專利名稱：用于圍繞軸的大型主體的旋轉(zhuǎn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圍繞軸旋轉(zhuǎn)主體。更特別地，本發(fā)明涉及大型主體圍繞軸的受控旋轉(zhuǎn)(包括局部旋轉(zhuǎn))和大型主體的線性運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明開發(fā)用來提供結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的有效致動(dòng)和控制，且在該結(jié)構(gòu)上安裝大型截拋物面天線例如射電望遠(yuǎn)鏡、太陽能收集器和衛(wèi)星通信系統(tǒng)中使用的截拋物面天線，并且特別是在專利號(hào)為677,257和700,607的澳大利亞專利以及專利號(hào)為5,757,335和5,934,271的美國(guó)專利的說明書中所描述的大型太陽能收集器截拋物面天線。為此將在本說明書中展示本發(fā)明的大型截拋物面天線的應(yīng)用。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不將其應(yīng)用限于這種結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)。
還應(yīng)該理解，本發(fā)明并未限制主體的旋轉(zhuǎn)半徑，且旋轉(zhuǎn)半徑可以是無限的(即，使用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向布置，本發(fā)明可以提供主體的線性運(yùn)動(dòng))。對(duì)于有限半徑的旋轉(zhuǎn)，主體的可容許的旋轉(zhuǎn)(順時(shí)針或逆時(shí)針)可以大于360°，如果必要的話。
背景技術(shù)：
用于從衛(wèi)星或射電星接收信號(hào)以及用于接收太陽能的天線通常使用大型反射盤來將電磁輻射聚集到位于反射盤焦點(diǎn)的接收器。包括安裝在剛性支架或結(jié)構(gòu)上的反射或?qū)щ姳砻娴姆瓷浔P可以被物理地移動(dòng)，這樣反射盤的指向軸(或瞄準(zhǔn)軸)就可以跟蹤或直接指向電磁輻射源。該運(yùn)動(dòng)常常圍繞兩個(gè)軸，通常是圍繞縱軸和橫軸的旋轉(zhuǎn)(所謂的“方位/高度跟蹤”)。反射盤可能會(huì)不那么頻繁地在地極和赤道軸上被致動(dòng)(從而實(shí)現(xiàn)輻射源的“地極/赤道跟蹤”)。在使用大型太陽能收集器的情形下，不同的設(shè)計(jì)考慮已經(jīng)導(dǎo)致受到歡迎的方位/高度跟蹤的使用。
用于實(shí)現(xiàn)大型天線結(jié)構(gòu)圍繞縱軸的旋轉(zhuǎn)的傳統(tǒng)技術(shù)涉及電動(dòng)機(jī)的使用，其中電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)與帶齒軌道嚙合的小齒輪。通常，軌道構(gòu)造成弓形或圓形，且所需旋轉(zhuǎn)軸為弧或圓的曲率中心?？梢杂呻娀蛞簤禾峁﹦?dòng)力的電動(dòng)機(jī)通過減速齒輪箱驅(qū)動(dòng)小齒輪，這樣天線就會(huì)緩慢但是連續(xù)地圍繞所需軸旋轉(zhuǎn)。
旋轉(zhuǎn)大型主體所需的電動(dòng)機(jī)或液壓電動(dòng)機(jī)和減速齒輪箱是很昂貴的部件。而且就大型太陽能收集器而言，所使用的操作策略是以并非真正連續(xù)而是間歇的方式致動(dòng)天線結(jié)構(gòu)。因此，大型太陽能收集器的反射盤通常步進(jìn)地間歇旋轉(zhuǎn)，且在每個(gè)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)周期之間具有休息周期(即，具有其中沒有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的周期)。該策略避免了對(duì)額外的電力的需要，否則就會(huì)需要這種額外電力來抑制當(dāng)陣風(fēng)作用在真正連續(xù)旋轉(zhuǎn)的反射盤上時(shí)出現(xiàn)的“搜索”現(xiàn)象。(這種“搜索”可以通過反射盤的適當(dāng)設(shè)計(jì)而被降低，如專利號(hào)為700,607的澳大利亞專利和專利號(hào)為5,934,271的美國(guó)專利的說明書中所示，但是卻無法消除。)因此大型太陽能收集器現(xiàn)在的通常操作方式是允許每隔幾秒(致動(dòng)之間的實(shí)際周期取決于白天的時(shí)間和太陽相對(duì)于每個(gè)跟蹤軸的不同的視動(dòng))就校正反射盤的指向軸的取向。該方法潛在地用于跟蹤太陽所用的能量總量上更加經(jīng)濟(jì)。然而，在天線通過電動(dòng)機(jī)和小齒輪傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)的情形下，會(huì)在電動(dòng)機(jī)的連續(xù)起動(dòng)和停止期間發(fā)生高能量需求的瞬態(tài)。這就需要在起始和停止時(shí)斜坡驅(qū)動(dòng)(使用適當(dāng)?shù)拈_關(guān)裝置)以改善瞬態(tài)值。這又會(huì)使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)更加昂貴并且潛在地趨于增大維修需求。
大型太陽能收集器的另一個(gè)操作特征是，如果跟蹤驅(qū)動(dòng)電源發(fā)生故障，天線必須被迅速地“脫離操縱”以避免對(duì)太陽能接收器造成損壞?！懊撾x操縱”裝置需要備用電源，備用電源通常是一組需要定期維護(hù)的電池，并且這會(huì)增加跟蹤設(shè)備的成本。
近期用于旋轉(zhuǎn)大型太陽能收集器和其它大型主體的可選機(jī)構(gòu)描述于申請(qǐng)?zhí)枮?1121066.3的歐洲專利申請(qǐng)的說明書中，且該專利申請(qǐng)的歐洲專利局公布號(hào)為1182356。另外還描述于專利號(hào)為677,335的澳大利亞專利和專利號(hào)為5,757,335的美國(guó)專利的說明書中的機(jī)構(gòu)涉及連接到將被旋轉(zhuǎn)的主體或其形成部分上的臂、使其柱塞式汽缸連接到該臂上的液壓柱塞和位于圓或圓弧上的多個(gè)大體上等間隔的錨固部件。該圓或圓弧的平面與主體的旋轉(zhuǎn)軸正交。液壓柱塞的遠(yuǎn)離柱塞汽缸的柱塞桿的端部從一個(gè)錨固部件導(dǎo)向到相鄰的錨固部件，其中它在柱塞致動(dòng)時(shí)被鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢?。柱塞的致?dòng)相對(duì)于錨固部件移動(dòng)柱塞汽缸，并因此移動(dòng)臂并且導(dǎo)致主體圍繞軸旋轉(zhuǎn)。
該可選旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)大體上不如傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)那么昂貴，傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)具有其相結(jié)合的精確鋪設(shè)的軌道(由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的小齒輪與之嚙合)。另外，它的用在電源故障時(shí)的緊急情況的“脫離操縱”機(jī)構(gòu)可以是相同的液壓柱塞布置，由來自氣缸的增壓氣體驅(qū)動(dòng)。它將至少與傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)和小齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一樣有效地旋轉(zhuǎn)大型太陽能收集器天線。然而，它的確具有一些弊端，包括必須在平臺(tái)上大體上等距離間隔的錨固部件必須很小心地安裝以保證柱塞桿的端部在每次需要這種運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠成功地傳遞至鄰接的錨固部件。如果使用較少的錨固部件，就必須強(qiáng)調(diào)指出該問題，以及由此引起的對(duì)于柱塞具有較長(zhǎng)沖程或“行程”的需要。甚至對(duì)于細(xì)心安裝的錨固部件，即使在小心標(biāo)定整個(gè)系統(tǒng)以更加精確地將錨固部件的位置置于控制計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器以消除桿端部不能定位和鎖定到下一個(gè)錨固部件的問題，但是多種工作情況和因素的結(jié)合也會(huì)使柱塞桿端部與新錨固部件的接合失效。可以用來避免該狀態(tài)的技術(shù)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)成本和復(fù)雜性的增加。增加的復(fù)雜性意味著可能會(huì)需要更多的維護(hù)。
而且，不管計(jì)算機(jī)控制過程多么快，桿的端部從一個(gè)特定錨固部件移動(dòng)到一個(gè)相鄰的錨固部件所花費(fèi)的時(shí)間都很多并且可以導(dǎo)致瞬時(shí)的不希望的跟蹤延遲，從而使接收器略微滯后于太陽。該問題可以通過故意地使反射盤結(jié)構(gòu)剛好在轉(zhuǎn)換調(diào)動(dòng)開始之前稍微移動(dòng)到其所需位置前部，但是這會(huì)需要額外的跟蹤能量。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于圍繞一軸旋轉(zhuǎn)大型主體的新的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)適用于大型截拋物面天線，并且(a)比傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)和小齒輪布置或如上所述的其中桿的端部從一個(gè)錨固部件移動(dòng)到相鄰的錨固部件的機(jī)構(gòu)更加便宜并且更加可靠，并且(b)還適于旋轉(zhuǎn)其它大型主體。
該目標(biāo)是如下實(shí)現(xiàn)的將被旋轉(zhuǎn)的主體置于環(huán)形部件或弓形部件內(nèi)或上方，且環(huán)形或弓形部件的曲率中心為主體的旋轉(zhuǎn)軸，并且經(jīng)由來自主體的剛性臂或剛性凸起(如果有必要的話)將主體連接到膨脹和收縮裝置(優(yōu)選為線性膨脹和收縮裝置，例如液壓柱塞布置或電動(dòng)張緊器)的一個(gè)端部上。膨脹和收縮裝置的另一個(gè)端部連接到被定位成緊密地夾緊到環(huán)形或弓形部件上的夾具(致動(dòng)器夾具)，而夾具在不這樣被夾緊時(shí)，可以沿著環(huán)形或弓形部件移動(dòng)。當(dāng)夾具被夾緊到環(huán)形或弓形部件上時(shí)，主體圍繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，并且膨脹和收縮裝置被致動(dòng)以膨脹或收縮用于該膨脹和收縮裝置的一預(yù)定的“行程”。線性膨脹和收縮裝置的遠(yuǎn)離夾具的端部因此移動(dòng)，并且主體也會(huì)被直接移動(dòng)或是由于剛性地連接到主體上的臂的運(yùn)動(dòng)而移動(dòng)。該運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為主體圍繞其旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。因此膨脹和收縮裝置優(yōu)選是線性的膨脹和收縮裝置，且線性膨脹和收縮裝置安裝成其延伸方向大體上與環(huán)形或弓形部件正切。
在膨脹和收縮裝置的行程結(jié)束時(shí)，致動(dòng)器夾具釋放，隨后線性膨脹和收縮裝置沿相反方向致動(dòng)，使主體靜止停留在其新位置中并且使致動(dòng)器夾具沿著環(huán)形或弓形部件移動(dòng)直到到達(dá)新的夾緊位置。在該新的夾緊位置中，致動(dòng)器夾具再次夾緊到環(huán)形或弓形部件上并且重復(fù)如上所述的過程。膨脹和收縮裝置的行程通常是可變動(dòng)的，并且預(yù)定行程的長(zhǎng)度選擇為適合主體旋轉(zhuǎn)的條件。
優(yōu)選地，在致動(dòng)器夾具從環(huán)形或弓形部件上釋放并且移動(dòng)至其新的夾緊位置時(shí)，連接到主體(經(jīng)由相結(jié)合的剛性臂，如果有必要的話)上的至少另一個(gè)夾具或輔助夾具夾緊到環(huán)形或弓形部件以穩(wěn)定地夾持主體并且排除風(fēng)對(duì)主體的所有不利影響。
因此，依照本發(fā)明，提供了一種用于實(shí)現(xiàn)主體圍繞軸的受控旋轉(zhuǎn)的設(shè)備，所述設(shè)備包括a)環(huán)形部件或弓形部件，其曲率中心置于所述主體的旋轉(zhuǎn)軸處；b)安裝在所述環(huán)形部件或弓形部件上用于沿其運(yùn)動(dòng)的致動(dòng)器夾具，所述致動(dòng)器夾具可釋放地夾緊到所述環(huán)形部件或弓形部件上；以及c)膨脹和收縮裝置，其具有兩個(gè)端部聯(lián)接件，這兩個(gè)端部聯(lián)接件大體上可以朝向和遠(yuǎn)離彼此移動(dòng)用于所述裝置的一預(yù)定行程；所述端部聯(lián)接件之一連接到所述致動(dòng)器夾具；所述端部聯(lián)接件的另一個(gè)端部連接到所述主體或連接到剛性地連接至所述主體的剛性臂；藉此，(1)當(dāng)所述致動(dòng)器夾具被夾緊到所述環(huán)形部件或弓形部件上并且所述膨脹和收縮裝置被致動(dòng)以朝向或遠(yuǎn)離彼此移動(dòng)所述端部聯(lián)接件時(shí)，所述主體(或所述剛性臂和因此所述主體)圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，并且(2)當(dāng)所述膨脹和收縮裝置已經(jīng)到達(dá)其行程的端點(diǎn)時(shí)，所述致動(dòng)器夾具可以被釋放，然后通過所述膨脹和收縮裝置的進(jìn)一步致動(dòng)而沿著所述環(huán)形部件或弓形部件移動(dòng)至其上的一新的位置，這樣所述致動(dòng)器夾具就可以被再次夾緊到所述環(huán)形部件或弓形部件上以允許所述主體由所述膨脹和收縮裝置的進(jìn)一步致動(dòng)的進(jìn)一步的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
如上所述，優(yōu)選地1)所述膨脹和收縮裝置是線性膨脹和收縮裝置，布置成其端部聯(lián)接件之間的線(線性膨脹和收縮裝置的延伸方向)置于所述環(huán)形部件或弓形部件上方并且與所述環(huán)形部件或弓形部件大體上正切；并且2)至少一個(gè)輔助夾具也安裝在所述環(huán)形部件或弓形部件上用于沿其運(yùn)動(dòng)，所述輔助夾具或每個(gè)輔助夾具均可釋放地夾緊到所述環(huán)形部件或弓形部件上；所述輔助夾具或每個(gè)輔助夾具連接到所述主體上或連接到剛性地連接至所述主體的各個(gè)剛性臂上。
在本發(fā)明的更優(yōu)選形式中，該輔助夾具或每個(gè)輔助夾具經(jīng)由第二線性膨脹和收縮裝置連接到所述主體上(或連接到剛性地連接至所述主體的剛性臂或凸起上)，通過致動(dòng)器夾具從環(huán)形部件或弓形部件上的一個(gè)位置移動(dòng)到環(huán)形或弓形部件上的另一個(gè)位置時(shí)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的繼續(xù)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)主體的真正連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明還包括可以用在如上所述的本發(fā)明的形式中的夾具。
本發(fā)明的這些和其它特征(一些可選特征)將在本發(fā)明的實(shí)施例的下列說明中給出例證，且本發(fā)明的實(shí)施例的說明僅僅通過示例的方式提供。在下文的說明中將對(duì)附圖進(jìn)行說明。
圖1是由本發(fā)明安裝在可圍繞縱軸旋轉(zhuǎn)的底架上的截拋物面天線的示意草圖。
圖2是同樣由本發(fā)明安裝在可圍繞縱軸旋轉(zhuǎn)的底架上的另一個(gè)截拋物面天線的示意平面圖。
圖3顯示了由本發(fā)明安裝在可圍繞縱軸旋轉(zhuǎn)的底架上的主體的另一個(gè)實(shí)施例。
圖4是安裝用于沿著壁或?qū)к壘€性運(yùn)動(dòng)的截拋物面天線的部分示意頂視圖。
圖5顯示了一種形式的夾具，該夾具可以用在圖1、2或3中所示的旋轉(zhuǎn)布置中或是用在圖4中所示的線性運(yùn)動(dòng)布置中。
圖6顯示了另一種夾具結(jié)構(gòu)，該夾具可以用在圖1、2或3中所示的旋轉(zhuǎn)布置中或是用在圖4中所示的線性運(yùn)動(dòng)布置中。
具體實(shí)施例方式
圖1和2均示意性地顯示了將圍繞縱軸12旋轉(zhuǎn)的截拋物面天線。本發(fā)明開發(fā)的截拋物面天線是一種大型太陽能收集器，它已被安裝在澳大利亞堪培拉的澳大利亞國(guó)立大學(xué)。太陽能收集器尤其已經(jīng)在專利號(hào)為677,257和700,607的澳大利亞專利以及專利號(hào)為5,757,335和5,934,271的美國(guó)專利的說明書中公開。然而，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)指出，圖1和圖2中展示的太陽能收集器和截拋物面天線僅僅是本發(fā)明可以使用的可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的示例，并且本發(fā)明的應(yīng)用總體上不應(yīng)限于太陽能收集器或是限于可旋轉(zhuǎn)的天線。
圖1和圖2中所示天線均具有支撐在底架11上的反射盤10。在圖1中，反射盤底架上的支撐示意性顯示為支柱13和支撐單元14。支撐單元14包括用于圍繞水平傾斜軸(未顯示在附圖中)樞轉(zhuǎn)地移動(dòng)反射盤10的已知形式的機(jī)構(gòu)，以改變反射盤的瞄準(zhǔn)線(或指向軸)21的高度。通常，反射盤的指向軸21的高度的變化是通過使用控制副架運(yùn)動(dòng)的液壓柱塞布置實(shí)現(xiàn)的。然而，為此目的也可以使用任何其它的適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(例如螺桿傳動(dòng)或齒條齒輪機(jī)構(gòu)，或者本發(fā)明的改進(jìn)形式)。
底架11(如上文所示)被安裝用來圍繞縱軸12的旋轉(zhuǎn)。軸12位于圓形軌道或環(huán)形部件16的中心。在傳統(tǒng)的大型截拋物面天線結(jié)構(gòu)中，環(huán)形部件16是圓形帶齒軌道，并且底架圍繞縱軸的旋轉(zhuǎn)是通過電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)的，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)小齒輪，而小齒輪與帶齒軌道的“齒”嚙合。在本發(fā)明中并不需要帶齒的圓形軌道。環(huán)形部件16可以是任意方便的結(jié)構(gòu)，在其上面剛性地附連一夾具。優(yōu)選地，圖1和圖2中的環(huán)形部件16是用于截拋物面天線的圓形工字梁或壁結(jié)構(gòu)或圓形底座，其上可以安裝圖5或圖6中所示類型的夾具。
圖1中截拋物面天線的底架11具有剛性地連接到其上的剛性臂15。臂15的端部15A構(gòu)成為它能夠沿著環(huán)形部件16自由地移動(dòng)，或者它具有一個(gè)附連到環(huán)形部件16上面的裝置，該裝置可以沿著環(huán)形部件16自由地移動(dòng)。
“致動(dòng)器夾具”18安裝在環(huán)形部件16上。致動(dòng)器夾具18通過一個(gè)力(可以很方便地通過例如壓縮彈簧提供)夾持圓形的環(huán)形部件16，該力可以連續(xù)地保持，除非通過夾具釋放裝置的故意的動(dòng)作釋放，夾具釋放裝置可以液壓地(或是以其它方式)操作。夾具的這種釋放僅僅出現(xiàn)在需要將夾具的位置移動(dòng)到環(huán)形部件16上的一個(gè)新位置時(shí)。
致動(dòng)器夾具18通過線性膨脹和收縮裝置，即(在圖1中顯示的布置中)雙動(dòng)(double-acting)液壓柱塞17連接到臂15的遠(yuǎn)離底架11的端部上。與雙動(dòng)柱塞17執(zhí)行相同膨脹和收縮功能的另一個(gè)裝置也可以用在其位置中。如圖1(以及圖2和圖3)中所示，雙動(dòng)柱塞17基本上位于環(huán)形部件16上方，其延伸方向大體上與環(huán)形部件16成切線地對(duì)準(zhǔn)。
輔助夾具20也安裝在環(huán)形部件16上。輔助夾具20剛性地連接到第二剛性臂19上，第二剛性臂19又剛性地連接到底架11上。輔助夾具20除非有意地釋放，否則也會(huì)緊密地夾持環(huán)形部件。
為了圍繞軸12旋轉(zhuǎn)底架11，致動(dòng)器夾具18保持在其夾緊模式中，輔助夾具20釋放并且雙動(dòng)柱塞17膨脹或收縮。如果柱塞17膨脹，臂15就會(huì)被推動(dòng)遠(yuǎn)離致動(dòng)器夾具18，這樣底架11就會(huì)圍繞軸12(和臂19，且其相結(jié)合的夾具20也會(huì)移動(dòng))沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。如果柱塞17收縮，臂15就會(huì)朝夾具18移動(dòng)，并且底架就會(huì)圍繞軸12(和臂19，且其相結(jié)合的輔助夾具20也會(huì)移動(dòng))沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。
在柱塞17的所需(或最大可能的)膨脹或收縮(行程)已經(jīng)發(fā)生時(shí)，夾具20被致動(dòng)并且夾具18被釋放。柱塞17的啟動(dòng)現(xiàn)在就使夾具18沿著環(huán)形部件16移動(dòng)直到夾具18到達(dá)所需的新的位置。當(dāng)夾具20釋放時(shí)，夾具18將被致動(dòng)，并且柱塞17會(huì)再次被操作以移動(dòng)臂15(和臂19以及已釋放的夾具20)并且進(jìn)一步圍繞軸12旋轉(zhuǎn)底架11。
顯而易見，當(dāng)致動(dòng)器夾具18沿著環(huán)形部件移動(dòng)時(shí)，夾具20通過其相結(jié)合的剛性臂19相對(duì)于環(huán)形部件16剛性地保持底架11，因此，如果在夾具18移動(dòng)到其位于部件16上的新位置的這次運(yùn)動(dòng)過程中在天線上刮起強(qiáng)風(fēng)，也可以防止反射盤10的不希望的運(yùn)動(dòng)。事實(shí)上，如通常的情形一樣，如果環(huán)形部件16附連至或包括截拋物面天線的安裝底座，輔助夾具20就會(huì)使部件16(以及它所附連的任意裝置--例如用于天線的底座)成為“配重”，這將進(jìn)一步有助于截拋物面天線在陣風(fēng)和強(qiáng)風(fēng)中的穩(wěn)定性。
至少另一個(gè)輔助夾具(在圖1中以虛線輪廓示意性地顯示了夾具22)可以安裝在環(huán)形部件16上并且由另一個(gè)剛性臂23連接到底架11上。當(dāng)夾具18從一個(gè)夾緊位置移動(dòng)到另一個(gè)夾緊位置時(shí)，尤其是在反射盤在地平線附近跟蹤時(shí)，夾具22與類似地安裝在天線上的任意更多輔助夾具一起對(duì)天線的穩(wěn)定提供了額外的輔助。并且在非常強(qiáng)的風(fēng)中，當(dāng)反射盤并未操作而是已經(jīng)移動(dòng)至其“救生模式”位置中、其指向軸21垂直向上時(shí)，夾具18被致動(dòng)并且柱塞17被完全收縮，夾具22和每個(gè)輔助夾具將提供進(jìn)一步的保護(hù)來防止天線的傾倒。
該(或每個(gè))附加的輔助夾具通常以與輔助夾具20相同的方式并且同時(shí)致動(dòng)。
夾具18和輔助夾具20(以及任意更多的輔助夾具或夾具，如果存在的話)的致動(dòng)，以及雙動(dòng)柱塞17(或等效裝置)的致動(dòng)通常由控制信號(hào)控制，該控制信號(hào)是由安裝在軸12上的軸角編碼器(附圖中未顯示)提供。
現(xiàn)在參見圖2(其中——同樣在圖3中——與已經(jīng)在圖1中展示的部件基本上相同的部件給出了與圖1中相同的參考數(shù)字)，應(yīng)當(dāng)指出，圖1和圖2的跟蹤或掃描天線之間唯一的主要區(qū)別是圖2的實(shí)施例中缺少臂15和19(和23)。這是因?yàn)閳D2的實(shí)施例中的截拋物面天線的底架和環(huán)形部件16的相對(duì)尺寸使得部分底架重疊在環(huán)形部件上。在此情形中，致動(dòng)器夾具18和輔助夾具20(和夾具22，如果存在的話)直接安裝在底架上，并且線性膨脹和收縮裝置(雙動(dòng)柱塞17)的一個(gè)端部在15B處連接到底架上。底架11的旋轉(zhuǎn)以及因此反射盤10圍繞軸12的旋轉(zhuǎn)通過使用夾具18和20(和22)以及膨脹和收縮裝置17實(shí)現(xiàn)，它們的使用方式與這些部件在圖1的實(shí)施例中的使用方式相同。因此，就不需要對(duì)圖2所示實(shí)施例的操作做更多的說明。
夾具18被釋放并且其沿著環(huán)形部件16移動(dòng)的周期相對(duì)于旋轉(zhuǎn)底架的位置以使反射盤的指向軸遵循太陽(在太陽能收集器的情形下)或恒星(在望遠(yuǎn)鏡的情形下)的運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間周期可以非常的短。對(duì)于這種非常短的時(shí)間周期，應(yīng)該使用線性膨脹和收縮裝置17的短“行程”。還應(yīng)當(dāng)指出，被旋轉(zhuǎn)的主體(底架11)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的位置能夠以軸角變換器(或編碼器)的讀數(shù)示出，并且正是該讀數(shù)由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)使用來控制和實(shí)現(xiàn)主體的旋轉(zhuǎn)。因此，致動(dòng)器夾具18不需要在每次變化該夾具位置時(shí)沿著環(huán)形部件16準(zhǔn)確地移動(dòng)相同的距離。而且，致動(dòng)器夾緊機(jī)構(gòu)或線性膨脹和收縮裝置在其操作中都不需要是精確的或是可調(diào)節(jié)的。致動(dòng)器夾具并不需要位于任何特定位置(考慮到柱塞17或其它線性致動(dòng)器的延伸和收縮能力)，除非允許致動(dòng)器柱塞17能夠移動(dòng)主體11以圍繞主體11的軸12旋轉(zhuǎn)。跟蹤截拋物面天線系統(tǒng)中唯一需要精確的部件是用于測(cè)量主體在其軸上的實(shí)際角取向的軸角編碼器(或類似的測(cè)量裝置)，以及(在太陽能收集器截拋物面天線的情形下)在白天任意時(shí)刻提供太陽的位置的合適的太陽模型。
已經(jīng)指出，圖1的截拋物面天線的旋轉(zhuǎn)可以依照反射盤的位置的計(jì)算機(jī)控制而沿任一方向發(fā)生。對(duì)于太陽能收集，截拋物面天線圍繞其縱軸的旋轉(zhuǎn)并不需要超過一個(gè)周轉(zhuǎn)。如果旋轉(zhuǎn)可以定心在真正的地理上的北方的超過±150°的范圍內(nèi)發(fā)生，則太陽可以適當(dāng)?shù)乇桓?。然而，出于其它原?例如使反射盤取向成遠(yuǎn)離太陽指向)，定心在真正的地理上的北方的超過±180°的旋轉(zhuǎn)將會(huì)更加便利。
夾具18和20并不需要在環(huán)形部件16上相距很遠(yuǎn)地被分開。事實(shí)上，圖3中所示的夾具18和20在環(huán)形部件16上的位置大約就是將用在澳大利亞堪培拉建造的上述太陽能收集器中的位置。
在本發(fā)明的一些應(yīng)用中(例如，當(dāng)被旋轉(zhuǎn)的主體是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡或射電望遠(yuǎn)鏡時(shí))，旋轉(zhuǎn)必須是真正連續(xù)的。即，對(duì)于主體的旋轉(zhuǎn)而言，在環(huán)形部件上的致動(dòng)器夾具18的位置的急劇變化的停止即使是在短時(shí)間都是不可接受的。在此情形中，可以使用圖3中所示的布置來旋轉(zhuǎn)主體。
如上所述，圖3的實(shí)施例中的主體11可以通過致動(dòng)器夾具18和雙動(dòng)柱塞17的操作而圍繞縱軸12(它也是環(huán)形部件16的曲率的中心)旋轉(zhuǎn)。然而，另一個(gè)剛性臂25剛性地連接到主體11上。第二雙動(dòng)柱塞27(或類似的線性膨脹和收縮裝置)的一個(gè)端部連接到臂25的疊加在環(huán)形部件16上的端部上。柱塞27的另一個(gè)端部連接到第二致動(dòng)器夾具28上，第二致動(dòng)器夾具28以與致動(dòng)器夾具18相同的方式安裝在環(huán)形部件16上。
主體11的旋轉(zhuǎn)通過使用夾具18和柱塞17實(shí)現(xiàn)，如上所述。然而，在該運(yùn)動(dòng)停止之前不久，已經(jīng)移動(dòng)到環(huán)形部件16上的預(yù)定位置的第二致動(dòng)器夾具28被夾緊到環(huán)形部件16上，并且同時(shí)，柱塞27被致動(dòng)以助于由柱塞17起動(dòng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)束并且接管旋轉(zhuǎn)主體11的任務(wù)，而同時(shí)夾具18從環(huán)形部件中釋放并且移動(dòng)至其新的位置。當(dāng)柱塞27靠近其行程的端點(diǎn)、夾具28夾緊到環(huán)形部件16上時(shí)，現(xiàn)在處于其新位置中的夾具18夾緊到環(huán)形部件16上，并且液壓柱塞17被致動(dòng)以助于在柱塞27的作用下主體旋轉(zhuǎn)的最后階段并且接管主體的旋轉(zhuǎn)，而同時(shí)夾具28從環(huán)形部件中釋放并且移動(dòng)至其下一個(gè)位置。
(a)致動(dòng)器夾具18及其相結(jié)合的柱塞17和(b)第二致動(dòng)器夾具28及其相結(jié)合的柱塞27的組合的這一交替的但是略微重疊的使用，在對(duì)軸角編碼器進(jìn)行監(jiān)視的微處理器的控制下繼續(xù)，且軸角編碼器顯示了主體11相對(duì)于其旋轉(zhuǎn)軸12的取向。
應(yīng)當(dāng)理解，可以以類似的方式將均具有相結(jié)合的膨脹和收縮裝置的三個(gè)(或更多)致動(dòng)器夾具用于實(shí)現(xiàn)主體11的真正連續(xù)的旋轉(zhuǎn)。使用這種布置，如果這三個(gè)(或更多)液壓柱塞(或其它線性膨脹和收縮裝置)之一失效，也可以保持主體的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。
還應(yīng)該理解，如果采用圖3中所示的布置(或具有三個(gè)或更多致動(dòng)器夾具的布置)，那么在底架的旋轉(zhuǎn)過程中輔助夾具20就變成一個(gè)多余的夾具。然而，當(dāng)主體11的旋轉(zhuǎn)停止時(shí)，輔助夾具20可以被保持在布置中來用于截拋物面天線的附加的牢固夾緊。這種狀態(tài)將發(fā)生在例如如果具有大型反射盤的太陽能收集器停止時(shí)，該停止是由于(a)因?yàn)樘柲苁占鞅粡?qiáng)風(fēng)連續(xù)沖擊，或者(b)在黃昏和黎明之間，當(dāng)太陽未超過地平線時(shí)。
在圖1、2和3中展示的每個(gè)布置中，如果從來不需要主體的周轉(zhuǎn)的話，環(huán)形部件都可以替換為弓形部件。這種弓形部件將在旋轉(zhuǎn)軸12處具有其曲率的中心。
圖4顯示了本發(fā)明在如下狀態(tài)中的使用，其中環(huán)形部件替換為弓形部件，該弓形部件具有有限的長(zhǎng)度但卻具有無限的曲率半徑(即線性部件46)。在圖4中所示的布置中，主體41(它可以是作為干涉儀設(shè)置的截拋物面天線陣列的部分的截拋物面天線的底架)可以沿方向A或B平行于線性部件46移動(dòng)。剛性臂45從底架41延伸以疊加在線性部件46上。雙動(dòng)柱塞47的一個(gè)端部連接到臂45的遠(yuǎn)離底架41的端部上。雙動(dòng)柱塞47的另一個(gè)端部連接到安裝在線性部件46上的致動(dòng)器夾具48上。第二剛性臂49從底架41延伸以疊加在線性部件46上。輔助夾具50安裝在線性部件46上并且剛性地連接到臂49上。
為了沿方向A或B移動(dòng)主體41，致動(dòng)器夾具48被夾緊到線性部件46上。夾具50被釋放并且沿著部件46自由移動(dòng)。雙動(dòng)柱塞47被致動(dòng)并且，因?yàn)檫B接至夾具48的端部不能移動(dòng)，所以剛性臂45(及其支架41和反射盤40)就會(huì)通過柱塞47的膨脹或收縮移動(dòng)。當(dāng)支架41移動(dòng)時(shí)，臂49和夾具50也會(huì)移動(dòng)。當(dāng)柱塞47已經(jīng)到達(dá)其預(yù)計(jì)行程的端點(diǎn)時(shí)，輔助夾具50被夾緊到線性部件46上并且夾具48被釋放。夾具48然后在柱塞47的作用下沿著線性部件46移動(dòng)到新的位置。夾具48一旦重新定位，它就會(huì)重新致動(dòng)，這樣它就再次夾緊到部件46上。然后重復(fù)該次序。
通常安裝底架41用于沿著一雙平行導(dǎo)軌51運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌51也平行于線性部件46的延伸方向。如果截拋物面天線大而重，那么線性部件46、臂45和49及其相結(jié)合的線性膨脹和收縮裝置47以及夾具48和50就可以被復(fù)制在導(dǎo)軌51的另一側(cè)上。使用這種布置，底架41將由成對(duì)的液壓柱塞(或類似的裝置)47和彼此同步作用與它們相結(jié)合的夾具移動(dòng)。
圖1和圖4中示意性地顯示的夾具可以是多種不同夾具結(jié)構(gòu)中的任意一種，這取決于環(huán)形(或弓形)部件16或線性部件46的特性。通常，主體旋轉(zhuǎn)布置中使用的所有夾具都具有相同的結(jié)構(gòu)。每個(gè)夾具的重要特征是(a)夾具向部件16或46施加夾緊力直到夾緊力被故意地移除，并且(b)如果施加到控制主體運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)上的電源發(fā)生故障時(shí)，由夾具施加到部件16或46上的夾緊力會(huì)被保持(如果在電源故障時(shí)該力已經(jīng)被施加)或是被立即施加。因此，如果電源發(fā)生故障，被移動(dòng)的主體就會(huì)在電源發(fā)生故障時(shí)保持在其夾緊到部件16或46的位置中(即，在大型截拋物面天線的情形下，會(huì)處于其最受保護(hù)和穩(wěn)定的位置中)。
圖5中顯示了一種夾具結(jié)構(gòu)，該夾具結(jié)構(gòu)已由本發(fā)明的發(fā)明者設(shè)計(jì)出來，在部件16或46為工字梁時(shí)用作圖1至4中所示并且如上所述布置中的夾具。在圖5中顯示了安裝在工字梁上的夾具的端視圖。夾具具有軛52。軛52包括一雙側(cè)部件52A，側(cè)部件52A在其頂部由橫向部件52B連接。各個(gè)臂52C從每個(gè)側(cè)部件52A的底部向內(nèi)延伸。每個(gè)臂52C在其上表面上承載一摩擦墊58。另一中央摩擦墊59安裝在板61上，該板61牢固地連接至縱軸60的下端。軸60穿過橫向部件52B中的孔，并且也穿過置于橫向部件52B下方和板61上方的第二板54中的孔。軸60可以在第二板54中的孔和橫向部件52B中其相結(jié)合的孔中自由地垂直地移動(dòng)。強(qiáng)力螺旋彈簧57大體上與軸60同軸并且圍繞軸60定位在板54和61之間。四個(gè)螺栓55(優(yōu)選地，大體上彼此均布并且相對(duì)于軸60對(duì)稱地定位)穿過橫向部件52B中的各個(gè)帶螺紋的孔并且向下擰緊直至由螺旋彈簧57向板61施加的力使得摩擦墊58和摩擦墊59向工字梁16或46的頂部水平臂或凸緣而施加一預(yù)定的力。該預(yù)定的力足以將軛52夾緊到工字梁上，并且確保在柱塞17或47被致動(dòng)以移動(dòng)(旋轉(zhuǎn))主體11或41時(shí)夾具組件不會(huì)運(yùn)動(dòng)。
在柱塞17或47的行程的末端，當(dāng)主體的運(yùn)動(dòng)停止時(shí)，夾具被解除。這是由控制信號(hào)通過軸提升裝置53的致動(dòng)完成的。軸提升裝置53安裝在橫向部件52B上。軸提升裝置在致動(dòng)時(shí)會(huì)克服由螺旋彈簧57(在板61上)形成的力提升軸60。提升(提高)軸60也會(huì)提升板61及其附連的摩擦墊59，因此移除由摩擦墊58和59施加在工字梁上的力。軸提升裝置53可以包括液壓柱塞、螺線管、凸輪或能夠操作以提升軸60的任何其它適當(dāng)?shù)难b置。
隨著夾具移除裝置53的致動(dòng)，軛52(安裝在軛52上面的部件同軛52一起)可以在液壓柱塞17或47的作用下沿著工字梁或?qū)к?6或46自由地移動(dòng)。輪子56使沿著工字梁或?qū)к壍倪\(yùn)動(dòng)更加容易，輪子56安裝在各個(gè)輪軸56A上，且輪軸56A由軛52向內(nèi)延伸。當(dāng)軛52已經(jīng)到達(dá)它的新位置時(shí)，夾具移除裝置53被釋放，移動(dòng)墊58和59(由于彈簧57的增大的壓縮)以接觸并且再次對(duì)工字梁施加力，這樣夾具就再次夾緊到工字梁上。然后就可以在柱塞17或47膨脹或收縮時(shí)實(shí)現(xiàn)主體11或41的運(yùn)動(dòng)。
圖6顯示了一個(gè)夾具，它與圖5中所示夾具以類似方式作用，但是構(gòu)成為夾緊在“壁”或類似的圓形或弓形底座部件16上或是夾緊在線性壁部件46上。該夾具具有軛62，軛62的形狀不同于圖5中夾具的軛，且具有水平部件62A和向下延伸的臂62B，每個(gè)臂62B均位于水平部件62A的每個(gè)端部。一個(gè)臂62B承載相鄰“壁”16或46的一個(gè)側(cè)面定位的摩擦墊68。第二摩擦墊69安裝在牢固地附連到軸70的端部上的板71上。軸70穿過(并且可以在孔內(nèi)自由地移動(dòng))板64中的孔和支撐板72中的孔。支撐板72安裝在軛62的另一個(gè)臂62B上。板64位于板71和支撐板72之間。四個(gè)螺栓55(類似于圖5中所示夾具的四個(gè)螺栓55)水平地穿過支撐板72中的各個(gè)帶螺紋的孔并且壓靠在板64的一個(gè)表面上。強(qiáng)力螺旋彈簧57大體上與軸70同軸并且圍繞軸70定位在板64和71之間。螺栓55被擰緊以朝板71移動(dòng)板64，因此壓縮強(qiáng)力螺旋彈簧57并導(dǎo)致一個(gè)力施加到板71上并因此通過摩擦墊68和69而施加到壁16或46的側(cè)面上。在支撐板72上還安裝了軸提升裝置53，軸提升裝置53與圖5中的軸提升裝置執(zhí)行類似的功能。
圖6中所示的夾具以與圖5中所示夾具類似的方式操作，軸提升裝置53由控制信號(hào)致動(dòng)以水平地移動(dòng)軸70以及板71遠(yuǎn)離壁部件16或46，從而移除夾緊力并且允許夾具重新定位在壁16、46上。接觸壁16或46的頂面的輪子66安裝在各個(gè)輪軸66A以易于軛62(及其附連裝置)沿著壁16或46的運(yùn)動(dòng)。
其它形式的夾具也可以用于本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)或線性運(yùn)動(dòng)布置，只要它們具有上文所述的主要操作特征(特別是，如果發(fā)生電源故障，可以保持或者重新建立夾緊力，從而保證主體被緊密地夾持在部件16或46上)。
附圖中所示并且如上所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾具與大型截拋物面天線的旋轉(zhuǎn)中使用的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾具相比，更加簡(jiǎn)單、便宜并且更不易發(fā)生故障。上文所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾具也可以有利地用于旋轉(zhuǎn)或線性地移動(dòng)其它主體。
應(yīng)當(dāng)理解，附圖中所示并且如上所述的本發(fā)明的實(shí)施例僅僅是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的示例，它們可以進(jìn)行改變或修改而不脫離由下列權(quán)利要求界定的本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思。
工業(yè)實(shí)用性如本說明書的引言部分所述，本發(fā)明被開發(fā)用于提供旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的有效致動(dòng)和控制，在旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)上安裝有大型截拋物面天線，例如在射電望遠(yuǎn)鏡、太陽能收集器和衛(wèi)星通信系統(tǒng)中使用的截拋物面天線。它特別地構(gòu)思用于控制特大型太陽能收集器中使用的截拋物面天線。然而，如在本發(fā)明的上述說明中所顯示的那樣，它并不限于這些應(yīng)用或是總體上限于截拋物面天線，而是可以用于有效并且經(jīng)濟(jì)地控制很寬范圍的大型主體的旋轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于實(shí)現(xiàn)主體圍繞一軸的受控旋轉(zhuǎn)的設(shè)備，所述設(shè)備包括a)環(huán)形部件或弓形部件，其曲率中心位于所述主體的旋轉(zhuǎn)軸處；b)安裝在所述環(huán)形部件或弓形部件上的用于沿其運(yùn)動(dòng)的致動(dòng)器夾具，所述致動(dòng)器夾具可釋放地夾緊到所述環(huán)形部件或弓形部件上；以及c)膨脹和收縮裝置，其具有兩個(gè)端部聯(lián)接件，所述兩個(gè)端部聯(lián)接件可以大體上朝向和遠(yuǎn)離彼此移動(dòng)所述裝置的一預(yù)定行程，所述端部聯(lián)接件之一連接到所述致動(dòng)器夾具上，所述端部聯(lián)接件中的另一個(gè)連接到所述主體上或連接至剛性地連接到所述主體上的剛性臂上；藉此，(1)當(dāng)所述致動(dòng)器夾具夾緊到所述環(huán)形部件或弓形部件上并且所述膨脹和收縮裝置被致動(dòng)以將所述端部聯(lián)接件朝向或遠(yuǎn)離彼此移動(dòng)時(shí)，所述主體(或所述剛性臂以及因此所述主體)圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，并且(2)當(dāng)所述膨脹和收縮裝置已經(jīng)到達(dá)其行程的端點(diǎn)時(shí)，所述致動(dòng)器夾具可以被釋放，然后通過所述膨脹和收縮裝置的進(jìn)一步致動(dòng)而沿著所述環(huán)形部件或弓形部件移動(dòng)到其上的一新的位置，這樣所述致動(dòng)器夾具就可以再次夾緊到所述環(huán)形部件或弓形部件上，以允許所述主體在所述膨脹和收縮裝置的進(jìn)一步致動(dòng)下的進(jìn)一步的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述膨脹和收縮裝置是線性膨脹和收縮裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述線性膨脹和收縮裝置的所述端部聯(lián)接件之間的線在所述環(huán)形部件或弓形部件上方并且大體上與所述環(huán)形部件或弓形部件正切。
4.如權(quán)利要求1、權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的設(shè)備，包括至少一個(gè)安裝在所述環(huán)形部件或弓形部件上的用于沿其運(yùn)動(dòng)的輔助夾具，所述至少一個(gè)輔助夾具可釋放地夾緊到所述環(huán)形部件或弓形部件上，所述至少一個(gè)輔助夾具連接到所述主體上或連接到剛性地連接至所述主體的各個(gè)剛性臂或凸起上。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，(a)所述膨脹和收縮裝置是第一膨脹和收縮裝置；并且(b)所述至少一個(gè)輔助夾具由第二膨脹和收縮裝置連接到所述主體(或連接到剛性地連接至所述主體的剛性臂或凸起)上；藉此，當(dāng)所述設(shè)備在使用中時(shí)，(1)在所述第一膨脹和收縮裝置到達(dá)其行程端點(diǎn)之前不久，所述至少一個(gè)輔助夾具夾緊到所述環(huán)形部件或所述弓形部件上，并且所述第二膨脹和收縮裝置被致動(dòng)以助于在所述第一膨脹和收縮裝置控制下的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)束，并且接管旋轉(zhuǎn)所述主體的任務(wù)，而同時(shí)所述致動(dòng)器夾具從所述環(huán)形部件中釋放并且移動(dòng)到一新的位置；并且(2)當(dāng)所述第二膨脹和收縮裝置靠近其行程的所述端點(diǎn)時(shí)，所述致動(dòng)器夾具被夾緊到所述環(huán)形部件或所述弓形部件上，并且所述第一膨脹和收縮裝置被致動(dòng)以助于所述主體在所述第二膨脹和收縮裝置的作用下的所述旋轉(zhuǎn)的最后階段并且接管所述主體的所述旋轉(zhuǎn)，而同時(shí)所述至少一個(gè)輔助夾具從所述環(huán)形部件或弓形部件中釋放并且移動(dòng)到所述輔助夾具在所述環(huán)形部件或弓形部件上的下一個(gè)位置。
6.如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備由計(jì)算機(jī)控制，所述計(jì)算機(jī)響應(yīng)來自所述軸上的軸角編碼器的信號(hào)。
7.一種用于實(shí)現(xiàn)主體沿著線性部件的受控運(yùn)動(dòng)的設(shè)備，所述設(shè)備包括a)安裝在所述線性部件上的用于沿其運(yùn)動(dòng)的致動(dòng)器夾具，所述致動(dòng)器夾具可釋放地夾緊到所述線性部件上；以及b)膨脹和收縮裝置，其具有兩個(gè)端部聯(lián)接件，這兩個(gè)端部聯(lián)接件可以大體上朝向和遠(yuǎn)離彼此移動(dòng)所述裝置的一預(yù)定行程，所述端部聯(lián)接件之一連接到所述致動(dòng)器夾具上，所述端部聯(lián)接件中的另一個(gè)連接到所述主體上或連接到剛性地連接至所述主體的剛性臂上；藉此，(1)當(dāng)所述致動(dòng)器夾具夾緊到所述線性部件上并且所述膨脹和收縮裝置被致動(dòng)以將所述端部聯(lián)接件朝向或遠(yuǎn)離彼此移動(dòng)時(shí)，所述主體(或所述剛性臂以及因此所述主體)沿著所述線性部件移動(dòng)；并且(2)當(dāng)所述膨脹和收縮裝置已經(jīng)到達(dá)其行程的端點(diǎn)時(shí)，所述致動(dòng)器夾具被釋放，然后通過所述膨脹和收縮裝置的進(jìn)一步致動(dòng)而沿著所述線性部件移動(dòng)到其上的一新的位置，并且所述致動(dòng)器夾具然后就可以再次夾緊到所述線性部件上，以允許所述主體在所述膨脹和收縮裝置的進(jìn)一步致動(dòng)下的進(jìn)一步的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述膨脹和收縮裝置是線性膨脹和收縮裝置。
9.如權(quán)利要求7或權(quán)利要求8所述的設(shè)備，包括安裝在所述線性部件上的用于沿其運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)輔助夾具，所述至少一個(gè)輔助夾具可釋放地夾緊到所述線性部件上，所述至少一個(gè)輔助夾具連接到所述主體上或連接到剛性地連接至所述主體的各個(gè)剛性臂或凸起上。
10.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述膨脹和收縮裝置的所述行程是可變的。
11.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述致動(dòng)器夾具可沿所述部件移動(dòng)的所述部件包括工字梁，且該工字梁具有將上部水平凸緣和下部水平凸緣分開的中心定位的垂直部件，并且所述夾具或每個(gè)夾具包括適于裝配到所述工字梁上的軛，所述軛包括一對(duì)在其頂部由橫向部件連接的側(cè)部件；其特征在于a)各個(gè)臂從每個(gè)所述側(cè)部件的下端向內(nèi)延伸；各個(gè)第一摩擦墊安裝在每個(gè)所述臂的頂表面上，且位于所述上凸緣下面；b)一垂直軸延伸穿過所述橫向部件中的中心定位的孔，所述軸在所述孔中可以自由地垂直移動(dòng)；c)第一板牢固地安裝在所述垂直軸的下端，所述第一板具有大體上水平的下表面；第二摩擦墊固定到所述第一板的所述下表面上；所述第二摩擦墊位于所述上凸緣的所述頂面上方；d)第二板位于所述第一板上方、所述橫向部件下方，所述垂直軸穿過所述第二板中的孔并且可以在該孔中自由地垂直移動(dòng)；e)螺旋彈簧位于所述第一板和所述第二板之間，所述螺旋彈簧大體上與所述垂直軸的下部同軸并且圍繞所述垂直軸的下部；f)四個(gè)螺栓垂直地穿過所述橫向部件中各個(gè)對(duì)稱定位的帶螺紋的孔并且所述螺栓的下端壓靠在所述第二板的所述上表面；所述螺栓可調(diào)節(jié)以相對(duì)于所述橫向部件控制所述第二板的位置，并且因此控制由所述螺旋彈簧施加到所述第一板上的力，并且因此控制由所述第二摩擦墊施加到所述上凸緣的所述頂面上的力以及由所述第一摩擦墊施加到所述上凸緣的所述下側(cè)上的力；g)軸提升裝置安裝在所述橫向部件上；所述軸提升裝置在接收到控制信號(hào)時(shí)致動(dòng)以克服由所述螺旋彈簧向所述第一板施加的所述力垂直地提升所述軸，從而移除由所述摩擦墊向所述上凸緣施加的所述力；并且h)至少兩個(gè)輪子安裝在從所述軛延伸的各個(gè)輪軸上；當(dāng)所述軸提升裝置被致動(dòng)時(shí)每個(gè)輪子均適于在所述上凸緣的頂面上滾動(dòng)。
12.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述致動(dòng)器夾具可沿其移動(dòng)的所述部件包括具有一對(duì)側(cè)面和一個(gè)頂面的壁，并且所述或每個(gè)夾具包括適于裝配在所述頂面上方的軛；所述軛包括水平部件，所述水平部件具有一對(duì)從所述水平部件的各個(gè)端部向下延伸的垂直臂；其特征在于a)第一摩擦墊安裝在所述臂之一上，鄰近所述壁的一個(gè)面，并且一支撐板安裝在所述臂中另一個(gè)的內(nèi)表面上，所述支撐板具有大體上垂直的大體上平坦的面；b)一水平軸延伸穿過所述支撐板中的孔，所述軸在所述孔中可以自由地水平移動(dòng)；c)第二板牢固地安裝在所述水平軸的遠(yuǎn)離所述支撐板的端部上；所述第二板具有與所述軸的延伸方向正交的大體上平坦的表面；第二摩擦墊固定到所述第二板的遠(yuǎn)離所述支撐板的所述表面；所述第二摩擦墊鄰近所述壁的另一個(gè)面；d)第三板位于所述第二板和所述支撐板之間，所述水平軸穿過所述第三板中的孔并且可以在該孔內(nèi)自由地水平移動(dòng)；e)螺旋彈簧位于所述第二板和所述第三板之間，所述螺旋彈簧大體上與所述水平軸在所述第二板和第三板之間的所述部分同軸并且圍繞所述部分；f)四個(gè)螺栓水平地穿過所述支撐板中的各個(gè)對(duì)稱定位的帶螺紋的孔從而所述螺栓的端部壓靠在所述第三板的一表面上；所述螺栓可調(diào)節(jié)以相對(duì)于所述支撐板控制所述第三板的所述位置，并且因此控制由所述螺旋彈簧施加到所述第二板上的力，并且因此控制由所述第二摩擦墊施加到所述壁的所述其它面上的力以及由所述第一摩擦墊施加到所述壁的所述一個(gè)面上的力；g)軸提升裝置安裝在所述支撐板上；所述軸提升裝置在接收到控制信號(hào)時(shí)被致動(dòng)以克服由所述螺旋彈簧施加到所述第二板上的所述力水平地移動(dòng)所述軸，從而移除由所述摩擦墊施加到所述壁的所述面上的所述力；并且h)至少兩個(gè)輪子安裝在從所述軛延伸的各個(gè)輪軸上；當(dāng)所述軸提升裝置被致動(dòng)時(shí)每個(gè)輪子均適于在所述壁的頂面上滾動(dòng)。
13.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述主體是安裝在底架上的太陽能收集器的大型反射盤。
14.一種用于工字梁的夾具，所述工字梁具有分開上部水平凸緣和下部水平凸緣的在中心定位的垂直部件，所述夾具包括適于裝配到所述工字梁上的軛，所述軛包括一對(duì)在其頂部由橫向部件連接的側(cè)部件；其特征在于a)各個(gè)臂從每個(gè)所述側(cè)部件的所述下端向內(nèi)延伸；各個(gè)第一摩擦墊安裝在每個(gè)所述臂的頂表面上，且位于所述上凸緣下面；b)垂直軸延伸穿過所述橫向部件中的中心定位的孔，所述軸在所述孔中可以自由地垂直移動(dòng)；c)第一板牢固地安裝在所述垂直軸的下端，所述第一板具有大體上水平的下表面；第二摩擦墊固定到所述第一板的所述下表面；所述第二摩擦墊位于所述上凸緣的所述頂表面上方；d)第二板位于所述第一板上方、所述橫向部件下方，所述垂直軸穿過所述第二板中的孔并且可在該孔中自由地垂直移動(dòng)；e)螺旋彈簧位于所述第一板和所述第二板之間，所述螺旋彈簧大體上與所述垂直軸的下部同軸并且圍繞所述垂直軸的下部；f)四個(gè)螺栓垂直地穿過所述橫向部件中各個(gè)對(duì)稱定位的帶螺紋的孔并且所述螺栓的下端壓靠在所述第二板的上表面上；所述螺栓可調(diào)節(jié)以相對(duì)于所述橫向部件控制所述第二板的位置，并且因此控制由所述螺旋彈簧施加到所述第一板上的力，并且因此控制由所述第二摩擦墊施加到所述上凸緣的頂表面上的力以及由所述第一摩擦墊施加到所述上凸緣的下側(cè)上的力；g)軸提升裝置安裝在所述橫向部件上；所述軸提升裝置在接收到控制信號(hào)時(shí)被致動(dòng)以克服由所述螺旋彈簧向所述第一板施加的所述力垂直地提升所述軸，從而移除由所述摩擦墊施加到所述上凸緣的所述力；并且h)至少兩個(gè)輪子安裝在從所述軛延伸的各個(gè)輪軸上；當(dāng)所述軸提升裝置被致動(dòng)時(shí)每個(gè)輪子均適于在所述上凸緣的頂表面上滾動(dòng)。
15.一種用于具有一對(duì)側(cè)面和一個(gè)頂面的壁的夾具，所述夾具包括適于裝配在所述頂面上方的軛；所述軛包括水平部件，所述水平部件具有一對(duì)從所述水平部件的各個(gè)端部向下延伸的垂直臂；其特征在于a)第一摩擦墊安裝在所述臂之一上，鄰近所述壁的一個(gè)面，并且支撐板安裝在所述臂中另一個(gè)的內(nèi)表面上，所述支撐板具有大體上垂直的大體上平坦的面；b)水平軸延伸穿過所述支撐板中的孔，所述軸在所述孔中可以自由地水平移動(dòng)；c)第二板牢固地安裝在所述水平軸的遠(yuǎn)離所述支撐板的端部上；所述第二板具有與所述軸的延伸方向正交的大體上平坦的表面；第二摩擦墊固定到所述第二板的遠(yuǎn)離所述支撐板的表面；所述第二摩擦墊鄰近所述壁的另一個(gè)面；d)第三板置位于所述第二板和所述支撐板之間，所述水平軸穿過所述第三板中的孔并且可以在該孔中自由地水平移動(dòng)；e)螺旋彈簧位于所述第二板和所述第三板之間，所述螺旋彈簧大體上與所述水平軸在所述第二板和第三板之間的部分同軸并且圍繞所述部分；f)四個(gè)螺栓水平地穿過所述支撐板中各個(gè)對(duì)稱定位的帶螺紋的孔從而所述螺栓的端部壓靠在所述第三板的一表面上；所述螺栓可調(diào)節(jié)以相對(duì)于所述支撐板控制所述第三板的位置，并且因此控制由所述螺旋彈簧施加到所述第二板上的力，并且因此控制由所述第二摩擦墊施加到所述壁的所述其它面上的力以及由所述第一摩擦墊施加到所述壁的所述一個(gè)面上的力；g)軸提升裝置安裝在所述支撐板上；所述軸提升裝置在接收到控制信號(hào)時(shí)致動(dòng)以克服由所述螺旋彈簧施加到所述第二板上的所述力水平地移動(dòng)所述軸，從而移除由所述摩擦墊施加到所述壁的所述面上的所述力；并且h)至少兩個(gè)輪子安裝在從所述軛延伸的各個(gè)輪軸上；當(dāng)所述軸提升裝置致動(dòng)時(shí)每個(gè)輪子均用于在所述壁的頂面上滾動(dòng)。
全文摘要
一種使用環(huán)形部件或弓形部件(16)圍繞軸(12)旋轉(zhuǎn)大型主體例如具有大型反射盤(10)的太陽能收集器的底架(11)的設(shè)備。致動(dòng)器夾具(18)在不夾緊到環(huán)形或弓形部件上時(shí)可以沿著它移動(dòng)。致動(dòng)器夾具連接到膨脹和收縮裝置例如液壓柱塞(17)的一個(gè)端部上。柱塞的另一端連接到主體上或連接到牢固地連接至主體的剛性臂(15)上。在致動(dòng)器夾具緊密地夾緊到環(huán)形或弓形部件上時(shí)，柱塞的膨脹或收縮就使主體圍繞軸旋轉(zhuǎn)?？梢栽O(shè)置至少一個(gè)輔助夾具(20，22)來用于在致動(dòng)器夾具在環(huán)形或弓形部件上的位置改變時(shí)繼續(xù)主體的運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)F15B15/02GK1894824SQ200480037224
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2004年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月28日
發(fā)明者斯蒂芬·卡納夫 申請(qǐng)人:斯蒂芬·卡納夫