CN101826785B - 线性致动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及线性致动器，至少包括定子、轴承环、主轴和凸缘，定子设置在筒状壳体内，轴承环具有用于安装带减摩轴承的转子的轴承座，主轴在其驱动侧上和转子一起设计为运动转换装置以将旋转运动转换为平移运动，凸缘在所述线性致动器的输出侧上封闭壳体，凸缘设置有用于穿过凸缘的主轴输出侧的防转锁定装置。筒状壳体设置有多个成形弯舌，在装配状态下，第一弯舌与减摩轴承的轴承环的槽状凹部接合，第二弯舌与凸缘的槽状凹部接合，使得位于壳体中的所有部件在无需其它连接方法的情况下相对彼此拉紧。

Description

线性致动器

技术领域

本发明涉及线性致动器，至少包括定子、轴承座、主轴和凸缘，所述定子设置在筒状壳体内，所述轴承座用于安装具有减摩轴承的转子，所述轴承座在装配状态下设置在所述定子后面，所述主轴在其驱动侧上和所述转子一起设计为运动转换装置以将旋转运动转换为平移运动，所述凸缘在所述线性致动器的输出侧上封闭壳体，所述凸缘设置有用于穿过凸缘的主轴输出侧的防转锁定装置。

背景技术

通常，通过对设置在壳体内的定子组和设置在线性步进马达的输出侧上的凸缘进行激光焊或点焊，实现对线性致动器(尤其是线性步进马达)的轴向或表面侧闭合以及推力的必要支撑。现有技术的实例是由DANAHER制造的20DAM系列的马达，由NPM制造的PFCL25/35系列的马达，以及由NANOTEC制造的LSP15/25/35系列的马达。

例如NMB(PL25)、SAIA(UBL/ELD)或FDK(VLL30)的其他马达制造商通过弯舌来焊接定子组和连接凸缘。

代替使用弯舌，HIS公司通过在壳体上填塞材料，再加上焊接定子组，将凸缘安装到20000系列马达的定子组上。

本申请人的解决方案同样已知，其中，滚珠轴承通过超声波焊接被轴向锁定，凸缘通过使用弯舌附接到定子上。还可以使用旋转摩擦焊接(代替超声波焊接)连接两个塑料部件。

HSI和MOONS选择传统的解决方案将定子和凸缘螺接到一起，同时以方形(square)设计方式制造的混合式步进马达需要更多的安装空间。在NMB制造的旋动马达中，定子组也利用塑料材料通过包覆模制固定；在本申请人的马达中，凸缘通过钉紧(clinching)附接到定子上。

上述连接方法的缺陷在于，首先，用于安装具有相关制造步骤的昂贵生产线的高投资成本。其次，用于频繁使用的激光焊、点焊或超声波焊接工艺的夹具和机器需要非常密集的维护，另外在某些环境条件下易发生故障。

发明内容

本发明的问题在于提出一种线性致动器，其能够以更加成本有效的方式进行制造，不同的部件能够以尤为成本有效的方式、高效地固定。

根据本发明的线性致动器包括至少一个定子、轴承座、主轴和凸缘，所述定子设置在筒状壳体内，所述轴承座用于安装具有减摩轴承的转子，所述轴承座在装配状态下位于所述定子后面，所述主轴在其驱动侧上与所述转子一起设计为运动转换装置以将旋转运动转换为平移运动，所述凸缘在所述线性致动器的输出侧上封闭壳体，所述凸缘设置有用于穿过凸缘的主轴输出侧的防转锁定装置。根据本发明，筒状壳体设置有多个成形弯舌，在装配状态下，第一弯舌与减摩轴承的轴承座的槽状凹部接合，第二弯舌与凸缘的槽状凹部接合，使得设置在壳体内的所有部件在无需其它连接方法的情况下相对彼此拉紧。

由于根据本发明的双弯舌锁合，首先，定子组通过在装配状态下位于定子组后面的减摩轴承的轴承座固定，与轴承座接合的减摩轴承被保持在限定位置。其次，通过使用主轴的驱动侧直接固定凸缘以间接安装转子，所述主轴的驱动侧有效连接到转子螺母上。

就本发明而言，所有机械连接解释为连接方法，例如作用力锁合、形状锁合或者材料锁合连接。根据本发明的教导，唯一需要的连接方法是壳体的单个弯舌和待固定部件的相关槽状凹部之间的组合式作用力和形状锁合连接。其余部件以夹心方式封装在要固定的部件之间并且通过(优选地)相邻部件的至少部分接合而保持就位。

因为根据本发明的线性致动器的部件在其部分地彼此接合之后沿装配方向进行安装，必然导致筒状壳体的成形弯舌与轴承环和凸缘的槽状凹部(位于不同位置)接合。

优选地，所用减摩轴承是用于支撑转子的径向和轴向作用力的径向滚珠轴承。

在本发明的第一优选实施例中，成形弯舌沿壳体的纵向轴线方向延伸为条状片段，所述片段分别通过轮廓为城堡状建筑或剪影的表面形成。从筒状壳体开始，在所述壳体制造期间，在一个表面上，优选地在对应于线性致动器的输出侧的表面上分别形成城堡状建筑或轮廓，所述城堡状建筑或轮廓包括在所述弯舌之间具有切口的条状弯舌。

在本发明的第二优选实施例中，成形弯舌位于壳体的周缘表面上，所述弯舌通过舌状或钩状切口制造成所述周缘表面的片段。这是指筒状壳体基本上相当于空心圆筒，空心圆筒在其周缘表面上包括铣削或以其他方式获得的材料切口。

还与本发明相关的是，筒状壳体可以设置有在装配状态下从壳体向远侧伸出的另外形成的或成形的弯舌，用于接收或捕获设置在线性致动器外面的部件，例如传感器或其它轴承。所述部件可以附接在周缘表面处或者筒状壳体与输出侧相对的表面处。

根据通过其槽状凹部附接的部件以及所述部件在壳体内的位置，壳体的弯舌中的每一个具有不同的长度、宽度和几何尺寸。

实际上，设置四个第一短弯舌以固定减摩轴承的轴承座，同时设置四个第二长弯舌以固定凸缘，出于最佳作用力分布考虑，所述弯舌均匀分布在周边上，短弯舌和长弯舌交替布置。第一短弯舌还可以设计为窄小的，因为它们只是为了保证较近部件，即减摩轴承的轴承座的附接。相反，设置较长且较宽的弯舌以附接处于更远位置的部件，此处为凸缘。

为了实现形状和作用力锁合，与槽状凹部接合的壳体的弯舌弯曲、翻转、扭曲或以其他方式变形。因此，部件通过位于相关槽状凹部中的弯舌的弯曲和张紧进行安装。

在本发明尤为有利的实施例中，环状的弹簧元件设置在减摩轴承和凸缘的防转锁定装置之间，以便在线性致动器装配期间产生附加的预载荷。

如上所述，与线性致动器的输出侧对应的壳体表面侧利用凸缘封闭。但是在与输出侧相对的壳体表面上，设置具有用于转子的滑动轴承座的盖子，所述盖子在线性致动器装配过程中插入筒状壳体中。

为了确保定子和转子之间只有很小的同轴度偏差，其涉及狭窄空隙和由此导致的高马达性能，有利地是将定子组安装在心轴上。因此，盖子中的滑动轴承座、定子组的内径和轴承环中的减摩轴承座彼此同心。随后，筒状壳体的四个短而窄的弯舌弯到具有轴承座的轴承环的槽状凹部中，从而制造出紧凑的定子。

利用直径比

通过设计实现滑动轴承座盖子N＜定子内径＜轴承座外径

的滚珠轴承，有可能首先制造定子，随后装配整个转子和具有防转锁定装置的凸缘。

本发明优于现有技术的显著优点和特征主要是：

基于筒状壳体和所选部件的相关槽状凹部的(双)弯舌锁合，由于只使用连接方法，在车间制造线性致动器的装置可以设计得特别简单和耐用；

因为弯舌设置为筒状壳体的片段，弯舌锁合不需要附加的固定装置或装配辅助装置；

用于制造具有弯舌的筒状壳体的设计简单的生产线减少了耗时的维护操作以及维护周期；和

需要少量操作这种结构简单的机器(用于制造根据本发明的具有弯舌的筒状壳体)的人员降低了废品率，提高了操作可靠性。

附图说明

在结合附图仔细阅读本发明优选、非限制的示例性实施例的下述详细说明时，本发明的目标和优点将变得显而易见，其中附图显示了：

图1显示了具有壳体、定子和轴承环的线性致动器的定子侧的分解视图；

图2显示了具有转子和凸缘的线性致动器的装配定子侧和转子侧的分解视图；

图3显示了完整的线性致动器的透视图。

具体实施方式

图1显示了具有壳体2、定子3和轴承环4的线性致动器1的定子侧的分解视图。根据本发明的筒状壳体2包括第一表面侧，在第一表面侧设置具有滑动轴承座的盖子13。所述滑动轴承座支撑位于转子5的第一表面上的转子5的滑动轴承14(如图2所示)。沿装配方向，包括四个定子片和两个定子线圈的定子组(stator packet)或者定子3相应地设置在盖子13上。在装配状态下，在定子3之后布置具有轴承座的轴承环4，所述轴承座用于接收具有减摩轴承6的转子5。筒状壳体2包括八个成形弯舌10.1、10.2，它们全部沿壳体2的纵向轴线方向以条状片段(strip-like segments)延伸。所述条状片段分别通过形状为城堡状建筑或剪影(silhouette)的轮廓状表面形成。设置四个第一短弯舌10.1以固定转子5的减摩轴承6的轴承座4，设置四个第二长弯舌10.2以固定图2所示凸缘9。出于最佳作用力分布考虑，全部八个弯舌10.1、10.2均匀分布在共同的周边上，短弯舌10.1和长弯舌10.2交替布置。具有为转子5的减摩轴承6而设置的轴承座的轴承环4包括均匀分布在周边上的四个槽状凹部11，每个凹部对应于筒状壳体2的四个短而窄的弯舌10.1之一。为了实现形状和作用力锁合，与轴承环4的槽状凹部11接合的壳体2的四个短弯舌10.1变形。这样，准确限定了定子3在壳体2中的位置以及具有轴承座的轴承环4的位置。图2显示了线性致动器1的完全装配的定子侧。

图2显示了具有转子5和凸缘9的线性致动器1的完全装配定子侧和未装配转子侧的分解视图。在第一表面的区域内，转子5具有滑动轴承14，所述滑动轴承在装配状态下支撑到盖子13的滑动轴承座上(如图1所示)。转子5的相对侧包括设定为径向滚珠轴承的减摩轴承6，所述减摩轴承6与轴承环的轴承座4互补设置并支撑于其上。另外，转子5设置有作为运动转换装置一部分的螺母(仅示出)，所述运动转换装置(例如，主轴/螺母系统)设定为将旋转运动转换为平移运动。主轴7的驱动侧7.1(设计成具有螺纹)与螺母接合，主轴7显示为其驱动侧7.2穿过凸缘9。凸缘9又包括布置在凸缘9的左侧(从观察者来看)的卡口环和用于主轴的防转锁定装置(仅示出)。卡口环包括四个槽状凹部11，其均匀分布在周边上，根据图3处于装配状态下的筒状壳体2的四个较宽的长弯舌10.2通过形状和作用力锁合而进行接合。

在图3中，显示了完整的线性致动器1的透视图。如图所示，当筒状壳体2的四个长且宽的弯舌10.2与凸缘9的四个槽状凹部11在其卡口环的区域内通过形状和作用力锁合进行接合时，四个短且窄的弯舌10.1与轴承环4的四个相关槽状凹部11接合。通过使用根据本发明的双弯舌锁合，线性致动器1的所有主要部件3、4、5、7和9在壳体2中相对彼此拉紧并且相对于彼此设置成精确限定的尺寸。除了根据本发明的弯舌10之外，不再需要其它连接方法，从而使线性致动器1与现有技术的线性致动器相比更容易制造、成本更低。

显而易见，在不脱离本申请人的发明方式的情况下，代替2乘4个弯舌10.1、10.2，还可以设置2乘仅3个弯舌10.1、10.2和相关的槽状凹部11，它们彼此布置为成120°的角度。

术语

1    线性致动器

2    壳体

3    定子

4    具有轴承座的轴承环

5    转子

6    减摩轴承

7    主轴

7.1  驱动侧

7.2  输出侧

8    线性致动器的驱动侧

9    具有防转锁定装置的凸缘

10   弯舌

10.1 第一弯舌

10.2 第二弯舌

11   槽状凹部

12   城堡状建筑，或剪影

13   盖子

14   滑动轴承

Claims (10)

1.一种线性致动器(1)，该线性致动器至少包括定子(3)、轴承环(4)、主轴(7)和凸缘(9)，所述定子设置在筒状壳体(2)内，所述轴承环在装配状态下沿装配方向看位于所述定子(3)后面，所述轴承环具有用于安装带有减摩轴承(6)的转子(5)的轴承座，所述主轴在其驱动侧(7.1)上和所述转子(5)一起设置为运动转换装置以将旋转运动转换为平移运动，所述凸缘在所述线性致动器(1)的输出侧(8)上封闭壳体(2)，所述凸缘(9)设置有用于穿过凸缘(9)的主轴输出侧(7.2)的防转锁定装置，其特征在于，所述筒状壳体(2)设置有多个成形弯舌(10.1，10.2)，其中，在装配状态下，第一弯舌(10.1)与减摩轴承(6)的轴承环(4)的槽状凹部(11)接合，第二弯舌(10.2)与凸缘(9)的槽状凹部(11)接合，使得位于壳体(2)中的所有部件(3，4，5，7和9)在无需其它连接方法的情况下相对彼此拉紧。

2.如权利要求1所述的线性致动器(1)，其特征在于，成形弯舌(10.1，10.2)沿所述壳体(2)的纵向轴线方向延伸为条状片段，从而分别由轮廓为城堡状建筑或剪影形状的表面形成所述条状片段。

3.如权利要求1所述的线性致动器(1)，其特征在于，成形弯舌(10)位于所述壳体(2)的周缘表面上，所述成形弯舌(10)通过舌形或钩形切口而制造成所述周缘表面的片段。

4.如权利要求1所述的线性致动器(1)，其特征在于，所述筒状壳体(2)设置有另外形成或成形的弯舌(10)，该弯舌在装配状态下从壳体(2)向远侧延伸，以便接收或固定位于所述线性致动器(1)外面的部件。

5.如权利要求4所述的线性致动器(1)，其特征在于，位于所述线性致动器外面的所述部件(1)是传感器。

6.如权利要求1所述的线性致动器(1)，其特征在于，根据要附接的部件(4，9)及其位置，壳体(2)的弯舌(10.1，10.2)中的每一个具有不同的长度和宽度。

7.如权利要求1所述的线性致动器(1)，其特征在于，为了固定具有减摩轴承(6)的轴承座的轴承环(4)而设置四个短的第一弯舌(10.1)，为了固定凸缘(9)而设置四个长的第二弯舌(10.2)，所述四个短的第一弯舌和所述四个长的第二弯舌出于最佳作用力分布的考虑而均匀分布在周边上，同时短的第一弯舌和长的第二弯舌(10.1，10.2)交替布置。

8.如权利要求1所述的线性致动器(1)，其特征在于，为了实现形状和作用力锁合，壳体(2)的与槽状凹部(11)接合的弯舌(10.1，10.2)弯曲、翻转、扭曲。

9.如权利要求1所述的线性致动器(1)，其特征在于，在减摩轴承(6)和凸缘(9)的防转锁定装置之间设置环状弹簧元件，以便在线性致动器(1)装配期间产生附加的预载荷。

10.如权利要求1所述的线性致动器(1)，其特征在于，在线性致动器(1)的与输出侧相对的表面(8)上，设置具有用于转子(5)的滑动轴承座的盖子(13)，所述盖子(13)在线性致动器(1)的装配过程中插入筒状壳体(2)中。

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