CN101258339B

CN101258339B - 带有用于确定启动元件的位置的装置的执行器

Info

Publication number: CN101258339B
Application number: CN2006800253206A
Authority: CN
Inventors: R·索伦森; M·K·克努森
Original assignee: Linak AS
Current assignee: Linak AS
Priority date: 2005-07-13
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2026-07-13
Also published as: CN101223382B; GB0514392D0; CN101223382A; CN101258339A

Abstract

本发明公开了一种执行器，其包括快速松脱单元和用于确定启动元件的位置的装置。利用快速松脱单元，可以从执行器的电动马达和传动装置上或从其至少部分上松脱启动元件，以便在没有马达和传动装置的情况下对启动元件进行快速调整。常用于确定启动元件的位置的装置包括由马达间接驱动的电位计、光编码器或磁编码器。通过将位置确定装置(33)连接至心轴(2)或连接至传动装置的位于快速松脱装置与心轴(2)之间的部分，启动元件的位置可保持已知，而不管其是否松脱或连接或者已经松脱。

Description

带有用于确定启动元件的位置的装置的执行器

技术领域

本发明涉及一种线性执行器。

背景技术

对本发明的说明从一种线性执行器开始，该线性执行器包括电动马达，电动马达通过传动装置使心轴运转。心轴上装有心轴螺母，一管件在一端与心轴螺母相连；该管件用作启动元件。该管件的另一端连接至内置有执行器的结构中的可动元件，而执行器的其它部分利用后部夹具连接至该结构的固定部分。通过保持心轴螺母不发生转动，螺母根据转动方向在心轴上向外或向内移动，并且，管件按照类似于活塞杆在伸缩式缸中的运动方式沿轴向向外运动或缩回。

管件的位置的记录通常通过计算心轴自其初始位置开始转过的转数来进行。转数乘上螺距确定了管件的位置。位置的绝对确定可以使用由马达通过齿轮传动装置驱动的电位器来进行。当传动比已知时，心轴的转数可计算得出。更常用的位置确定方法是利用磁解码器或光解码器来确定。磁编码器包括一个带有若干磁极的磁环，每次一个磁极经过读数开关或霍尔元件时，磁环启动该读数开关或霍尔元件，从而产生一个电信号。通常，若有四个磁极，则位置以心轴的每四分之一转为单位来确定。光编码器使用光源和带有若干穿孔的转盘按照与磁编码器相同的方式工作。当穿孔经过光源时，光通过穿孔射到光电管上，产生电信号。根据这些信号，通过控制器中的微处理器来计算位置。

执行器中的快速松脱装置用于使启动元件暂时松脱以便进行手动设置。例如，快速松脱装置可用于医院病床、防火门以及其它结构，在这些结构中，自动设置启动元件的能力是很重要的，甚至是必需的。

具有快速松脱功能的执行器是广为人知的，尤其是见于全部属于Linak A/S名下的专利EP 685662B1、WO 03/033946 A1和WO03/033946A1以及EP 577541B1。前三篇文献涉及一种基于可松脱离合弹簧的快速松脱结构，该可松脱的离合弹簧位于启动元件上的圆柱部件和接受马达/传动装置输出的相配圆柱元件周围。最后一篇文献EP 577541涉及一种使用斜角齿轮的快速松脱结构，其中，接受马达/传动装置输出的小齿轮可以移开，以使该小齿轮对启动元件的啮合松脱。

已知的带有快速松脱功能的执行器存在的一个问题是当松脱快速松脱装置时会失去位置确定功能，并且需要重启系统。当设置系统以便通过将执行器驱动至外侧位置而重启执行器时，这通常不是问题，并且松脱快速松脱装置常常会导致执行器进入外侧位置。

在某些情况下，也可能希望在不需要使执行器进入端部位置的情况下，在快速松脱装置已经启动后知道位置。

发明内容

本发明的目的在于提供上述问题的解决方案。

根据本发明，提供了一种线性执行器，包括：可逆电动马达，所述可逆电动马达通过传动装置驱动心轴，心轴上装有带有启动元件的不能转动的心轴螺母，通过保持心轴螺母不发生转动，使得心轴螺母根据心轴的转动方向而在心轴上向外或向内移动，并且，启动元件按照类似于活塞杆在伸缩式缸中的运动的方式沿轴向向外运动或缩回，所述线性执行器还包括置于启动元件和可逆电动马达之间的传动装置中的快速松脱单元，用于使所述启动元件从所述电动马达以及从传动装置的位于所述电动马达和快速松脱单元之间的部分松脱，其中所述快速松脱单元能利用松脱机构启动，而且所述线性执行器还包括用于确定启动元件的位置的位置确定装置，其特征在于，所述启动元件的位置确定装置连接至心轴或连接至传动装置的位于快速松脱装置和心轴之间的部分。

通过将位置确定装置连接至心轴或连接至传动装置的位于快速松脱装置与心轴之间的部分，可连续不断地确定启动元件的位置，而不管心轴是处于接入还是未接入状态。

本发明具有以下优点，用于确定位置的装置可为众所周知的基于磁编码器或光编码器或电位计的位置确定装置。在磁编码器中，磁环可以直接或间接连接至心轴，并且光编码器中的带有穿孔的盘也是如此。旋转电位计可以由心轴直接或间接驱动。所述传感器当然也可以连接到安装至心轴的快速松脱装置的部分。为了确定位置，适当的是使用两个彼此沿角度方向移开的霍尔元件。

附图说明

下面将参考附图说明根据本发明的线性执行器，附图中：

图1为床。

图2为执行器的部件分解图。

图3为快速松脱单元的详细视图。

图4为另一种执行器的纵剖面图。

图5为图5中的执行器的侧视图。

图6为快速松脱单元的部件分解图。

具体实施方式

图1示出了一种医院病床，其装备有包括四个执行器101-104的执行器系统、包含电源和控制器的控制箱105；并且，还有手控制器106以及位于床端的操作面板(ACP)107。电源包括通常基于变压器的低电压单元，以及可充电的电池组。两个执行器101、102用于调节(定型)载有床垫的基座108，而另外两个执行器103、104用于调节上面安装着基座的上架109的高度。后提到的两个执行器还容许基座架相对于横向轴倾斜(“头低足高位”(Trendelenburgposition)/“反头低足高位”(Anti-Trendelenburg position))。

图1，更确切地说，图1-7示出了具有WO 2006/039931中所提到的类型的快速松脱结构的执行器。执行器的主要元件是具有可逆电动马达的、分为两个部件1a、1b的盒体，该电动马达通过蜗轮来驱动具有心轴螺母3的心轴2，心轴2上装有被保护管5(外管)所包围的启动杆4(内管)。应当指出，图中并未示出马达，但其位于盒体的垂直部分1c中。马达轴延伸入蜗轮6中。心轴2通过滚珠轴承7安置在盒体中。

快速松脱结构包括内、外连接部件8、9，其中内连接部件8安装在心轴2的端部，而外连接部件9安装在蜗轮6中。在面向执行器前端的一侧，该蜗轮设计为具有中空的筒形部分，该中空的筒形部分容纳着外连接部件9以便通过花键连接部来传递转矩。

具有三个支腿的圆盘在蜗轮的后部，所述三个支腿穿过蜗轮中的开口而伸入中空的筒形部分内并在此受到引导。在盒体的上部件1b中是位于壳体14中的松脱机构13，该壳体14具有引向操作手柄(未示出)的电缆(也未示出)所用的入口。该松脱机构包括在圆盘11后方引下的轴单元15。凸轮16位于轴单元的端部，该凸轮16通过使轴单元旋转而与盘11接触，并且朝向蜗轮向前压着盘11。轴单元通过弹簧17而被装载至一个不活动的位置，即凸轮16不与盘11接触的位置。18安装在轴的上端，其中，引向操作手柄的电缆的端部也被连接至轴的上端。

连接至蜗轮的外连接部件9在前面具有内转矩传递花键连接部21a。凸缘22位于前端处的连接部件9的外侧，在连至蜗轮的花键连接部的前方。

内连接部件8在前面具有狭窄部分23，这样其可以穿过位于外连接部件9中的花键连接部21a的一部分中的开口。花键连接部的另外的部分是位于狭窄端23和连接部件的外侧之间的台阶的部分。在狭窄部分23中有用于盘24的凹槽，从而产生了凸缘。

快速松脱通过操作松脱机构来启动，该松脱机构旋转轴单元15上的凸轮16使其与盘11接触，于是盘被向前推动。因此，外连接部件9和内连接部件8之间的花键连接部21a、21b将被中断连接，并且花键将自由旋转而不受马达和传动装置的影响。然后，将可手动调整执行器的启动杆4并且因此将可手动调整连接到启动杆4的元件。

呈微型开关形式的电触点紧邻转轴15设置，而在快速松脱装置被启动的同时，与凸轮16相对的凸轮启动微型开关。这将电信号通过电缆连接发送至控制单元将其从睡眠模式唤醒，启动用于控制的电源；更具体而言，启动包括可充电电池组的电源部分。保持电池组断开一直到需要使用它，即“即使用即请求”(use ‘on demand’)模式，就意味着显著节约电池组能量。当床被连接至电源系统时，低电压单元就工作。将开关放在执行器本身中具有以下优点，即不需要使用更多电缆连接，而仅需要用于执行器的电缆。

当床没有电源系统而靠背部分110必须快速移动到水平位置时，如在患者处于心动停止的情况下时，这可通过启动快速松脱装置来实现。同时，从睡眠模式唤醒控制器并且床变成完全可操作状态。腿部分111可以移动到水平位置，并且如果需要，床可以进入头低足高位。

在图4-5中，示出的执行机构与Linak A/S的专利WO2006/039931中所说明的类型相同，具体而言，与该专利的图8-15中所说明的类型相同，并且该专利作为本申请的一部分引入参考。图4中示出了快速松脱结构。松脱机构包括处于斜倾的静止位置的倾斜元件27。端部具有挂钩的轴向滑动元件28抓住倾斜元件并通过电缆连接至操作手柄。通过对手柄进行操作，元件28被向上拉动并使倾斜元件27进入竖直位置，如前所述地使快速松脱装置松脱。

将倾斜元件27连接至微型开关30，通过旋转倾斜元件而启动微型开关。这就通过电缆和端子29向控制单元发送电信号，从而从睡眠模式唤醒控制器。倾斜元件27绕着轴27a转动，并且，在轴上的臂27b启动微型开关30。

内连接部件8装备有磁环31，磁环31具有四个用于确定启动杆4的位置的磁极。在小印刷板(small print)32上的两个霍尔元件或传感器33a、33b与所述磁环协同工作。在磁环旋转时，当一个磁极经过霍尔元件时，这些霍尔元件被启动，从而向控制单元发送信号，而控制单元通过微处理器来根据心轴的旋转、其方向以及螺距计算启动杆4的位置。因为两个霍尔元件相对于磁环31沿角度方向移开，就可以检测心轴的旋转方向(正交检测(quadrature detection))并根据启动杆4的伸缩情况来确定是必须要加还是要减信号。因为磁环31被安装在内连接部件8上，所以环31总与心轴一起旋转，当心轴从马达/传动装置松脱时也是这样。因此，可一直知道启动杆的位置，并且在快速松脱装置松脱之后也同样知道。控制器的具体设计取决于具体情况；例如，可以假定心轴沿一个方向旋转并且使用一个霍尔元件来记录沿另一方向的运动，使用第二个霍尔元件来记录转数。当然可以使用两个霍尔元件来记录转向和转数。

图2中示出的执行器可以类似地装备有位于内连接部件上的磁环以及霍尔元件，因此在这种情况下也知道启动杆的位置，而与快速松脱装置是否已被启动无关。

即使在快速松脱之后，也能根据执行器的位置知道床的位置。利用位置情况来控制床的运动并且设置不同的运动型式。

Claims

1.一种线性执行器，包括：可逆电动马达，所述可逆电动马达通过传动装置驱动心轴，心轴上装有带有启动元件的不能转动的心轴螺母，通过保持心轴螺母不发生转动，使得心轴螺母根据心轴的转动方向而在心轴上向外或向内移动，并且，启动元件按照类似于活塞杆在伸缩式缸中的运动的方式沿轴向向外运动或缩回，所述线性执行器还包括置于启动元件和可逆电动马达之间的传动装置中的快速松脱单元，用于使所述启动元件从所述电动马达以及从传动装置的位于所述电动马达和快速松脱单元之间的部分松脱，其中所述快速松脱单元能利用松脱机构启动，而且所述线性执行器还包括用于确定启动元件的位置的位置确定装置，其特征在于，所述启动元件的位置确定装置连接至心轴或连接至传动装置的位于快速松脱装置和心轴之间的部分。

2.根据权利要求1所述的执行器，其特征在于，所述位置确定装置包括磁编码器(31、33a、33b)，其中磁环(31)直接或间接连接至心轴(2)。

3.根据权利要求1或2所述的执行器，其特征在于，使用两个沿角度方向移开的霍尔元件来确定位置。

4.根据权利要求1所述的执行器，其特征在于，所述位置确定装置包括光编码器，其中光编码器的盘直接或间接连接至心轴。

5.根据权利要求1所述的执行器，其特征在于，所述位置确定装置包括由心轴直接或间接驱动的旋转电位计。

6.根据权利要求2或4所述的执行器，其特征在于，所述位置确定装置连接到安装至心轴的快速松脱装置的部分。

7.根据权利要求3所述的执行器，其特征在于，所述位置确定装置连接到安装至心轴的快速松脱装置的部分。