CN101910682B - 致动器 - Google Patents

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Abstract

一种致动器，其包括可逆转式电动机(7)，所述可逆转式电动机通过传动装置(8)旋转主轴(9)，并且在主轴上有主轴螺母(10)，致动杆(11)连接到所述主轴螺母，其中在致动杆的前端上固定有前安装件(16)。在致动杆与前安装件之间有紧急降低机构(14)。

Description

致动器
技术领域
本发明涉及一种在权利要求1的前序部分中公开的类型的致动器。Linak的WO 2007/02550A1构成了权利要求1的前序部分。
背景技术
简单地说，线性致动器由可逆转式电动机通过传动装置驱动的主轴组成。在主轴上有螺母，所述螺母具有固定在其上的致动杆。通过固定主轴螺母防止旋转，这取决于电机的旋转方向移入或移出主轴，并且使用主轴螺母，致动杆延伸或缩回。
取决于致动器结合在何种构造中，致动器可以配备有快速释放或紧急降低功能。快速释放通常在用于医院病床和护理床的致动器中使用，以便在病人心脏病发作或陷入昏迷的情况下能够立即执行快速调节，即，降低靠背部分。紧急降低或手动操作通常用于结合在病人提升器中的致动器，从而使得即使电源故障也能降低病人。在该情况下，问题是要在指定时间内尽可能轻轻地降低病人。
本发明涉及紧急降低，并且这样的例子从Rudolf Weiner的DE196 47 556A1获知，其中通过拉出销释放致动杆，并且为了这样做，可以通过抓握它向内手动转动致动杆。在Trioteam A/S的DK 130 460中，致动杆由拼合轴衬保持，所述拼合轴衬可以借助于操作手杆松开。Okin的DE 199 506 89A1公开了一种构造，该构造具有带齿的两个联接部分，所述联接部分为加载弹簧以用于相互啮合。通过释放离合器，可以手动地向内旋转致动杆。Liko的EP 0 789 665公开了一种带有具有预应力的摩擦盘的构造，其中采用摩擦使得在正常操作期间固定致动杆以防止旋转，但是可以用外部扭矩克服，即，通过转动轴衬使得向后旋拧致动杆。SKF的EP 1 457 710A1公开了一种构造，该构造包括由作为制动器的螺旋弹簧所围绕的爪形离合器。通过将操作手柄旋转到某个角度，爪形离合器被释放，并且由此安装接头上的负荷导致主轴螺母和与之连接的致动杆在非自锁主轴上向内旋拧，借助于所述非自锁主轴爪形离合器再次结合收缩弹簧并且因此制动致动杆的进一步运动。为了降低负荷，因此应当重复地操作爪形离合器。该构造的操作模式的条件是主轴/螺母是非自锁的，该构造对自锁主轴不起作用，并且它进一步在空载状态下不起作用，原因在于负荷向后推动了致动杆。
显然负荷永久作用于致动杆并且为了在随机位置保持它，主轴/螺母自身将必须是自锁的，并且如果使用非自锁主轴，齿轮装置和马达将必须具有足够的自锁能力，作为替代方式，致动器应当包括制动器。当紧急降低机构被启动时，这也导致来自负荷的合力通过紧急降低机构并且因此有助于向后挤压致动杆。
最后，Linak的WO 2007/025550A1公开了一种带有螺旋弹簧的构造，所述螺旋弹簧作为带有多个绕组的离合器弹簧紧紧围绕在连接到前安装件的圆柱形部件周围，并且一端固定到连接到致动杆的另一个圆柱形部件，其中球轴承位于两个圆柱形部件之间。该构造借助于被设计为轴衬的操作手柄来操作，在操作手柄中，与连接到前安装件的圆柱形部件相对定位的弹簧的上端被固定。
已知的紧急降低机构的问题在于它们都在很大程度上依赖于负荷，并且对操作期间从静摩擦变为动摩擦的摩擦敏感，而这又取决于温度、磨损、润滑等。这可以导致降低以不受控的速度进行或者它需要太大的扭矩使得操作变得困难甚至无法进行。
发明内容
本发明源自Linak的WO 2007/025550A1中的构造，区别在于它的简单性和几个部件。
本发明的目的是提供一种解决已知构造的问题的紧急降低机构，即，提供一种紧急降低机构，其很简单，并且仅仅由几个部件组成，或多或少独立于负荷，并且具有平稳运转的操作过程。
根据本发明这通过如权利要求1所述构造的致动器实现。在这里，螺旋弹簧被放置为以很多绕组围绕连接到致动杆的圆柱形部件。因此很令人惊奇地实现了紧急降低机构的平稳运转、受控类伺服操作。该操作既是平稳运转的、受控的，也是总体独立于负荷的。操作手柄转动越快，致动杆在主轴螺母上向内旋拧越快，并且负荷相应地降低越快。通过旋转操作手柄，扭矩作用于螺旋弹簧，这导致弹簧的上部膨胀到正好足以使它释放连接于致动杆的圆柱形部件。重要的是弹簧具有大弹簧常数，使得即使操作手柄的小旋转也导致弹簧松开。弹簧位于其上的圆柱形部件的直径也是影响因素。在同等条件下，直径越大将导致保持扭矩减小越多，这就是希望圆柱形部件的直径不要太大的原因。能够用一只手握住操作手柄的大小证明是合适的。弹簧的绕组松散地并排布置并且不沿轴向方向朝着彼此预加应力的功能也证明是重要的。这样，弹簧是自调节的并且总是设法保持它自己的保持力。紧紧围绕连接于致动杆的圆柱形部件缠绕的绕组的数量足够大使得螺旋弹簧不会在其上松开抓紧。为了进一步保证弹簧不会松开抓紧，弹簧的末端可以固定于其上，即，借助于到达圆柱形部件中的凹部中的弯曲端。弹簧足够硬使得通过操作操作手柄进而旋转致动杆，这是可能的，原因是它从前安装件被释放，另外在紧急降低机构的两个圆柱形部件之间有平滑运转轴承。在手动操作期间，致动杆通过弹簧上的连接永久地受到操作手柄的控制。
附图说明
将在下面参考附图更全面地描述根据本发明的一个实施例，在附图中：
图1显示了从侧面看到的病人提升器，
图2显示了通过线性致动器的纵截面，
图3显示了通过紧急降低机构的纵截面，
图4显示了螺旋弹簧的制动扭矩的曲线，以及
图5显示了通过紧急降低机构的另一个实施例的纵截面。
具体实施方式
图1中所示的病人提升器包括配备有驱动轮的框架1。围绕水平轴线可枢转的悬臂2一端固定到框架。用于提升病人的提升钩3固定到悬臂2的另一端。可以借助于线性致动器4升高和降低悬臂2，线性致动器4的一端固定到框架并且另一端固定到悬臂2。包括控制设备和用于运行致动器4的充电电池的控制箱5安装在框架1上。
从图2可以看出，致动器4的主要部件由带有可逆转式电动机7的壳体6构成，所述可逆转式电动机通过传动装置8(具体地，涡轮驱动件和锥齿轮)驱动带有主轴螺母10的主轴9，在壳体6的管状部件(外管)12中被伸缩引导的致动杆11(内管)固定到主轴螺母10。为了固定致动器的后端，外壳6配备有后安装件13。
紧急降低机构14固定在致动杆11的末端。参考图3，紧急降低机构包括带有用于固定致动器的前端的安装接头16的第一圆柱形部件15。使用另一个圆柱形部件17将紧急降低机构固定到致动杆11的末端。在两个圆柱形部件15，17之间有滑动轴承18，所述滑动轴承由卡圈固定以防止在圆柱形部件15中旋转。为了具有滑动轴承18在其上旋转的平坦和平滑表面，钢盘19布置在圆柱形部件17的上侧上且位于滑动轴承18之下。两个圆柱形部件15，17借助于螺栓20轴向相互保持，所述螺栓专门用于防止两个圆柱形部件分离。除了两个圆柱形部件15，17以外，还具有为轴衬21的形式的操作手柄，其由内和外部件23，22构成，其中外部件22被设计为操作手柄。轴衬21具有端壁24并且被布置具有在安装接头16上的孔并且可旋转地嵌在圆柱形部件15的上侧上。在两个圆柱形部件15、17周围具有带有预应力的螺旋弹簧25。弹簧的向外弯曲的一端26固定在轴衬21中的纵向导向件27中。弹簧的向内弯曲的另一端28固定在另一个圆柱形部件17中的凹部29中。轴衬21的内部件23具有带有脚部31的三个弹性腿30，所述脚部到达圆柱形部件17之下以用于保持轴衬。
如果电源故障，可以借助于紧急降低机构手动降低病人提升器上的悬臂2。当操作手柄(轴衬21)顺时针旋转时，弹簧的末端26类似地顺时针旋转，这导致弹簧的直径稍微膨胀并且因此从圆柱形部件15释放。弹簧的下端永久地保持在圆柱形部件17上。当带有安装接头16的圆柱形部件15从致动杆11的末端中的圆柱形部件17释放时，它与轴衬21一起旋转，并且主轴螺母10在主轴9上向内旋拧，由此导致致动杆12缩回，并且悬臂2降低到初始位置。当轴衬21被释放时，弹簧25在其上部分即刻联接到圆柱形部件15。
应当注意的是弹簧25在其上部分具有包绕圆柱形部件15的五个弹簧绕组并且包绕另一个圆柱形部件17的弹簧绕组的数量约为两倍，这样保证了弹簧在任何时候都不会释放在圆柱形部件17上的保持并且通过弹簧由轴衬的运动永久控制。
为了示出与螺旋弹簧结合产生的力，在附图的图4中显示了取决于弹簧绕组的数量的制动扭矩的曲线。基于Euler-Eytelwein公式计算该曲线。可以看出，制动扭矩仅仅由于弹簧的小旋转而大大地减小，原因是制动扭矩遵循指数函数。仅仅通过松开第一弹簧绕组，在这里从71/2到61/2弹簧绕组，制动扭矩从16.0Nm减小到8.5Nm。这仅仅强调了操作手柄从开始带动致动杆，原因是在它松开围绕前安装件上的圆柱形部件的抓紧之前几乎不需要弹簧的旋转。
在附图的图5中显示了紧急降低机构的另一个实施例。与图3中所示的实施例相比，区别仅仅在于在这里使用推力轴承32，在同等条件下，与使用滑动轴承相比，所述推力轴承产生更小的摩擦。相同的部件使用与图3中相同的附图标记。

Claims (9)

1.一种致动器，其包括：
主轴(9)，其具有前端和后端；
可逆转式电动机(7)，所述可逆转式电动机通过传动装置(8)使所述主轴(9)围绕所述主轴的纵向轴线旋转，
在所述主轴(9)上具有主轴螺母(10)，所述主轴螺母(10)用于在所述主轴(9)旋转时沿着所述主轴(9)在所述主轴的前端和后端之间移动，
致动杆(11)，所述致动杆的后端与所述主轴螺母(10)相连，
前安装件(16)，所述前安装件固定在所述致动杆(11)的前端上，所述前安装件(16)与后安装件(13)一起将所述致动器安装在一构造的可动部件和固定部件之间，并且所述致动器被结合在所述构造中，在所述致动杆(11)与所述前安装件(16)之间有紧急降低机构(14)，所述紧急降低机构(14)包括：
a)与所述前安装件(16)连接的第一圆柱形部件(15)，
b)与所述致动杆(11)连接的第二圆柱形部件(17)，
c)螺旋弹簧(25)，其作为具有许多绕组的离合器弹簧被紧紧包绕在连接到所述前安装件(16)的所述第一圆柱形部件(15)的外周周围，并且所述螺旋弹簧的第二端(28)固定到连接于所述致动杆(11)的所述第二圆柱形部件(17)上，所述螺旋弹簧(25)围绕在连接于所述致动杆(11)的所述第二圆柱形部件(17)的外周上的绕组数量比围绕在连接于所述前安装件(16)的所述第一圆柱形部件(15)的外周上的绕组数量更多，
d)设计为轴衬的操作手柄(21)，所述螺旋弹簧(25)的第一端(26)固定在所述操作手柄(20)内，所述螺旋弹簧(25)的所述第一端(26)处于连接于所述前安装件(16)的所述第一圆柱形部件(15)的外部，
e)轴承(18)，其位于所述第一和第二圆柱形部件(15，17)之间，
其中所述第一和第二圆柱形部件(15，17)能够通过借助于所述操作手柄(21)释放所述螺旋弹簧(25)而相对于彼此旋转，所述操作手柄(21)的旋转使得所述螺旋弹簧(25)膨胀而与所述第一圆柱形部件(15)脱开接触，并且实现在所述第一和第二圆柱形部件(15，17)之间的相对运动，以及实现所述主轴螺母朝向所述主轴的后端回退，其中具有许多绕组的所述螺旋弹簧(25)紧紧包绕在连接于所述致动杆(11)的所述第二圆柱形部件(17)外周周围。
2.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述轴承(18)是低摩擦的滑动轴承。
3.根据权利要求2所述的致动器，其特征在于，在所述滑动轴承(18)与所述第二圆柱形部件(17)的上侧之间有钢盘(19)，以为所述滑动轴承提供一平滑表面。
4.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述螺旋弹簧(25)的绕组松散地位于一起。
5.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述轴衬(21)具有纵向导向件(27)，用于接收所述螺旋弹簧(25)的向外弯曲的一端(26)。
6.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，连接于所述致动杆(11)的所述第二圆柱形部件(17)具有纵向凹部(29)，用于接收所述螺旋弹簧(25)的向内弯曲的一端(28)。
7.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述轴衬(21)包括带有连接装置的外、内圆柱形部件(22，23)。
8.根据权利要求7所述的致动器，其特征在于，弹性腿(30)位于所述内圆柱形部件(23)上，并且所述弹性腿(30)具有用于与所述第二圆柱形部件(17)的边缘中的各自凹部协作的脚部(31)，用于借助于卡扣锁定作用得到保持。
9.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述轴承是推力轴承(32)。
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