器,第一旋转活塞致动器构造成围绕第一轴线可控制地致动第一连杆与第二连杆之间的第一枢转接头,第二旋转活塞致动器构造成围绕第二轴线可控制地致动第二枢转接头,该第二枢转接头将第二连杆连接到第三连杆;将受压流体施加到第一旋转活塞致动器;迫使第一枢转接头沿第一方向围绕第一轴线致动;迫使第一枢转接头沿与第一方向相反的第二方向围绕第一轴线致动;将受压流体施加到第二旋转活塞致动器;迫使第二枢转接头沿第三方向围绕第二轴线致动;以及迫使第二枢转接头沿与第三方向相反的第四方向围绕第二轴线致动。
在第五十五方面,根据方面五十四,将受压流体施加到第一旋转活塞致动器还包括:将受压流体施加到第一旋转活塞致动器的第一压力腔室,该第一压力腔室构造成迫使第一枢转接头沿第一方向致动,且其中,将受压流体施加到第二旋转活塞致动器还包括:将受压流体施加到第二旋转活塞致动器的第三压力腔室,该第三压力腔室构造成迫使第二枢转接头沿第三方向致动,并且该方法还包括:将受压流体施加到第一旋转活塞致动器的第二压力腔室,该第二压力腔室构造成迫使第一枢转接头沿第二方向致动;迫使第一枢转接头沿第二方向围绕第一轴线致动,将受压流体施加到第二旋转活塞致动器的第四压力腔室,该第四压力腔室构造成迫使第一枢转接头沿第二方向致动;以及迫使第二枢转接头沿第四方向围绕第二轴线致动。
在第五十六方面,一种机器装置的臂,包括第一臂部分、第二臂部分和将第一臂部分枢转地连接到第二臂部分的接头部分,该接头部分包括多轴线旋转致动器,多轴线旋转致动器包括第一旋转活塞致动器和第二旋转活塞致动器,第一旋转活塞致动器构造成围绕第一轴线可控制地致动第一连杆与第二连杆之间的第一枢转接头,第二旋转活塞致动器构造成围绕第二轴线可控制地致动第二枢转接头,该第二枢转接头将第二连杆连接至第三连杆。
在第五十七方面,根据方面五十六,第一轴线平行于第二轴线。
在第五十八方面,根据方面五十六,第一轴线垂直于第二轴线。
在第五十九方面,根据方面五十六,第一轴线与第二轴线相交。
在第六十方面,根据方面五十六至五十九中任一方面,第一旋转活塞致动器和第二旋转活塞致动器中的至少一个包括壳体、转子臂、拱形第一活塞以及转子组件,该壳体限定第一拱形腔室以及拱形致动空间,第一拱形腔室包括第一腔体,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,且具有与第一腔体流体连通的第一流体端口,第一弧段在平面中具有第一半径,第一半径限定垂直于该平面的轴线,拱形致动空间限定致动弧段,致动弧段在第一敞开端与终端之间围绕轴线,转子臂构造成沿着第二弧段在致动空间内旋转运动,拱形第一活塞设置在所述壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,该第一压力腔室包括第一拱形腔室的部分或全部,第一活塞的第一部分接触转子臂,转子组件可旋转地围绕所述壳体且包括围绕轴线的旋转圆筒,其中,转子臂径向向外延伸到旋转圆筒,且转子臂联接到旋转圆筒,其中,壳体联接到第一连杆、第二连杆或第三连杆中选定的一个,且转子组件联接到第一连杆、第二连杆或第三连杆中的另一个。
在第六十一方面,一种旋转活塞致动器组件,包括第一旋转致动器,第一旋转致动器包括第一壳体、转子臂、拱形第一活塞、转子组件以及流体递送轴,第一壳体限定第一中心钻孔和第一拱形腔室,第一拱形腔室包括第一腔体,第一腔体具有与第一腔体和第一中心钻孔流体连通的第一致动器流体端口,拱形第一活塞设置在所述第一壳体中,用于在第一壳体中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第一压力腔室包括第一拱形腔室的部分或全部,第一活塞的第一部分接触转子臂,转子组件可旋转地围绕所述第一壳体且包括旋转输出管,其中,转子臂径向向外延伸到旋转输出管,且转子臂联接到旋转管,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。
在第六十二方面,根据方面六十一,旋转活塞致动器组件还包括第二旋转致动器,第二旋转致动器包括第二壳体以及拱形第二活塞,第二壳体限定第二中心钻孔和第二拱形腔室,第二拱形腔室包括第二腔体,第二腔体具有与第二腔体和第二中心钻孔流体连通的第二致动器流体端口,拱形第二活塞设置在所述第二壳体中,用于在第二壳体中往复运动,其中,第二密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,第二压力腔室包括第二拱形腔室的部分或全部,且第二活塞的第一部分接触转子臂,其中,转子组件可旋转地围绕所述第二壳体,并且流体递送轴设置在所述第二中心钻孔中。
在第六十三方面,根据方面六十一或六十二,流体递送轴限定轴线并且包括沿着主体的第一轴流体端口、靠近主体的终端的第二轴流体端口、以及由流体递送轴限定并且将第一轴流体端口流体连接到第二轴流体端口的第一轴流体递送路径,第一轴密封件沿着轴线在第一轴流体端口的第一轴向侧上围绕流体递送轴设置,第二轴密封件沿着轴线在第一轴流体端口的第二轴向侧上围绕流体递送轴设置,并与第一轴密封件相对,其中,第一中心钻孔、主体、第一轴流体密封件和第二轴流体密封件限定第一流体传输腔室,并且第一致动器流体端口与第一流体传输腔室流体连通。
在第六十四方面,根据方面六十三,第一中心钻孔还限定第一钻孔部分和第二钻孔部分,其中,第一钻孔部分基本上沿第一中心钻孔的轴向长度的第一半部延伸,第二钻孔部分基本上沿第一中心钻孔的轴向长度的第二半部延伸,并且第一致动器流体端口限定在第一钻孔部分内,其中,第一流体传输腔室沿第一中心钻孔的轴向长度的大致一半延伸,使得第一流体传输腔室在第一旋转致动器和流体递送轴的第一组件中沿第一钻孔部分延伸,并且第一流体传输腔室在第一旋转致动器和流体递送轴的第二组件中沿第二钻孔部分延伸。
在第六十五方面,根据方面六十一至六十四中任一方面,第一拱形腔室还限定第一敞开端,且第一活塞还包括第一活塞组件,第一活塞组件包括管状第一活塞,管状第一活塞限定第二腔室,第二腔室包括第二腔体、与第二腔体流体连通第二流体端口、以及第二敞开端,管状第一活塞设置在所述第一壳体内,用于通过第一敞开端在第一腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,且旋转活塞致动器还包括第二活塞组件,第二活塞组件包括第二活塞,第二活塞设置在所述第一活塞组件中,用于通过第二敞开端在第二腔室中往复运动,其中,第二密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,且第二活塞的第一部分接触第一端部执行器。
在第六十六方面,根据方面六十一至六十五中任一方面,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第一腔体流体连通的第一流体端口,第一弧段在平面中具有第一半径,第一半径限定垂直于平面的轴线,并且第一壳体还限定拱形致动空间,该拱形致动空间在第一敞开端与终端之间围绕轴线限定致动弧段,其中,转子臂构造成沿着第二弧段在致动空间内旋转运动,并且第一活塞设置在所述第一壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第一压力腔室包括第一拱形腔室的部分或全部。
在第六十七方面,根据方面六十一至六十六中任一方面,第一壳体包括第一拱形腔室壳体,第一拱形腔室壳体限定第一拱形腔室,其中,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,环部段在平面中具有第一外半径并限定垂直于平面的轴线,在平面中具有围绕轴线的第一内半径,且在平面中具有第一中半径,其中,第一壳体还限定第二拱形腔室,该第二拱形腔室包括内腔室壁,内腔室壁限定第二腔体,第二腔体在第二敞开端与第二封闭端之间在平面中限定第二环部段,并且具有与第二腔体流体连通的第二流体端口,第二环部段具有距轴线的第二外半径,第二外半径大于第一外半径并且在平面中关于轴线与第一外半径同心,在平面中具有小于第一内半径的第二内半径,且具有与第一中半径基本上相同的第二中半径,其中,第二拱形腔室围绕轴线在旋转上与第一拱形腔室相反地定向,且其中,第一拱形腔室壳体的至少一部分在平面中被封围在第二拱形腔室的至少一部分内并且在第一拱形腔室壳体与内腔室壁之间限定拱形管状空间,拱形致动空间在第一敞开端与第二敞开端之间围绕轴线在平面中限定第三弧段,转子臂构造成沿着第三弧段在致动空间内旋转运动,其中,拱形第一活塞设置在所述第一壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,且其中,旋转活塞致动器组件还包括管状拱形第二活塞,管状拱形第二活塞设置在所述第二壳体中,用于通过第二敞开端在平面中且在拱形管状空间中在第二拱形腔室中往复运动,其中,第二密封件、第三密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,第二活塞的第二部分接触转子臂。
在第六十八方面,一种旋转致动方法,包括:提供第一旋转活塞致动器,第一旋转致动器包括第一壳体、转子臂、拱形第一活塞、转子组件以及流体递送轴,第一壳体限定第一中心钻孔和第一拱形腔室,第一拱形腔室包括第一腔体,第一腔体具有与第一腔体和第一中心钻孔流体连通的第一致动器流体端口,拱形第一活塞设置在所述第一壳体中,用于在第一壳体中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第一压力腔室包括第一拱形腔室的部分或全部,第一活塞的第一部分接触转子臂,转子组件可旋转地围绕所述第一壳体且包括旋转输出管,其中,转子臂径向向外延伸到旋转输出管,且转子臂联接到旋转管,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;将受压流体提供到第二轴流体端口;迫使受压流体通过第一轴流体递送路径、第一轴流体端口、第一流体传输腔室和第一流体端口至第一压力腔室;迫使第一活塞从第一压力腔室部分地向外,以迫使转子组件沿第一方向旋转;沿与第一方向相反的第二方向旋转转子组件;以及迫使第一活塞部分地进入第一压力腔室,以迫使受压流体通过第一流体端口、第一流体传输腔室、第一轴流体端口和第一轴流体递送路径离开第二轴流体端口。
在第六十九方面,根据方面六十八,该方法还包括:从带有流体递送轴的第一组件配置中拆卸第一旋转致动器;在第二配置中将第一旋转致动器重新组装到流体递送轴;向第二轴流体端口提供受压流体;迫使受压流体通过第一轴流体递送路径、第一轴流体端口、第一流体传输腔室和第一流体端口到第一压力腔室;迫使第一活塞从第一压力腔室部分地向外,以迫使转子组件沿第二方向旋转;使转子组件沿与第二方向相反的方向旋转;以及迫使第一活塞部分地进入第一压力腔室,以迫使受压流体通过第一流体端口、第一流体传输腔室、第一轴流体端口和第一轴流体递送路径离开第二轴流体端口。
在第七十方面,根据方面六十八或六十九,第一中心钻孔限定第一钻孔部分和第二钻孔部分,其中,第一钻孔部分基本上沿第一中心钻孔的轴向长度的第一半部延伸,第二钻孔部分基本上沿第一中心钻孔的轴向长度的第二半部延伸,并且第一致动器流体端口限定在第一钻孔部分内;且其中,第一流体传输腔室沿第一中心钻孔的轴向长度的大致一半延伸,使得第一流体传输腔室在第一旋转致动器和流体递送轴的第一组件中沿第一钻孔部分延伸,并且第一流体传输腔室在第一旋转致动器和流体递送轴的第二组件中沿第二钻孔部分延伸。
在第七十一方面中,根据方面七十,该方法还包括:将第一旋转致动器从带有流体递送轴的第一组件配置拆卸,其中,第一中心钻孔部分、主体、第一轴流体密封件和第二轴流体密封件在第一配置中限定第一流体传输腔室;在第二配置中将第一旋转致动器重新组装到流体递送轴,其中,第二中心钻孔部分、主体、第一轴流体密封件和第二轴流体密封件限定第二配置中的第一流体传输腔室;将受压流体提供到第二轴流体端口;以及通过第一压力腔室阻止受压流体流动。
在第七十二方面,一种机器装置的臂,包括第一臂部分、第二臂部分和将第一臂部分枢转地连接到第二臂部分的接头部分,该接头部分包括第一旋转致动器,第一旋转致动器包括第一壳体、转子臂、拱形第一活塞、转子组件以及流体递送轴,第一壳体限定第一中心钻孔和第一拱形腔室,第一拱形腔室包括第一腔体,第一腔体具有与第一腔体和第一中心钻孔流体连通的第一致动器流体端口,拱形第一活塞设置在所述第一壳体中,用于在第一壳体中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第一压力腔室包括第一拱形腔室的部分或全部,第一活塞的第一部分接触转子臂,转子组件可旋转地围绕所述第一壳体且包括旋转输出管,其中,转子臂径向向外延伸到旋转输出管,且转子臂联接到旋转管,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。
在第七十三方面,根据方面七十二,转子组件固附至第一臂部分或与第一臂部分成一体。
在第七十四方面,根据方面七十二或七十三,壳体固附至第二臂部分或与第二臂部分成一体。
在第七十六方面,根据方面七十二至七十四中任一方面,臂还包括第二旋转致动器,第二旋转致动器包括第二壳体以及拱形第二活塞,第二壳体限定第二中心钻孔和第二拱形腔室,第二拱形腔室包括第二腔体,第二腔体具有与第二腔体和第二中心钻孔流体连通的第二致动器流体端口,拱形第二活塞设置在所述第二壳体中,用于在第二壳体中往复运动,其中,第二密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,第二压力腔室包括第二拱形腔室的部分或全部,且第二活塞的第一部分接触转子臂,其中,转子组件可旋转地围绕所述第二壳体,并且流体递送轴设置在所述第二中心钻孔中。
在第七十六方面,根据方面七十二至七十五中任一方面,流体递送轴限定轴线并且包括沿着主体的第一轴流体端口、靠近主体的终端的第二轴流体端口、以及由流体递送轴限定并且将第一轴流体端口流体连接到第二轴流体端口的第一轴流体递送路径,第一轴密封件沿着轴线在第一轴流体端口的第一轴向侧上围绕流体递送轴设置,第二轴密封件沿着轴线在第一轴流体端口的第二轴向侧上围绕流体递送轴设置,并与第一轴密封件相对,其中,第一中心钻孔、主体、第一轴流体密封件和第二轴流体密封件限定第一流体传输腔室,并且第一致动器流体端口与第一流体传输腔室流体连通。
在第七十七方面,根据方面七十六,第一中心钻孔还限定第一钻孔部分和第二钻孔部分,其中,第一钻孔部分基本上沿第一中心钻孔的轴向长度的第一半部延伸,第二钻孔部分基本上沿第一中心钻孔的轴向长度的第二半部延伸,并且第一致动器流体端口限定在第一钻孔部分内,其中,第一流体传输腔室沿第一中心钻孔的轴向长度的大致一半延伸,使得第一流体传输腔室在第一旋转致动器和流体递送轴的第一组件中沿第一钻孔部分延伸,并且第一流体传输腔室在第一旋转致动器和流体递送轴的第二组件中沿第二钻孔部分延伸。
在第七十八方面,一种旋转致动器,包括壳体,该壳体限定第一拱形腔室壳体,第一拱形腔室壳体限定第一拱形腔室、第二拱形腔室,第一拱形腔室包括第一腔体,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第一腔体流体连通的第一流体端口,环部段在平面中具有第一外半径并限定垂直于平面的轴线,在平面中具有围绕轴线的第一内半径,且在平面中具有第一中半径,第二拱形腔室包括内腔室壁,内腔室壁限定第二腔体,第二腔体在第二敞开端与第二封闭端之间在平面中限定第二环部段,并且具有与第二腔体流体连通的第二流体端口,第二环部段具有距轴线的第二外半径,第二外半径大于第一外半径并且在平面中关于轴线与第一外半径同心,在平面中具有小于第一内半径的第二内半径,且具有与第一中半径基本上相同的第二中半径,其中,第二拱形腔室围绕轴线在旋转上与第一拱形腔室相反地定向,且其中,第一拱形腔室壳体的至少一部分在平面中被封围在第二拱形腔室的至少一部分内并且在第一拱形腔室壳体与内腔室壁之间限定拱形管状空间,拱形致动空间在第一敞开端与第二敞开端之间围绕轴线在平面中限定第三弧段,转子臂构造成沿着第三弧段在致动空间内旋转运动,转子组件联接至转子臂,拱形第一活塞设置所述第一壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第一活塞的第一部分接触转子臂,管状拱形第二活塞设置在所述第二壳体中,用于通过第二敞开端在平面中且在拱形管状空间中在第二拱形腔室中往复运动,其中,第二密封件、第三密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,第二活塞的第二部分接触转子臂。
在第七十九方面,根据方面七十八,第二拱形腔室的至少一部分与第一拱形腔室在平面中轴向重叠。
在第八十方面,根据方面七十八或七十九,转子组件可旋转地通过轴颈支承在所述壳体中并包括沿轴线的旋转输出轴,其中,转子臂径向向内延伸到旋转输出轴,且转子臂联接到旋转输出轴。
在第八十一方面,根据方面七十八至八十中任一方面,转子组件可旋转地围绕所述壳体并且包括围绕轴线的旋转输出圆筒,其中,转子臂径向向外延伸到旋转输出圆筒,且转子臂联接到旋转输出圆筒。
在第八十二方面,根据方面七十八至八十一中任一方面,第一密封件围绕敞开端的内表面设置,并且构造成相对于敞开端保持静止。
在第八十三方面,根据方面七十八至八十二中任一方面,第一密封件围绕第一活塞的周界设置,并且构造成相对于第一部分保持静止。
在第八十四方面,根据方面七十八至八十三中任一方面,第一密封件为第一活塞提供载荷支撑。
在第八十五方面,根据方面七十八至八十四中任一方面,转子组件为壳体提供载荷支撑。
在第八十六方面,根据方面七十八至八十五中任一方面,壳体形成为单件式壳体。
在第八十七方面,根据方面七十八至八十六中任一方面,第一密封件是单件式密封件。
在第八十八方面,根据方面七十八至八十七中任一方面,第一活塞的横截面是实心的。
在第八十九方面,根据方面七十八至八十八中任一方面,第一活塞和第二活塞中的至少一个的横截面是至少部分空心的。
在第九十方面,根据方面七十八至八十九中任一方面,第一活塞的横截面具有正方形、矩形、卵形、椭圆形、八字形或圆形中的一种。
在第九十一方面,一种旋转致动方法,包括:提供旋转致动器,该旋转致动器包括壳体,该壳体限定第一拱形腔室壳体,第一拱形腔室壳体限定第一拱形腔室、第二拱形腔室,第一拱形腔室包括第一腔体,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第一腔体流体连通的第一流体端口,环部段在平面中具有第一外半径并限定垂直于平面的轴线,在平面中具有围绕轴线的第一内半径,且在平面中具有第一中半径,第二拱形腔室包括内腔室壁,内腔室壁限定第二腔体,第二腔体在第二敞开端与第二封闭端之间在平面中限定第二环部段,并且具有与第二腔体流体连通的第二流体端口,第二环部段具有距轴线的第二外半径,第二外半径大于第一外半径并且在平面中关于轴线与第一外半径同心,在平面中具有小于第一内半径的第二内半径,且具有与第一中半径基本上相同的第二中半径,其中,第二拱形腔室围绕轴线在旋转上与第一拱形腔室相反地定向,且其中,第一拱形腔室壳体的至少一部分在平面中被封围在第二拱形腔室的至少一部分内并且在第一拱形腔室壳体与内腔室壁之间限定拱形管状空间,拱形致动空间在第一敞开端与第二敞开端之间围绕轴线在平面中限定第三弧段,转子臂构造成沿着第三弧段在致动空间内旋转运动,转子组件联接至转子臂,拱形第一活塞设置所述第一壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第一活塞的第一部分接触转子臂,管状拱形第二活塞设置在所述第二壳体中,用于通过第二敞开端在平面中且在拱形管状空间中在第二拱形腔室中往复运动,其中,第二密封件、第三密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,第二活塞的第二部分接触转子臂;将受压流体施加到第一压力腔室;迫使第一活塞从第一压力腔室部分地向外,以迫使转子臂沿第一方向运动;使转子臂沿与第一方向相反的第二方向旋转;以及迫使第一活塞部分地进入第一压力腔室,以迫使受压流体离开第一流体端口。
在第九十二方面,根据方面九十一,使转子臂沿与第一方向相反的第二方向旋转包括:将受压流体施加到第二压力腔室,并且迫使第二活塞从第二压力腔室部分地向外,以迫使转子臂沿与第一方向相反的第二方向运动。
在第九十三方面,根据方面九十一或九十二,迫使第一活塞从第一压力腔室部分地向外以迫使转子臂沿第一方向运动还包括:以行程上基本恒定的转矩使转子臂沿第一方向运动。
在第九十四方面,一种机器装置的臂,包括第一臂部分、第二臂部分和将第一臂部分枢转地连接到第二臂部分的接头部分,该接头部分包括旋转致动器,旋转致动器包括壳体,该壳体限定第一拱形腔室壳体,第一拱形腔室壳体限定第一拱形腔室、第二拱形腔室,第一拱形腔室包括第一腔体,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第一腔体流体连通的第一流体端口,环部段在平面中具有第一外半径并限定垂直于平面的轴线,在平面中具有围绕轴线的第一内半径,且在平面中具有第一中半径,第二拱形腔室包括内腔室壁,内腔室壁限定第二腔体,第二腔体在第二敞开端与第二封闭端之间在平面中限定第二环部段,并且具有与第二腔体流体连通的第二流体端口,第二环部段具有距轴线的第二外半径,第二外半径大于第一外半径并且在平面中关于轴线与第一外半径同心,在平面中具有小于第一内半径的第二内半径,且具有与第一中半径基本上相同的第二中半径,其中,第二拱形腔室围绕轴线在旋转上与第一拱形腔室相反地定向,且其中,第一拱形腔室壳体的至少一部分在平面中被封围在第二拱形腔室的至少一部分内并且在第一拱形腔室壳体与内腔室壁之间限定拱形管状空间,拱形致动空间在第一敞开端与第二敞开端之间围绕轴线在平面中限定第三弧段,转子臂构造成沿着第三弧段在致动空间内旋转运动,转子组件联接至转子臂,拱形第一活塞设置所述第一壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第一活塞的第一部分接触转子臂,管状拱形第二活塞设置在所述第二壳体中,用于通过第二敞开端在平面中且在拱形管状空间中在第二拱形腔室中往复运动,其中,第二密封件、第三密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,第二活塞的第二部分接触转子臂。
在第九十五方面,根据方面九十四,转子组件固附至第一臂部分或与第一臂部分成一体。
在第九十六方面,根据方面九十四或九十五,壳体固附至第二臂部分或与第二臂部分成一体。
在第九十七方面,一种旋转致动器,包括壳体、转子臂、拱形第一活塞以及转子组件,该壳体限定第一拱形腔室,第一拱形腔室包括第一腔体,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,且具有与第一腔体流体连通的第一流体端口,第一弧段在平面中具有第一半径,第一半径限定垂直于该平面的轴线,拱形致动空间限定致动弧段,致动弧段在第一敞开端与终端之间围绕轴线,转子臂构造成沿着第二弧段在致动空间内旋转运动,拱形第一活塞设置在所述壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,该第一压力腔室包括第一拱形腔室的部分或全部,第一活塞的第一部分接触转子臂,转子组件可旋转地围绕所述壳体且包括围绕轴线的旋转输出管,其中,转子臂径向向外延伸到旋转输出管,且转子臂联接到旋转管。
在第九十八方面,根据方面九十七,旋转致动器还包括第二拱形腔室,该第二拱形腔室包括第二腔体,该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,并且具有与第二腔流体连通的第二流体端口。
在第九十九方面,根据方面九十九,第二弧段具有距轴线的第二半径,第二半径不同于第一半径。
在第一百方面,根据方面九十九,第二弧段在平面中关于轴线与第一弧段同心。
在第一百零一方面,根据方面九十九或一百,第二敞开端位于终端处,并且拱形腔室围绕轴线与第一拱形腔室在旋转上相反地定向。
在第一百零二方面,根据方面九十九至一百零一中任一方面,第二弧段不在平面中,并且第二拱形腔室的至少一部分在平面中与第一拱形腔室轴向重叠。
在第一百零三方面,根据方面九十九至一百零二中任一方面,旋转致动器还包括拱形第二活塞,拱形第二活塞设置在所述第二壳体中,且构造用于通过第二敞开端在第二拱形腔室中往复运动,其中,第二密封件、第二腔体、以及第二活塞限定第二压力腔室,第二压力腔室包括第二拱形腔室的部分或全部,第二活塞的第二部分接触转子臂。
在第一百零四方面,根据方面一百零三,将受压流体施加到第一压力腔室将迫使第一活塞从第一压力腔室部分地向外,以迫使转子臂沿第一方向旋转,并且,将受压流体施加到第二压力腔室将迫使第二活塞从第二压力腔室部分地向外,以迫使转子臂沿第二方向旋转。
在第一百零五方面中,根据方面一百零三或一百零四,第一活塞和第二活塞中的至少一个包括转子臂。
在第一百零六方面,根据方面九十七至一百零五中任一方面,转子组件的旋转将迫使第一活塞部分地进入第一压力腔室中,以对流体加压并迫使流体离开第一流体端口。
在第一百零七方面,根据方面九十七至一百零六中任一方面,旋转管包括转子臂。
在第一百零八方面,根据方面九十七至一百零七中任一方面,旋转致动器还包括第一壳体密封环槽、第二壳体密封环槽以及环形密封件,第一壳体密封环槽围绕轴线限定在转子组件中,第二壳体密封环槽围绕轴线限定在壳体中且与第一壳体密封环槽互补,环形密封件在第一壳体密封环槽和第二壳体密封环槽内在转子组件与壳体之间。
在第一百零九方面,一种旋转致动方法,包括:提供旋转致动器,旋转致动器包括壳体、转子臂、拱形第一活塞以及转子组件,该壳体限定第一拱形腔室,第一拱形腔室包括第一腔体,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,且具有与第一腔体流体连通的第一流体端口,第一弧段在平面中具有第一半径,第一半径限定垂直于该平面的轴线,拱形致动空间限定致动弧段,致动弧段在第一敞开端与终端之间围绕轴线,转子臂构造成沿着第二弧段在致动空间内旋转运动,拱形第一活塞设置在所述壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,该第一压力腔室包括第一拱形腔室的部分或全部,第一活塞的第一部分接触转子臂,转子组件可旋转地围绕所述壳体且包括围绕轴线的旋转输出管,其中,转子臂径向向外延伸到旋转输出管,且转子臂联接到旋转管;将受压流体施加到第一压力腔室;迫使第一活塞从第一压力腔室部分地向外,以迫使转子组件沿第一方向旋转;使转子组件沿与第一方向相反的第二方向旋转;以及迫使第一活塞部分地进入第一压力腔室,以迫使受压流体离开第一流体端口。
在第一百一十方面中,根据方面一百零九,壳体还限定第二拱形腔室,第二拱形腔室包括第二腔体,第二腔体在第二敞开端与第二封闭端之间围绕轴线限定第二弧段并且具有与第二腔体流体连通的第二流体端口,旋转致动器还包括设置在所述第一壳体中用于在第二拱形腔室中往复运动的拱形第二活塞,其中,第二密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,第二活塞的第一部分接触第二转子臂。
在第一百十一方面,根据方面一百一十,第二活塞定向在与第一活塞相同的旋转方向上。
在第一百十二方面,根据方面一百一十,第二活塞定向在与第一活塞相反的旋转方向上。
在第一百十三方面,根据方面一百一十至一百十二中任一方面,使转子组件沿与第一方向相反的第二方向旋转包括:将受压流体施加到第二压力腔室,并且迫使第二活塞从第二压力腔室部分地向外,以迫使转子组件沿与第一方向相反的第二方向旋转。
在第一百十四方面,根据方面一百一十至一百十三中任一方面,使转子组件沿与第一方向相反的第二方向旋转包括:将受压流体施加到第二压力腔室,并且迫使第一活塞部分地进入第一压力腔室,以迫使转子组件沿与第一方向相反的第二方向旋转。
在第一百十五方面,根据方面一百零九至一百十四中任一方面,迫使第一活塞从第一压力腔室部分地向外以迫使转子组件沿第一方向旋转还包括:以行程上基本恒定的转矩使转子组件沿第一方向旋转。
在第一百十六方面,一种机器装置的臂,包括第一臂部分、第二臂部分和将第一臂部分枢转地连接到第二臂部分的接头部分,该接头部分包括旋转致动器,旋转致动器包括壳体、转子臂、拱形第一活塞以及转子组件,该壳体限定第一拱形腔室,第一拱形腔室包括第一腔体,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,且具有与第一腔体流体连通的第一流体端口,第一弧段在平面中具有第一半径,第一半径限定垂直于该平面的轴线,拱形致动空间限定致动弧段,致动弧段在第一敞开端与终端之间围绕轴线,转子臂构造成沿着第二弧段在致动空间内旋转运动,拱形第一活塞设置在所述壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,该第一压力腔室包括第一拱形腔室的部分或全部,第一活塞的第一部分接触转子臂,转子组件可旋转地围绕所述壳体且包括围绕轴线的旋转输出管,其中,转子臂径向向外延伸到旋转输出管,且转子臂联接到旋转管。
在第一百十七方面,根据方面一百十六,转子组件固附至第一臂部分或与第一臂部分成一体。
在第一百十八方面,根据方面一百十六或一百十七,壳体固附至第二臂部分或与第二臂部分成一体。
一种旋转活塞致动器组件,包括第一旋转致动器,第一旋转致动器包括第一壳体、设置在所述第一壳体中的拱形第一活塞、以及第一拱形轴承套管组件,第一壳体限定第一拱形腔室,第一拱形腔室包括具有第一敞开端的第一腔体,拱形第一活塞用于通过第一敞开端在第一拱形腔室中往复运动,第一拱形轴承套管组件具有构造成与第一活塞的径向外侧接触的内表面。
各种实施例可包括以下特征中的某些、全部,或不包括以下特征。第一拱形轴承套管可包括拱形支承部分和拱形内衬部分,拱形内衬部分构造成适形于拱形支承部分的内表面。第一拱形轴承套管组件可移除地固附至第一壳体。第一旋转致动器还可包括转子组件,该转子组件可旋转地围绕所述第一壳体并在转子组件的内壁内限定第一中心钻孔,且其中,第一拱形轴承套管组件径向上布置在第一活塞与内壁之间,并与内壁和第一活塞的径向外侧接触。第一拱形轴承套管组件可在径向上布置在第一活塞与内壁之间,并与内壁和第一活塞的径向外侧接触。旋转致动器还可包括流体递送轴,流体递送轴具有细长主体,流体递送轴设置在由第一壳体限定的第二中心钻孔中且与第一腔体流体连通。转子组件还可包括围绕轴线的旋转输出管以及与第一活塞的第一部分接触的转子臂,所述转子臂径向向外延伸至旋转输出管并联接至旋转输出管。旋转致动器还可包括设置在第一中心钻孔内的第二旋转致动器。第二旋转致动器还可包括第二壳体和设置在所述第二壳体中的拱形第二活塞,第二壳体限定第二拱形腔室,第二拱形腔室包括具有第二敞开端的第二腔体,拱形第二活塞用于通过第二敞开端在第二拱形腔室中往复运动。旋转致动器还可包括第二拱形轴承套管组件,第二拱形轴承套管组件在径向上布置在第二活塞与内壁之间,并与内壁和第二活塞的径向外侧接触。第一拱形轴承套管可包括成组轴承。第一拱形轴承套管可包括摩擦减小涂层。
一种示例性旋转致动方法,包括:提供第一旋转致动器,第一旋转致动器包括第一壳体、设置在所述第一壳体中的拱形第一活塞、以及第一拱形轴承套管组件,第一壳体限定第一拱形腔室,第一拱形腔室包括具有第一敞开端的第一腔体,拱形第一活塞用于通过第一敞开端在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第一压力腔室包括第一拱形腔室的部分或全部,第一拱形轴承套管组件具有构造成与第一活塞的径向外侧接触的内表面;迫使第一活塞从第一压力腔室部分旋转地向外;以及通过第一拱形轴承套管部分向活塞的径向外侧施加第一径向力。
各种实施方式可包括以下特征中的某些、全部,或不包括以下特征。该方法还可包括:迫使第一活塞部分径向向外、以第二径向力使第一活塞接触到第一拱形轴承套管组件、将第二径向力传递至第一壳体、以及通过第一拱形轴承套管组件约束第二径向力。该方法还可包括:提供第二旋转致动器,其中,转子组件可旋转地围绕第一旋转致动器和第二旋转致动器。该方法还可包括:将第一径向力通过第一拱形轴承套管组件重新引导至转子组件,转子组件可旋转地围绕所述第一壳体并在转子组件的内壁内限定中心钻孔,其中,第一拱形轴承套管组件可移除地固附至第一壳体。该方法还可包括:将第一径向力通过第一拱形轴承套管组件重新引导至第一壳体,其中,第一拱形轴承套管组件可移除地固附至第一壳体。通过第一拱形轴承套管部分向活塞的径向外侧施加第一径向力可包括:向与活塞的径向外侧接触的成组轴承施加第一径向力。第一拱形轴承套管部分可包括摩擦减小涂层,且其中,通过第一拱形轴承套管部分向活塞的径向外侧施加第一径向力还可包括:向与活塞的径向外侧接触的摩擦减小涂层施加第一径向力。
一种示例性流体致动器,包括限定第一腔室的壳体、第一活塞组件和第二活塞组件,第一腔室包括第一腔体、与第一腔体流体连通的第一流体端口、以及第一敞开端,第一活塞组件包括管状第一活塞,管状第一活塞限定第二腔室,第二腔室包括第二腔体、与第二腔体流体连通第二流体端口、以及第二敞开端,管状第一活塞设置在所述第一壳体内,用于通过第一敞开端在第一腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第二活塞组件包括第二活塞,第二活塞设置在所述第一活塞组件中,用于通过第二敞开端在第二腔室中往复运动,其中,第二密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,且第二活塞的第一部分接触第一端部执行器。
各种实施例可包括以下特征中的某些、全部,或不包括以下特征。第一腔室可以是拱形第一腔室,拱形第一腔室包括第一敞开端和第一封闭端,管状第一活塞可以是拱形管状第一活塞,第二腔室可以是拱形第二腔室,拱形第二腔室包括第二敞开端和第二封闭端,第二活塞可以是拱形第二活塞,端部执行器可以是转子臂。壳体可还限定第三拱形腔室,第三拱形腔室包括第三腔体、与第三腔体流体连通的第三流体端口、以及第三敞开端,第一活塞组件还包括拱形管状第三活塞,拱形管状第三活塞限定第四拱形腔室,第四拱形腔室包括第四腔体、与第四腔体流体连通的第四流体端口、以及第四敞开端,拱形管状第三活塞设置在所述第一壳体中,用于通过第三敞开端在第三拱形腔室中往复运动,其中,第三密封件、第三腔体和第三活塞限定第三压力腔室,第二活塞组件还包括拱形第四活塞,拱形第四活塞设置在所述第一活塞组件中,用于通过第四敞开端在第四拱形腔室中往复运动,其中,第四密封件、第四腔体和第四活塞限定第四压力腔室,并且第四活塞的第一部分接触第二端部执行器。流体致动器还可包括转子臂,其中,第一腔室可以是拱形第一腔室,管状第一活塞可以是拱形管状第一活塞,第二腔室可以是拱形第二腔室,第二活塞可以是拱形第二活塞,第三腔室可以是拱形第三腔室,管状第三活塞可以是拱形管状第三活塞,第四腔室可以是拱形第四腔室,第四活塞可以是拱形第四活塞,第一端部执行器可以是转子臂,第二端部执行器可以是转子臂。第二活塞可以在与第一活塞相同的旋转方向上定向。第二活塞可以在与第一活塞相反的旋转方向上定向。将受压流体施加到第三压力腔室可迫使第三活塞从第三压力腔室部分地向外,以迫使第一活塞组件沿第一方向旋转,将受压流体施加到第四压力腔室迫使第四活塞从第四压力腔室部分地向外,以迫使第二活塞组件沿第一方向旋转,第二活塞组件沿与第一方向相反的第二方向的旋转可迫使第四活塞部分地进入第四压力腔室,以迫使受压流体离开第四流体端口,并且第一活塞组件沿第二方向的旋转可迫使第三活塞部分地进入第三压力腔室,以迫使受压流体离开第三流体端口。壳体还可限定拱形致动空间,该拱形致动空间限定围绕第一敞开端与终端之间的轴线的致动弧段,且流体致动器还可包括转子组件,该转子组件包括可旋转地围绕所述壳体的旋转输出管,其中,转子臂可径向向外延伸到旋转输出管,并且转子臂联接到旋转管。第一密封件可围绕第一敞开端的内表面设置。第一密封件可围绕第一活塞的周界设置且构造成相对于第一活塞保持静止。第二密封件可围绕第二敞开端的内表面设置。第二密封件可围绕第二活塞的周界设置且构造成相对于第二活塞保持静止。壳体可形成为一件式壳体。第一活塞可具有正方形、矩形、卵形、椭圆形、8字形或圆形截面中的一种。第一活塞组件还可限定流体连接第一腔体和第二腔体的流体端口。管状第一活塞的第一部分可接触第二端部执行器。
一种示例性流体致动方法,包括:提供流体致动器,该流体致动器包括壳体、第一活塞组件和第二活塞组件,该壳体限定第一腔室,第一腔室包括第一腔体、与第一腔体流体连通的第一流体端口、以及第一敞开端,第一活塞组件包括管状第一活塞,管状第一活塞限定第二腔室,第二腔室包括第二腔体、与第二腔体流体连通的第二流体端口、以及第二敞开端,管状第一活塞设置在所述第一壳体中,用于通过第一敞开端在第一腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第二活塞组件包括第二活塞,第二活塞设置在所述第一活塞组件中,用于通过第二敞开端在第二腔室中往复运动,其中,第二密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,第二活塞的第一部分接触第一端部执行器;将受压流体施加到第一压力腔室;迫使第一活塞从第一压力腔室部分地向外,以迫使端部执行器沿第一方向;迫使端部执行器沿与第一方向相反的第二方向;迫使第一活塞部分地进入第一压力腔室,以迫使受压流体离开第一流体端口;将受压流体施加到第二压力腔室;迫使第二活塞从第二压力腔室部分地向外,以迫使第一活塞组件沿第一方向;迫使第一活塞组件沿第二方向;以及迫使将第二活塞部分地进入第二压力腔室中以迫使受压流体离开第二流体端口。第一腔室可以是拱形第一腔室,拱形第一腔室包括第一敞开端和第一封闭端,管状第一活塞可以是拱形管状第一活塞,第二腔室可以是拱形第二腔室,拱形第二腔室包括第二敞开端和第二封闭端,第二活塞可以是拱形第二活塞,端部执行器可以是转子臂,迫使第一活塞从第一压力腔部分地向外以迫使端部执行器沿第一方向还可包括:在行程上以基本恒定的转矩沿第一方向旋转转子臂,并且迫使第二活塞从第二压力腔室部分地向外以迫使第一活塞组件沿第一方向还可包括:在行程上以基本恒定的转矩沿第一方向旋转第一活塞组件。
一种示例性机器装置的臂,包括第一臂部分、第二臂部分和将第一臂部分连接到第二臂部分的接头部分,该接头部分包括流体致动器,该流体致动器包括:壳体、第一活塞组件和第二活塞组件,壳体限定第一腔室,第一腔室包括第一腔体、与第一腔体流体连通的第一流体端口、以及第一敞开端,第一活塞组件包括管状第一活塞,管状第一活塞限定第二腔室,第二腔室包括第二腔体、与第二腔体流体连通的第二流体端口、以及第二敞开端,管状第一活塞设置在所述第一壳体中,用于通过第一敞开端在第一腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第二活塞组件包括第二活塞,第二活塞设置在所述第一活塞组件中,用于通过第二敞开端在第二腔室中往复运动,其中,第二密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,第二活塞的第一部分接触第一端部执行器。
各种实施例可包括以下特征中的某些、全部,或不包括以下特征。端部执行器可固附至第一臂部分或与第一臂部分成一体。壳体可固附至第二臂部分或与第二臂部分成一体。
一种示例性多轴线旋转致动器,包括第一旋转活塞致动器和第二旋转活塞致动器,第一旋转活塞致动器构造成围绕第一轴线可控制地致动第一连杆与第二连杆之间的第一枢转接头,第二旋转活塞致动器构造成围绕第二轴线可控制地致动将第二连杆连接到第三连杆的第二枢转接头。
各种实施例可包括以下特征中的某些、全部,或不包括以下特征。第一轴线可平行于第二轴线。第一轴线可垂直于第二轴线。第一轴线可与第二轴线相交。第一旋转活塞致动器和第二旋转活塞致动器中的至少一个可包括壳体、转子臂、拱形第一活塞以及转子组件,该壳体限定第一拱形腔室以及拱形致动空间,第一拱形腔室包括第一腔体,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,且具有与第一腔体流体连通的第一流体端口,第一弧段在平面中具有第一半径,第一半径限定垂直于该平面的轴线,拱形致动空间限定致动弧段,致动弧段在第一敞开端与终端之间围绕轴线,转子臂构造成沿着第二弧段在致动空间内旋转运动,拱形第一活塞设置在所述壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,该第一压力腔室包括第一拱形腔室的部分或全部,第一活塞的第一部分接触转子臂,转子组件可旋转地围绕所述壳体且包括围绕轴线的旋转圆筒,其中,转子臂径向向外延伸到旋转圆筒,且转子臂联接到旋转圆筒,其中,壳体联接到第一连杆、第二连杆或第三连杆中选定的一个,且转子组件联接到第一连杆、第二连杆或第三连杆中的另一个。多轴线旋转致动器还可包括第二拱形腔室,该第二拱形腔室包括第二腔体,该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,并且具有与第二腔流体连通的第二流体端口。第二弧段可具有距轴线的第二半径,第二半径不同于第一半径。第二弧段可在平面中围绕轴线与第一弧段同心。第二敞开端可位于终端处,并且拱形腔室可围绕轴线与第一拱形腔室在旋转上相反地定向。第二弧段可不在平面中,并且第二拱形腔室的至少一部分可在平面中与第一拱形腔室轴向重叠。多轴线旋转致动器还可包括拱形第二活塞,拱形第二活塞设置在所述第二壳体中,用于通过第二敞开端在第二拱形腔室中往复运动,其中,第二密封件、第二腔体、以及第二活塞限定第二压力腔室,第二压力腔室包括第二拱形腔室的部分或全部,第二活塞的第二部分接触转子臂。转子组件可为壳体提供载荷支撑。第一旋转活塞致动器和第二旋转活塞致动器中的至少一个可包括壳体,该壳体限定第一拱形腔室、第二拱形腔室以及拱形致动空间,第一拱形腔室包括第一腔体,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,且具有与第一腔体流体连通的第一流体端口,环部段在平面中具有第一外半径,第一半径限定垂直于该平面的轴线,在平面中具有第一内半径且在平面中具有第一中半径,第二拱形腔室包括内腔室壁,内腔室壁限定第二腔体,第二腔体在第二敞开端与第二封闭端之间的平面中限定第二环部段,且具有与第二腔体流体连通的第二流体端口,第二环部段具有距轴线的第二外半径,第二外半径大于第一外半径且在平面中关于轴线与第一外半径同心,且具有平面中小于第一内半径的第二内半径,且第二中半径基本上与第一中半径相同,其中,第二拱形腔室定向成围绕轴线在旋转上与第一拱形腔室相反地定向,且其中,第一拱形腔室壳体的至少一部分在平面中被封围在第二拱形腔室的一部分内,从而在第一拱形腔室壳体与内腔室壁之间限定拱形管状空间,拱形致动空间限定在第一敞开端与第二敞开端之间围绕轴线在平面中的第三弧段、转子臂、转子组件、拱形第一活塞、以及管状拱形第二活塞,转子臂构造成沿第三弧段在致动空间内旋转运动,转子组件联接至转子臂,拱形第一活塞设置在所述第一壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第一活塞的第一部分接触转子臂,管状拱形第二活塞设置在所述第二壳体中,用于通过第二敞开端在平面中且在拱形管状空间中在第二拱形腔室中往复运动,其中,第二密封件、第三密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,且第二活塞的第二部分接触转子臂,其中,壳体联接到第一连杆、第二连杆或第三连杆中选定的一个,且转子组件联接到第一连杆、第二连杆或第三连杆中的另一个。
一种示例性多轴线旋转致动方法,包括:提供多轴线旋转致动器,该多轴线旋转致动器包括第一旋转活塞致动器和第二旋转活塞致动器,第一旋转活塞致动器构造成围绕第一轴线可控制地致动第一连杆与第二连杆之间的第一枢转接头,第二旋转活塞致动器构造成围绕第二轴线可控制地致动第二枢转接头,该第二枢转接头将第二连杆连接到第三连杆;将受压流体施加到第一旋转活塞致动器;迫使第一枢转接头沿第一方向围绕第一轴线致动;迫使第一枢转接头沿与第一方向相反的第二方向围绕第一轴线致动;将受压流体施加到第二旋转活塞致动器;迫使第二枢转接头沿第三方向围绕第二轴线致动;以及迫使第二枢转接头沿与第三方向相反的第四方向围绕第二轴线致动。
各种实施方式可包括以下特征中的某些、全部,或不包括以下特征。将受压流体施加到第一旋转活塞致动器还可包括:将受压流体施加到第一旋转活塞致动器的第一压力腔室,该第一压力腔室构造成迫使第一枢转接头沿第一方向致动,且其中,将受压流体施加到第二旋转活塞致动器还可包括:将受压流体施加到第二旋转活塞致动器的第三压力腔室,该第三压力腔室构造成迫使第二枢转接头沿第三方向致动,并且该方法还可包括:将受压流体施加到第一旋转活塞致动器的第二压力腔室,该第二压力腔室构造成迫使第一枢转接头沿第二方向致动;迫使第一枢转接头沿第二方向围绕第一轴线致动,将受压流体施加到第二旋转活塞致动器的第四压力腔室,该第四压力腔室构造成迫使第一枢转接头沿第二方向致动;以及迫使第二枢转接头沿第四方向围绕第二轴线致动。
一种示例性机器装置的臂,包括第一臂部分、第二臂部分和将第一臂部分枢转地连接到第二臂部分的接头部分,该接头部分包括多轴线旋转致动器,多轴线旋转致动器包括第一旋转活塞致动器和第二旋转活塞致动器,第一旋转活塞致动器构造成围绕第一轴线可控制地致动第一连杆与第二连杆之间的第一枢转接头,第二旋转活塞致动器构造成围绕第二轴线可控制地致动第二枢转接头,该第二枢转接头将第二连杆连接至第三连杆。
各种实施例可包括以下特征中的某些、全部,或不包括以下特征。第一轴线可平行于第二轴线。第一轴线可垂直于第二轴线。第一轴线可与第二轴线相交。第一旋转活塞致动器和第二旋转活塞致动器中的至少一个可包括壳体、转子臂、拱形第一活塞以及转子组件,该壳体限定第一拱形腔室以及拱形致动空间,第一拱形腔室包括第一腔体,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,且具有与第一腔体流体连通的第一流体端口,第一弧段在平面中具有第一半径,第一半径限定垂直于该平面的轴线,拱形致动空间限定致动弧段,致动弧段在第一敞开端与终端之间围绕轴线,转子臂构造成沿着第二弧段在致动空间内旋转运动,拱形第一活塞设置在所述壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,该第一压力腔室包括第一拱形腔室的部分或全部,第一活塞的第一部分接触转子臂,转子组件可旋转地围绕所述壳体且包括围绕轴线的旋转圆筒,其中,转子臂径向向外延伸到旋转圆筒,且转子臂联接到旋转圆筒,其中,壳体联接到第一连杆、第二连杆或第三连杆中选定的一个,且转子组件联接到第一连杆、第二连杆或第三连杆中的另一个。
一种示例性旋转活塞致动器组件,包括第一旋转致动器,第一旋转致动器包括第一壳体、转子臂、拱形第一活塞、转子组件以及流体递送轴,第一壳体限定第一中心钻孔和第一拱形腔室,第一拱形腔室包括第一腔体,第一腔体具有与第一腔体和第一中心钻孔流体连通的第一致动器流体端口,拱形第一活塞设置在所述第一壳体中,用于在第一壳体中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第一压力腔室包括第一拱形腔室的部分或全部,第一活塞的第一部分接触转子臂,转子组件可旋转地围绕所述第一壳体且包括旋转输出管,其中,转子臂径向向外延伸到旋转输出管,且转子臂联接到旋转管,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。
各种实施例可包括以下特征中的某些、全部,或不包括以下特征。旋转活塞致动器组件还可包括第二旋转致动器,第二旋转致动器包括第二壳体以及拱形第二活塞,第二壳体限定第二中心钻孔和第二拱形腔室,第二拱形腔室包括第二腔体,第二腔体具有与第二腔体和第二中心钻孔流体连通的第二致动器流体端口,拱形第二活塞设置在所述第二壳体中,用于在第二壳体中往复运动,其中,第二密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,第二压力腔室包括第二拱形腔室的部分或全部,且第二活塞的第一部分接触转子臂,其中,转子组件可旋转地围绕所述第二壳体,并且流体递送轴设置在所述第二中心钻孔中。流体递送轴可限定轴线并且可包括沿着主体的第一轴流体端口、靠近主体的终端的第二轴流体端口、以及由流体递送轴限定并且将第一轴流体端口流体连接到第二轴流体端口的第一轴流体递送路径,第一轴密封件沿着轴线在第一轴流体端口的第一轴向侧上围绕流体递送轴设置,第二轴密封件沿着轴线在第一轴流体端口的第二轴向侧上围绕流体递送轴设置,并与第一轴密封件相对,其中,第一中心钻孔、主体、第一轴流体密封件和第二轴流体密封件限定第一流体传输腔室,并且第一致动器流体端口与第一流体传输腔室流体连通。第一中心钻孔还可限定第一钻孔部分和第二钻孔部分,其中,第一钻孔部分基本上沿第一中心钻孔的轴向长度的第一半部延伸,第二钻孔部分基本上沿第一中心钻孔的轴向长度的第二半部延伸,并且第一致动器流体端口限定在第一钻孔部分内,其中,第一流体传输腔室可沿第一中心钻孔的轴向长度的大致一半延伸,使得第一流体传输腔室在第一旋转致动器和流体递送轴的第一组件中沿第一钻孔部分延伸,并且第一流体传输腔室可在第一旋转致动器和流体递送轴的第二组件中沿第二钻孔部分延伸。第一拱形腔室还可限定第一敞开端,且第一活塞还可包括第一活塞组件,第一活塞组件包括管状第一活塞,管状第一活塞限定第二腔室,第二腔室包括第二腔体、与第二腔体流体连通第二流体端口、以及第二敞开端,管状第一活塞设置在所述第一壳体内,用于通过第一敞开端在第一腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,且旋转活塞致动器还可包括第二活塞组件,第二活塞组件包括第二活塞,第二活塞设置在所述第一活塞组件中,用于通过第二敞开端在第二腔室中往复运动,其中,第二密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,且第二活塞的第一部分接触第一端部执行器。第一腔体可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第一腔体流体连通的第一流体端口,第一弧段在平面中具有第一半径,第一半径限定垂直于平面的轴线,并且第一壳体还限定拱形致动空间,该拱形致动空间在第一敞开端与终端之间围绕轴线限定致动弧段,其中,转子臂构造成沿着第二弧段在致动空间内旋转运动,并且第一活塞设置在所述第一壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第一压力腔室包括第一拱形腔室的部分或全部。第一壳体可包括第一拱形腔室壳体,第一拱形腔室壳体限定第一拱形腔室,其中,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,环部段在平面中具有第一外半径并限定垂直于平面的轴线,在平面中具有围绕轴线的第一内半径,且在平面中具有第一中半径,其中,第一壳体还限定第二拱形腔室,该第二拱形腔室包括内腔室壁,内腔室壁限定第二腔体,第二腔体在第二敞开端与第二封闭端之间在平面中限定第二环部段,并且具有与第二腔体流体连通的第二流体端口,第二环部段具有距轴线的第二外半径,第二外半径大于第一外半径并且在平面中关于轴线与第一外半径同心,在平面中具有小于第一内半径的第二内半径,且具有与第一中半径基本上相同的第二中半径,其中,第二拱形腔室围绕轴线在旋转上与第一拱形腔室相反地定向,且其中,第一拱形腔室壳体的至少一部分在平面中被封围在第二拱形腔室的至少一部分内并且在第一拱形腔室壳体与内腔室壁之间限定拱形管状空间,拱形致动空间在第一敞开端与第二敞开端之间围绕轴线在平面中限定第三弧段,转子臂构造成沿着第三弧段在致动空间内旋转运动,其中,拱形第一活塞设置在所述第一壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,且其中,旋转活塞致动器组件还包括管状拱形第二活塞,管状拱形第二活塞设置在所述第二壳体中,用于通过第二敞开端在平面中且在拱形管状空间中在第二拱形腔室中往复运动,其中,第二密封件、第三密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,第二活塞的第二部分接触转子臂。
一种示例性旋转致动方法,包括:提供第一旋转活塞致动器,第一旋转致动器包括第一壳体、转子臂、拱形第一活塞、转子组件以及流体递送轴,第一壳体限定第一中心钻孔和第一拱形腔室,第一拱形腔室包括第一腔体,第一腔体具有与第一腔体和第一中心钻孔流体连通的第一致动器流体端口,拱形第一活塞设置在所述第一壳体中,用于在第一壳体中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第一压力腔室包括第一拱形腔室的部分或全部,第一活塞的第一部分接触转子臂,转子组件可旋转地围绕所述第一壳体且包括旋转输出管,其中,转子臂径向向外延伸到旋转输出管,且转子臂联接到旋转管,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;将受压流体提供到第二轴流体端口;迫使受压流体通过第一轴流体递送路径、第一轴流体端口、第一流体传输腔室和第一流体端口至第一压力腔室;迫使第一活塞从第一压力腔室部分地向外,以迫使转子组件沿第一方向旋转;沿与第一方向相反的第二方向旋转转子组件;以及迫使第一活塞部分地进入第一压力腔室,以迫使受压流体通过第一流体端口、第一流体传输腔室、第一轴流体端口和第一轴流体递送路径离开第二轴流体端口。
各种实施方式可包括以下特征中的某些、全部,或不包括以下特征。该方法还可包括:从带有流体递送轴的第一组件配置中拆卸第一旋转致动器;在第二配置中将第一旋转致动器重新组装到流体递送轴;向第二轴流体端口提供受压流体;迫使受压流体通过第一轴流体递送路径、第一轴流体端口、第一流体传输腔室和第一流体端口到第一压力腔室;迫使第一活塞从第一压力腔室部分地向外,以迫使转子组件沿第二方向旋转;使转子组件沿与第二方向相反的方向旋转;以及迫使第一活塞部分地进入第一压力腔室,以迫使受压流体通过第一流体端口、第一流体传输腔室、第一轴流体端口和第一轴流体递送路径离开第二轴流体端口。第一中心钻孔可限定第一钻孔部分和第二钻孔部分,其中,第一钻孔部分基本上沿第一中心钻孔的轴向长度的第一半部延伸,第二钻孔部分基本上沿第一中心钻孔的轴向长度的第二半部延伸,并且第一致动器流体端口限定在第一钻孔部分内;且其中,第一流体传输腔室沿第一中心钻孔的轴向长度的大致一半延伸,使得第一流体传输腔室在第一旋转致动器和流体递送轴的第一组件中沿第一钻孔部分延伸,并且第一流体传输腔室在第一旋转致动器和流体递送轴的第二组件中沿第二钻孔部分延伸。该方法还可包括:将第一旋转致动器从带有流体递送轴的第一组件配置拆卸,其中,第一中心钻孔部分、主体、第一轴流体密封件和第二轴流体密封件在第一配置中限定第一流体传输腔室;在第二配置中将第一旋转致动器重新组装到流体递送轴,其中,第二中心钻孔部分、主体、第一轴流体密封件和第二轴流体密封件限定第二配置中的第一流体传输腔室;将受压流体提供到第二轴流体端口;以及通过第一压力腔室阻止受压流体流动。
另一示例性机器装置的臂,包括第一臂部分、第二臂部分和将第一臂部分枢转地连接到第二臂部分的接头部分,该接头部分包括第一旋转致动器,第一旋转致动器包括第一壳体、转子臂、拱形第一活塞、转子组件以及流体递送轴,第一壳体限定第一中心钻孔和第一拱形腔室,第一拱形腔室包括第一腔体,第一腔体具有与第一腔体和第一中心钻孔流体连通的第一致动器流体端口,拱形第一活塞设置在所述第一壳体中,用于在第一壳体中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第一压力腔室包括第一拱形腔室的部分或全部,第一活塞的第一部分接触转子臂,转子组件可旋转地围绕所述第一壳体且包括旋转输出管,其中,转子臂径向向外延伸到旋转输出管,且转子臂联接到旋转管,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。
各种实施例可包括以下特征中的某些、全部,或不包括以下特征。转子组件可固附至第一臂部分或与第一臂部分成一体。壳体可固附至第二臂部分或与第二臂部分成一体。臂还可包括第二旋转致动器,第二旋转致动器包括第二壳体以及拱形第二活塞,第二壳体限定第二中心钻孔和第二拱形腔室,第二拱形腔室包括第二腔体,第二腔体具有与第二腔体和第二中心钻孔流体连通的第二致动器流体端口,拱形第二活塞设置在所述第二壳体中,用于在第二壳体中往复运动,其中,第二密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,第二压力腔室包括第二拱形腔室的部分或全部,且第二活塞的第一部分接触转子臂,其中,转子组件可旋转地围绕所述第二壳体,并且流体递送轴设置在所述第二中心钻孔中。流体递送轴可限定轴线并且可包括沿着主体的第一轴流体端口、靠近主体的终端的第二轴流体端口、以及由流体递送轴限定并且将第一轴流体端口流体连接到第二轴流体端口的第一轴流体递送路径,第一轴密封件沿着轴线在第一轴流体端口的第一轴向侧上围绕流体递送轴设置,第二轴密封件沿着轴线在第一轴流体端口的第二轴向侧上围绕流体递送轴设置,并与第一轴密封件相对,其中,第一中心钻孔、主体、第一轴流体密封件和第二轴流体密封件限定第一流体传输腔室,并且第一致动器流体端口与第一流体传输腔室流体连通。第一中心钻孔还可限定第一钻孔部分和第二钻孔部分,其中,第一钻孔部分基本上沿第一中心钻孔的轴向长度的第一半部延伸,第二钻孔部分基本上沿第一中心钻孔的轴向长度的第二半部延伸,并且第一致动器流体端口限定在第一钻孔部分内,其中,第一流体传输腔室沿第一中心钻孔的轴向长度的大致一半延伸,使得第一流体传输腔室在第一旋转致动器和流体递送轴的第一组件中沿第一钻孔部分延伸,并且第一流体传输腔室在第一旋转致动器和流体递送轴的第二组件中沿第二钻孔部分延伸。
另一示例性旋转致动器,包括壳体,该壳体限定第一拱形腔室壳体,第一拱形腔室壳体限定第一拱形腔室、第二拱形腔室,第一拱形腔室包括第一腔体,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第一腔体流体连通的第一流体端口,环部段在平面中具有第一外半径并限定垂直于平面的轴线,在平面中具有围绕轴线的第一内半径,且在平面中具有第一中半径,第二拱形腔室包括内腔室壁,内腔室壁限定第二腔体,第二腔体在第二敞开端与第二封闭端之间在平面中限定第二环部段,并且具有与第二腔体流体连通的第二流体端口,第二环部段具有距轴线的第二外半径,第二外半径大于第一外半径并且在平面中关于轴线与第一外半径同心,在平面中具有小于第一内半径的第二内半径,且具有与第一中半径基本上相同的第二中半径,其中,第二拱形腔室围绕轴线在旋转上与第一拱形腔室相反地定向,且其中,第一拱形腔室壳体的至少一部分在平面中被封围在第二拱形腔室的至少一部分内并且在第一拱形腔室壳体与内腔室壁之间限定拱形管状空间,拱形致动空间在第一敞开端与第二敞开端之间围绕轴线在平面中限定第三弧段,转子臂构造成沿着第三弧段在致动空间内旋转运动,转子组件联接至转子臂,拱形第一活塞设置所述第一壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第一活塞的第一部分接触转子臂,管状拱形第二活塞设置在所述第二壳体中,用于通过第二敞开端在平面中且在拱形管状空间中在第二拱形腔室中往复运动,其中,第二密封件、第三密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,第二活塞的第二部分接触转子臂。
各种实施例可包括以下特征中的某些、全部,或不包括以下特征。第二拱形腔室的至少一部分可在平面中与第一拱形腔室轴向重叠。转子组件可旋转地通过轴颈支承在所述壳体中并可包括沿轴线的旋转输出轴,其中,转子臂径向向内延伸到旋转输出轴,且转子臂联接到旋转输出轴。转子组件可旋转地围绕所述壳体并可包括围绕轴线的旋转输出圆筒,其中,转子臂径向向外延伸到旋转输出圆筒,且转子臂联接到旋转输出圆筒。第一密封件可围绕敞开端的内表面设置且可构造成相对于敞开端保持静止。第一密封件可围绕第一活塞的周界设置且可构造成相对于第一部分保持静止。第一密封件可为第一活塞提供载荷支撑。转子组件可为壳体提供载荷支撑。壳体可形成为一件式壳体。第一密封件凹部直径可以是一件式密封件。第一活塞的横截面可以是实心的。第一活塞和第二活塞中的至少一个可以具有至少部分空心的横截面。第一活塞可具有正方形、矩形、卵形、椭圆形、8字形或圆形截面中的一种。
另一示例性旋转致动方法,包括:提供旋转致动器,该旋转致动器包括壳体,该壳体限定第一拱形腔室壳体,第一拱形腔室壳体限定第一拱形腔室、第二拱形腔室,第一拱形腔室包括第一腔体,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第一腔体流体连通的第一流体端口,环部段在平面中具有第一外半径并限定垂直于平面的轴线,在平面中具有围绕轴线的第一内半径,且在平面中具有第一中半径,第二拱形腔室包括内腔室壁,内腔室壁限定第二腔体,第二腔体在第二敞开端与第二封闭端之间在平面中限定第二环部段,并且具有与第二腔体流体连通的第二流体端口,第二环部段具有距轴线的第二外半径,第二外半径大于第一外半径并且在平面中关于轴线与第一外半径同心,在平面中具有小于第一内半径的第二内半径,且具有与第一中半径基本上相同的第二中半径,其中,第二拱形腔室围绕轴线在旋转上与第一拱形腔室相反地定向,且其中,第一拱形腔室壳体的至少一部分在平面中被封围在第二拱形腔室的至少一部分内并且在第一拱形腔室壳体与内腔室壁之间限定拱形管状空间,拱形致动空间在第一敞开端与第二敞开端之间围绕轴线在平面中限定第三弧段,转子臂构造成沿着第三弧段在致动空间内旋转运动,转子组件联接至转子臂,拱形第一活塞设置所述第一壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第一活塞的第一部分接触转子臂,管状拱形第二活塞设置在所述第二壳体中,用于通过第二敞开端在平面中且在拱形管状空间中在第二拱形腔室中往复运动,其中,第二密封件、第三密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,第二活塞的第二部分接触转子臂;将受压流体施加到第一压力腔室;迫使第一活塞从第一压力腔室部分地向外,以迫使转子臂沿第一方向运动;使转子臂沿与第一方向相反的第二方向旋转;以及迫使第一活塞部分地进入第一压力腔室,以迫使受压流体离开第一流体端口。
各种实施方式可包括以下特征中的某些、全部,或不包括以下特征。使转子臂沿与第一方向相反的第二方向旋转可包括:将受压流体施加到第二压力腔室,并且迫使第二活塞从第二压力腔室部分地向外,以迫使转子臂沿与第一方向相反的第二方向运动。迫使第一活塞从第一压力腔室部分地向外以迫使转子臂沿第一方向运动还可包括:以行程上基本恒定的转矩使转子臂沿第一方向运动。
另一示例性机器装置的臂,包括第一臂部分、第二臂部分和将第一臂部分枢转地连接到第二臂部分的接头部分,该接头部分包括旋转致动器,旋转致动器包括壳体,该壳体限定第一拱形腔室壳体,第一拱形腔室壳体限定第一拱形腔室、第二拱形腔室,第一拱形腔室包括第一腔体,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第一腔体流体连通的第一流体端口,环部段在平面中具有第一外半径并限定垂直于平面的轴线,在平面中具有围绕轴线的第一内半径,且在平面中具有第一中半径,第二拱形腔室包括内腔室壁,内腔室壁限定第二腔体,第二腔体在第二敞开端与第二封闭端之间在平面中限定第二环部段,并且具有与第二腔体流体连通的第二流体端口,第二环部段具有距轴线的第二外半径,第二外半径大于第一外半径并且在平面中关于轴线与第一外半径同心,在平面中具有小于第一内半径的第二内半径,且具有与第一中半径基本上相同的第二中半径,其中,第二拱形腔室围绕轴线在旋转上与第一拱形腔室相反地定向,且其中,第一拱形腔室壳体的至少一部分在平面中被封围在第二拱形腔室的至少一部分内并且在第一拱形腔室壳体与内腔室壁之间限定拱形管状空间,拱形致动空间在第一敞开端与第二敞开端之间围绕轴线在平面中限定第三弧段,转子臂构造成沿着第三弧段在致动空间内旋转运动,转子组件联接至转子臂,拱形第一活塞设置所述第一壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第一活塞的第一部分接触转子臂,管状拱形第二活塞设置在所述第二壳体中,用于通过第二敞开端在平面中且在拱形管状空间中在第二拱形腔室中往复运动,其中,第二密封件、第三密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,第二活塞的第二部分接触转子臂。
各种实施例可包括以下特征中的某些、全部,或不包括以下特征。转子组件可固附至第一臂部分或与第一臂部分成一体。壳体可固附至第二臂部分或与第二臂部分成一体。
另一示例性旋转致动器,包括壳体、转子臂、拱形第一活塞以及转子组件,该壳体限定第一拱形腔室,第一拱形腔室包括第一腔体,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,且具有与第一腔体流体连通的第一流体端口,第一弧段在平面中具有第一半径,第一半径限定垂直于该平面的轴线,拱形致动空间限定致动弧段,致动弧段在第一敞开端与终端之间围绕轴线,转子臂构造成沿着第二弧段在致动空间内旋转运动,拱形第一活塞设置在所述壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,该第一压力腔室包括第一拱形腔室的部分或全部,第一活塞的第一部分接触转子臂,转子组件可旋转地围绕所述壳体且包括围绕轴线的旋转输出管,其中,转子臂径向向外延伸到旋转输出管,且转子臂联接到旋转管。
各种实施例可包括以下特征中的某些、全部,或不包括以下特征。旋转致动器还可包括第二拱形腔室,该第二拱形腔室包括第二腔体,该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,并且具有与第二腔流体连通的第二流体端口。第二弧段可具有距轴线的第二半径,第二半径不同于第一半径。第二弧段可在平面中围绕轴线与第一弧段同心。第二敞开端可位于终端处,并且拱形腔室可围绕轴线与第一拱形腔室在旋转上相反地定向。第二弧段可不在平面中,并且第二拱形腔室的至少一部分可在平面中与第一拱形腔室轴向重叠。旋转致动器还可包括拱形第二活塞,拱形第二活塞设置在所述第二壳体中,且构造为用于通过第二敞开端在第二拱形腔室中往复运动,其中,第二密封件、第二腔体、以及第二活塞限定第二压力腔室,第二压力腔室包括第二拱形腔室的部分或全部,第二活塞的第二部分接触转子臂。将受压流体施加到第一压力腔室可迫使第一活塞从第一压力腔室部分地向外,以迫使转子臂沿第一方向旋转,并且,将受压流体施加到第二压力腔室可迫使第二活塞从第二压力腔室部分地向外,以迫使转子臂沿第二方向旋转。第一活塞和第二活塞中的至少一个可包括转子臂。转子组件旋转可迫使第一活塞部分地进入第一压力腔室,以加压流体并迫使流体离开第一流体端口。旋转管可包括转子臂。旋转致动器还可包括第一壳体密封环槽、第二壳体密封环槽以及环形密封件,第一壳体密封环槽围绕轴线限定在转子组件中,第二壳体密封环槽围绕轴线限定在壳体中且与第一壳体密封环槽互补,环形密封件在第一壳体密封环槽和第二壳体密封环槽内在转子组件与壳体之间。
另一示例性旋转致动方法,可包括:提供旋转致动器,旋转致动器包括壳体、转子臂、拱形第一活塞以及转子组件,该壳体限定第一拱形腔室,第一拱形腔室包括第一腔体,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,且具有与第一腔体流体连通的第一流体端口,第一弧段在平面中具有第一半径,第一半径限定垂直于该平面的轴线,拱形致动空间限定致动弧段,致动弧段在第一敞开端与终端之间围绕轴线,转子臂构造成沿着第二弧段在致动空间内旋转运动,拱形第一活塞设置在所述壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,该第一压力腔室包括第一拱形腔室的部分或全部,第一活塞的第一部分接触转子臂,转子组件可旋转地围绕所述壳体且包括围绕轴线的旋转输出管,其中,转子臂径向向外延伸到旋转输出管,且转子臂联接到旋转管;将受压流体施加到第一压力腔室;迫使第一活塞从第一压力腔室部分地向外,以迫使转子组件沿第一方向旋转;使转子组件沿与第一方向相反的第二方向旋转;以及迫使第一活塞部分地进入第一压力腔室,以迫使受压流体离开第一流体端口。
各种实施方式可包括以下特征中的某些、全部,或不包括以下特征。壳体还可限定第二拱形腔室,第二拱形腔室包括第二腔体,第二腔体在第二敞开端与第二封闭端之间围绕轴线限定第二弧段并且具有与第二腔体流体连通的第二流体端口,旋转致动器还可包括设置在所述第一壳体中用于在第二拱形腔室中往复运动的拱形第二活塞,其中,第二密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,第二活塞的第一部分接触第二转子臂。第二活塞可以在与第一活塞相同的旋转方向上定向。第二活塞可以在与第一活塞相反的旋转方向上定向。使转子组件沿与第一方向相反的第二方向旋转可包括:将受压流体施加到第二压力腔室,并且迫使第二活塞从第二压力腔室部分地向外,以迫使转子组件沿与第一方向相反的第二方向旋转。使转子组件沿与第一方向相反的第二方向旋转可包括:将受压流体施加到第二压力腔室,并且迫使第一活塞部分地进入第一压力腔室,以迫使转子组件沿与第一方向相反的第二方向旋转。迫使第一活塞从第一压力腔室部分地向外以迫使转子组件沿第一方向旋转还可包括:以行程上基本恒定的转矩使转子组件沿第一方向旋转。
另一示例性机器装置的臂,包括第一臂部分、第二臂部分和将第一臂部分枢转地连接到第二臂部分的接头部分,该接头部分包括旋转致动器,旋转致动器包括壳体、转子臂、拱形第一活塞以及转子组件,该壳体限定第一拱形腔室,第一拱形腔室包括第一腔体,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,且具有与第一腔体流体连通的第一流体端口,第一弧段在平面中具有第一半径,第一半径限定垂直于该平面的轴线,拱形致动空间限定致动弧段,致动弧段在第一敞开端与终端之间围绕轴线,转子臂构造成沿着第二弧段在致动空间内旋转运动,拱形第一活塞设置在所述壳体中,用于通过第一敞开端在平面中且在第一拱形腔室中往复运动,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,该第一压力腔室包括第一拱形腔室的部分或全部,第一活塞的第一部分接触转子臂,转子组件可旋转地围绕所述壳体且包括围绕轴线的旋转输出管,其中,转子臂径向向外延伸到旋转输出管,且转子臂联接到旋转管。
各种实施例可包括以下特征中的某些、全部,或不包括以下特征。转子组件可固附至第一臂部分或与第一臂部分成一体。壳体可固附至第二臂部分或与第二臂部分成一体。
在附图和以下描述中提出一个或多个实施方式的细节。从说明书、附图和权利要求中,其他特征和优势将变得明显。
附图说明
图1是具有线性流体致动器的示例性挖掘机的示意图。
图2是示出了具有旋转活塞致动器的铰接吊杆的示例的示意图。
图3是示例性旋转活塞致动器接头部分的部分剖视图。
图4是另一示例性旋转活塞致动器接头部分的部分剖视图。
图5是示例性旋转活塞致动器接头部分的分解图。
图6A和6B是具有多个同心活塞的示例性旋转活塞致动器的剖视图和立体图。
图7A和7B是具有多个空间上共置的活塞的示例性旋转活塞致动器的剖视图和立体图。
图8A和8B是具有多腔室活塞的示例性旋转活塞致动器的剖视图和立体图。
图9是具有模块化旋转活塞致动器的示例性旋转活塞致动器接头部分的分解图。
图10是示例性流体递送轴的剖视图。
图11是另一示例性流体递送轴的剖视图。
图12是执行旋转致动的示例性工艺的流程图。
图13是具有拱形轴承套管组件的示例性旋转活塞致动器接头部分的立体图。
图14是用于旋转活塞致动器的示例性拱形轴承套管组件的分解图。
图15A和15B分别是具有拱形轴承套管组件的另一示例性旋转活塞致动器的剖视侧视图和分解图。
图16是另一示例性拱形轴承套管组件的剖视侧视图。
图17是另一示例性拱形轴承套管组件的剖视侧视图。
图18是执行具有拱形轴承套管组件的示例性旋转活塞致动器接头部分的旋转致动的示例性工艺的流程图。
具体实施方式
本文献描述了用于产生旋转运动的装置。特别地,本文献描述了通过使用更常见地用于产生线性运动的部件、例如液压或气动线性气缸而可将流体排量转换成旋转运动的装置。叶片式旋转致动器是用于将流体运动转换成旋转运动的相对紧凑的装置。
图1是示例性现有技术挖掘机100的示意图。挖掘机100包括“舱室”或“驾驶室”110,“舱室”或“驾驶室”110骑置在履带、轮式、其他通常以其他方式运动的底盘120上。铰接吊杆130从舱室110伸出,铰接吊杆130包括臂部分132和臂部分134。臂部分132和臂部分134在接头135处可枢转地连接。臂部分134和铲斗140在接头142处可枢转地连接。线性活塞150和线性活塞160提供动力以致动臂部分134和铲斗140,例如操纵铲斗140用于挖、铲、提升或其他这种操作。
线性活塞使用相对成熟的密封技术,该密封技术具有容易理解的动力学操作和防漏特性。然而,线性活塞需要附加的机械部件以便将其线性运动改变为旋转运动。在所示示例中,线性活塞150在一端处连接至臂部分132且在另一端处连接至杠杆臂136,杠杆臂136延伸超过接头135。线性活塞160在一端处连接至臂部分134且在另一端处连接至杠杆臂组件162,杠杆臂组件162延伸超过接头142。通过伸出和缩回线性致动器150,杠杆臂138被致动且围绕接头136产生力矩,以将线性致动器150的线性运动转换为臂部分134相对于臂部分132的旋转运动。线性致动器160以类似的线性至旋转构造布置,以相对于臂部分134可枢转地致动铲斗140。
这种线性至旋转机构一般比能够提供类似旋转动作的旋转致动器更大且更重,从而例如占据更大的工作轮廓。一般地,旋转活塞组件使用弯曲压力腔室和弯曲活塞以围绕轴线可控地推拉转子组件的转子臂。然而,现有的旋转活塞组件一般比能够提供类似转矩和载荷处理容量的线性至旋转机构更大且更重。本文中描述的旋转活塞组件可向旋转应用提供一般与线性活塞式流体致动器相关联的位置保持和动力/转矩特征,且使用相对更紧凑且轻质的轮廓来做到。
诸如用于挖掘机100中的那些线性至旋转机构还可能将其许多部件暴露于污染。例如,线性活塞150和160可将抛光或在其他方面敏感的表面暴露至尘土、灰尘和通常在建筑工地遇到的其他这种污染物。在另一示例中,线性活塞150和160可暴露至诸如雨水或泥浆之类的液体污染物(例如,线性活塞160可能在挖掘操作期间部分地浸入其中)。在又一示例中,线性活塞150和160的敏感部分可能暴露至物理损坏,例如与固体物件碰撞。固体污染物和物理碰撞可能危害抛光表面和密封件,从而导致泄漏和液压性能的下降。流体污染物可侵入液压系统并危害液压泵、软管和密封件。在一些示例中,接头135和142、杠杆臂136和杠杆臂组件162的各个运动部件也可具有多个这种污染和损坏点。
在一些实施例中,本文中描述的旋转活塞组件可比具有类似位置保持和动力/转矩特征的线性至旋转组件提供对污染的相对更大的抵抗、和/或相对更简易的维护。
此外,诸如用于挖掘机100中的那些线性至旋转机构可能具有相对受限的运动范围且可能具有在运动范围上变化的转矩和/或运动特征。例如,通过随着线性活塞150伸出且线性活塞150接触臂部分132,臂部分132与臂部分134之间的运动范围可被机械地限制在一个极端处(例如,大约图1中所示的位置)。该范围可例如通过杠杆臂136接触臂部分132或通过随着线性活塞150缩回且臂部分136变得在线性活塞150与接头135之间基本上对齐而被限制在另一极端处。
在一些实施例中,本文中描述的旋转活塞组件可比用于类似应用中的线性至旋转组件提供相对更大的运动范围、更大的角速度、和/或在其运动范围上更恒定的角速度。
随着线性活塞150以恒定速率伸出和缩回,臂部分134的角速度以及围绕接头135所产生的转矩将变化。例如,对于线性致动的恒定速率而言,臂部分134可当杠杆臂136相对于线性活塞150处于大致直角时具有最大的角速度和转矩,而在杠杆臂136与线性活塞之间的角度最小的情况下速度和转矩位于运动的极端范围处而最小。诸如挖掘机100之类的现有挖掘机要求操作者人工地克服该可变性或通过实施复杂的流体控制系统以通过非线性的方式操作线性活塞从而提供更恒定的运动。诸如挖掘机100之类的一些现有挖掘机实施过大尺寸的线性活塞,以便补偿许多线性至旋转构造中固有的转矩的损失,但这种过大尺寸常常伴随有附加的重量和成本。
在一些实施例中,本文中描述的旋转活塞组件可比用于类似应用中的线性至旋转组件提供相对更大的运动范围和/或在致动角度上相对更线性的转矩。
图2是示出了具有旋转活塞致动器的铰接吊杆200(例如,以及挖掘机吊杆)的示例的示意图。在一些实施方式中,铰接吊杆200可用于挖掘机上。本文中为了描述的目的,术语“挖掘机”可包括挖机、挖沟机、反铲装载机、钻机、起重机、推土机、机器人致动器或任何其他适当形式的具有旋转或可枢转铰接接头的建筑器械。
铰接吊杆200包括臂部分210和铲斗220。在一些实施例中,臂部分210可在端部212处连接至另一臂部分或连接至挖掘机的舱室或驾驶室。在一些实施方式中,铲斗220可被另一类型的端部执行器替代,比如推土机铲刀、滑轮(例如起重机)、钻头、挖沟件、夹爪、抓手、叉件或可用于重型器械的任何其他适当形式的端部执行器。
臂部分210和铲斗通过多轴线流体致动器连接。多轴线流体致动器构造成操纵铲斗220用于挖、铲、提升或其他这种操作。多轴线流体致动器包括接头240和接头250。接头240包括旋转活塞致动器,该旋转活塞致动器将接头臂260围绕第一轴线可枢转地连接至接头臂262。将在对图3的描述中更详细地描述接头240和旋转活塞致动器。接头250包括另一旋转活塞致动器,该旋转活塞致动器将接头臂262围绕第二轴线可枢转地连接至接头臂264。将在对图4和5的描述中更详细地描述接头250和旋转活塞致动器。多轴线流体致动器通过接头臂260可移除地连接(例如,栓接、销接)至臂部分210,且通过接头臂264可移除地连接至铲斗220。接头240和接头250构造成在铲斗220与臂部分210之间提供两个运动轴线。
图3为图2的示例性接头240的局部剖视图。接头240包括旋转活塞致动器300。一般地,旋转活塞致动器使用弯曲压力腔室和弯曲活塞以围绕轴线可控地推拉转子组件的转子臂。在使用中,本文中描述的旋转活塞致动器的特定实施例可向旋转应用提供一般与线性活塞式流体致动器相关联的位置保持特征,且使用一般与旋转叶片式致动器相关联的相对更紧凑且轻质的轮廓来做到。
致动器300包括旋转活塞组件310和压力腔室组件320。致动器300包括第一致动部段360和第二致动部段370。在致动器300的示例中,第一致动部段360构造成使旋转活塞组件310沿第一方向、例如逆时针旋转,且第二致动部段370构造成使旋转活塞组件310沿基本上与第一方向相反的第二方向、例如顺时针旋转。
旋转活塞组件310包括连杆380,连杆380连接至接头臂260。多个连杆臂382从连杆380径向延伸,每个连杆臂382的远端包括钻孔383,钻孔383基本上与旋转活塞组件310的旋转轴线对齐,且尺寸定为容纳成组连接销中的一个(未示出)。
第一致动部段360包括旋转活塞312,且第二致动部段370包括旋转活塞314。尽管示例性致动器300包括两个旋转活塞312、314,但其他实施例可包括更多和/或更少数量的协配且相对的各种构造的旋转活塞。以下、例如在对图6A-11的描述中将论述其他这种实施例的示例。
在图3中示出的示例性旋转活塞组件310中,每个旋转活塞312、314包括活塞端部316和一个或多个连接臂318。活塞端部316形成为具有主体,该主体具有大致半圆弧段且具有基本平滑的表面。每个连接臂318包括钻孔384,该钻孔384与活塞端部316的半圆弧段的轴线基本上对齐,且尺寸定为容纳一个连接销(未示出)。
图3中的示例性旋转活塞组件310中的旋转活塞312、314定向成彼此旋转上相反。可通过将连杆臂382与连接臂318对齐使得钻孔383与钻孔384对齐而将旋转活塞312和314组装至连杆380。接着,连接销(未示出)可插入通过对齐的钻孔383、384以在活塞312、314与连杆380之间产生铰接连接。每个连接销稍长于对齐的钻孔。在示例性组件中,周向凹部(未示出)围绕每个连接销的延伸超出对齐的钻孔的每个端部的外周界,其可容纳保持紧固件(未示出),例如是卡合环或螺旋环。
压力腔室组件320通过成组紧固件(未示出)(例如,螺栓、销、螺钉)可移除地连接至接头臂262,这些紧固件穿过接头臂262中的成组钻孔370并进入压力腔室组件320的轴向端部中的成组对应钻孔371。在所示示例中,可引入流体压力,以可控地迫使旋转活塞312、314离开压力腔室组件320。组装至连杆380的旋转活塞312、314的运动可迫使接头臂260相对于接头臂262枢转,接头臂262组装至压力腔室组件320。
压力腔室组件320具有大致圆筒状。参考回图2,接头240包括外壳体241,外壳体241构造为围绕内钻孔的管状壁,该内钻孔的尺寸定为容纳压力腔室组件320。外壳体241连接至连杆380或与连杆380一体地形成。
回到图3,外壳体241(图3中部分可见)基本上围绕压力腔室组件320。随着旋转活塞312、314被致动,具有大致圆筒形的压力腔室组件320在外壳体241内旋转。外壳体241提供轴承表面,该轴承表面在压力腔室组件320旋转时支承压力腔室组件320。在一些实施例中,压力腔室组件320与外壳体241之间的接触可支承载荷。例如,接头臂262上的载荷可传递至压力腔室组件320、至外壳体241(例如,通过轴承表面)、至连杆380且继续至接头臂260。
接头臂262包括圆形密封沟槽390,且外壳体241包括对应的密封沟槽392。当接头臂262安装至压力腔室组件320时,密封沟槽390和密封沟槽392对齐。密封沟槽390和392容纳密封件394。随着接头臂262相对于外壳体241枢转,密封件394基本上防止外部污染物(例如,灰尘、水、尘土、泥浆、沙土)进入致动器300,包括外壳体241与压力腔室组件320之间的轴承表面且包括旋转活塞组件310。在一些实施方式中,致动器300的密封布置因而可用于或浸入潮湿、肮脏或其他污染性环境中而基本上不会将内部部件(例如,旋转活塞312、314的抛光表面)暴露至外部污染。
图4为图2的示例性接头250的局部剖视图。图5为示例性接头250的分解图。接头250包括旋转活塞致动器400。在一些实施例中,旋转活塞致动器400可为图3中的示例性旋转活塞致动器300。在一些实施例中,旋转活塞致动器400可用于图2中的多轴线接头200。
致动器400包括旋转活塞组件310和压力腔室组件320。致动器400包括第一致动部段360和第二致动部段370。在致动器400的示例中,第一致动部段360构造成使旋转活塞组件310沿第一方向、例如逆时针旋转,且第二致动部段370构造成使旋转活塞组件310沿基本上与第一方向相反的第二方向、例如顺时针旋转。
致动器400的旋转活塞组件310包括连杆480,连杆480连接至接头臂262。多个连杆臂482从连杆380径向延伸,每个连杆臂482的远端包括钻孔483,钻孔483基本上与旋转活塞组件310的旋转轴线对齐,且尺寸定为容纳成组连接销中的一个(未示出)。
致动器400的第一致动部段360包括旋转活塞312,且第二致动部段370包括旋转活塞314。尽管示例性致动器300包括两个旋转活塞312、314,但其他实施例可包括更多和/或更少数量的协配且相对的各种构造的旋转活塞。以下、例如在对图6A-11的描述中将论述其他这种实施例的示例。
图4和5中的示例性旋转活塞组件310中的旋转活塞312、314定向成彼此旋转上相反。可通过将连杆臂482与连接臂318对齐使得钻孔483与钻孔384对齐而将旋转活塞312和314组装至连杆480。接着,连接销(未示出)可插入通过对齐的钻孔483、384以在活塞312、314与连杆480之间产生铰接连接。每个连接销稍长于对齐的钻孔。在示例性组件中,周向凹部(未示出)围绕每个连接销的延伸超出对齐的钻孔的每个端部的外周界,其可容纳保持紧固件(未示出),例如是卡合环或螺旋环。
致动器400的压力腔室组件320通过成组紧固件(未示出)(例如,螺栓、销、螺钉)可移除地连接至接头臂264,这些紧固件穿过接头臂264中的成组钻孔470并进入压力腔室组件320的轴向端部中的成组对应钻孔371。在所示示例中,可引入流体压力,以可控地迫使旋转活塞312、314离开压力腔室组件320。组装至连杆480的旋转活塞312、314的运动可迫使接头臂264相对于接头臂262枢转,接头臂262组装至压力腔室组件320。
致动器400的压力腔室组件320具有大致圆筒状。参考回图2,接头250包括外壳体251,外壳体251构造为围绕内钻孔的管状壁,该内钻孔的尺寸定为容纳压力腔室组件320。外壳体251连接至连杆480或与连杆480一体地形成。
回到图4,外壳体251(图4中部分可见)基本上围绕压力腔室组件320。随着旋转活塞312、314被致动,具有大致圆筒形的压力腔室组件320在外壳体251内旋转。外壳体251提供轴承表面,该轴承表面在压力腔室组件320旋转时支承压力腔室组件320。在一些实施例中,压力腔室组件320与外壳体251之间的接触可支承载荷。例如,接头臂264上的载荷可传递至压力腔室组件320、至外壳体251(例如,通过轴承表面)、至连杆480且继续至接头臂262。
接头臂264包括圆形密封沟槽390,且外壳体251包括对应的密封沟槽492。当接头臂264安装至压力腔室组件320时,密封沟槽390和密封沟槽492对齐。致动器400的密封沟槽390和492容纳密封件494。随着接头臂264相对于外壳体251枢转,密封件494基本上防止外部污染物(例如,灰尘、水、尘土、泥浆、沙土)进入致动器400,包括外壳体251与压力腔室组件320之间的轴承表面且包括旋转活塞组件310。在一些实施方式中,致动器400的密封布置因而可用于或浸入潮湿、肮脏或其他污染性环境中而基本上不会将内部部件(例如,旋转活塞312、314的抛光表面)暴露至外部污染。
图3中的旋转活塞致动器300和图4-5中的旋转活塞致动器是可在一些实施例中用于图2中的多轴线接头200的旋转活塞致动器的示例。在一些实施例中,可使用各种构造的旋转活塞致动器。以下将在对图6A-11的描述中论述这种旋转活塞致动器的若干示例。
图6A和6B是具有多个同心布置活塞的示例性旋转活塞致动器600的剖视图和立体图。在一些实施例中,旋转活塞致动器600可为图3中的示例性旋转活塞致动器300。在一些实施例中,旋转活塞致动器600可用于图2中的多轴线接头200。致动器600包括旋转活塞610、旋转活塞620和压力腔室组件630。尽管示例性致动器600包括两个旋转活塞610、620,但其他实施例可包括更多和/或更少数量的协配且相对的旋转活塞。
壳体630包括拱形腔室631,拱形腔室631具有限定由线633示出的弧段的腔体。弧段633在腔室631的敞开端634与腔室631的封闭端636之间的平面中延伸。腔室631包括与该腔体流体连通的流体端口(未示出)。弧段633在平面中具有由线635示出的半径。半径635限定垂直于平面的轴线638。
壳体630包括拱形腔室650,拱形腔室650具有限定由线653示出的弧段的腔体。弧段653在腔室650的敞开端654与腔室650的封闭端655之间的平面中延伸。腔室650包括与该腔体流体连通的流体端口(未示出)。弧段653具有由从轴线638辐射出的线655示出的半径。
半径635大于半径655,且弧段633具有比弧段653更大的直径。拱形腔室631限定了空间,该空间围绕轴线638且在基本上共同的平面中与拱形腔室650基本上同心。在一些实施例中,拱形腔室631可围绕轴线638占据角度范围,该角度范围可与由拱形腔室650占据的角度范围至少部分地重叠。在所示示例中,角度范围由弧段660示出。由此,拱形腔室631和拱形腔室650关于轴线638同心,且在一些实施例中可围绕轴线638在角度上占据重叠范围,基本上不彼此交叉。换言之,拱形腔室631和拱形腔室650形成为两个环的两个部段,其中,两个环具有两个不同直径,使得腔室631、650彼此不相交,且两个部段可围绕轴线638至少部分地共同占据一角度范围,而腔室631、650不彼此相交。
在图6A和6B中示出的示例性旋转活塞致动器600中,旋转活塞610包括活塞端部612和接触端部614。旋转活塞620包括活塞端部622和接触端部624。活塞端部612和622形成为具有大致几何形状的主体,该主体具有基本平滑的表面。接触端部614和624构造成接触(例如,推压、推动)转子臂640。
活塞端部622具有拱形,该拱形构造成匹配在拱形腔室631内。活塞端部622设置在壳体630内,用于在通过敞开端634的平面中在拱形腔室631内往复运动。密封件672、腔体和活塞端部622限定另一压力腔室,且接触端部624定向成接触转子臂640。
活塞端部612具有拱形,该拱形构造成匹配在拱形腔室650内。活塞端部612设置在壳体630内,用于在通过敞开端654的平面中在拱形腔室650内往复运动。密封件670、腔体和活塞端部612限定压力腔室,且接触端部614定向成接触转子臂640。
图6A-6B中的示例性致动器600中的旋转活塞610定向成相对于旋转活塞620在旋转上相反,且活塞端部612和活塞端部622接触转子臂640的在角度上相对的侧。
转子臂640可移除地连接至管状转子组件680的内表面682。转子组件680基本上围绕壳体630。在内表面682与壳体630之间且在终端692与终端694之间限定拱形致动空间690。敞开端634形成在终端692中,敞开端654形成在终端694中。
随着流体压力被施加至拱形腔室631,活塞端部622被迫使从拱形腔室631向外。随着拱形活塞620运动,接触端部624接触可移除地连接至转子组件680的转子臂640,以迫使转子组件680围绕轴线638旋转运动。在所示示例中,该加压将引起拱形活塞620、转子臂640和转子组件680围绕轴线638逆时针回转。
随着流体压力被施加至拱形腔室650,活塞端部612被迫使从拱形腔室650向外。随着拱形活塞610运动,接触端部614接触可移除地连接至转子组件680的转子臂640,以迫使转子组件680围绕轴线638旋转运动。在所示示例中,该加压将引起拱形活塞610、转子臂640和转子组件680围绕轴线638顺时针回转。
在一些实施例中,同心不相交且在角度上重叠的腔室631和650的构造可提供延伸的致动范围。在所示示例中,拱形致动空间690占据约180°的弧段。由此,转子组件680可相对于壳体630被致动通过具有零至约180°、例如180°减去基于拱形致动空间内转子臂640和接触端部614和624的角向厚度的角度空间的范围的弧段,该角度空间可根据应用而变化。
在一些实施例中,旋转活塞致动器600可用于枢转地连接并致动接头。例如,壳体630可连接至机器的第一臂部分或安装点,且转子组件680可连接至机器上的第二臂部分或安装点,以相对于第二臂部分或安装点致动第一臂部分或安装点。在一些实施例中,旋转活塞致动器600可为图3-5中的旋转活塞致动器300或400。例如,壳体630可为可移除地连接至接头臂262的压力腔室组件320,且转子组件680可为可移除地连接至接头臂260或与接头臂260一体形成的外壳体241。
示例性旋转活塞致动器600还包括基本上沿轴线683形成的钻孔695。在一些实施方式中,一个或多个拱形腔室631、650可通过一个或多个流体端口(未示出)与钻孔695流体连通。例如,可将流体压力施加至钻孔695,以加压腔室631并迫使转子组件680逆时针运动。在另一示例中,转子组件680可顺时针旋转,从而迫使活塞端部622进入腔室631中,从而加压腔室631中的流体并迫使流体通过通向钻孔695的端口离开。在一些实施例中,钻孔695可容纳流体递送轴,该流体递送轴构造成提供腔室631、650中的一个或两个(例如,通过流体端口)与致动器600外部的流体供源(例如,流体泵或储器)之间的流体回路的一部分。
图7A和7B是具有多个空间上共置(例如,嵌套)的活塞的示例性旋转活塞致动器700的剖视图和立体图。在一些实施例中,旋转活塞致动器700可为图3中的示例性旋转活塞致动器300。在一些实施例中,旋转活塞致动器700可用于图2中的多轴线接头200。致动器700包括旋转活塞710、旋转活塞720和壳体730。尽管示例性致动器700包括两个旋转活塞710、720,但其他实施例可包括更多和/或更少数量的协配且相对的旋转活塞。
致动器700包括壳体730。壳体730包括拱形腔室壳体731,拱形腔室壳体731限定拱形腔室,该拱形腔室具有沿由线733示出的弧段形成为环形部段的腔体。弧段733在腔室731的敞开端734与腔室壳体731的封闭端736之间的平面中延伸。腔室壳体731包括与该腔体流体连通的流体端口(未示出)。弧段733在平面中具有由线735示出的中心半径。半径735限定垂直于平面的轴线738。
由腔室壳体731限定的环形部段具有平面中的外半径701。半径735也限定轴线738且垂直于平面延伸。由腔室壳体731限定的环形部段还具有平面中的内半径702。
壳体730包括拱形腔室750。拱形腔室750具有内腔室壁704,内腔室壁704限定腔体,该腔体形成为另一环形部段,该环形部段在平面中沿弧段733形成。腔室750在敞开端754与封闭端756之间延伸。腔室750包括与由腔室750限定的腔体流体连通的流体端口(未示出)。由腔室750限定的环形部段具有从轴线738延伸的外半径706。外半径706大于外半径701且在平面中与外半径701关于轴线738同心。由腔室750限定的环形部段还具有内半径707,内半径707小于内半径702且在平面中与内半径702关于轴线738同心。由腔室750限定的环形部段还具有中心半径737,中心半径737基本上与中心半径735相同。
拱形腔室750在旋转上与拱形腔室壳体731关于轴线738相反地定向。拱形腔室731限定了空间,该空间围绕关于弧段733且在基本上共同的平面中与拱形腔室750基本上同心。至少腔室壳体731的一部分在该平面中被封围在腔室750的至少一部分内。腔室壳体731在腔室750内该同心的布置在拱形腔室壳体731与内腔室壁704之间限定拱形管状空间721。
在一些实施例中,拱形腔室壳体731可围绕轴线738占据角度范围,该角度范围可与由拱形腔室750占据的角度范围至少部分地重叠。在所示示例中,角度范围由弧段760示出。由此,拱形腔室壳体731沿轴线738的一部分嵌套在拱形腔室750内,且在一些实施例中可围绕轴线738在角度上占据重叠范围,基本上彼此不流体连通。
在图7A和7B中示出的示例性旋转活塞致动器700中,旋转活塞710包括活塞端部712和接触端部714。旋转活塞720包括活塞端部722和接触端部724。接触端部614和624构造成接触(例如,推压、推动)转子臂740。
活塞端部712形成为具有大致几何形状的主体,该主体具有基本平滑的表面。活塞端部712具有拱形,该拱形构造成匹配在拱形腔室壳体731的拱形腔室内。活塞端部712设置在壳体730内,用于在通过敞开端734的平面中在拱形腔室壳体731的拱形腔室内往复运动。密封件770、腔体和活塞端部712限定压力腔室,且接触端部714定向成接触转子臂740。
活塞端部722具有拱形管状,该拱形管状构造成匹配在拱形腔室750内。活塞端部722设置在壳体730内,用于在通过敞开端754的平面中在拱形腔室壳体731与内腔室壁704之间的拱形管状空间721内往复运动。密封件772、腔体和活塞端部722限定另一压力腔室,且接触端部724定向成接触转子臂740。
图7A-7B中的示例性致动器700中的旋转活塞710定向成相对于旋转活塞720在旋转上相反,且活塞端部712和活塞端部722接触转子臂740的在角度上相对的侧。
转子臂740可移除地连接至管状转子组件780的内表面782。转子组件780基本上围绕壳体730。在内表面782与壳体730之间且在终端790与终端792之间限定拱形致动空间794。敞开端734形成在终端794中,敞开端754形成在终端792中。
随着流体压力被施加至拱形腔室731,活塞端部712被迫使从拱形腔室731向外。随着拱形活塞710运动,接触端部714接触可移除地连接至转子组件780的转子臂740,以迫使转子组件780围绕轴线738旋转运动。在所示示例中,该加压将引起拱形活塞710、转子臂740和转子组件780围绕轴线738顺时针回转。
随着流体压力被施加至拱形腔室750,活塞端部722被迫使从拱形腔室750向外。随着拱形活塞720运动,接触端部724接触可移除地连接至转子组件780的转子臂740,以迫使转子组件780围绕轴线738旋转运动。在所示示例中,该加压将引起拱形活塞720、转子臂740和转子组件780围绕轴线738逆时针回转。
在一些实施例中,基本同轴嵌套的腔室、比如拱形腔室750内的拱形腔室壳体731的构造可提供延伸的致动范围。在所示示例中,拱形致动空间790占据约180°的弧段。由此,转子组件780可相对于壳体730被致动通过具有零至约180°、例如180°减去基于拱形致动空间内转子臂740和接触端部714和724的角向厚度的角度空间的范围的弧段,该角度空间可根据应用而变化。
在一些实施例中,旋转活塞致动器700可用于枢转地连接并致动接头。例如,壳体730可连接至机器的第一臂部分或安装点,且转子组件780可连接至机器上的第二臂部分或安装点,以相对于第二臂部分或安装点致动第一臂部分或安装点。在一些实施例中,旋转活塞致动器700可为图3-5中的旋转活塞致动器300或400。例如,壳体730可为可移除地连接至接头臂262的压力腔室组件320,且转子组件780可为可移除地连接至接头臂260或与接头臂260一体形成的外壳体241。
示例性旋转活塞致动器700还包括基本上沿轴线783形成的钻孔795。在一些实施方式中,拱形腔室壳体731和拱形腔室750中的一个或多个拱形腔室可通过一个或多个流体端口(未示出)与钻孔795流体连通。例如,可将流体压力施加至钻孔795,以加压腔室750并迫使转子组件780逆时针运动。在另一示例中,转子组件780可顺时针旋转,从而迫使活塞端部722进入腔室750中,从而加压腔室750中的流体并迫使流体通过通向钻孔795的端口离开。在一些实施例中,钻孔795可容纳流体递送轴,该流体递送轴构造成提供腔室壳体731和腔室750中的一个或两个腔室(例如,通过流体端口)与致动器700外部的流体供源(例如,流体泵或储器)之间的流体回路的一部分。
图8A和8B是具有多腔室活塞的示例性旋转活塞致动器(RPA)800的剖视图。一般地,旋转活塞致动器800构造成RPA内的RPA。一般地,RPA可构造成具有活塞,该活塞是中空的,从而作用为用于中空活塞内的第二活塞的压力腔室。在该示例中,中空活塞将两个独立的压力腔室分离,这两个压力腔室可单独地被致动,例如用以提供两个不同转矩,或提供粗糙和精细的定位控制。在一些实施例中,旋转活塞致动器800可为图3中的示例性旋转活塞致动器300。在一些实施例中,旋转活塞致动器800可用于图2中的多轴线接头200。
致动器800包括活塞组件810、活塞组件820和压力腔室组件860(例如壳体)。压力腔室组件860限定腔室,该腔室包括腔体862a、与腔体862a流体连通的第一流体端口(未示出)以及敞开端864a。压力腔室组件860还限定腔室,该腔室包括腔体862b、与腔体862b流体连通的流体端口(未示出)以及敞开端864b。
活塞组件820包括管状活塞822a。管状活塞822a限定腔室,该腔室包括腔体824a和敞开端826a。流体端口(未示出)与腔体824a流体连通。管状活塞822a设置在压力腔室组件860中,用于通过敞开端864a在腔室862a中往复运动。密封件866a、腔体824a和活塞822a限定压力腔室868a。
活塞组件820包括管状活塞822b。管状活塞822b限定腔室,该腔室包括腔体824b和敞开端826b。流体端口(未示出)与腔体824b流体连通。管状活塞822b设置在压力腔室组件860中,用于通过敞开端864b在腔室862b中往复运动。密封件866b、腔体824b和活塞822b限定压力腔室868b。
活塞组件810包括活塞812a,活塞812a设置在活塞组件820中,用于通过敞开端864a在腔室868a中往复运动。密封件826a、腔体824a和活塞812a限定压力腔室828a。活塞812a的一部分814a接触转子臂870(例如,端部执行器)。
活塞组件810包括活塞812b,活塞812b设置在活塞组件820中,用于通过敞开端864b在腔室868b中往复运动。密封件826b、腔体824b和活塞812b限定压力腔室828b。活塞812b的一部分814b接触转子臂870(例如,端部执行器)。
在致动器800的示例中,压力腔室828a、828b、868a和868b基本上彼此密封且可单独地受压。例如,一流体压力可施加至压力腔室828a且一不同的流体压力可施加至压力腔室828b。
在致动器800的示例中,压力腔室828a构造成使旋转活塞组件810沿第一方向、例如顺时针旋转,且压力腔室828b构造成使旋转活塞组件810沿基本上与第一方向相反的第二方向、例如逆时针旋转。
在致动器800的示例中,压力腔室868a构造成使旋转活塞组件820沿第一方向、例如顺时针旋转,且压力腔室868b构造成使旋转活塞组件820沿基本上与第一方向相反的第二方向、例如逆时针旋转。
在一些实施例中,嵌套且可独立加压的腔室828a、828b、868a和868b的构造可提供延伸的致动范围。在所示示例中,腔室828a、828b、868a和868b各自提供约90°的旋转。然而,腔室828a和868a的协配组合可提供约180°的旋转。类似地,腔室828b和868b的协配组合可提供沿相反方向约180°的旋转。由此,转子臂860可相对于壳体830被致动通过具有零至约180°范围的弧段,该范围可根据应用而变化。
在一些实施例中,旋转活塞致动器800可用于枢转地连接并致动接头。例如,壳体830可连接至机器的第一臂部分或安装点,且端部执行器870可连接至机器上的第二臂部分或安装点,以相对于第二臂部分或安装点致动第一臂部分或安装点。在一些实施例中,旋转活塞致动器800可为图3-5中的旋转活塞致动器300或400。例如,壳体830可为可移除地连接至接头臂262的压力腔室组件320,且端部执行器870可为可移除地连接至接头臂260或与接头臂260一体形成的外壳体241。
图9是示例性旋转活塞致动器接头部分901的分解图。在一些实施例中,接头901可用于图2中的多轴线接头200,其中,活塞致动器400已被模块化旋转活塞致动器900代替。一般地,模块化旋转活塞致动器900包括一个或多个旋转活塞致动器模块,比如在对图6A-8B的描述中论述的致动器600、700和800的示例。
致动器900包括三个旋转活塞致动器模块902a-902c。一般而言,在模块化旋转活塞致动器900内,旋转活塞致动器模块902a-902c可单独地替换且一般可互换。在一些实施例中,每个模块902a-902c可为图3-8B中的任何一个旋转活塞致动器300、400、600、700或800的实施例,或其他合适的旋转活塞致动器、旋转叶片致动器或其组合。
旋转活塞致动器模块902a-902c各自包括旋转活塞组件910(例如,旋转活塞组件310、810、820、旋转活塞610、620、710、720)和壳体920,壳体920还用作压力腔室组件(例如,压力腔室320、压力腔室组件630、730、860)。
旋转活塞组件910各自包括连杆980(例如,可连接至接头臂260)。多个连杆臂982从连杆980径向延伸,每个连杆臂982的远端包括钻孔983,钻孔983基本上与旋转活塞组件910的旋转轴线对齐,且尺寸定为容纳成组连接销中的一个(未示出)。尽管示例性致动器900包括三个模块902a-902c,但其他实施例可包括更多和/或更少数量的协配且相对的各种构造的旋转活塞致动器模块。
在图9中示出的示例性旋转活塞组件910中的每个包括旋转活塞912。每个旋转活塞912包括活塞端部916和一个或多个连接臂918。活塞端部916形成为具有主体,该主体具有大致半圆弧段且具有基本平滑的表面。每个连接臂918包括钻孔984,该钻孔984与其相应活塞端部916的半圆弧段的轴线基本上对齐,且尺寸定为容纳一个连接销(未示出)。
压力腔室组件920具有大致圆筒状。连杆980包括外壳体941,外壳体941构造为围绕内钻孔的管状壁,该内钻孔的尺寸定为容纳压力腔室组件920。外壳体941连接至连杆980或与连杆980一体地形成。
通过将旋转活塞致动器模块902a-902c沿轴向插入外壳体941中而可移除地组装旋转活塞致动器模块902a-902c。旋转活塞致动器模块902a-902c通过成组销钉951和形成在压力腔室组件920的轴向面上的对应凹部(未示出)在旋转上相互连接。旋转活塞致动器模块902a-902c还通过成组杆952插入通过沿压力腔室组件920的轴向形成的成组钻孔970而在旋转上相互连接。
每个压力腔室组件920包括中心钻孔995。流体递送轴954沿轴向布置在中心钻孔995内。在对图10和11的描述中进一步论述流体递送轴954。
每个旋转活塞致动器模块902a-902c构造成以两种不同操作定向可移除地组装在致动器900中。在所示示例中,旋转活塞致动器模块902a和902c定向成在旋转上彼此协配。旋转活塞致动器模块902b定向成在旋转上与旋转活塞致动器模块902a和902c相对。在一些实施例中,旋转活塞致动器模块902a-902c可沿顺时针和逆时针定向中所选的一个定向组装到致动器900中。在一些实施例中,可将旋转活塞致动器模块902a-902c的顺时针和逆时针的组合以基本上任何合适的次序组装(例如,轴向布置)到致动器900中。
尽管在图9中示出并描述了三个旋转活塞致动器模块902a-902c,但在一些实施例中,致动器900可实施更多或更少数量的旋转活塞致动器模块。在一些实施例中,更多数量的旋转活塞致动器模块902a-902c可沿一个旋转方向定向而非沿另一旋转方向定向。例如,致动器900可用于以下这种挖掘机臂中,其中:与挖操作(例如,“下”或“逆时针”旋转)相比,可能需要更大的操作转矩用以提升操作(例如,“上”或“顺时针”旋转)。在这种示例中,旋转活塞致动器模块902a-902c可有目的地布置成提供反映期望操作转矩的非对称转矩。
在一些实施例中,能够将致动器900配置有反映致动器900所应用于的应用的非对称转矩能力意味着可改善整体功率重量比、改善转矩重量比、和/或减小致动器900的空间容量。例如,对称应用可能需要使用顺时针配置的两个旋转活塞致动器模块和逆时针配置的两个旋转活塞致动器模块(例如,总共四个),而非对称应用可能仅需要使用顺时针配置的两个旋转活塞致动器模块和一个逆时针配置的旋转活塞致动器模块(例如,总共三个)。在非对称应用的示例中,可避免与第四旋转活塞致动器模块相关联的空间、动力消耗和花费。
此外,组件900可按需要重新构造,以改变其非对称特征。例如,通过在致动器900中重新布置或替换旋转活塞致动器模块902a-902c,原始构造成针对一组任务比起挖动力提供更多提升动力的挖掘机可重新构造成针对不同组任务比起提升动力提供更多挖动力。
可通过将连杆臂982与连接臂918对齐使得钻孔983与钻孔984对齐而将旋转活塞912组装至连杆980。接着,连接销(未示出)可插入通过对齐的钻孔983、984以在活塞912与连杆980之间产生铰接连接。每个连接销稍长于对齐的钻孔。在示例性组件中,周向凹部(未示出)围绕每个连接销的延伸超出对齐的钻孔的每个端部的外周界,其可容纳保持紧固件(未示出),例如是卡合环或螺旋环。
压力腔室组件920通过成组紧固件(未示出)(例如,螺栓、销、螺钉)可移除地连接至接头臂964,这些紧固件穿过接头臂964中的成组钻孔970并进入压力腔室组件920的轴向端部中的成组对应钻孔971。在所示示例中,可引入流体压力,以可控地迫使旋转活塞912离开压力腔室组件920。组装至连杆980的旋转活塞912的运动可迫使连杆980相对于接头臂964枢转,接头臂964组装至压力腔室组件920。
外壳体941基本上围绕压力腔室组件920。随着旋转活塞912被致动,具有大致圆筒形的压力腔室组件920在外壳体941内旋转。外壳体941提供轴承表面,该轴承表面在压力腔室组件920旋转时支承压力腔室组件920。在一些实施例中,压力腔室组件920与外壳体941之间的接触可支承载荷。例如,接头臂964上的载荷可传递至压力腔室组件920、至外壳体941(例如,通过轴承表面)、且继续至连杆980。
接头臂964包括圆形密封沟槽990,且外壳体991包括对应的密封沟槽992。当接头臂964安装至压力腔室组件920时,密封沟槽990和密封沟槽992对齐。密封沟槽990和992容纳成组密封件994。随着接头臂964相对于外壳体941枢转,密封件394基本上防止外部污染物(例如,灰尘、水、尘土、泥浆、沙土)进入致动器900,包括外壳体941与压力腔室组件920之间的轴承表面且包括旋转活塞组件910。在一些实施方式中,致动器900的密封布置因而可用于或浸入潮湿、肮脏或其他污染性环境中而基本上不会将内部部件(例如,旋转活塞912的抛光表面)暴露至外部污染。
在一些实施例中,组件900可包括压力腔室组件920与接头臂964之间的内齿轮。例如,组件900可包括齿轮模块,该齿轮模块的形状类似于旋转活塞致动器模块902a-902c中的那些且可组装在旋转活塞致动器模块902a-902c与接头臂964之间,以修改旋转活塞致动器模块902a-902c与接头臂964之间的转矩量或运动范围。在一些实施例中,齿轮模块可为行星齿轮模块。
在一些实施例中,组件900可包括内制动件或离合器。例如,组件900可包括离合器模块,该离合器模块的形状类似于旋转活塞致动器模块902a-902c中的那些且可组装在组件900中以提供载荷保持能力。在一些实施例中,齿轮模块可包括可能可控地与齿轮运动干涉的特征,以提供离合或制动控制。
在一些实施例中,连杆臂982和活塞端部912可包括抗旋转特征部。例如,连杆臂982可包括延伸部,这些延伸部围绕钻孔983、984与活塞端部912的对应延伸部旋转地啮合。这些啮合的延伸部可防止连杆臂982与活塞端部912分离(例如,在相互连接的杆断裂的情形中)。该啮合可防止活塞910相对于连杆臂982旋转,并减小置于压力腔室组件920内的密封件上的载荷。
图10是示例性流体递送轴1000的剖视图。在一些实施例中,流体递送轴1000可为图9中的示例性流体递送轴954。流体递送轴1000被示出为在轴向上布置通过成组模块化旋转活塞致动器1002a-1002c(例如,模块化旋转活塞致动器902a-902c)的中心钻孔1003。每个模块化旋转活塞致动器1002a-1002c包括与压力腔室1007连通的流体端口1005。
流体路径1010a和流体路径1010b形成在流体递送轴1000内。流体路径1010a在形成于流体递送轴1000的轴向端部附近的成对的终端流体端口1012a与沿流体递送轴1000的周界形成的成组轴向流体端口1014a之间延伸。每个轴向流体端口1014a基本上与模块化旋转活塞致动器1002a-1002c中对应的一个对齐。
流体路径1010b在形成于流体递送轴1000的轴向端部附近的成对的终端流体端口1012b与沿流体递送轴1000的周界形成的成组轴向流体端口1014b之间延伸。每个轴向流体端口1014b基本上与模块化旋转活塞致动器1002a-1002c中对应的一个对齐,且径向上与对应的轴向流体端口1014a相对。
成组密封件1016围绕流体递送轴1000的周界布置。每个流体端口1005和对应相对的成组轴向流体端口1014a和1014b具有沿流体递送轴1000的长度布置在轴向流体端口1014a和1014b和流体端口1005的第一侧轴向侧上的密封件1016a,且具有沿流体递送轴1000的长度在轴向流体端口1014a和1014b和流体端口1005的第二相对轴向侧上的密封件1016b。
对于每个模块化旋转活塞致动器1002a-1002c,钻孔1003、密封件1016a、密封件101b和流体递送轴1000限定流体递送腔室1020。该布置产生流体回路,该流体回路可将轴向流体端口1014a和1014b通过流体端口1005连接至压力腔室1007。由此,终端流体端口1012a、1012b与压力腔室1007流体连通。
每个模块化旋转活塞致动器1002a-1002c可围绕流体递送轴1000以两种布置(例如,顺时针和逆时针)组装。在所示示例中,模块化旋转活塞致动器1002a和1002c以第一定向组装,且模块化旋转活塞致动器1002b以相反定向组装。可以将成组插塞1030插入轴向流体端口1014a和1014b中的选定的轴向流体端口中,以选择哪个流体路径1011a、1011b向腔室1007提供流体。在所示示例中,模块化旋转活塞致动器1002a和1002c的端口1014b被插塞1030阻塞,以及模块化旋转活塞致动器1002b的端口1014a。在所示构造中,流体路径1011a可被加压,以向模块化旋转活塞致动器1002a和1002c提供流体,从而迫使沿第一方向旋转,且流体路径1011b可被加压,以向模块化旋转活塞致动器1002b提供流体,从而迫使沿相反方向旋转。
图11是示例性流体递送轴1100的剖视图。在一些实施例中,流体递送轴1100可为图9中的示例性流体递送轴954。流体递送轴1100被示出为在轴向上布置通过成组模块化旋转活塞致动器1102a-1102c(例如,模块化旋转活塞致动器902a-902c)的中心钻孔1103。每个模块化旋转活塞致动器1102a-1102c包括与压力腔室1107连通的流体端口1105。
流体路径1110a和流体路径1110b形成在流体递送轴1100内。流体路径1110a在形成于流体递送轴1100的轴向端部附近的成对的终端流体端口1112a与沿流体递送轴1100的周界形成的成组轴向流体端口1114a之间延伸。每个轴向流体端口1114a基本上与模块化旋转活塞致动器1102a-1102c中对应的一个对齐。
流体路径1110b在形成于流体递送轴1100的轴向端部附近的成对的终端流体端口1112b与沿流体递送轴1100的周界形成的成组轴向流体端口1114b之间延伸。每个轴向流体端口1114b基本上与模块化旋转活塞致动器1102a-1102c中对应的一个对齐,且径向上与对应的轴向流体端口1114a相对。
成组密封件1116围绕流体递送轴1100的周界布置。每个流体端口1105和对应的成组轴向流体端口1114a和1114b具有沿流体递送轴1100的长度布置在轴向流体端口1114a和1114b和流体端口1105的第一侧轴向侧上的密封件1116a,且具有沿流体递送轴1000的长度在轴向流体端口1114a和1114b和流体端口1105的第二相对轴向侧上的密封件1116b。第三密封件1116c基本上居中地布置在每对密封件1116a与1116b之间。
对于每个模块化旋转活塞致动器1002a-1002c,钻孔1003、密封件1116a、密封件111b和流体递送轴1100限定流体递送腔室1120a,且密封件1116c、密封件111b和流体递送轴1100限定流体递送腔室1120b。该布置产生流体回路,该流体回路可将轴向流体端口1114a和1114b通过流体端口1105连接至压力腔室1107。由此,终端流体端口1112a、1112b与压力腔室1107流体连通。
每个模块化旋转活塞致动器1102a-1102c可围绕流体递送轴1100以两种布置(例如,顺时针和逆时针)组装。在所示示例中,模块化旋转活塞致动器1102a和1102c以第一定向组装,且模块化旋转活塞致动器1102b以相反定向组装。
每个模块化旋转活塞致动器1102a-1102c中的流体端口1105沿钻孔1103在轴向上偏离压力腔室的中心。由此,当以第一定向组装到流体递送轴1100时,流体端口1105将更靠近流体递送轴1100的近端并且更远离远端,而在相反定向时,流体端口1105将相对更远离近端并且相对更靠近远端。
当围绕流体递送轴1100组装时,取决于模块化旋转活塞致动器1102a-1102c的定向,流体端口1105将对齐在密封件1116a与密封件1116c之间或者在密封件1116b与密封件1116c之间。由此,取决于模块化旋转活塞致动器1102a-1102c的定向,或者流体递送腔室1120a将使流体路径1111a与腔室1107流体连接,或者流体递送腔室1120b将使流体路径1111b与腔室1107流体连接。在所示示例中,模块化旋转活塞致动器1102a和1102c的流体端口1105与流体递送腔室1120a对齐,且模块化旋转活塞致动器1102b的端口1105与流体递送腔室1120b对齐。在所示构造中,流体路径1111a可被加压,以向模块化旋转活塞致动器1102a和1102c提供流体,从而迫使沿第一方向旋转,且流体路径1111b可被加压,以向模块化旋转活塞致动器1102b提供流体,从而迫使沿相反方向旋转。
图12是执行旋转致动的示例性工艺1200的流程图。在一些实施方式中,工艺1200可以由图3-11的旋转活塞式致动器300、400、600、700、800、900、1002a-1002c和/或1102a-1102c执行。
在1210,提供旋转致动器。示例性致动器1200的旋转致动器包括限定第一拱形腔室的第一壳体、径向向外延伸的转子臂以及设置在第一壳体内的拱形第一活塞,第一拱形腔室包括第一腔体、与第一腔体流体连通的第一流体端口、敞开端以及围绕敞开端的内表面设置的第一密封件,拱形第一活塞用于通过敞开端在第一拱形腔室中往复运动。第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室。例如,致动器600包括旋转活塞610和压力腔室组件630的部件。
在1220,将受压流体施加至第一压力腔室。例如,受压流体可流过流体端口(未示出)进入压力腔室650。
在1230,迫使第一活塞从第一压力腔室部分地向外,以迫使转子臂沿第一方向旋转。例如,流入压力腔室650的一定体积的受压流体将移动类似体积的旋转活塞610,从而导致旋转活塞610被部分地推出压力腔室650,这进而将导致转子臂640顺时针旋转。
在1240,使旋转输出轴沿与第一方向相反的第二方向旋转。例如,转子臂640可以通过外力而逆时针旋转,外力比如是另一机构、提供转矩的载荷、复位弹簧或任何其他适当的旋转转矩源。
在1250,迫使第一活塞部分地进入第一压力腔室,以迫使受压流体离开第一流体端口。例如,旋转活塞610可以被推入压力腔室650中,并且延伸到压力腔室650中的活塞端部612的体积将排出类似体积的流体,从而导致其流出流体端口(未示出)。
在一些实施例中,示例性工艺100可用于在所连接机构的行程上提供基本恒定的功率。例如,随着致动器600旋转,递送到所连接的载荷的转矩可基本上几乎不发生依赖于位置的变化。
在一些实施例中,第一壳体还限定第二拱形腔室,第二拱形腔室包括第二腔体、与第二腔体流体连通的第二流体端口以及围绕敞开端的内表面设置的第二密封件,转子组件还包括第二转子臂,旋转致动器还包括设置在所述壳体中的拱形第二活塞以及第二连接器,拱形第二活塞用于在第二拱形腔室中往复运动,其中,第二密封件、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,第二连接器将第二活塞的第一端联接到第二转子臂。例如,致动器600包括旋转活塞620和压力腔室631。
在一些实施例中,第二活塞可以在与第一活塞相同的旋转方向上定向。例如,两个活塞812a和822a定向成在相同的旋转方向上协配地运行。在一些实施例中,第二活塞可在与第一活塞相反的旋转方向上定向。例如,旋转活塞610定向成相对于旋转活塞620在相反的旋转方向上运行。
在一些实施方式中,使旋转输出轴沿与第一方向相反的第二方向旋转可包括:将受压流体施加到第二压力腔室,并且迫使第二活塞从第二压力腔室部分地向外,以迫使旋转输出轴沿与第一方向相反的第二方向旋转。例如,可将受压流体施加至压力腔室631,以迫使旋转活塞620向外,从而导致转子臂640逆时针旋转。
图13是具有模块化支承带的示例性旋转活塞致动器接头部分1300的立体图。在一些实施例中,旋转活塞致动器接头部分1300可为对图9中的示例性旋转活塞致动器接头部分901的修改,以包括成组拱形轴承套管组件1350a-1350c(例如,模块化支承带)。
在一些实施例中,接头1300可用于图2中的多轴线接头200,其中,活塞致动器400已被模块化旋转活塞致动器900代替。一般地,接头1300包括一个或多个旋转活塞致动器模块,比如在对图6A-8B的描述中论述的致动器600、700和800的示例。
接头1300包括三个旋转活塞致动器模块1302a-1302c。一般而言,在接头1300内,旋转活塞致动器模块1302a-1302c可单独地替换且一般可互换。在一些实施例中,每个模块1302a-1302c可为图3-8B中的任何一个旋转活塞致动器300、400、600、700或800的实施例、图9中的旋转活塞致动器模块902a-902c中的任何一个或任何其他合适的旋转活塞致动器、旋转叶片致动器或其组合。
旋转活塞致动器模块1302a-1302c各自包括旋转活塞组件1310(例如,旋转活塞组件310、810、820、旋转活塞610、620、710、720、910)和壳体(未示出),壳体还用作压力腔室组件(例如,压力腔室320、压力腔室组件630、730、860、920)。尽管示例性致动器1300包括三个模块1302a-1302c,但其他实施例可包括更多和/或更少数量的协配且相对的各种构造的旋转活塞致动器模块。
在图13中示出的示例性旋转活塞组件1310中的每个包括旋转活塞1312(例如,旋转活塞912)。每个旋转活塞1312包括活塞端部1316和一个或多个连接臂1318。活塞端部1316形成为具有主体,该主体具有大致半圆弧段且具有基本平滑的表面。
压力腔室组件(例如,压力腔室320、压力腔室组件630、730、860、920)具有大致圆筒形。外壳体1341(例如,外壳体941)构造成围绕内钻孔的管状壁,内钻孔的尺寸定为容纳压力腔室组件。在一些实施例中,外壳体1341可连接至连杆或可与连杆一体成形,连杆比如是示例性连杆980。
外壳体1341基本上围绕压力腔室组件。随着旋转活塞1312被致动,具有大致圆筒形的压力腔室组件在外壳体1341内旋转。外壳体1341提供轴承表面,该轴承表面在压力腔室组件旋转时支承压力腔室组件920。在一些实施例中,压力腔室组件与外壳体1341之间的接触可支承载荷。例如,接头臂1364上的载荷可传递至压力腔室组件、至外壳体1341(例如,通过轴承表面)、且继续至连杆。
旋转活塞致动器模块1302a-1302c各自包括一个拱形轴承套管组件1350,每个拱形轴承套管组件1350形成为模块化磨损带。每个拱形轴承套管组件1350具有大致半圆形(例如,新月形或“C”形)的环部段。每个拱形轴承套管组件1350径向布置在对应旋转活塞1312与外壳体1341的内壁之间。拱形轴承套管组件1350各自与旋转活塞1312中对应的一个的径向外侧1317和外壳体1341的内壁接触。随着旋转活塞1312被致动,拱形轴承套管组件1350各自提供轴承表面,随着旋转活塞1312从压力腔室组件伸出和缩回,该轴承表面接触旋转活塞1312的径向外侧1317并支承旋转活塞1312。在一些实施例中,旋转活塞1312、拱形轴承套管组件1350与外壳体1341之间的接触可对旋转活塞1312上的径向载荷重新引导。
例如,随着旋转活塞1312伸出,可产生径向(例如,向外)的力。这些径向载荷可在活塞密封件(例如,图6A、6B中的密封件670、672)上施加增加的应力,从而导致增加的摩擦和磨损,并且增加的摩擦和磨损可降低性能(例如,转矩输出)和寿命(例如,密封件或其他部件失效时间)。为了减小这种径向力的效果,随着旋转活塞1312伸出,拱形轴承套管组件1350被旋转活塞1312接触。由旋转活塞1312施加的径向力通过拱形轴承套管组件1350被传递至壳体1341,因而提供力,该力抵抗和/或重新引导径向力且至少部分地释放施加在密封件上的径向应力。随着应力被释放,致动器性能(例如,转矩)被维持或恢复。
图14是用于旋转活塞致动器的示例性拱形轴承套管组件1400的分解图。在一些实施例中,拱形轴承套管组件1400可为图13中的示例性拱形轴承套管组件1350中的一个(例如,模块化支承带)。
示例性拱形轴承套管组件1400包括拱形支承部分1410。拱形支承部分1410大致半圆形(例如,新月形或“C”形)的环部段1412。安装部分1414a从环部段1412的第一端径向向外延伸,且安装部分1414b从环部段1412的第二端径向向外延伸。安装部分1414a-1414b各自具有拱形外表面1416,拱形外表面1416构造成基本上适形于外壳体1341的内壁的曲率。拱形支承部分1410包括成组孔1418,这些孔1418构造成接收成组紧固件,例如以将拱形支承部分1410可移除地固附至外壳体1341的内壁。
示例性拱形轴承套管组件1400还包括内衬部分1450。内衬部分1450是大致半圆形(例如,新月形或“C”形),其具有径向外表面1452和径向内表面1454,径向外表面1452构造成适形于拱形支承部分1410的内表面1420,径向内表面1454构造成适形于旋转活塞1312的径向外表面。内衬部分1450半同心地组装至拱形支承部段1410,使得径向外表面1452接触内表面1420。
在一些实施例中,内衬部分1450是可被替换的可磨损构件。例如,旋转活塞1312与拱形支承套管部分1400之间的接触随着时间推移可导致内衬部分1450的磨损。内衬部分1450可被移除并替换,以维持拱形轴承套管组件1400的径向载荷支承能力。
在一些实施例中,内衬部分1450可包括摩擦减小特征。例如,内衬部分1450可至少部分地由摩擦减小材料(例如,PTFE)构建或涂覆。在其他示例中,内表面1454可为纹理化的(例如,具有交叉影线),以将润滑剂保持和/或分布至内表面1454与旋转活塞1312之间的接触点。
图15A和15B分别是具有拱形轴承套管组件的另一示例性旋转活塞致动器1500的剖视侧视图和分解图。致动器1500包括旋转活塞组件1520和压力腔室组件1530。
旋转活塞组件1520包括转子轴1521。转子臂1522从转子轴1521径向延伸,转子臂1522的远端包括钻孔1556,钻孔1556基本上与转子轴1521的轴线对齐且尺寸定为容纳连接销1524。
致动器包括旋转活塞1550,旋转活塞1550包括活塞端部1552和一个或多个连接臂1554。活塞端部1552形成为具有大致半圆形主体,该主体具有基本平滑的表面。每个连接臂1554包括钻孔1557,该钻孔1557与活塞端部1552的半圆主体的轴线基本上对齐,且尺寸定为容纳连接销1524。
通过将连接臂1554与转子臂1522对齐,使得转子臂1522的钻孔1556与连接臂1554的钻孔1557对齐,旋转活塞1550可组装至转子轴1521。于是,连接销1524可被插入通过对齐的钻孔,以在活塞1550与转子轴1521之间产生铰接连接。连接销1524稍长于对齐的钻孔。在示例性组件中,周向凹部(未示出)围绕每个连接销1524的延伸超出对齐的钻孔的每个端部的外周界,其可容纳保持紧固件(未示出),例如是卡合环或螺旋环。
旋转活塞1550被插入对应的压力腔室1510中,压力腔室1510在压力腔室组件1530中形成为拱形腔体。压力腔室1510包括密封件组件1512,密封件组件1512在敞开端1513处围绕压力腔室1510的内表面。在一些实施方式中,密封件组件1512可为被保持在标准密封件沟槽中的所有侧上的圆形或半圆形密封几何形状。在一些实施方式中,可使用可商购的往复运动活塞或气缸类型密封件。例如,可能已经用于目前飞行器上的线性液压致动器的可商购的密封件类型可呈现足够的能力用于线性载荷和位置保持应用。在一些实施方式中,可通过使用线性液压致动器中所用的标准、例如可商购的半圆形单向密封件设计而减小致动器1500的密封复杂性。在一些实施例中,密封件组件1512可为单件式密封件。
在示例性致动器1500的一些实施例中,密封件组件1512可被包括为旋转活塞1550的一部分。例如,密封件组件1512可位于活塞端部1552附近、与连接臂1554相对且沿压力腔室1510的内表面滑动,以随着旋转活塞1550运动进出压力腔室1510而形成流体密封件。在一些实施例中,密封件组件1512起到轴承的作用。例如,随着活塞1550运动进出压力腔室1510,密封件组件1512可为活塞1550提供支承。
在一些实施例中,致动器1500可包括活塞1550与压力腔室1510之间的磨损构件。例如,可接近密封件组件1512包括磨损环。在另一示例中,致动器1500可接近密封件组件1512包括一个或多个滚子(例如,滚针)轴承。磨损环和/或滚子轴承可起到活塞1512的先导件的作用,和/或起到为活塞1512提供支承的轴承的作用。
在示例性致动器1500中,当旋转活塞1550被插入通过敞开端1513时,密封件组件1512接触压力腔室1510的内表面和活塞端部1552的基本上平滑表面,以在压力腔室1510内形成基本上压力密封的区域。压力腔室1510可包括通过压力腔室组件1530形成的流体端口(未示出),受压流体可流动通过该流体端口。在将受压流体、例如液压油、水、空气、气体引入压力腔室1510中时,压力腔室1510的内部与压力腔室1510外部的环境状况之间的压力差导致活塞端部1552被迫从压力腔室1510向外。随着活塞端部1552被迫向外,活塞1550迫使旋转活塞组件1520旋转。
示例性致动器1500包括可移除地固附至压力腔室1510的拱形轴承套管组件1580。在一些实施例中,拱形轴承套管组件1580可为图14中的示例性拱形轴承套管组件1400。随着活塞1550在旋向上延伸,活塞1550还可具有径向向外的力。在没有附加径向机械支承的情况下,该径向向外的力可增加施加于密封件组件1512的载荷量,从而可能增加摩擦和磨损并降低致动器1500的性能(例如,转矩容量)。为了减小该效果,拱形轴承套管组件1580为活塞1550提供径向机械支承。
拱形轴承套管组件1580具有拱形支承部分1582和内衬部分1584。内衬部分1584是大致半圆形(例如,新月形或“C”形),其具有径向外表面1585,径向外表面1585构造成适形于拱形支承部分1582的内表面1583。拱形支承部分1582形成为大致半圆形(例如,新月形或“C”形)的环部段。内衬部分1584的径向内表面1586构造成适形于旋转活塞1550的径向外表面1551。内衬部分1584半同心地组装至拱形支承部段1582,使得径向外表面1551接触内表面1586。
当拱形轴承套管组件1580在位时,随着活塞1550在旋向上延伸,活塞的径向外侧1551接触内衬部分1584。由旋转活塞1550施加的径向向外的力使得旋转活塞与内衬部分1584接触,这将力通过拱形支承部分1582传递至压力腔室组件1530。压力腔室组件1530与拱形支承部分1582之间的连接导致拱形轴承套管组件1580抵抗(例如,重新引导、约束)由旋转活塞1550呈现的向外的径向力。在一些示例中,拱形轴承套管组件1580支承否则会由密封件组件1512支承的载荷,由此维持旋转活塞致动器1500的性能(例如,转矩容量、密封件寿命)。
在示例性致动器1500的一些实施例中,压力腔室组件1530可由单件整体材料形成,单件整体材料除了由敞开端1513或流体端口产生的那些接缝之外不具有接缝。例如,压力腔室1510、开口1513和流体端口可通过模制、机加工形成,或以其他方式形成整件材料。
图16是另一示例性拱形轴承套管组件1600的剖视侧视图。在一些实施例中,拱形轴承套管组件1600可为图13-15B中的拱形轴承套管组件1350、1400和/或1580中的全部或一部分。如前所述,拱形轴承套管组件可包括摩擦减小特征部。例如,拱形轴承套管组件可由摩擦减小材料(例如PTFE)构建或涂覆,和/或可为纹理化的(例如,具有交叉影线),以将润滑剂保持和/或分布至组件与旋转活塞之间的接触点。
在拱形轴承套管组件1600的示例中,成组再循环球(或滚子)轴承1610提供摩擦减小特征部,摩擦减小特征部可约束或重新引导旋转活塞1550的向外的径向力。旋转活塞1550的径向外表面1551接触轴承1610的子组,且随着旋转活塞1550相对于拱形轴承套管组件1600运动,轴承1610滚转或旋转。
图17是另一示例性拱形轴承套管组件1700的剖视侧视图。在一些实施例中,拱形轴承套管组件1700可为图13-15B中的拱形轴承套管组件1350、1400和/或1580中的全部或一部分。如前所述,拱形轴承套管组件可包括摩擦减小特征部。
在拱形轴承套管组件1700的示例中,成组轴承组件1710提供摩擦减小特征部,摩擦减小特征部可约束或重新引导旋转活塞1701的向外的径向力。每个轴承组件1710包括活塞轴承1712和壳体轴承1714。活塞轴承1712布置成使得,随着旋转活塞1701伸出和缩回(例如,进出压力腔室组件1530),活塞轴承1712将被旋转活塞1701的径向外表面1702接触。壳体轴承1714布置成使得,其将接触拱形壳体1730的径向内表面1733和活塞轴承1712两者。
使用中,旋转活塞1701接触活塞轴承1712。由旋转活塞1701提供的径向向外的力被传递至活塞壳体1712、至壳体轴承1714、且至壳体1730的径向内表面1733。由此,壳体1730可至少部分地抵抗、约束和/或重新引导旋转活塞1701的径向向外的力。
在一些实施例中,旋转活塞1701可为示例性旋转活塞1550,且壳体1730可为示例性拱形支承部分1582。例如,旋转活塞1550可接触活塞轴承1612,且由旋转活塞1550提供的径向向外的力被传递至活塞轴承1712、至壳体轴承1714且至外壳体1550的径向内表面。由此,拱形支承部分1582可至少部分地抵抗、约束和/或重新引导旋转活塞1550的径向向外的力。
在一些实施例中,旋转活塞1701可为示例性旋转活塞1312,且壳体1730可为示例性外壳体1341。例如,旋转活塞1312可接触活塞轴承1712,且由旋转活塞1312提供的径向向外的力被传递至活塞轴承1712、至壳体轴承1714且至外壳体1341的径向内表面。由此,外壳体1341可至少部分地抵抗、约束和/或重新引导旋转活塞1312的径向向外的力。
在一些实施例中,活塞轴承1712可具有比壳体轴承1714更大或更小的直径。例如,在一些实施例中,壳体1730和旋转活塞1701两者都可沿同一旋转方向但并非以相同速度运动。活塞轴承1712和壳体轴承1714之间的直径差可提供旋转活塞1701与壳体1730之间的速度适配功能(例如,提供齿轮减速或放大)。在旋转活塞致动器接头部分1300的示例中,外壳体1341和旋转活塞1312两者都沿同一方向运动,且具有类似的角速度但具有不同的线速度。通过在每个轴承组件1710中具有多个轴承(例如,活塞轴承1712和壳体轴承1714),使得轴承的滚动动作可与旋转活塞1701和壳体1730两者的运动兼容。此外,通过具有以合适的不同直径形成的多个轴承,轴承组件1710的传动动作可使得轴承的滚动动作可与旋转活塞1701和壳体1730两者的运动兼容。
图18是执行具有拱形轴承套管组件的示例性旋转活塞致动器接头部分的旋转致动的示例性工艺1800的流程图。在一些实施方式中,工艺1800可用于以下系统中,该系统具有图13中的示例性拱形轴承套管组件1350、图14中的示例性拱形轴承套管组件1400、图15A-15B中的示例性拱形轴承套管组件1580、图16中的示例性拱形轴承套管组件1600或图17中的示例性拱形轴承套管组件1700。
在1810,提供第一旋转致动器。旋转致动器包括:第一壳体,第一壳体限定第一拱形腔室,第一拱形腔室包括具有第一敞开端的第一腔体;以及设置在所述第一壳体中用于通过第一敞开端在第一拱形腔室中往复运动的拱形第一活塞,其中,第一密封件、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室,第一压力腔室包括第一拱形腔室的部分或全部,和第一拱形轴承套管组件,第一拱形轴承套管组件具有构造成被第一活塞的径向外侧接触的内表面。例如,示例性接头1300包括三个旋转活塞致动器模块1302a-1302c。旋转活塞致动器模块1302a-1302c各自包括一个拱形轴承套管部分1350,其在径向上放置在活塞1312与壳体1341的内壁之间。
在1820,迫使第一活塞在旋转上从第一压力腔室部分地向外。例如,旋转活塞致动器模块1302a的活塞1312可被迫使离开压力腔室(例如,图6A-6B的压力腔室650)。
在1830,由第一拱形轴承套管组件向活塞的径向外侧施加第一径向力。例如,随着旋转活塞1312伸出,径向外侧1317接触拱形轴承套管组件1350。该接触可提供径向力,该径向力约束旋转活塞1312的径向向外运动。
在一些实施方式中,工艺1800可包括:迫使第一活塞部分径向向外、以第二径向力使第一活塞接触到第一拱形轴承套管组件、将第二径向力传递至转子组件、以及通过第一拱形轴承套管组件约束第二径向力。例如,由旋转活塞1312提供的径向向外的力可通过拱形轴承套管组件1350被传递至壳体1341。壳体1341约束这些力,这些力包括旋转活塞1312的径向力。
在一些实施方式中,工艺1800还可包括:提供第二旋转致动器,其中,转子组件可旋转地围绕第一旋转致动器和第二旋转致动器。例如,旋转活塞致动器模块1302a可组装在壳体1341内。旋转活塞致动器模块1302b也可组装在壳体1341内,壳体1341可旋转地围绕旋转活塞致动器模块1302a和1302b两者。
在一些实施方式中,工艺1800还可包括:将第一径向力通过第一拱形轴承套管组件重新引导至转子组件,转子组件可旋转地围绕所述第一壳体并在转子组件的内壁内限定中心钻孔,其中,第一拱形轴承套管组件可移除地固附至第一壳体。例如,由旋转活塞1312提供的径向向外的力可通过拱形轴承套管部分组件1350被传递至壳体1341。壳体1341约束这些力,这些力包括旋转活塞1312的径向力。
在一些实施方式中,第一径向力可被重新引导通过第一拱形轴承套管组件至第一壳体,其中,第一拱形轴承套管组件可移除地固附至第一壳体。例如,拱形轴承套管组件1580可移除地固附至压力腔室1510。
在一些实施方式中,通过第一拱形轴承套管部分向活塞的径向外侧施加第一径向力还可包括:向与活塞的径向外侧接触的成组轴承施加第一径向力。例如,旋转活塞1550的径向力可通过成组轴承1610被传递。在另一示例中,旋转活塞1701的径向力可通过成组轴承组件1710被传递。
虽然以上已详细描述了一些实施方式,但其他修改是可能的。例如,图中所描述的逻辑流程不需要所示的特定次序或顺序以获得期望的结果。此外,可在所描述的流程中设置其他步骤,或可消除步骤,且可在所描述的系统中添加或移除其他部件。在另一示例中,各个活塞可具有正方形、矩形、卵形、椭圆形、8字形或圆形截面。由此,其他实施方式在以下权利要求书的范围内。

Claims (59)

1.一种流体致动器,包括:
壳体,所述壳体限定第一腔室,所述第一腔室包括第一腔体、与所述第一腔体流体连通的第一流体端口、以及第一敞开端;
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,所述第二腔室设置在所述第一壳体中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、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室;以及
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、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,所述第二活塞的第一部分接触第一端部执行器。
2.根据权利要求1所述的流体致动器,其特征在于:
第一腔室是拱形第一腔室,所述拱形第一腔室包括所述第一敞开端和第一封闭端;
所述管状第一活塞是拱形管状第一活塞;以及
所述第二腔室是拱形第二腔室,所述拱形第二腔室包括所述第二敞开端和第二封闭端;
所述第二活塞是拱形第二活塞;以及
所述端部执行器是转子臂。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的流体致动器,其特征在于:
所述壳体还限定第三拱形腔室,所述第三拱形腔室包括第三腔体、与所述第三腔体流体连通的第三流体端口、以及第三敞开端;
所述第一活塞组件还包括拱形管状第三活塞,所述拱形管状第三活塞限定第四拱形腔室,所述第四拱形腔室包括第四腔体、与所述第四腔体流体连通的第四流体端口、以及第四敞开端,所述第四腔室设置在所述第一壳体中用于通过所述第三敞开端在所述第三拱形腔室中往复运动,其中,第三密封件、第三腔体和第三活塞限定第三压力腔室;以及
所述第二活塞组件还包括拱形第四活塞,所述拱形第四活塞设置在所述第一活塞组件中,用于通过所述第四敞开端在所述第四拱形腔室中往复运动,其中,第四密封件、第四腔体和第四活塞限定第四压力腔室,所述第四活塞的第一部分接触第二端部执行器。
4.根据权利要求3所述的流体致动器,其特征在于,还包括转子臂,其中:
所述第一腔室是拱形第一腔室;
所述管状第一活塞是拱形管状第一活塞;
所述第二腔室是拱形第二腔室;
所述第二活塞是拱形第二活塞;
所述第三腔室是拱形第三腔室;
所述管状第三活塞是拱形管状第三活塞;
所述第四腔室是拱形第四腔室;
所述第四活塞是拱形第四活塞;
所述第一端部执行器是所述转子臂;以及
所述第二端部执行器是所述转子臂。
5.根据权利要求4所述的流体致动器,其特征在于,所述第二活塞定向在与所述第一活塞相同的旋转方向上。
6.根据权利要求4所述的流体致动器,其特征在于,所述第二活塞定向在与所述第一活塞相反的旋转方向上。
7.根据权利要求4至6中任一权利要求所述的流体致动器,其特征在于:
将受压流体施加到所述第三压力腔室迫使所述第三活塞从所述第三压力腔室部分地向外,以迫使所述第一活塞组件沿第一方向旋转;
将受压流体施加到所述第四压力腔室迫使所述第四活塞从所述第四压力腔室部分地向外,以迫使所述第二活塞组件沿所述第一方向旋转;
所述第二活塞组件沿与所述第一方向相反的第二方向的旋转迫使所述第四活塞部分地进入所述第四压力腔室,以迫使受压流体离开所述第四流体端口;以及
所述第一活塞组件沿所述第二方向的旋转迫使所述第三活塞部分地进入所述第三压力腔室,以迫使受压流体离开所述第三流体端口。
8.根据权利要求2至7中任一权利要求所述的流体致动器,其特征在于,所述壳体还限定拱形致动空间,所述拱形致动空间限定围绕所述第一敞开端与终端之间的轴线的致动弧段,且所述流体致动器还包括转子组件,所述转子组件包括能旋转地围绕所述壳体的旋转输出管,其中,所述转子臂径向向外延伸到所述旋转输出管,并且所述转子臂联接到所述旋转管。
9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的流体致动器,其特征在于,所述第一密封件围绕所述第一敞开端的内表面设置。
10.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的流体致动器,其特征在于,所述第一密封件围绕所述第一活塞的周界设置且构造成相对于所述第一活塞保持静止。
11.根据权利要求1至10中任一权利要求所述的流体致动器,其特征在于,所述第二密封件围绕所述第二敞开端的内表面设置。
12.根据权利要求1至11中任一权利要求所述的流体致动器,其特征在于,所述第二密封件围绕所述第二活塞的周界设置且构造成相对于所述第二活塞保持静止。
13.根据权利要求1至12中任一权利要求所述的流体致动器,其特征在于,所述壳体形成为单件式壳体。
14.根据权利要求1至13中任一权利要求所述的流体致动器,其特征在于,所述第一活塞的横截面具有正方形、矩形、卵形、椭圆形、八字形或圆形中的一种。
15.根据权利要求1至14中任一权利要求所述的流体致动器,其特征在于,所述第一活塞组件还限定流体连接所述第一腔体和所述第二腔体的流体端口。
16.根据权利要求1至15中任一权利要求所述的流体致动器,其特征在于,所述管状第一活塞的第一部分接触第二端部执行器。
17.一种流体致动方法,包括:
提供流体致动器,所述流体致动器包括:
壳体,所述壳体限定第一腔室,所述第一腔室包括第一腔体、与所述第一腔体流体连通的第一流体端口、以及第一敞开端;
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,所述第二腔室设置在所述第一壳体中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、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室;以及
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、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,所述第二活塞的第一部分接触第一端部执行器;
将受压流体施加到所述第一压力腔室;
迫使所述第一活塞从所述第一压力腔室部分地向外,以迫使所述端部执行器沿第一方向旋转;
迫使所述端部执行器沿与所述第一方向相反的第二方向;
迫使第一活塞部分地进入所述第一压力腔室,以迫使受压流体离开所述第一流体端口;
将受压流体施加到所述第二压力腔室;
迫使所述第二活塞从所述第二压力腔室部分地向外,以迫使所述第一活塞组件沿所述第一方向;
迫使所述第一活塞组件沿所述第二方向;以及
迫使所述第二活塞部分地进入所述第二压力腔室,以迫使受压流体离开所述第二流体端口。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于:
第一腔室是拱形第一腔室,所述拱形第一腔室包括所述第一敞开端和第一封闭端;
所述管状第一活塞是拱形管状第一活塞;
所述第二腔室是拱形第二腔室,所述拱形第二腔室包括所述第二敞开端和第二封闭端;
所述第二活塞是拱形第二活塞;
所述端部执行器是转子臂;
迫使所述第一活塞从所述第一压力腔室部分地向外以迫使所述端部执行器沿第一方向旋转还包括:以行程上基本恒定的转矩使所述转子臂沿所述第一方向旋转;以及
迫使所述第二活塞从所述第二压力腔室部分地向外以迫使所述第一活塞组件沿所述第一方向旋转还包括:以行程上基本恒定的转矩使所述第一活塞组件沿所述第一方向旋转。
19.一种机器装置的臂,所述臂包括:
第一臂部分;
第二臂部分;以及
将所述第一臂部分连接到所述第二臂部分的接头部分,所述接头部分包括流体致动器,所述流体致动器包括:
壳体,所述壳体限定第一腔室,所述第一腔室包括第一腔体、与所述第一腔体流体连通的第一流体端口、以及第一敞开端;
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,所述第二腔室设置在所述第一壳体中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、第一腔体和第一活塞限定第一压力腔室;以及
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、第二腔体和第二活塞限定第二压力腔室,所述第二活塞的第一部分接触第一端部执行器。
20.根据权利要求19所述的臂,其特征在于,所述端部执行器固附至所述第一臂部分或与所述第一臂部分成一体。
21.根据权利要求19或20所述的臂,其特征在于,所述壳体固附至所述第二臂部分或与所述第二臂部分成一体。
22.一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,所述第一腔体具有第一敞开端;以及
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第一拱形腔室中往复运动;以及
第一拱形轴承套管组件,所述第一拱形轴承套管组件具有构造成与所述第一活塞的径向外侧接触的内表面。
23.根据权利要求22所述的旋转致动器,其特征在于,所述第一拱形轴承套管包括拱形支承部分和拱形内衬部分,所述拱形内衬部分构造成适形于所述拱形支承部分的内表面。
24.根据权利要求22或23所述的旋转致动器,其特征在于,所述第一拱形轴承套管组件能移除地固附至所述第一壳体。
25.根据权利要求22至24中任一权利要求所述的旋转致动器,其特征在于,所述第一旋转致动器还包括转子组件,所述转子组件能旋转地围绕所述第一壳体并在所述转子组件的内壁内限定第一中心钻孔;以及
其中,所述第一拱形轴承套管组件径向上布置在所述第一活塞与所述内壁之间,并与所述内壁和所述第一活塞的所述径向外侧接触。
26.根据权利要求25所述的旋转致动器,其特征在于,所述第一拱形轴承套管组件径向上布置在所述第一活塞与所述内壁之间,并与所述内壁和所述第一活塞的所述径向外侧接触。
27.根据权利要求25或26所述的旋转致动器,其特征在于,还包括流体递送轴,所述流体递送轴具有细长主体,所述流体递送轴设置在由所述第一壳体限定的第二中心钻孔中且与所述第一腔体流体连通。
28.根据权利要求25至27中任一权利要求所述的旋转致动器,其特征在于,所述转子组件还包括围绕所述轴线的旋转输出管以及与所述第一活塞的第一部分接触的转子臂,所述转子臂径向向外延伸至所述旋转输出管并联接至所述旋转输出管。
29.根据权利要求25至28中任一权利要求所述的旋转致动器,其特征在于,还包括设置在所述第一中心钻孔内的第二旋转致动器。
30.根据权利要求29所述的旋转致动器,其特征在于,所述第二旋转致动器还包括:
第二壳体,所述第二壳体限定第二拱形腔室,所述第二拱形腔室包括第二腔体,所述第二腔体具有第二敞开端;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,用于通过所述第二敞开端在所述第二拱形腔室中往复运动。
31.根据权利要求30所述的旋转致动器,其特征在于,还包括第二拱形轴承套管组件,所述第二拱形轴承套管组件在径向上布置在所述第二活塞与所述内壁之间,并与所述内壁和所述第二活塞的径向外侧接触。
32.根据权利要求22至31中任一权利要求所述的旋转致动器,其特征在于,所述第一拱形轴承套管包括成组轴承。
33.根据权利要求22至32中任一权利要求所述的旋转致动器,其特征在于,所述第一拱形轴承套管包括摩擦减小涂层。
34.一种旋转致动方法,包括:
提供第一旋转致动器,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,所述第一腔体具有第一敞开端;以及
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;以及
第一拱形轴承套管组件,所述第一拱形轴承套管组件具有构造成与所述第一活塞的径向外侧接触的内表面;
迫使所述第一活塞在旋转上从所述第一压力腔室部分地向外;以及
由所述第一拱形轴承套管部分向所述活塞的径向外侧施加第一径向力。
35.根据权利要求34所述的方法,其特征在于,还包括:
迫使所述第一活塞部分地径向向外;
以第二径向力使所述第一活塞接触到所述第一拱形轴承套管组件;
将所述第二径向力传递至所述第一壳体;以及
通过第一拱形轴承套管组件约束所述第二径向力。
36.根据权利要求34或35所述的方法,其特征在于,还包括:提供第二旋转致动器,其中,所述转子组件能旋转地围绕所述第一旋转致动器和所述第二旋转致动器。
37.根据权利要求34至36中任一权利要求所述的方法,其特征在于,还包括:将所述第一径向力通过所述第一拱形轴承套管组件重新引导至转子组件,所述转子组件能旋转地围绕所述第一壳体并在所述转子组件的内壁内限定中心钻孔,其中,所述第一拱形轴承套管组件能移除地固附至所述第一壳体。
38.根据权利要求34至37中任一权利要求所述的方法,其特征在于,还包括:将所述第一径向力通过所述第一拱形轴承套管组件重新引导至所述第一壳体,其中,所述第一拱形轴承套管组件能移除地固附至所述第一壳体。
39.根据权利要求34至38中任一权利要求所述的方法,其特征在于,通过所述第一拱形轴承套管部分向所述活塞的所述径向外侧施加第一径向力还包括:向与所述活塞的所述径向外侧接触的成组轴承施加所述第一径向力。
40.根据权利要求34至39中任一权利要求所述的方法,其特征在于,所述第一拱形轴承套管部分包括摩擦减小涂层,且其中,通过所述第一拱形轴承套管部分向所述活塞的所述径向外侧施加第一径向力还包括:向与所述活塞的所述径向外侧接触的所述摩擦减小涂层施加所述第一径向力。
41.一种旋转致动器,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,且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;
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、所述第二腔体和所述第二活塞限定第二压力腔室,所述第二活塞的第二部分接触所述转子臂。
42.根据权利要求41所述的旋转致动器,其特征在于,所述第二拱形腔室的至少一部分与所述第一拱形腔室在所述平面中轴向重叠。
43.根据权利要求41或42所述的旋转致动器,其特征在于,所述转子组件能旋转地通过轴颈支承在所述壳体中并包括沿所述轴线的旋转输出轴,其中,所述转子臂径向向内延伸到所述旋转输出轴,且所述转子臂联接到所述旋转输出轴。
44.根据权利要求41至43中任一权利要求所述的旋转致动器,其特征在于,所述转子组件能旋转地围绕所述壳体并包括围绕所述轴线的旋转输出圆筒,其中,所述转子臂径向向外延伸到所述旋转输出圆筒,且所述转子臂联接到所述旋转输出圆筒。
45.根据权利要求41至44中任一权利要求所述的旋转致动器,其特征在于,所述第一密封件围绕所述敞开端的内表面设置且构造成相对于所述敞开端保持静止。
46.根据权利要求41至45中任一权利要求所述的旋转致动器,其特征在于,所述第一密封件围绕所述第一活塞的周界设置且构造成相对于所述第一部分保持静止。
47.根据权利要求41至46中任一权利要求所述的旋转致动器,其特征在于,所述第一密封件为所述第一活塞提供载荷支撑。
48.根据权利要求41至47中任一权利要求所述的旋转致动器,其特征在于,所述转子组件为所述壳体提供载荷支撑。
49.根据权利要求41至48中任一权利要求所述的旋转致动器,其特征在于,所述壳体形成为单件式壳体。
50.根据权利要求41至49中任一权利要求所述的旋转致动器,其特征在于,所述第一密封件是单件式密封件。
51.根据权利要求41至50中任一权利要求所述的旋转致动器,其特征在于,所述第一活塞的横截面是实心的。
52.根据权利要求41至51中任一权利要求所述的旋转致动器,其特征在于,所述第一活塞和所述第二活塞中的至少一个的横截面是至少部分空心的。
53.根据权利要求41至52中任一权利要求所述的旋转致动器,其特征在于,所述第一活塞的横截面具有正方形、矩形、卵形、椭圆形、八字形或圆形中的一种。
54.一种旋转致动方法,包括:
提供旋转致动器,所述旋转致动器包括:
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,且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;
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、所述第二腔体和所述第二活塞限定第二压力腔室,所述第二活塞的第二部分接触所述转子臂;
将受压流体施加到所述第一压力腔室;
迫使所述第一活塞从所述第一压力腔室部分地向外,以迫使所述转子臂沿第一方向运动;
使所述转子臂沿与所述第一方向相反的第二方向旋转;以及
迫使第一活塞部分地进入所述第一压力腔室,以迫使受压流体离开所述第一流体端口。
55.根据权利要求54所述的方法,其特征在于,使所述转子臂沿与所述第一方向相反的第二方向旋转包括:
将受压流体施加到所述第二压力腔室;以及
迫使所述第二活塞从所述第二压力腔室部分地向外,以迫使所述转子臂沿与所述第一方向相反的第二方向运动。
56.根据权利要求54或55所述的方法,其特征在于,迫使所述第一活塞从所述第一压力腔室部分地向外以迫使所述转子臂沿第一方向运动还包括:以行程上基本恒定的转矩使所述转子臂沿所述第一方向运动。
57.一种机器装置的臂,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,所述接头部分包括旋转致动器,所述旋转致动器包括:
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,且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;
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、所述第二腔体和所述第二活塞限定第二压力腔室,所述第二活塞的第二部分接触所述转子臂。
58.根据权利要求57所述的臂,其特征在于,所述转子组件固附至所述第一臂部分或与所述第一臂部分成一体。
59.根据权利要求57或58所述的臂,其特征在于,所述壳体固附至所述第二臂部分或与所述第二臂部分成一体。
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