MX2011008433A

MX2011008433A - Sistema y metodo de servomotor no lineal.

Info

Publication number: MX2011008433A
Application number: MX2011008433A
Authority: MX
Inventors: James Carucci; Ronald Draper; Peter Childers; Jonathan N Blitz
Original assignee: Cbe Global Holdings Inc
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2011-11-18
Also published as: MA33106B1; US8943817B2; EP2396556A2; ZA201106533B; CL2011001942A1; IL214405A0; CA2751885A1; TW201115088A; WO2010093412A3; AU2010214088A1; US20100319341A1; BRPI1008551A2; EP2396556B1; US20150226235A1; CN102405353A; WO2010093412A2; KR20110132370A; EG26524A; TN2011000361A1; CN102405353B

Abstract

Una modalidad de un sistema y método para mover un objeto en un eje incluye uno o más contenedores inflables con fluido que se disponen para transmitir presión de fluido a un émbolo, de manera que una membrana flexible del contenedor inflable con fluido se acopla con el émbolo y forma un lóbulo de rodadura en respuesta a los cambios en volumen. Los contenedores inflables con fluido se encierran dentro de un recinto o tambor, y un árbol gira axialmente a través del centro del recinto. El sistema además incluye una o más válvulas de control conectadas de manera operativa a uno o más contenedores inflables con fluido para controlar el volumen de fluido en uno o más contenedores. Al cambiar el volumen de fluido en uno o más contenedores, el objeto se mueve. En una modalidad, se utiliza un émbolo arqueado para ayudar a crear el lóbulo de rodadura.

Description

SISTEMA Y MÉTODO DE SERVOMOTOR NO LINEAL CAMPO DE LA INVENCIÓN El campo técnico se refiere a métodos y sistemas para soportar y mover un objeto en un eje. Cuando se despliega como parte de un sistema para soportar y mover un objeto en un eje, los sistemas de servomotor no lineal y de lóbulo de rodadura pueden aplicarse a cualquiera de una amplia variedad de campos como un reemplazo completo para tecnologías más antiguas, mecanismos y métodos para mover, impulsar, colocar o accionar objetos o cargas en una orientación de un solo eje, o colocación de múltiples ejes cuando se despliega como un par de servomotores tal como para la colocación de los heliostatos, sistemas de seguimiento solar y satelital, antenas de radicación electromagnética, sensores ópticos infrarrojos, materiales de publicidad, cabrias y grúas, armas, y máquinas y equipo para mantenimiento y reparación, y para la manipulación de herramientas remotas o implementos quirúrgicos, entre muchas aplicaciones de mayor o menor escala.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los servomotores actuales manipulan y colocan objetos en un solo eje en múltiples ejes de orientación, altitud y azimut en varios campos tales como energía solar, astronomía, comunicaciones satelitales, RADAR, formación de imágenes térmicas, construcción, implementación de armamento, y publicidad. Con respecto a aplicaciones de equipo pesado o de gran escala, los servomotores actuales emplean mecanismos de transmisión, engranajes planetarios, pistones hidráulicos, pistones neumáticos, mecanismos de tornillo y varias máquinas de movimiento de sincronización para colocar objetos grandes y pesados alrededor de montajes estacionarios. Debido a su confianza sobre motores eléctricos y varios medios hidráulicos para mover objetos pesados y grandes, servomotores actuales se requieren grandes cantidades de partes diseñadas a precisión y un suministro de energía eléctrica significativo. Los servomotores actuales también requieren múltiples conexiones pesadas entre menos estructurales y servomotores para soportar y colocar objetos pesados y grandes. Mecanismos hidráulicos y eléctricos requieren mangueras costosas y cableado para transmitir energía. El peso y la transmisión de precisión de metal a metal, y los mecanismos de servomotores actuales dictan que la fatiga normal del metal, la tensión de desgaste y desgarre operacional y externo, polvo, contaminantes, objetos extraños, problemas de lubricación, e incluso errores menores de operador y omisiones crean daños significativos relacionado con el uso, liberación, huelgo libre y degradación subsiguiente en la precisión y durabilidad. Tales servomotores, los cuales también se conocen como servomotores de "movimiento de sincronización", necesitan altos costos de inspección, mantenimiento, reparación y reemplazo de componentes maquinados a precisión e interrupción consecuente de operaciones productivas. Típicamente los servomotores de movimiento de sincronización no proporcionan un movimiento de seguimiento ligero, pero sí un movimiento de graduación periódica común para los sistemas motorizados.

Los servomotores se utilizan en la recolección de energía solar. La energía solar puede recolectarse a través de la concentración de luz solar al dirigir una disposición de espejos de manera que reflejen la luz solar en un solo receptor fijo para producir calor concentrado para la producción de vapor. Para un ejemplo tal planta de energía véase Patente Estadounidense 6,957,536. El movimiento de la tierra en rotación y alrededor del sol en órbita necesita un mecanismo para alinear los espejos o paneles en una posición con respecto al sol conforme se mueve a través del cielo en una base diaria y con respecto al horizonte en una base estacional de manera que la energía solar se refleje continuamente sobre el receptor. Ejemplos de recolectores solares que proporcionan seguimiento de un solo eje se describen en la Patente Estadounidense 4,135,493 y la Solicitud de Patente Estadounidense 2008/0128017. Otros recolectores solares siguen el movimiento del sol en múltiples ejes. En términos prácticos, dispositivos para orientar constantemente un recolector o espejo hacia el sol debe proporcionar un medio para ajustar continuamente el azimut (rotación alrededor de la línea de la línea del horizonte) y altitud (rotación desde el horizonte hasta una posición directamente en lo alto) para seguir continuamente el movimiento aparente del sol a través del cielo.

Recolectores actuales de energía solar incluyen dispositivos que giran en un eje sencillo y múltiples ejes para mantener la orientación deseada de un panel de celdas solares y recolectores térmicos solares o espejos durante el día y el año. Estos dispositivos se denominan como "seguidores", "heliostatos" , o "sistemas de posicionamiento" . Hasta ahora los sistemas de posicionamiento actuales son complejos y costosos. Particularmente cuando el tamaño de los espejos y los paneles fotovoltaicos se incrementan más de 100m2 en un seguidor sencillo, los mecanismos de transmisión de precisión complejos y los motores poderosos requeridos para maniobrar y estabilizar los paneles (particularmente en condiciones de mucho viento) han surgido como la barrera de costo simple más grande para conseguir generación de energía solar a gran escala. Estos movimientos de sincronización son delicados y propensos a falla mecánica o degradación bajo condiciones operativas normales y anormales . Estas y otras limitaciones de la tecnología actual de heliostatos entre otras barreras principales para reducir el costo de la generación eléctrica mediante energía técnica solar o solar concentrada para igualar o reducir el costo de la electricidad de las plantas de generación caldeadas por carbón y gas natural .

Otros ejemplos típicos de la tecnología actual de heliostatos incluyen la Patente Estadounidense Número 3,070,643 que describe un servosistema de circuito cerrado para señalar continuamente una celda solar directamente hacia el sol al detectar la posición del sol y al impulsar selectivamente el soporte de celda solar sobre uno o el otro par de ejes. Esta patente describe un sistema de transmisión complicado con un motor de transmisión simple y un embrague eléctricamente operado para permitir una transmisión selectica de doble eje. Otro sistema, descrito en las Patentes Estadounidenses 3,998,205 y 3,996,917, emplea motores de transmisión separados para obtener movimiento de doble eje. El uso de mecanismos de motor y reducción de engranajes se agrega significativamente al costo de instalación inicial y mantenimiento de un aparato de seguimiento del sol. Además, la energía requerida para impulsar los motores poderosos crea un consumo de energía parásita en la operación de la planta de energía solar. El uso de mecanismos de engranajes y motores es típico de los servomotores actuales como se describe a manera de ejemplo en la Patente Es adounidense 6,440,019.

Otra desventaja de la tecnología actual de heliostatos es su confianza, en la mayoría de los casos, sobre fuentes externas de energía. Los servomotores actuales requieren la provisión de energía eléctrica o hidráulica para orientar la aplicación. Esto genera un consumo de energía parásita en la instalación, y también requiere sistemas de distribución de energía eléctrica o hidráulica costosos que utilizan cables o mangueras para su operación. Por su naturaleza, las disposiciones de heliostatos con frecuencia cubren muchos kilómetros cuadrados, y de este modo, sobre una gran instalación, la previsión de energía externa a través de cables a una disposición de miles de heliostatos se agrega al gasto principal de capital y mantenimiento. Los servomotores actuales no logran un medio de bajo costo para proporcionar seguimiento de sol con múltiples ejes con un mínimo de energía. Por consiguiente, existe la necesidad de un servomotor de un solo eje y múltiples ejes de costo y energía eficientes para su uso en aplicaciones de pequeña a gran escala .

El uso de muelles de presión hidráulica de los servomotores actuales y la incorporación de un pistón y un miembro flexible que forma un lóbulo de rodadura conforme el pistón oscila en operación se describe en muchas patentes tales como la Patente Estadounidense 3,053,528 y en la Patente Estadounidense 4,378,935. Estos dispositivos, en forma de una membrana flexible acoplada a un pistón, producen grandes cantidades de fuerza motriz conforme de expanden. Aunque estos dispositivos pueden utilizarse como servomotores, se utilizan principalmente como absorbedores de choque o resortes en maquinaria pesada y vehículos, medidos principalmente por la capacidad de elevación o compresión y la capacidad de extensión. Estos dispositivos tienen un margen muy limitado de movimiento o huelgo y uso muy limitado para control de movimiento que requiere precisión. Estos dispositivos no se diseñan para el movimiento no lineal controlado, movimiento rotativo o movimiento arqueado, y muestran poca si no es que ninguna capacidad para tal movimiento rotativo para el control de tal movimiento. Por consiguiente, existe la necesidad de servomotores mejorados de un solo eje y múltiples ejes.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Una modalidad de un sistema para mover un objeto en un eje incluye, un fluido y uno o más contenedores inflables con fluido que se disponen para transmitir presión hidráulica a un émbolo, de manera que la pared flexible del contenedor inflable con fluido forma una lóbulo de rodadura en respuesta a los cambios en volumen, encerrado dentro de un recinto cilindrico o tambor, árbol que corre axialmente a través del centro del tambor y acoplado al tambor por cojinetes de manera que el tambor y el árbol pueden moverse libremente con respecto uno del otro, uno o más álabes que corren longitudinalmente y se extienden radialmente desde el árbol axial hasta la superficie interior del tambor, y uno o más álabes que corren longitudinalmente y se extienden radialmente desde la superficie interior del tambor hasta la superficie del árbol. El objeto que va a moverse puede conectarse directa o indirectamente al árbol o al tambor. Los contenedores inflables con fluido se disponen en un anillo anula completo o parcial dentro del tambor, alrededor del árbol de manera que el contenedor ejerce una fuerza expansiva entre un álabe fijado al tambor y un álabe fijado al árbol. Un volumen del fluido se coloca en uno o más contenedores inflables con fluido. El sistema además incluye un motor primario de fluido conectado de manera operativa a uno o más contenedores inflables con fluido para mover el fluido hacia uno o más contenedores. El sistema además incluye un control de volumen de fluido para controlar el volumen de fluido en uno o más contenedores . Al cambiar del fluido en uno o más contenedores, el objeto se mueve. En una modalidad, un émbolo arqueado se utiliza para ayudar a crear el lóbulo de rodadura.

En una modalidad, el objeto o aplicación que va a colocarse puede ser un panel fotovoltaico, un espejo reflector solar, un disco satelital, un sensor de formación de imágenes infrarrojas, una antena de radiación electromagnética o emisor, un telescopio, una disposición de sensores, un detector, un arma o sistema de armamentos, un sistema de armamentos térmico, un arma dirigible, un dispositivo médico, un accionador robótico médico, una maquinaria de diagnóstico y robot, un implante de miembro artificial externo o interno o protésico, una herramienta o dispositivo quirúrgico o de micro-manipulación, un material de publicidad, señalización, equipo de construcción, una válvula, un dispositivo de control de flujo, una superficie de control para un aeronave, un dispositivo de control de inclinación o derrape para el molino de viento o álabes de turbina eólica, un propulsor de cohete, un propulsor en una embarcación o aeronave, una máquina herramienta, un dispositivo de nivelación o conexión, un sistema de suspensión de vehículo, un parasol de patio, una sombrilla, o un dispositivo o accionador para colocar cualquier objeto. La combinación de más de una de tales modalidades permite un movimiento de varios ejes del objeto o aplicación.

Se describen servomotores no lineales. Los servomotores pueden utilizarse para movimiento repetible no lineal de un objeto que incluye un émbolo no lineal que tiene dos extremos y una porción medio con una superficie exterior de forma arqueada conectada de manera operativa al objeto que va a moverse. Una modalidad del servomotor además incluye un contenedor inflable con fluido que tiene una membrana flexible que se acopla con el émbolo, y en donde la membrana flexible se rueda sobre la superficie exterior de forma arqueada del émbolo, de manera que inflar el contenedor inflable con fluido provoca que una porción de la membrana flexible se desenrolle de la superficie exterior de forma arqueada del émbolo y la inflación también ejerza una fuerza sobre el émbolo que provoca que el objeto se mueva en un movimiento no lineal. El servomotor además incluye un contenedor de fluido opuesto y una o más válvulas de control conectadas de manera operativa al contenedor inflable con fluido. El servomotor incluye un sensor de presión electrónico conectado al contenedor inflable con fluido y servomotores electrónicos para una o más válvulas de control para presurizar y despresurizar el contenedor inflable con fluido. El servomotor incluye un sensor de ubicación electrónico para determinar una determinar una ubicación del objeto y una computadora, que tiene un procesador y una memoria, que controla el movimiento del objeto al activar electrónicamente una o más válvulas de control en respuesta a las señales recibidas del sensor de presión electrónico y el sensor de ubicación electrónico. La computadora también puede registrar valores de salida del sensor de presión electrónico y el sensor de ubicación electrónico, y las ubicaciones de una o más válvulas de control. Las señales electromagnéticas pueden utilizarse para comunicaciones.

Además se describe en la presente un servomotor arqueado para mover un objeto en un movimiento arqueado repetible que incluye un miembro móvil conectado al objeto, un alojamiento conectado de manera operativa al miembro móvil, un primer émbolo conectado al miembro móvil y que tiene una porción media curvada a lo largo de un eje longitudinal y un segundo émbolo. El servomotor arqueado además incluye un primer contenedor inflable con fluido restringido por el alojamiento, en donde el primer émbolo se acopla por el primer contenedor inflable con fluido y un segundo contenedor inflable con fluido restringido por el alojamiento en donde el segundo émbolo se acopla por el segundo contenedor inflable con fluido. El servomotor arqueado además incluye una o más válvulas de control conectadas de manera operativa al primer contenedor inflable con fluido, una o más válvulas de control conectadas de manera operativa al segundo contenedor inflable con fluido, un sensor de presión electrónico conectado al primer contenedor inflable con fluido, un sensor de presión electrónico conectado al segundo contenedor inflable con fluido, y servomotores electrónicos para una o más válvulas de control para presurizar y despresurizar los contenedores inflables con fluido. El servomotor arqueado además incluye un sensor de ubicación electrónico para determinar una ubicación del objeto y una computadora, que tiene un procesador y una memoria, que controla el movimiento del objeto al activar electrónicamente una o más válvulas de control en respuesta a las señales recibidas del sensor de presión electrónico y el sensor de ubicación electrónico y comunica los valores de salida del sensor de presión electrónico y el sensor de ubicación electrónico, y las posiciones de una o más válvulas de control utilizando señales electromagnéticas. La inflación del primer contenedor inflable con fluido provoca que el primer émbolo y el segundo émbolo se muevan en un movimiento no lineal en la dirección del segundo contenedor inflable con fluido.

Además, se describe en la presente un servomotor arqueado para mover un objeto en un movimiento arqueado repetible que incluye un miembro móvil conectado al objeto, un alojamiento conectado de manera operativa al miembro móvil, un émbolo conectado al miembro móvil y que tiene una porción media curvada a lo largo de un eje longitudinal, y un dispositivo de tensión elástica tal como un muelle de torsión o muelle en espiral conectado de manera operativa al miembro móvil. El servomotor arqueado además incluye un contenedor inflable con fluido restringido por el alojamiento en donde el émbolo se acopla por el contenedor inflable con fluido. El servomotor arqueado además incluye una o más válvulas de control conectadas de manera operativa al contenedor inflable con fluido, un sensor de presión electrónico conectado al contenedor inflable con fluido, y servomotores electrónicos para una o más válvulas de control para presurizar y despresurizar el controlador inflable con fluido. El servomotor arqueado además incluye un sensor de ubicación electrónico para determinar una ubicación del objeto y una computadora, que tiene un procesador y una memoria, que controla el movimiento del objeto al activar electrónicamente una o más válvulas de control en respuesta a las señales recibidas del sensor de presión electrónico y el sensor de ubicación electrónico y comunica los valores de salida del sensor de presión electrónico y el sensor de ubicación electrónico, y las posiciones de una o más válvulas de control utilizando señales electromagnéticas. La inflación del contenedor inflable con fluido provoca que el émbolo se mueva en un movimiento no lineal en una dirección opuesta a la predisposición del dispositivo de tensión elástica.

Se describe un método para mover un objeto en un movimiento no lineal repetible utilizando un servomotor y una computadora que incluye recibir, en una computadora, una señal electrónica para mover un objeto en movimiento no lineal y activar de manera electrónica una válvula conectada a un primer contenedor de fluido utilizando una computadora. El método además incluye inflar el primer contenedor de fluido que tiene una porción flexible que utiliza la válvula activada, desenrollar la porción flexible del primer contenedor de fluido desde una superficie exterior de un primer émbolo arqueado, ejercer una fuerza sobre el primer émbolo arqueado que provoca que se mueva lejos del contenedor de fluido y hacia un álabe móvil, en donde el émbolo se mueve en una dirección no lineal que mueve el álabe móvil y por consiguiente un objeto conectado al álabe móvil en una dirección no lineal. El método además incluye detectar, utilizando un sensor electrónico, el movimiento del objeto y comunicar desde el sensor a la computadora el movimiento del objeto. El método incluye enrollar una porción flexible de un segundo contenedor de fluido sobre una superficie exterior de un segundo émbolo arqueado, desinflar el primer contenedor de fluido bajo el control de la computadora y enrollar la porción flexible del primer contenedor de fluido sobre la superficie exterior del primer émbolo arqueado, en donde el objeto se mueve en una segunda dirección no lineal la cual es una dirección opuesta a la primera dirección no lineal.

Un método adicional se describe para mover un objeto en un movimiento no lineal repetible utilizando un servomotor y una computadora que incluye recibir, en una computadora, una señal electrónica para mover un objeto en movimiento no lineal y activar de manera electrónica una válvula conectada a un contenedor de fluido utilizando una computadora. El método además incluye inflar el contenedor de fluido que tiene una porción flexible utilizando la válvula activada, desenrollar la porción flexible del primer contenedor de fluido desde una superficie exterior de un émbolo arqueado, ejercer una fuerza sobre el émbolo arqueado que provoca que se mueva lejos del contenedor de fluido y hacia un álabe móvil, en donde el émbolo se mueve en una dirección no lineal, que mueve el álabe móvil y por consiguiente un objeto conectado al álabe móvil en una dirección no lineal. El método además incluye detectar, utilizando un sensor electrónico, el movimiento del objeto y comunicarlo desde el sensor hasta la computadora el movimiento del objeto. El método incluye almacenamiento de energía utilizada para inflar el contenedor de fluido en un muelle de torsión tal como muelle en espiral o sincronización conectado de manera operativa al álabe móvil, desinflar el contenedor de fluido bajo el control de computadora y enrollar la porción flexible del contenedor de fluido sobre la superficie exterior del primer émbolo arqueado, en donde el objeto se mueve en una segunda dirección no lineal la cual es una dirección opuesta a la primera dirección no lineal.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 muestra una vista en corte de una modalidad de un sistema para mover un objeto en un eje en la posición de punto muerto superior con todas las partes de componente en posición.

La Figura 2 muestra una vista de una modalidad de un sistema para mover un objeto en un eje que se hace girar a aproximadamente 90° en la posición contraria a las manecillas del reloj sin enrollar las secciones de lóbulo mostradas.

La Figura 3A muestra una vista en perspectiva de dos sistemas concatenados para mover un objeto en un eje que incluye dos tambores .

La Figura 3B muestra una vista en perspectiva de dos sistemas concatenados para mover un objeto en un eje utilizando un solo tambor.

La Figura 4 muestra una vista en corte de una modalidad de un sistema para mover un objeto en un eje conforme un servomotor arqueado mueve un objeto en un movimiento arqueado repetible.

La Figura 5 muestra tres versiones de muchas configuraciones posibles de émbolos que obligan al contenedor inflable con fluido a formar un lóbulo de rodadura conforme viajan a través de una trayectoria arqueada dentro del tambor .

La Figura 6 muestra la porción rígida inferior de uno de los contenedores inflables con fluido.

La Figura 7 muestra la porción de manguito de rodadura de uno de los contenedores inflables con fluido.

La Figura 8 muestra una vista en corte del sistema que muestra una sola celda continua y un émbolo no en comunicación de fluido con la celda que obliga la formación de un lóbulo de rodadura .

La Figura 9A muestra una vista lateral de una modalidad de un sistema para mover un objeto en un eje que incluye un muelle de torsión.

La Figura 9B muestra una vista lateral de una modalidad de un sistema para mover un objeto en un eje que incluye un muelle de sincronización.

La Figura 9C muestra una vista extrema de una modalidad de un sistema para mover un objeto en un eje que incluye un muelle de sincronización.

La Figura 10 muestra una vista en corte transversal de una modalidad de un sistema para mover un objeto de un eje con un margen reducido de movimiento.

La Figura 11 muestra una vista en perspectiva de una modalidad del sistema para mover un objeto en un eje que incluye tres tambores dispuestos para proporcionar seguimiento de multi-eje.

La Figura 12 muestra una vista en perspectiva de tres modalidades del sistema para mover un objeto en un eje que incluye dos tambores dispuestos para proporcionar seguimiento de multi-eje, mientras el objeto se monta en un árbol .

Las Figuras 13A-13B muestran vistas lateral y frontal respectivamente de un ensamble rotativo ejemplar para uso en una modalidad del sistema para mover un objeto en un eje.

La Figura 14 muestra una vista en perspectiva de tres modalidades del sistema para mover un objeto en un eje dispuesto para proporcionar seguimiento de multi-eje, con el objeto movido hacia una posición de elevación de margen completo perpendicular al terreno.

La Figura 15 muestra una vista lateral de tres modalidades del sistema para mover un objeto de un eje dispuesto para proporcionar seguimientos de multi-eje con todos los sistemas de comando y control auxiliares mostrados.

La Figura 16 muestra una vista en perspectiva de una modalidad del sistema para mover un objeto en un eje dispuesto para proporcionar seguimiento de un solo eje para una recolección solar parabólica.

La Figura 17 muestra una vista en perspectiva de una modalidad del sistema para mover un objeto en un eje dispuesto para proporcionar seguimiento de un solo eje para un panel fotovoltaico solar.

La Figura 18 muestra una vista en perspectiva de tres modalidades del sistema para mover un objeto en un eje dispuesto para proporcionar seguimiento de un solo eje para una recolección solar Fresnel .

La Figura 19 ilustra un diagrama de flujo de un método para la activación no lineal de un objeto.

La Figura 20 ilustra un diagrama de flujo de un método para activación no lineal repetible de un objeto utilizando sensores y procesadores electrónicos.

Antes de que se describan en detalle una o más modalidades del sistema para mover un objeto en un eje, alguien de experiencia en la técnica preciará que el sistema para mover un objeto en un eje no se limita a su aplicación a los detalles de construcción, las disposiciones de componentes y la disposición de etapas establecidas en la siguiente descripción detallada o ilustrada en las figuras. El sistema para mover un objeto en un eje tiene capacidad de otras modalidades y de practicarse o llevarse a cabo en varias formas. También, se entenderá que la fraseología y terminología utilizadas en la presente son para el propósito de descripción y no deben interpretarse como limitantes.

DESCRIPCIÓN DETALLA DE LA INVENCIÓN El uso y las ventajas de servomotores rotativos que hacen uso de contenedores inflables con fluido para generar posicionamiento de un solo eje y doble eje de alta torsión, alta precisión se discuten completamente en la solicitud de PCT comúnmente asignada número PCT/US2008 / 006660 , presentada el 23 de mayo de 2008, y el número de solicitud de PCT PCT/US2009/000825 presentada el 18 de febrero de 2009, las cuales se incorporan completamente en la presente para referencia conforme se establece en su totalidad en la presente .

En algunas aplicaciones, puede ser deseable reducir la fricción de componentes internos de los Sistemas y Métodos de Transmisión de un Solo Eje más allá de la fricción estática y dinámica producida por el movimiento del deslizamiento y/o contenedores inflables con fluido colapsables al nivel de fricción de rodadura. Las modalidades descritas en la presente reducen o permiten la eliminación de casi toda fricción de deslizamiento dentro del sistema para modificar el contenedor inflable con fluido para formar un lóbulo de rodadura conforme cambia el volumen del contenedor.

Con referencia a la figura 1, una modalidad de un sistema 100 para mover un objeto en un eje incluye un árbol 116 para el cual se fija un álabe 120, el cual se acopla de manera operativa y corre longitudinalmente a través del centro del tambor 104. Los cojinetes (no mostrado) mantienen el árbol 116 en una posición central dentro del tambor 104. El objeto que va a moverse puede acoplarse a cualquier del tambor 104 o el árbol 116. Los émbolos 124', 124" o pistones 124' 124" se montan en cada lado del álabe 120 y puede fijarse con pernos u otros sujetadores. Un contenedor inflable con fluido 140', 140" que consiste de una sección rígida o "base" 136', 136" y una sección flexible o "manguitos" 112', 112" se disponen de manera que se encuentre en contacto con el extremo del émbolo 124', 124" opuesto al álabe 120. Cuando se introduce aire a través de la lumbrera de relleno, la cual puede ubicarse en la base, la porción del manguito 112 se infla y se mueve en el espacio libre entre la superficie del álabe 120 y el tambor 104 al rodar a lo largo de la superficie del álabe 120. La inflación provoca que la porción del manguito 112 ejerza una fuerza sobre el émbolo 124', 124" y fuerce al émbolo 124' , 124" contra el álabe 120, provocando que el árbol 116 gire en el tambor 104. Cuando un contenedor inflable con fluido 104', 140" se infla, el émbolo 124', 124" se mueve hacia el contenedor opuesto y se obliga a entrar a la base 136' , 136", obligando a manguito 112 a que se invierta sobre sí mismo y forme un lóbulo de rodadura cuando el manguito 112 se ruede fuera de la pared de tambor 104. El álabe 120, y de este modo el árbol 116, pueden moverse en un margen de posiciones con mayor precisión y fuerza al cambiar las presiones relativas y volúmenes dentro de los dos contenedores inflables con fluido 140', 140". En esta modalidad, las bases 136', 136" se colocan con pernos al tambor 104- En una modalidad alternativa, las bases 136', 136" pueden colocarse con pernos entre sí .o ajustarse en el tambor 104 sin colocarse con pernos entre sí o el tambor 104. Alternativamente el álabe 148, puede formarse por dos superficies de las bases 136', 136" en contacto entre sí cuando las bases 136', 136" se forman de material rígido o semi-rígido . En esta modalidad, el sistema 100 se muestra colocado en la posición de punto muerto central 144.

El manguito del lóbulo de rodadura 112 no se requiere para deslizarse a lo largo de la pared del tambor 104, y esto permite al sistema 100 operar con poca o casi ninguna fricción interna.

Los contenedores inflables con fluido 140 pueden formarse totalmente del mismo material que la porción del manguito flexible 112. Los contenedores 140 también pueden tener otras características formadas en los mismos tales como características de unión mecánica para conectar los contenedores 140 a los émbolos 124 y/o el álabe 120.

El movimiento arqueado del sistema 100 puede ser extremo debido a que el contenedor inflable con fluido 140', 140" no necesita resistir grandes tensiones que pueden acumularse en un contenedor inflado con fluido no restringido. El émbolo 124', 124" se guía en una trayectoria arqueada por la rotación del árbol 116, de manera que poca o ninguna fricción interna se generará dentro del contenedor inflable con fluido 140', 140". Con referencia ahora a la figura 2, se muestra una modalidad del sistema 100 para mover un objeto de un eje. El objeto 810 (no mostrado) puede hacerse girar a través de por lo menos un margen de movimiento de 160° conforme los manguitos del óvulo de rodadura 112 (no mostrado) se mueven desde un lado casi completamente extendido, hasta el otro lado casi completamente retraído. Varias modalidades del sistema 100 pueden hacerse girar por lo menos a 180° de margen de movimiento. La porción rígida o la base 136', 136" puede hacerse más pequeña para acomodar márgenes de movimiento de más de 180°. En una modalidad, la porción rígida o la base 136', 136" no se requiere. Todo el contenedor inflable con fluido 140 se forma del mismo material que con las mismas propiedades completamente.

La figura 3A y la figura 3B muestran vistas en perspectiva de dos sistemas concatenados 100' y 100" o servomotores para mover un objeto en un eje. La modalidades concatenadas mostradas en la figura 3A y figura 3B utilizan dos sistemas 100' y 100" conectados juntos, ya sea a través de un ensamble de árbol común 116 (como en la figura 3A) , o un ensamble de tambor común 104 (como en la figura 3B) para producir un margen de movimiento que pueda ser el doble del margen disponible de un solo servomotor (sistema 100). Por ejemplo, en ambas modalidades mostradas en la figura 3A y figura 3B, un sistema 100' con capacidad de un margen de movimiento de 180° se conecta a un segundo sistema 100" con capacidad de un margen de movimiento de 180°, que permite una rotación de 360°. Un margen de rotación de 360° se hace posible cuando en un sistema 100, el árbol gira mientras el tambor es estacionario y en el otro sistema 100, el tambor gira mientras el árbol es estacionario.

Con referencia continua a la figura 3A, en una modalidad, dos tambores 104' y 104" se conectan para girar como una sola unidad. Cada tambor 104', 104" tiene un cojinete 804 para permitir que el árbol 116 gire libremente dentro del tambor y un émbolo 124' y 124", respectivamente, el cual permite el movimiento de 180°. Los tambores 104', 104" se colocan de manera que los márgenes de movimiento son opuestos entre si. Cuando un sistema 100' se hace girar a todo el margen de su movimiento, el segundo sistema 100" puede hacerse girar para permitir todo el margen de movimiento del segundo sistema. En esta modalidad, una referencia 840 se conecta al tambor de un sistema 100" por una pestaña 190, mientras la aplicación que se mueve se conecta al tambor de un segundo sistema 100'. En esta modalidad, el primer y segundo sistemas 100' y 100" se conectan por un árbol común 116.

Con referencia ahora a la figura 3B, una referencia 840 se conecta al tambor de un sistema 100", mientras la aplicación que se mueve (no mostrada) se conecta al tambor de un segundo sistema 100' . En esta modalidad, el primer y segundo sistemas 100'y 100" se conectan un tambor común 104.

Con referencia ahora a la figura 4, se muestra una vista en corte parcial de una modalidad de un sistema 100 para mover un objeto en un eje que se hace girar aproximadamente a una posición de 90° que permite al émbolo 124" colocarse dentro de la base y sin las secciones del lóbulo de rodadura mostradas. El sistema 100 o el servomotor arqueado mostrado mueve un objeto en un movimiento arqueado repetible. En esta modalidad, los émbolos 124', 124" se muestran. Los émbolos 124', 124" se conforman para permitir que un émbolo 124', 124" se deslice completamente en la sección de la base 136', 136" de contenedores inflables con fluido, 140', 140" sin golpear las paredes y sin comprimir las bases 136', 136". En otras modalidades, los émbolos 124 pueden anidarse uno dentro de otro émbolo.

Con referencia nuevamente a la figura 5, se muestran ejemplos de varias formas posibles de un émbolo 124. Estos émbolos 124a-124c se muestran curvándose hacia la izquierda. Los émbolos 124a-124c similarmente pueden curvarse hacia la derecha. Los émbolos 124a-124c se conforman para proporcionar un espacio entre la pared del tambor 104 (no mostrado) y la pared lateral de los émbolos 124a-124c suficiente para permitir que un lóbulo de rodadura (no mostrado) se forme en la membrana de los contenedores inflables con fluido 140', 140". El émbolo 124a se muestra con una armadura hueca curvada que puede llenarse con un material de alta densidad tal como hormigón. El émbolo 124b es una forma de émbolo sólido alternativo donde una de las superficies es recta 150 y uno de los lados es curvado 152. El émbolo 124c se muestra como un émbolo sólido con dos lados arqueados 154, 156. Las superficies inferiores de los émbolos 124a-124c entran en contacto con los contenedores inflables con fluido 140', 140". La longitud de un émbolo 124 ayuda a determinar el margen de movimiento de los émbolos 124', 124".

En una modalidad, el óvulo de rodadura 112 puede acoplarse a una superficie inferior de un émbolo 124', 124". Los émbolos 124' y 124" pueden construirse de acero, aluminio, plástico, o cualquier otro material rígido o semi-rígido suficientemente fuerte. Puede incluir rebordes de refuerzo dentro del mismo para perfilar las fuerzas impuestas por la presión transmitida por el contenedor inflable con fluido 140', 140". El émbolo 124', 124" se ahusada ligeramente para permitir que el émbolo 124', 124" se desplace ligeramente y mueva las paredes del contenedor inflable con fluido 140', 140". El émbolo 124', 124" debe tener una pared exterior lisa y esquinas redondas para evitar dañar el contenedor inflable con fluido 140', 140". El émbolo 124', 124" debe dimensionarse para que el espacio libre entre la pared el tambor 104 y el émbolo 124', 124" no exceda el máximo radio no soportado del material que se acumula en el contenedor inflable con fluido 140', 140" en la presión del trabajo del sistema.

Con referencia ahora a la figura 6, en una modalidad, los contenedores inflables con fluido 140' , 140" se forman de una sección inferior o base 136', 136" que puede ser un elastómero de plástico rígidamente moldeado o un metal. Esta sección puede moldearse continuamente con el manguito 112 o la sección flexible que forma el óvulo de rodadura. Alternativamente, puede formarse como un neumático con un lecho que puede estamparse o de otra manera acoplarse al manguito 112. La sección de la base 136' , 136" sólo necesita ser lo suficientemente rígida en operación para resistir la deformación y asegurar que el manguito del óvulo de rodadura 112 es la única porción del contenedor inflable con fluido 140', 140" que sustancialmente se deforma en respuesta a los cambios en la presión de fluido y el volumen. En muchas aplicaciones, la presión interna de los contenedores de fluido será suficiente para eliminar la necesidad de una sección de base distinta. La base 136', 136" puede incorporar una placa metálica para conectarla al álabe 120 en el tambor 104. La base 136', 136" se acopla de manera operativa al manguito del óvulo de rodadura 112. La base típicamente llena un cuadrante del tambor 104, por ejemplo, el cuadrante inferior.

Con referencia ahora a la figura 7, en una modalidad, los contenedores inflables con fluido 140', 140" también se comprenden de un manguito del óvulo de rodadura 112 el cual puede ser más pequeño que el volumen que se expandirá para llenarse conforme se presuriza. El manguito de óvulo 112 se acopla a la parte 136', 136" en un extremo y la parte inferior del émbolo 124', 124" en el otro. Una vez que se acoplan todos los componentes, el contenedor inflable con fluido 140', 140" se completa. Esta modalidad de este modo proporciona una comunicación de fluido entre la base 136', 136" el manguito 112 y el émbolo 124', 124".

Con referencia ahora a la figura 8, en una modalidad, los contenedores inflables con fluidos 140', 140" son celdas simples que consisten sólo de una membrana flexible tal como una tela de nailon revestida con uretano sellada por calor con una sola lumbrera de relleno. El contenedor inflable con fluido 140', 140" también puede formarse de elastómeros, telas revestidas, compuestos de multi-pliegue, o cualquier material que pueda contener la flexibilidad del fluido. En una modalidad, el contenedor inflable con fluido 140', 140" ' se conforma para llenar ligeramente más de la mitad del tambor 104 con toda la inflación. Los contenedores inflables con fluido 140', 140" pueden tener característica que permiten la unión mecánica de la cara superior del contenedor inflable con fluidos 140', 140" a la parte inferior del émbolo 124', 124" tal como almohadillas de Velero, anillos o bucles de metal para correas . Las uniones mecánicas proporcionan una mayor certidumbre de que el contenedor inflable con fluidos 140', 140" permanecerá en la posición adecuada en el recinto. El movimiento del émbolo 124', 124" combinado con la presión interna del contenedor inflable con fluido 140', 140" obliga que la pared del contenedor inflable con fluido 140', 140" forme un lóbulo de rodadura contra la pared del tambor 104 cuando el émbolo 124', 124" recorra su trayectoria arqueada.

El émbolo 124', 124" puede construirse por cualquiera de un número de procesos industriales típicos tales como moldeo por inyección, estirado, ensamblaje de partes cortadas en una pieza soldada, o por fundición y maquinado. El émbolo 124', 124" puede tener lados lisos, y una forma ahusada en la pared desde el alabe 120 hasta la parte inferior. En algunas aplicaciones, puede ser útil crear émbolos 124', 124" muy pesados que puedan servir como contrapesos para el objeto que va a moverse, los émbolos 124', 124" también pueden llenarse con materiales de alta densidad tales como líquidos, hormigón o cerámica para agregarse al efecto de contrapeso. Los émbolos 124', 124" llenados con hormigón son de costo eficiente para producir ya que la carcasa de los émbolos 124' -124" pueden formarse de materiales ligeros económicos que viajan de manera más fácil. Las carcasas ligeras entonces se llenan con hormigón u otros materiales de alta densidad. El proceso de llenado puede presentarse en el sitio. En una modalidad, los émbolos 124', 124" tienen estructuras internas tales como entramado o rebordes para estabilidad o resistencia.

Las tolerancias en el émbolo 124', 124" pueden ser grandes, en el orden de 1/4" o más, ya que el émbolo 124', 124" es un componente sin precisión. El émbolo 124', 124" puede tener una superficie exterior lisa para evitar daño en los contenedores inflables con fluido 140', 140" y ahusarse para permitir un movimiento suave. El émbolo 124', 124" se somete a fuerzas grandes conforme transmite las fuerzas desde los contenedores inflables con fluido 140', 140" hasta el álabe 120, y de esta manera se prefiere si el émbolo 124', 124" es capaz de soportar grandes cantidades de fuerza en los lados y la parte inferior sin deformación significativa o permanente. Las fuerzas en el émbolo 124' , 124" ' se relacionarán directamente con la presión en el contenedor inflable con fluido 140', 140" y el área de superficie del contenedor inflable con fluido 140', 140" en contacto con el émbolo 124', 124". Un ensamble de álabe de un solo émbolo puede crearse al sustituir dos émbolos 124', 124" con un solo émbolo "de dos cabezas". El émbolo de dos cabezas puede ser un ensamble simple y puede incluir el álabe 120 y conectarse directamente al árbol 116.

El movimiento arqueado producido por una modalidad de esta invención no se limita a una trayectoria circular como se muestra en los dibujos. Siempre y cuando el movimiento del émbolo 124', 124" se guíe a través de una trayectoria arqueada similar a la curvatura del recinto que rodea los contenedores inflables con fluido 140', 140" el objeto puede moverse. El movimiento y la curvatura del recinto pueden ser similares en formal. El movimiento del objeto se basa en el movimiento del árbol 116, el miembro móvil, o la porción sin estator del servomotor. Un movimiento de objeto no lineal variado es posible que incluya una forma en una creciente, forma ovalada, rotativa, curvas y otros patrones irregulares . El movimiento no lineal puede invertirse y repetirse por el sistema de servomotor. El contenedor inflable con fluido 140', 140" puede cargarse con varias cantidades de gas no volátil o fluido. En una modalidad, el fluido puede ser aire, agua, gas, aceite, fluido de alta densidad, fluido hidráulico de alta presión, fluido electro-reactivo, fluido de alta viscosidad, o un sólido a temperatura ambiente. Por ejemplo, cuando el objeto o aplicación necesita moverse, el fluido sólido puede calentarse por un dispositivo de calefacción y transformarse en un líquido. Después del objeto o aplicación se encuentra en su lugar, el líquido puede enfriarse a temperatura ambiente y transformarse nuevamente en un fluido sólido.

En una modalidad, una reacción química puede utilizarse para crear gas o crear presión en un tanque de almacenamiento o dentro de un tercer contenedor. En una modalidad, los contenedores inflables con fluidos 140', 140" pueden cargarse con un flujo regulado de fluido desde una tubería cuyo flujo a su vez se regula por una válvula grande activada por el sistema. Por ejemplo, el gas desde una tubería puede regularse a una presión adecuada para operar el sistema 100 que a su vez se utiliza para activar una válvula de rotula de un cuarto de vuelta grande que controla el flujo a través de la tubería.

En una modalidad, un contenedor inflable con fluido 140' ejerce fuerza contra otro contenedor inflable con fluido 140" y/o contra un muelle tal como un muelle de torsión. En una modalidad, uno o más de los contenedores inflables con fluido 140', 140" ocupan menos de la totalidad de volumen interior del tambor 104, cuyas áreas abiertas entre los álabes fijos 120 conectados a la superficie interior del tambor 104 que ocupan parte del volumen interior del tambor 104, permiten contenedores de claves con fluido 140', 140" más pequeños. Contenedores inflables con fluido 140', 140" pueden conectarse entre sí y/o a un motor primario de fluido con un tubo para que pase fluido.

Los servomotores no se afectan por las tensiones externas normales y anormales, vibración o agitación aplicadas al objeto o la aplicación durante la operación. La fuerza o presión dentro de los servomotores se amplifica por el área superficial sobre la cual los servomotores aplican fuerza contra los álabes 120 para mover el objeto o aplicación, y esta fuerza distribuida les permite absorber fácilmente la inercia o momento creado por el objeto o aplicación misma (que puede ser excesivamente pesada y masiva, mucho más masiva que con los servomotores de corriente) o ejercida por elementos externos que actúan sobre el objeto o aplicación.

Con referencia ahora a la figura 9A, se muestra una vista lateral de una modalidad de un sistema para mover un objeto en un eje que incluye un dispositivo de tensión elástica o dispositivos tales como muelles de torsión 700' y 700". En esta modalidad, los muelles de torsión en espiral 700' y 700" se muestran conectados al árbol 116 en un extremo 720', 720" y los otros extremos de los muelles de torsión helicoidales 700' y 700" se conectan a las placas extremas 704' y 704" del tambor 104. En otra modalidad, solamente un muelle de torsión helicoidal se utiliza. La inflación del contenedor inflable con fluido 140 provoca que el émbolo 124 (no mostrado) se mueva en un movimiento no lineal en una dirección opuesta a la predisposición del dispositivo de tensión elástico, muelles de torsión helicoidales 700' y 700", en este ejemplo.

Con referencia ahora a la Figura 9B y la Figura 9C, se muestra una vista lateral y una vista extrema, respectivamente de una modalidad de un sistema para mover un objeto en un eje que incluye muelles de torsión tales como muelles de sincronización 710' y 710". Con referencia a la figura 9C, en esta modalidad, los muelles de sincronización 710' y 710" se muestran conectados al árbol 116 en un extremo 730' , 730" y los otros extremos de los muelles de sincronización 710' y 710" se conectan a las placas extremas 704' y 704" del tambor 104. La disposición de los muelles de torsión en esta modalidad permite al sistema 100 permanecer en una posición apilada, hasta que el sistema 100 comience a moverse con la inflación de un contenedor inflable con fluido 140. La ubicación de los muelles de torsión con respecto al tambor 104 puede variar en otras modalidades del sistema 100. Los muelles de torsión 710' y 710" no se requieren para conectarse al tambor 104, los muelles de torsión pueden conectarse al objeto que va a moverse 810, por ejemplo. Cuando los muelles de torsión tales como los muelles de torsión helicoidales y los muelles de sincronización se utilizan en modalidades del sistema 100, un solo émbolo 124 y contenedor inflable con fluido 140 pueden utilizarse. El uso de un dispositivo de tensión elástica permite al sistema almacenar energía en un dispositivo mecánico en comparación con el uso de contenedores de fluido presurizado tales como acumuladores hidráulicos o cámaras de presión. Esto tiene el beneficio agregado de permitir al sistema regresar automáticamente el objeto que va a moverse 810 a una posición apilada con poca o ninguna potencia externa. Por ejemplo, una válvula puede utilizarse que abre cuando la potencia eléctrica se desconecta. En caso de una falla de energía, el contenedor inflable con fluido 140 comienza a desinflarse conforme el fluido fluye a través de la válvula abierta y el dispositivo de tensión elástica regresa el objeto que va a moverse 810 a la posición apilada. Al dimensionar de manera adecuada esta válvula, el objeto que va a moverse 810 se regresará de manera predecible y ligera a la posición de apilado sin intervención del operador o máquina.

Con referencia ahora a la figura 10, se muestra una vista en corte transversal de una modalidad de un sistema 100 para mover un objeto en un eje con un margen del movimiento reducido. En esta modalidad, una porción del tambor 104 es espacio muerto 160, delineado por los álabes 164' y 164". En esta modalidad, debido al espacio muerto 160, se encuentra disponible menos área del tambor 104 para los émbolos 124', 124", los contenedores inflables con fluido 140', 140", y las bases 136', 136", proporcionando un margen de movimiento acortado. El margen de movimiento se reduce en la modalidad mostrada debido a que los émbolos 124' y 124" son más pequeños que aquellos en modalidades donde no existe ningún espacio muerto 160 en el tambor 104 (tal como la modalidad de la figura 1) . Tal sistema 100 puede ser deseable debido a su peso ligero en aplicaciones donde un margen de movimiento reducido es adecuado. Además; esta modalidad del sistema 100 más ligero puede ser más fácil de manejar y transportar. Si se desea un espacio muerto lleno 160, el espacio muerto 160 puede llenarse con una carga, tal como hormigón, por ejemplo.

Con referencia á la figura 11, se muestra una vista en vista en perspectiva de una modalidad de un sistema 800 para mover un objeto de múltiples ejes que incluye tres tambores 104, 104' y 104", dispuesto para proporcionar un seguimiento de multi-e e al hacer girar un objeto 810 mostrado como una aplicación de espejo de heliostato, en un eje horizontal. Una modalidad de un sistema 100 para mover un objeto en un eje incluye el objeto que va a manipularse o colocarse ("la aplicación") 810 que se acopla de manera operativa a un árbol o tubo 116 que corre longitudinalmente a través del centro de los tambores 104', 104". En esta modalidad, el árbol 116 permanece fijo y el objeto 810 se monta en los tambores 104', 104" por un conector 844. Hacer girar los ensambles 804 (no representados específicamente) mantiene el árbol 116 en una posición axial central dentro de los tambores 104' y 104". En esta modalidad, el árbol 116 se conecta a los tambores 104' y 104" por un ensamble de rotación 804 (no mostrado) el cual puede ser un cojinete de empuje u otro tipo de cojinete, y un segundo cojinete (no mostrado) el cual puede ser un contacto plano, rótula u otro cojinete adecuado para llevar el peso y las fuerzas producidas por la carga eólica en la aplicación. Los álabes 120 (no mostrados) pueden disponerse en el tambor 104 para proporcionar un margen de movimiento de ligeramente más de 180° de manera que, cuando se acople a un mecanismo de elevación, el heliostato proporciona movimiento completo de multi-eje para señalar la aplicación en cualquier punto seleccionado. En esta modalidad, el árbol 116 se fija en una estructura de soporte central, o pedestal 840. El árbol 116 puede hacerse girar en un eje por los tambores 104' y 104" mientras se hace girar en otro eje por otro tambor 104 que actúa como un mecanismo de azimut. En esta modalidad, los tambores 104' y 104" en conjunto pueden actuar como un mecanismo elevador. Otros recintos pueden utilizarse en lugar de los tambores 104, 104' y 104". Varias formas pueden utilizarse para los recintos que incluyen canastillas ovaladas .

Con referencia continua a la figura 11, las proporciones de los tambores 104 del sistema 100 son bastante flexibles, pero generalmente siguen conjunto de reglas del pulgar. Por ejemplo, un mecanismo que tiene 91.44 cm (36 pulgadas) de diámetro con un árbol 116 de 30.48 cm 12 pulgadas, con un suministro de energía hidráulica de 35.153 kg/cm2 (500 psi), puede esperarse de manera razonable que produzca aproximadamente 580.671 m-kg fuerza (4200 libras pie) de torsión por cada 2.54 cm (1 pulgada de longitud). De este modo, un sistema 100 de estas proporciones con una longitud de 43.18 cm (17 pulgadas), puede producir aproximadamente 9,401.332 m-kg fuerza (68000 libras pie) de torsión. Al incrementar la presión a 52.73 kg/cm2 (750 psi), la salida del sistema 100 puede incrementar a aproximadamente 14,807.106 m-kg fuerza (107,100 libras pie). Como regla general, los incrementos en el diámetro del tambor 104 proporcionan mayores incrementos lineales en torsión en virtud del hecho de que incrementar el diámetro del tambor mueve el centro de fuerza más allá del eje de rotación. De este modo, un tambor 104 que tiene un diámetro de 60.96 cm 24 pulgadas) con un árbol de 15.24 cm (6 pulgadas) y un suministro de energía hidráulica de 52.73 kg/cm2 (750 psi) puede esperarse de manera razonable que produzca aproximadamente 482.423 m-kg fuerza (3,540 libras pie) de torsión. De este modo, requerir un tambor que tiene 76.2 cm (30 pulgadas) de largo para producir la misma cantidad de torsión como un tambor que tiene 43.18 cm (17 pulgadas) de largo y 91.44 cm (36 pulgadas) de diámetro. Se apreciará por aquellos con experiencia en la técnica que la estructura de las paredes del tambor 104 y las placas extremas (no mostradas) puede ser lo suficientemente fuerte para contener de manera segura las fuerzas generadas por la presión del fluido que se transmite a través de los contenedores inflables con fluido al tambor y las placas extremas. La geometría de un mecanismo determinado de este modo puede dictarse tanto como por el costo de un tambor lo suficientemente reforzado y las placas extremas, así como cualesquier otros factores .

La presión que el sistema 100 opera depende de la optimización de muchos factores para satisfacer las necesidades de un usuario. Estos factores incluyen, el recinto físico (es decir, el tambor 104) disponible para operar el sistema 100, el fluido deseado y los componentes de control de fluido disponibles, los parámetros de costo para la aplicación, los materiales disponibles para la fabricación de los contenedores inflables con fluido 140, el peso deseado del sistema contemplado y los procesos de fabricación disponibles para producir los componentes del sistema. Hablando generalmente, el sistema 100 energizado por fluidos no comprimibles tales como aceites y fluidos basados en agua pueden operarse a mayores presiones y permitir un sistema más compacto 100 para una capacidad de salida de torsión determinada. Inversamente, de manera típica, los fluidos que son comprimibles tales como aire y/u otros gases, producen un sistema más grande 100 para una capacidad de salida de torsión determinada. Aquellos con experiencia en la técnica también apreciarán que características estructurales más rígidas de un sistema 100 que utiliza fluido no comprimible pueden ser más adecuadas para algunas aplicaciones.

Con referencia ahora a la figura 12, se muestra una vista en perspectiva del sistema 900 para mover un objeto en múltiples ejes que incluye dos tambores 104 y 104' dispuestos para proporcionar seguimiento de multi-eje. En la disposición mostrada en la figura 12, el objeto 810 puede montarse en el árbol o tubo 116 mientras el tambor 104 permanece fijo. En otras modalidades, el objeto 810 puede montarse en una estructura de conexión, tal como el conector 844 mostrado, que conecta el objeto 810 al árbol 116. En esta modalidad, el tambor 104 se fija sobre un pedestal 840, pero puede fijarse sobre cualquier estructura, que incluye el terreno. El tambor 104 gira con el pedestal 840. Además, en esta modalidad, el tambor 104 puede actuar como un mecanismo de azimut acoplado a otro tambor, el tambor 104' , que actúa como un mecanismo elevador. En algunas modalidades, el conector 844 forma una parte integral del tambor 104 o el árbol 116. En una modalidad del sistema 100, el conector puede ser pernos que conectan el objeto 810 al árbol 116 o el tambor 104. En otra modalidad del sistema 100, el conector 844 puede ser una estructura de soporte para el objeto 810.

Con referencia ahora a la Figura 13A y la Figura 13B, se muestran vistas lateral y frontal de un ensamble de rotación ejemplar 804 para su uso en una modalidad del sistema para mover un objeto en un eje, respectivamente. El ensamble de rotación 804 es un ejemplo de un componente que puede utilizarse para cojinetes en el sistema 100. Con referencia a la Figura 13B, se muestran tres o más ruedas pequeñas 440 montadas en el tambor 104 (no representadas particularmente) y dispuestas de manera que el árbol 116 se soporta y puede girar libremente en el centro del tambor 104. Cada una de las ruedas pequeñas 440 se conecta al ensamble de rotación 804 con uno o más pernos 442. Cada de las ruedas pequeña 440 se conecta directa o indirectamente al tambor 104. El ensamble de rotación 804 puede montarse fuera del tambor 104, en una superficie exterior tal como una capa extrema de un tambor 104. El ensamble de rotación 804 también puede montarse en el interior del tambor 104 en el interior de una tapa extrema del tambor 104, por ejemplo. El ensamble de rotación 804 también puede conectarse al tambor 104 por un bastidor que mantiene el ensamble de rotación 804 en su lugar. Las ruedas pequeña 440 pueden removerse fácilmente para servicio de campo. Una rueda pequeña 440 puede reemplazarse cuando no se encuentre en contacto con el árbol 116. En una modalidad, una o más ruedas pequeñas 440 se puede ajustarse de manera que puedan moverse lejos del árbol para crear una pequeña tolerancia dentro de la cual el árbol 116 pueda moverse radialmente lejos de cada una de las ruedas pequeñas 440. De esta manera, las ruedas pequeñas 440 pueden reemplazarse una a la vez. En otra modalidad, el árbol 116 se mueve al emplear un gato hidráulico o mecánico convencional. El gato puede removerse una vez que una rueda pequeña 440 se reemplaza y una o más ruedas pequeñas ajustables se tensan para mantener firmemente el árbol 116 en su posición. El árbol 116 típicamente corre radialmente a través del eje central del tambor 104. Las ruedas pequeñas 440 pueden reemplazarse sin "desmantelar" o remover el árbol 116 y sin remover otras ruedas pequeñas 440.

Con referencia ahora a la figura 14, se muestra una vista en perspectiva de un sistema 100 que actúa como un mecanismo de azimut empleado para hacer girar una aplicación de espejo de heliostato 1031 en un eje horizontal. El objeto 810 se muestra movido a una posición de elevación de completo margen perpendicular al terreno. En esta modalidad, el sistema 100 se fija a un pedestal 840 mientras el árbol 116 gira libremente dentro del tambor 104. El objeto 810 se acopla al árbol 116 el cual corre axialmente a través del centro del tambor 104 y se mantiene en su lugar por uno o más ensambles de rotación 804. Un suministro de energía 1024 se muestra en el objeto 810.

Con referencia ahora a la figura 15, se muestra una vista lateral de un sistema 100 que actúa como un mecanismo de azimut empleado para hacer girar una aplicación de espejo de heliostato 1031 en un eje horizontal. Más de un tambor 104 puede combinarse para formar un heliostato para seguimiento de multi-eje del sol con el mecanismo de elevación siendo acoplado al mecanismo de azimut en ángulos rectos entre sí. La provisión de un segundo mecanismo de elevación asegura un sistema completamente redundante para lograr apilado eólico en caso de una falla de un solo mecanismo de elevación. El segundo mecanismo de elevación es opcional y puede removerse.

En esta modalidad, el árbol interior 116 se fija al pedestal 840 y se conecta al tambor 104 por un ensamble de rotación 804 (no mostrado) . El ensamble de rotación 804 puede ser un cojinete de empuje, o un cojinete de torcimiento y un segundo cojinete puede ser un contacto plano, de rótula u otro tipo de cojinete adecuado para transportar el peso y las fuerzas producidas por la carga eólica en la aplicación u objeto 810. Los álabes 120 pueden disponerse en el tambor 104 para proporcionar un margen de movimiento de ligeramente más de 180° de manera que, cuando se acople a un mecanismo de elevación, el heliostato proporcione movimiento complete de multi-eje para señalar la aplicación en cualquier punto seleccionado. En una modalidad para cada contenedor inflable con fluido 140', 140", un acoplamiento puede proporcionarse a uno o más servomotores 1011 de válvula controlada por computadora o motorizado y las válvulas de control 1010 para permitir el control robótico de la posición de la aplicación. Esta modalidad del sistema 100 se muestra con un dispositivo de bloqueo, tal como un perno de arrastre 1008 manual o mecatrónicamente desplegado y un colector 1035 de tubos de aire o fluido conectado a las válvulas de control 1010 para presurizar y despresurizar cada uno de los contenedores de fluido. Esta modalidad del sistema 100 además incluye servomotores 1011 de válvula electrónica para activar las válvulas de control 1010, una fuente de aire comprimido u otro fluido tal como un compresor 1012, mangueras 1020 para conectar los contenedores inflables con fluido 140', 140" a las válvulas de control 1010, compresor 1012 y un tanque de almacenamiento opcional para fluido presurizado 1013. La computadora 1014, al procesar información de los sensores de presión electrónicos 1021, el sensor de temperatura ambiente 1025, los codificadores de posición de rotación (no mostrados) y/o los sensores de nivel electrónicos 1026 pueden calcular la presente posición de la aplicación, determinar el volumen de aire y los cambios de presión necesarios para efectuar dentro de cada contenedor inflable con fluido 1040', 1040" para accionar, impulsar y mover el objeto 810 o la aplicación a la posición deseada para mantener la orientación óptima con respecto al objetivo. La computadora 1014 entonces puede activar los servomotores de válvula 1011 y activar el compresor 1012 o el sistema de almacenamiento de fluido presurizado 1013 para liberar el fluido comprimido en las mangueras 1020 unidas en sus contenedores inflables con fluido 140', 140". La computadora 1014 puede dirigir la inflación y desinflación de los contenedores inflables con fluido 140', 140" para activar, impulsar o de otra manera mover el objeto 810 o aplicación hacia la posición deseada mientras que compara y corrige simultáneamente el movimiento del objeto 810 al evaluar la realimentación obtenida de los sensores de nivel electrónicos 1026 y/o los codificadores de posición de rotación (no mostrados). En algunas modalidades, estas etapas o actividades no se presentan simultáneamente sino en serie o dentro de un intervalo de tiempo aceptado dependiendo de la aplicación industrial.

El sistema 100 para mover el objeto en un eje representado en la figura 15 puede incluir un sistema de posicionamiento con láser ya sea como un sistema de guía primario o secundario o el sistema de realimentación de posición. El sistema de posición mostrado en esta modalidad incluye emisores de láser 1015 y receptores de láser 1019. El objeto 810 o aplicación se ajusta con un emisor de haz de láser 1015 que emite un haz de láser desde el objeto 810 o superficie de aplicación en un ángulo conocido con respecto al objeto 810 o conector 844 (no mostrado) . El haz de láser se detecta por un sensor 1019 mostrado y colocado en la parte superior de una torre de recepción solar 1016. La computadora 1014 al procesar información de manera electrónica recibida del sensor de láser, entonces puede orientar el conector 844 y/o el objeto 810 o aplicación en la posición más ventajosa para aislar el objetivo, en este caso un receptor térmico solar 1027. También se muestran suministros de energía tal como una fuente de energía fotovoltaica 1024 y cables para el sistema de compresión y control 1023. El colector 1035 puede incluir uno o más . tubos dentro del colector más grande 35 y los sensores de presión electrónicos 1021 para monitorear la presión dentro de los contenedores de fluido y otras partes del sistema de fluido presurizado. El sistema 100 además incluye sensores de nivel para elevación 1026 (que puede montarse dentro de o en la aplicación o conector 844) , codificadores de posición de rotación electrónicos (no mostrados), un sensor de temperatura ambiente 1025.

Adicionalmente, el sistema para mover un objeto en un eje puede desplegarse en una planta de energía solar donde la radiación solar del sol 1018 se enfoca sobre un receptor de energía solar 1027, montado en una torre solar 1016, por una disposición de heliostatos, cada uno conteniendo múltiples modalidades del sistema para mover un objeto en un eje. Estos heliostatos pueden incluir sensores y sistemas de guías tales como codificadores de posición de rotación (no mostrados) y hardware y software de computadora 1014 para dirigir los motores y el movimiento cuando es apropiado a la aplicación específica, uno o más emisores de láser 1015 montados en la aplicación o torres solar y uno o más receptores de láser 1019 montados en la torre solar 1016 y un suministro de energía 1024 que puede ser un panel fotovoltaico u otra fuente de energía para suministrar energía al sistema de fluido presurizado, los sensores y sistemas de guía, y un controlador de disposición central inalámbrico o alámbrico 1022.

La computadora 1014, al procesar información de los sensores de presión electrónicos 1021, el sensor de temperatura ambiente 1025, los codificadores de posición de rotación (no mostrados) y/o los sensores de nivel electrónicos 1026, pueden calcular la presente posición de la aplicación, determinar el volumen de fluido y los cambios de presión necesarios para efectuarse dentro de cada contenedor inflable con fluido para activar, impulsar, o mover el objeto o aplicación a la posición deseada para mantener la orientación óptima con respecto al objetivo. La computadora entonces puede activar los servomotores de válvula 1011 y activar el compresor 1012 o el sistema de almacenamiento de fluido presurizado 1013 para liberar el fluido comprimido en mangueras conectadas a esos contenedores inflables con fluido 140', 140" que necesitan inflar y liberar simultáneamente el fluido fuera de esos contenedores inflables con fluido que necesitan desinflarse para poder activar o impulsar o de otra manera mover el objeto o aplicación a la posición deseada mientras comparan de manera simultánea y corrigen el movimiento de objeto 818 al evaluar la realimentación obtenida de los sensores de nivel electrónicos 1026 y/o los codificadores de posición de rotación (no mostrado) . En algunas modalidades, estas etapas o actividades no se presentan simultáneamente sino en serie o dentro de un intervalo de tiempo aceptado dependiendo de la aplicación industrial.

Generalmente, existirá una fuente de manguera de fluido por el contenedor inflable con fluido 140', 140" o sub-cámara sellada en el mismo. El colector 1035 en una modalidad normalmente tendrá una lumbrera de transducción de presión, una lumbrera de válvula de escape y una lumbrera de válvula de inflación. Una válvula de tres lumbreras simple podría proporcionar inflación y desinflación con la mitad de las válvulas (1 válvula por contenedor) . Ejemplos de válvulas adecuadas que pueden utilizarse en una modalidad son válvulas de fluido activas por solenoide de doce voltios y válvulas de fluido servo activadas de tres vías. Pueden utilizarse sistemas de inflación cerrados o abiertos. Modalidades pueden basarse en el exceso de fluido con la desinflación que se descarga a la atmósfera o se descarga desde un contenedor hacia otro o en un tanque de retención. Aplicaciones que utilizan fluidos líquidos, o utilizados en la atmósfera superior, espacio y aplicaciones submarinas pueden necesitar reutilizar todo el fluido disponible en un sistema cerrado.

El sistema 100 para mover un objeto en un eje es capaz de proporcionar una fuerza mecánica altamente dispersa pero controlada de manera precisa para provocar movimiento y colocación de precisión a través de la presurización y despresurización sistemática diferencial de los contenedores inflables con fluido 140', 140". Para realizar esta función, los contenedores inflables con fluido 140', 140" requieren presión moderada, dependiendo de otros factores en el tamaño de la aplicación que va a moverse, las fuerzas externas que chocan sobre la aplicación que debe centrarse (tal como carga eólica máxima) , el número de contenedores inflables con fluido 140', 140" y el área superficial de contacto del contenedor inflable con fluido 140', 140" en los álabes 120 dentro del tambor 104. En muchas aplicaciones o instalaciones, un margen de presión de aproximadamente 0.562 kg/cm2 (8 psi) a 10.546 kg/cm2 (150 psi), puede utilizarse. El compresor puede acoplarse a un contenedor de almacenamiento de fluido presurizado 1013 el cual permite que el tiempo de ejecución del compresor se reduzca y proporciona un suministro de reserva del fluido presurizado para la operación a baja potencia durante períodos de interrupción de energía externa .

Los contenedores inflables con fluido 140', 140" no se afectan por las tensiones externas normales y anormales, vibración o agitación aplicadas al objeto o aplicación durante la operación. La fuerza de presión dentro de los contenedores inflables con fluido 140', 140" se amplifica por el área superficial sobre la cual los contenedores inflables con fluido 140' , 140" aplican fuerza contra los álabes 120 para mover el objeto 810, y esta fuerza distribuida les permite absorber fácilmente la inercia o momento creados por el objeto mismo (que puede ser excesivamente pesado y masivo, mucho más masivo que con los servomotores actuales) o ejercido por elementos externos que actúan sobre el objeto. Los contenedores inflables con fluido 140', 140" pueden formarse de casi cualquiera de los múltiples materiales expansibles convencionales o inflables no expansibles de ¦ elastómeros naturales o sintéticos tales como caucho o silicona, en tela revestidas con nailon típicas de embarcaciones flotadoras "Zodiac" en burbujas de tela revestidas típicamente utilizadas para celdas de combustible en carretas de autos, aviación y para transporte de balastro y material de estiba. En aplicaciones de más alta presión, los contenedores inflables con fluido 140', 140" pueden formarse de compuestos de más alta resistencia tales como fibras de aramida tejidas revestidas con caucho.

En una modalidad, el objeto 810 que se mueve no se contrarresta por un peso. Este peso puede colocarse en el lado opuesto del tambor 104 y el árbol 116 desde el objeto 810. El contrapeso o peso puede utilizarse para reducir la cantidad de fuerza necesaria para mover el objeto. Al final, el peso puede utilizarse para desviar el sistema 100 o el objeto hacia una posición apilada en caso de una falla del sistema de fluido.

Con referencia continua a la figura 15, el sistema 100 para mover un objeto en un eje puede estabilizarse en una pila u otra posición deseada por medio de un perno de arrastre 1008 el cual bloqueará de manera positiva el sistema en posición durante la instalación o cualquier periodo cuando las partes del sistema 100 para mover un objeto en un eje se remuevan o reemplacen y el objeto 810 o los contenedores inflables que no contienen fluido 140', 140" controlan su posición. En modalidades que utilizan un disposición de tensión elástica tal como un muelle de torsión helicoidal 700', 700" o en muelles de sincronización 710', 710", el dispositivo de tensión elástica puede tener suficiente torsión de pre-carga para mantener el objeto 810 en posición sin necesidad de un perno de arrastre 1008.

El sistema 100 puede mover un objeto o aplicación en una forma de parar y avanzar o en un movimiento suave continuo. El sistema 100 por lo tanto puede operar sin utilizar o requerir una función gradual, a diferencia de motores eléctricos de velocidad gradual. El sistema 100 puede soportar fácilmente paradas repentinas y cambios en el momento de aplicaciones incluso pesadas sin daño al sistema, puesto que el mecanismo naturalmente dispersa y absorbe los choques como elásticos en lugar de impactos o colisiones inelásticas.

Con referencia ahora a la Figura 16, se muestra una vista en perspectiva del sistema 100 para mover un objeto en un eje dispuesto para proporcionar seguimiento de un solo eje para una recolección solar 1600 al seguir el movimiento aparente del sol a través del cielo durante el transcurso del d a .

Con referencia ahora a la Figura 17, se muestra una vista en perspectiva del sistema 100 para mover un objeto en un eje dispuesto para proporcionar seguimiento de un sólo eje para un panel fotovoltaico solar 1700 para incrementar la eficiencia del panel al seguir el movimiento aparente del Son 1018 a través del cielo durante el transcurso del dia.

Con referencia ahora a la Figura 18, se muestra una vista en perspectiva de tres sistemas 100 para mover un objeto en un eje dispuesto para proporcionar seguimiento de un solo eje a un segmento de espejo plano sencillo 1800. La energía del sol se concentra en un tubo receptor fijo 1810 en un colector solar tipo Fresnel .

Con referencia ahora a la figura 19, se muestra un diagrama de flujo que ilustra un método 1200 para movimiento no lineal de un objeto. El método 1200 se practica al colocar un contenedor inflable con fluido 140', 140" en un recinto suficiente para contener la fuerza ejercida por la presión del contenedor inflable con fluido 140' , 140" (1204). En una modalidad, la curvatura del recinto es similar a la curvatura del movimiento no lineal deseado. El método 1200 además incluye colocar un émbolo 124', 124" en contacto con el objeto que va a moverse y el contenedor inflable con fluido 140', 140" (1208). El émbolo 124', 124" tiene una forma ahusada similar pero más pequeña que el recinto en contacto con el contenedor inflable con fluido 140', 140". Al introducir un fluido en el contenedor inflable con fluido 140', 140" bajo presión (1212) el objeto se mueve (1216). Contenedores adicionales y émbolos 124', 124" pueden agregarse al sistema de servo motor no lineal. En la mayoría de las modalidades, un número par de contenedores inflables con fluido 140', 140", cada contener inflable con fluido 140', 140" opuesto por otro se utilizan, por ejemplo, 2, 4, 6, 8. En la mayoría de las modalidades, existe un émbolo 124', 124" que corresponde con cada contenedor inflable con fluido 140', 140". Como se discute previamente, émbolos conectados en par pueden utilizarse.

Con referencia ahora a la figura 20, se muestra un diagrama de flujo que ilustra un método 1220 para activación no lineal repetible de un objeto 810 utilizado sensores electrónicos y procesadores para controlar el sistema de servomotor no lineal 100. En esta modalidad, el objeto 810 puede moverse en direcciones no lineales opuestas. El método 1220 incluye recibir, en una computadora, una señal electrónica para mover un objeto en un movimiento no lineal y procesar la señal (1224) . El método 1220 además incluye activar de manera electrónica una válvula conectada a un primer contenedor inflable con fluido 140', 140" utilizando la computadora e inflar el primer contenedor inflable con fluido 140', 140" que tiene una porción flexible utilizando la válvula activada (1228) . La etapa de ejercer una fuerza sobre el primer émbolo arqueado 124', 124" (1232) provoca que el primer émbolo arqueado 124', 124" se mueva alejado del contenedor inflable con fluido 140', 140" y hacia un álabe móvil 120. El émbolo 124', 124" se mueve en una dirección no lineal y mueve el álabe móvil 120. Un objeto conectado al álabe móvil 120 se mueve en una primera dirección no lineal. El método 1220 incluye desenrollar la porción flexible del primer contenedor inflable con fluido 140', 140" desde una superficie exterior de un primer émbolo arqueado 124', 124" (1236) . El método 1220 además incluye detectar, utilizando un sensor electrónico, el movimiento del objeto (1242) y comunicarse desde el sensor hasta la computadora el movimiento del objeto (1246) . El método 1220 incluye enrollar una porción flexible de un segundo contenedor inflable con fluido 140', 140" sobre una superficie exterior de un segundo émbolo arqueado 124', 124" (1252) . También, el método incluye las etapas de invertir y repetir los movimientos. El método incluye la etapa de desinflar el primer contenedor inflable con fluido 140', 140" bajo control de computadora (1256) . El método 1220 además incluye enrollar la porción flexible del primer contenedor inflable con fluido 140', 140" sobre la superficie exterior del primer émbolo arqueado 124', 124" provocando que el objeto se mueva en una segunda dirección no lineal. De este modo, el objeto puede regresarse a su posición original.

El método para activación no lineal repetible de un objeto 810 (método 1220 mostrado en la figura 20) puede modificarse para su uso en un sistema 100 que incluye un muelle de torsión, una vesícula inflable con fluido 140 y un émbolo 124 (como en la figura 9A, figura 9B y figura 9C) . En estas modalidades, el método 1220 además incluye almacenar la energía utilizada para inflar el primer contenedor en un muelle de torsión tal como un muelle en espiral o de sincronización conectado de manera operativa al álabe móvil 120.

Varios procesadores, memorias, conjuntos de chips, software y computadoras pueden utilizarse para controlar y/o monitorear el servomotor y los sistemas de servomotor. Varios sensores electrónicos y mecánicos también pueden utilizarse con servomotor y sistemas del servomotor. Estos se describen en la solicitud de PCT número PCT/US2008/006660 , presentada el 23 de mayo de 2008, y la solicitud de PCT número PCT/US2009/000825 presentada el 18 de febrero de 2009, ambas poseídas comúnmente y se incorporan completamente en la presenta para referencia como si se establecieran en su totalidad. Varias configuraciones de computadoras son posibles en sistemas con múltiples servomotores no lineales.

En la descripción detallada anterior, sistemas y métodos de acuerdo con modalidades del sistema 100 para mover un objeto en un eje se describen con referencia a modalidades ejemplares específicas. Por consiguiente, la presente especificación y las figuras se interpretarán como ilustrativas en lugar de restrictivas. El alcance del sistema 100 para mover un objeto en un eje se entenderá adicionalmente por los ejemplos numerados anexados a la misma, y por sus equivalentes.

Además, al describir varias modalidades, la especificación puede representar un método y/o proceso como una secuencia particular de etapas. Sin embargo, al grado en que el método no proceso no se basa en el orden particular de las etapas establecidas en la presente, el método o proceso no deben limitarse a la secuencia particular de etapas descritas. Conforme alguien de experiencia ordinaria en la técnica puede apreciar, otras secuencias de etapas pueden ser posibles. Por lo tanto, el orden particular de las etapas establecidas en la especificación no debe interpretarse como limitaciones sobre las reivindicaciones. También, las etapas pueden saltarse o derivarse. Además, las reivindicaciones dirigidas al método y/o proceso no deben limitarse al rendimiento de sus etapas en el orden escrito, y alguien con experiencia ordinaria en la técnica puede apreciar fácilmente que las secuencias pueden variarse y aún permanecer dentro del espíritu y alcance de las diversas modalidades.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un servomotor no lineal para su uso en un movimiento repetible no lineal de un objeto, caracterizado porque comprende : un émbolo no lineal que tiene dos extremos y una porción media con una superficie exterior de forma arqueada conectada de manera operativa al objeto que va a moverse; un contenedor inflable con fluido que tiene una membrana flexible que se acopla con el émbolo, en donde la membrana flexible se enrolla sobre la superficie exterior de forma arqueada del émbolo, de manera que la inflación del contenedor inflable con fluido provoca que una porción de la membrana flexible se desenrolle de la superficie exterior en forma arqueada del émbolo y la inflación también ejerce una fuerza sobre el émbolo que provoca que el objeto se mueva en un movimiento no lineal; un contenedor de fluido opuesto; una o más válvulas de control conectadas de manera operativa al contenedor inflable con fluido; un sensor electrónico de presión conectado al contenedor inflable con fluido; servomotores electrónicos para una o más válvulas de control para presurizar y despresurizar el contenedor inflable con fluido; sensor de ubicación electrónico para determinar una ubicación del objeto; y una computadora, que tiene un procesador y una memoria, que controla el movimiento del objeto al activar electrónicamente una o más válvulas de control en respuesta a las señales recibidas desde el sensor de presión electrónico y el sensor de ubicación electrónico y registra los valores de salida del sensor de presión electrónico y el sensor de ubicación electrónico, y las posiciones de una o más válvulas de control a través de las señales electromagnéticas .

2. El servomotor no lineal de conformidad con la reivindicación anterior, se caracteriza porque un lóbulo de rodadura se crea por la membrana flexible..

3. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el émbolo no lineal tiene forma arqueada y el arco entre los dos extremos tiene entre 35 grados y 85 grados.

4. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el émbolo no lineal gira a más de 30 grados en un movimiento circular .

5. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el émbolo tiene un extremo de recepción de fluido y recibe el fluido .

6. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el émbolo tiene una superficie exterior contigua y cerrada.

7. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza además porque comprende una restricción para restringir el contenedor inflable con fluido.

8. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza además porque comprende una pared de forma cilindrica, en donde el contenedor inflable con fluido se restringe por la pared de forma cilindrica.

9. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza además porque comprende una pared de forma cilindrica, en donde la pared de forma cilindrica comprende un espacio muerto.

10. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el contenedor inflable con fluido además comprende una guía curvada para la membrana flexible.

11. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el contenedor inflable no lineal además comprende una porción rígida.

12. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el contenedor inflable con fluido además comprende una base.

13. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el contenedor inflable con fluido se fija al émbolo.

14. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el contenedor inflable con fluido se conecta de manera operativa al émbolo.

15. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el contenedor inflable con fluido se fija a una referencia .

16. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el contenedor inflable con fluido además comprende una cavidad para ajustarse alrededor de uno de los dos extremos del émbolo que acopla la membrana flexible.

17. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque desinflar el contenedor inflable con fluido provoca que el émbolo se conecte en el contenedor inflable con fluido e inflar el contenedor inflable con fluido provoca que el émbolo se expulse por el contenedor inflable con fluido.

18. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque al cambiar un volumen de fluido en el contenedor inflable con fluido, el objeto se mueve con respecto a una referencia .

19. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque la membrana flexible se coloca para ejercer la fuerza sobre el émbolo, en donde el objeto se mueve en un movimiento arqueado cuando un fluido se agrega al contenedor inflable con fluido.

20. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el contenedor de fluido opuesto es inflable.

21. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el émbolo se acopla con el contenedor inflable con fluido y el contenedor inflable con fluido opuesto.

22. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza además porque comprende un- émbolo opuesto conectado de manera operativa al objeto.

23. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el émbolo opuesto acopla el contenedor inflable con fluido opuesto.

24. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el émbolo opuesto y el émbolo se conectan.

25. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el contenedor inflable con fluido se llena con fluido hidráulico y el contenedor inflable con fluido opuesto se llena con fluido hidráulico.

26. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el émbolo comprende uno de hormigón, polímero y plástico .

27. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza además porque comprende una fuente de energía fotovoltaica .

28. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza además porque comprende un segundo servomotor no lineal con movimiento que es ortogonal a partir del movimiento repetible no lineal de los objetos.

29. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza además porque comprende un segundo servomotor no lineal, en donde el segundo servomotor no lineal se concatena de manera que el segundo servomotor no lineal provoca un movimiento no lineal adicional.

30. Un servomotor no lineal para su uso en un movimiento repetible no lineal de un objeto, caracterizado porque comprende: un émbolo no lineal que tiene dos extremos y una porción media con una superficie exterior de forma arqueada conectada de manera operativa al objeto que va a moverse; un contenedor inflable con fluido que tiene una membrana flexible que se acopla con el émbolo, en donde la membrana flexible se enrolla sobre la superficie exterior de forma arqueada del émbolo, de manera que la inflación del contenedor inflable con fluido provoca que una porción de la membrana flexible se desenrolle de la superficie exterior en forma arqueada del émbolo e inflar también ejerce una fuerza sobre el émbolo que provoca que el objeto se mueva en un movimiento no lineal; un muelle de torsión que ejerce una fuerza opuesta sobre el émbolo; una o más válvulas de control conectadas de manera operativa al contenedor inflable con fluido; un sensor de presión conectado al contenedor inflable con fluido; servomotores para una o más válvulas de control para presurizar y despresurizar el contenedor inflable con fluido; sensor de ubicación para determinar una ubicación del objeto; y una computadora, que tiene un procesador y una memoria, que controla el movimiento del objeto al activar electrónicamente una o más válvulas de control en respuesta a las señales recibidas desde el sensor de presión y el sensor de ubicación y registra los valores de salida del sensor de presión y el sensor de ubicación, y las posiciones de una o más válvulas de control a través de las señales electromagnéticas .

31. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza 58 porque el medio de torsión es un muelle de láminas o un muelle de sincronización.

32. Un servomotor arqueado para mover un objeto en un movimiento arqueado repetible caracterizado porque comprende : un miembro móvil conectado al objeto; un alojamiento conectado de manera operativa al miembro móvil; un primer émbolo conectado al miembro móvil y que tiene una porción media curvada a lo largo de un eje longitudinal ; un segundo émbolo; un primer contenedor inflable con fluido restringido por el alojamiento en donde el primer émbolo se acopla por el primer contenedor inflable con fluido; un segundo contenedor inflable con fluido restringido por el alojamiento en donde el segundo émbolo se acopla por el segundo contenedor inflable con fluido; una o más válvulas de control conectadas de manera operativa al primer contenedor inflable con fluido; una o más válvulas de control conectadas de manera operativa al segundo contenedor inflable con fluido; un sensor de presión electrónico conectado al primer contenedor inflable con fluido; servomotores electrónicos para una o más válvulas de control conectadas al primer contenedor inflable con fluido para presurizar y despresurizar el primer contenedor inflable con fluido; un sensor de ubicación electrónico para determinar una ubicación del objeto; y una computadora, que tiene un procesador y una memoria, que controla el movimiento del objeto al activar electrónicamente una o más válvulas de control en respuesta a señales recibidas desde el sensor de presión electrónico y el sensor de ubicación electrónico y comunica los valores de salida del sensor de presión electrónico y el sensor de ubicación electrónico, y las posiciones de una o más válvulas de control a través de señales electromagnéticas, en donde la inflación del primer contenedor inflable con fluido provoca que el primer émbolo y el segundo émbolo se muevan en un movimiento no lineal en la dirección del segundo contenedor inflable con fluido.

33. El servomotor arqueado de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque un lóbulo de rodadura se crea por el primer contenedor inflable con fluido.

34. El servomotor arqueado de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque un lóbulo de rodadura se crea por el segundo contenedor inflable con fluido.

35. El servomotor arqueado de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque una porción del primer contenedor inflable con fluido se enrolla sobre una superficie exterior del émbolo.

36. El servomotor arqueado de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el miembro móvil es un árbol.

37. El servomotor arqueado de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el alojamiento es un tambor.

38. El servomotor arqueado de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el alojamiento se conecta de manera operativa al miembro móvil con uno de los cojinetes o una guía de deslizamiento.

39. El servomotor arqueado de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el alojamiento se conecta de manera operativa al miembro móvil con un ensamblaje de ruedas pequeñas.

40. El servomotor arqueado de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el segundo émbolo tiene forma arqueada.

41. El servomotor arqueado de una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el primer y segundo émbolo se conectan.

42. El servomotor arqueado de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el primer contenedor inflable con fluido tiene una porción flexible .

43. El servomotor arqueado de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el segundo contenedor inflable con fluido tiene una porción flexible.

44. El servomotor arqueado de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el segundo émbolo tiene una superficie exterior curvada y el segundo contenedor inflable con fluido se enrolla sobre la superficie exterior curvada.

45. El servomotor arqueado de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el primer émbolo tiene una superficie exterior curvada y el primer contenedor inflable con fluido se enrolla sobre la superficie exterior curvada.

46. El servomotor arqueado de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque los contenedores inflables con fluido se llenan con fluido hidráulico .

47. El servomotor arqueado de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el émbolo comprende uno de hormigón, polímero y plástico.

48. Un método para mover un objeto en un movimiento no lineal repetible utilizando un servomotor y una computadora, caracterizado porque comprende: procesar, utilizando una computadora, una señal electrónica para mover un objeto en movimiento no lineal; activar de manera electrónica una válvula conectada a un primer contenedor de fluido utilizando la computadora; desenrollar la porción flexible del primer contenedor de fluido desde una superficie exterior de un primer émbolo arqueado; inflar el primer contenedor de fluido que tiene una porción flexible utilizando la válvula activada; ejercer una fuerza sobre el primer émbolo arqueado, la dirección de la fuerza se aleja del primer contenedor de fluido y hacia un álabe móvil en donde el émbolo se mueve en una dirección no lineal; mover el álabe móvil, en donde un objeto conectado al álabe móvil se mueve en una primera dirección no lineal; detectar, utilizando un sensor electrónico, el movimiento del objeto; comunicar desde el sensor electrónico a la computadora en movimiento del objeto; enrollar una porción flexible de un segundo contenedor de fluido sobre una superficie exterior de un segundo émbolo arqueado; desinflar el primer contenedor de fluido bajo el control de la computadora; y enrollar la porción flexible del primer contenedor de fluido sobre la superficie exterior del primer émbolo arqueado, en donde el objeto se mueve en una segunda dirección no lineal, la cual es una dirección opuesta a la primera dirección no lineal.

49. Un método para mover un objeto en un movimiento no lineal repetible utilizando un servomotor y una computadora, caracterizado porque comprende: procesar, utilizando una computadora, una señal electrónica para mover un objeto en movimiento no lineal; activar de manera electrónica una válvula conectada a un primer contenedor de fluido utilizando la computadora; inflar el primer contenedor de fluido que tiene una porción flexible utilizando la válvula activada; desenrollar la porción flexible del primer contenedor de fluido desde una superficie exterior de un primer émbolo arqueado; ejercer una fuerza sobre el primer émbolo arqueado, la dirección de la fuerza se aleja del primer contenedor de fluido y hacia un álabe móvil en donde el émbolo se mueve en una dirección no lineal; mover el álabe móvil, en donde un objeto conectado al álabe móvil se mueve en una primera dirección no lineal; detectar, utilizando un sensor electrónico, el movimiento del objeto; comunicar desde el sensor electrónico a la computadora en movimiento del objeto; almacenar energía utilizada para inflar el contenedor de fluido en un muelle de torsión conectado de manera operativa al álabe móvil; desinflar el primer contenedor de fluido bajo el control de la computadora; y enrollar la porción flexible del contenedor de fluido sobre la superficie exterior del primer émbolo arqueado, en donde el objeto se mueve en una segunda dirección no lineal, la cual es una dirección opuesta a la primera dirección no lineal.

50. El método para mover un objeto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el seudomotor resiste el movimiento no controlado del objeto, en donde el primer y segundo contenedores de fluido aplican presión en el álabe móvil para resistir el movimiento.

51. El método para mover un objeto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque la computadora comprende un procesador, una memoria, entradas de sensor y una rutina de software.

52. El método para mover un objeto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque la rutina de software procesa entradas de los siguientes sensores : sensores de presión desde el primer y segundo contenedores de fluido y sensores de posición.

53. El método para mover un objeto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque la rutina del software procesa la entrada de los siguientes sensores, sensor eólico y sensor de temperatura.

54. El método para mover un objeto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque la computadora envía una señal de activación a la válvula basándose en las entradas de procesamiento de la ruta del software.

55. Un sistema para mover un objeto en un eje, caracterizado porque comprende: una estructura de soporte para el objeto; un tambor conectado de manera operativa a la estructura de soporte; un árbol que corre axialmente a través del centro del tambor; uno o más soportes para el árbol, de manera que pueda girar libremente dentro del tambor; un álabe de árbol fijada al árbol, que corre longitudinalmente a lo largo del árbol y que se extiende radialmente a la pared interior del tambor; un álabe del tambor fijado al tambor, que corre longitudinalmente a lo largo de la pared interior del tambor y que se extiende radialmente hacia la superficie exterior del árbol ; dos contenedores inflables con fluido colocados dentro del tambor y que chocan contra el álabe del árbol fijado al tambor y el álabe de tambor de manera que la expansión de uno de los dos contenedores inflables con fluido ejerce fuerza simultáneamente sobre el álabe del árbol y el álabe del tambor; dos émbolos que tienen una superficie exterior arqueada, cada uno de los dos émbolos conectado a uno del álabe de tambor y/o el álabe de árbol, en donde uno o más lóbulos de rodadura se forman por uno o más contenedores inflables con fluido en la superficie exterior arqueada de los émbolos; una o más válvulas de control , conectadas de manera operativa a uno o más contenedores inflables con fluido, para presurizar cada uno de los contenedores inflables con fluido; una fuente de fluido comprimido conectada de manera operativa a cada una de una o más válvulas de control para presurizar cada uno de los contenedores inflables con fluido; y en donde uno del álabe de árbol o el álabe de tambor se mueve en una dirección radial y dispuesta a la fuerza ejercida y mueve el objeto.

56. El sistema de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque los soportes comprenden cojinetes que incluyen tres o más ruedas pequeñas montadas directa o indirectamente en el tambor para soportar el árbol y permitir que el árbol gire libremente dentro del tambor .

57. El sistema de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque cada rueda pequeña se puede ajustar para crear una tolerancia entre la rueda pequeña y el árbol y cada rueda pequeña se monta en el tambor con uno o más pernos .

58. Un servomotor no lineal para su uso en movimiento repetible no lineal de un objeto, caracterizado porque comprende: un émbolo no lineal que tiene una porción media con una superficie exterior de forma arqueada en donde el émbolo no lineal se conecta de manera operativa al objeto que va a moverse; un contenedor inflable con fluido, conectado de manera operativa al émbolo, que tienen una membrana flexible, en donde la membrana flexible se enrolla sobre la superficie exterior de forma arqueada del émbolo, de manera que al inflar el contenedor inflable con fluido provoca que una porción de la membrana flexible se desenrolle de la superficie exterior de forma arqueada del émbolo y la inflación también ejerce una fuerza sobre el émbolo que provoca que el objeto se vuelva en un movimiento no lineal; un servomotor, en donde el servomotor presuriza el contenedor inflable con fluido de manera que el objeto se mueva en un movimiento no lineal.

59. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza además porque comprende : un dispositivo que ejerce una fuerza opuesta sobre el émbolo; el sensor de ubicación electrónico para determinar una ubicación del objeto; y una computadora, que tiene un procesador y una memoria, que controle el movimiento del objeto al señalar el servomotor en respuesta a las señales recibidas del sensor de ubicación electrónico.

60. El servomotor no lineal de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza además porque comprende un muelle de torsión, en donde el muelle de torsión ejerce una fuerza opuesta sobre el émbolo.