CN102066808B - 线性致动器 - Google Patents

Abstract

一种线性机电致动器，包括壳体，该壳体有可逆DC马达(1)，该DC马达可以通过传动装置(2)来使得致动元件(5)在两个端部位置之间运动。致动元件(5)将在两个端部位置中使得电端部止动开关(17、25)被致动，用于在致动元件(5)的端部位置中中断用于使得马达(1)沿一个方向运行的DC马达(1)电流。与端部止动开关(17、25)平行地包括额外组的开关(21、23)，用于确定致动元件(5)位于哪一个端部位置。

Description

线性致动器

技术领域

本发明涉及一种线性致动器。

背景技术

本发明的说明开始于机电线性致动器，其中，具有旋转固定心轴螺母的心轴由可逆电马达通过传动装置来驱动。成活塞状管形状的致动元件安装在心轴螺母上。也可选择，致动元件可以与心轴螺母设计成一体，例如参考Koch（Okin）的WO96/12123。致动元件可以根据马达的旋转方向而在两个端部位置（即退回位置和伸出位置）之间运动。在这两个端部位置，致动器由于致动元件致动端部止动开关而停止，该端部止动开关向控制装置发出信号，以便中断用于致动器的马达的电流。也可选择，开关直接用作用于通向马达的电流的断路器。

布置端部止动开关的普通方法是将它们安装在导轨上或条带形印刷电路板上，该导轨或条带形印刷电路板将导入外部管中的引导件内，该外部管包围致动元件。这种类型的实例由Linak的WO02/29284和Dewert Antriebs-und Systemtechnik GmbH & Co.KG的US6513398B1已知。布置端部致动开关的另一方式在EP0647799A3中公开。这里，端部止动开关布置成与外部管的一端连接，该外部管可轴向移动。当致动元件处于它的最外侧位置时，它使得外部管向外移动较短距离，从而致动相应端部止动开关。在完全退回位置，致动元件使得外部管稍微向内移动，从而致动另一端部止动开关。当端部止动开关被致动时，基本上并不知道致动元件是在一端位置还是另一端位置。端部止动开关的致动只是中断马达电流。

不过，在某些情况下希望知道致动元件是在一端位置还是在另一端位置。这例如在致动器和它执行的作用隐藏在设备内部时或者在操作装置布置成使得致动器和功能都不可见时有用。现有的端部止动开关原则上可以构成检测致动元件位于哪一个端部位置的部件。不过，它在结构上很困难和昂贵，这使它不实用。作为线性致动器的可选形式，存在这样的系统，其中，致动元件的位置可以非常精确地确定。这例如可以是电位计、具有霍尔传感器的、基于磁的位置确定系统、或者光学系统。这些系统满足一直需要知道致动元件的确切位置的要求。这些类型的系统很昂贵，且当只希望确定致动元件位于两个端部位置的哪一个时超越了该需要。

当致动器包含在需要或希望在两个端部位置之间区分的结构中时，因此机器的制造商不得不将独立的开关布置在该结构中，以便检测致动元件处于哪一个端部位置。这也很难并很昂贵。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决所述问题的方案，其中，希望以简单和便宜的方式来检测致动元件是否处于一个端部位置中，并且当处于一个端部位置中时是哪一个端部位置。

根据本发明，这通过在致动器中包括至少一个、优选额外组的用于检测致动元件的端部位置的开关来实现。所述开关用于确定致动元件位于哪一个端部位置。在只希望知道端部位置中的一个的情况下，将只需要一个信号开关。

有利的是，信号开关布置成使得它们恰好在驱动端部止动开关之前被致动。这保证信号开关在致动元件处于相应端部位置时被致动。原则上，信号开关也可以位于端部止动开关的后面，因为致动元件由于惯性而在用于马达的电流中断后继续前进很短的距离。

额外组的开关还能够与致动器的电气系统绝对分离。因此，触点可以无电势，或者在需要时与具有其中一个极的电势连接。还可以自由选择触点为“常开”还是“常闭”。开关的连接件可以是电缆和/或插头连接件，以便保证在致动器外部的容易和可靠的连接。代替在单独壳体中的额外组信号开关，根据本发明，额外的触点组可以直接包含在相同壳体中，该相同壳体包含独特的端部止动开关。当不希望同时驱动两个触点组时（这在大部分情况下是足够的），开关的致动部件可以相互移开。

为了简单和容易地将开关安装在线性致动器内，开关可以安装在一个或多个印刷电路板上，所述印刷电路板有利地安装在致动器中的、专门构成的引导件中。从而保证两组开关准确地布置在使得它们可以根据致动元件处于一个端部位置还是另一端部位置而被动和未被致动的位置。致动可以通过致动元件直接或间接地进行，例如通过心轴螺母或可轴向运动的外部管。

本发明的优点是用于解决所述问题的方案简单和便宜。通过将所需的额外信号开关包含在线性致动器中，可以简单地检测致动元件是否处于其中一个最外侧位置。而且，不需要复杂的、易损坏的和昂贵的带有开关的机械仪器。

本发明并不局限于使用上述用于致动开关的方法。其它方法为已知，并可以设想用于致动端部止动开关以及额外的开关。

本发明的核心并不是用于致动开关的方法，而是额外组的开关用于简单和与致动器的电气系统独立地产生表示致动元件处于其中一个端部位置的信号。

这里介绍了设计为机械开关的开关，但是开关也可以不同方式实现，例如通过压力换能器或者通过磁体和霍尔传感器磁性地实现。

附图说明

下面将参考附图更充分地介绍本发明的实施例，附图中：

图1示出了穿过线性致动器的纵剖图，示出了致动器的基本结构；

图2示出了本发明的两组端部止动开关和信号开关的致动的示意图；

图3示出了两个端部止动开关和信号开关的布置的详细视图；以及

图4示出了如图3中所示的详细视图，但是示出了可移动的外部管相对于端部止动开关和信号开关的致动而处于它的静止位置。

具体实施方式

图1示出了穿过线性电致动器的纵剖图，该线性电致动器基本上包括DC低压电马达1，该DC低压电马达1通过传动装置2而驱动具有心轴螺母4的心轴3。成管形状的致动元件5安装在心轴螺母4上，该致动元件5在一端处装备有固定件，用于将致动器安装在机器上。当固定件安装于机器上时，心轴螺母4固定防止旋转，因此心轴螺母根据心轴3的旋转方向而通过心轴3的旋转向外或向内运动。心轴螺母4和安装在它上面的致动元件5在包围的外部管6中被引导，该外部管6在它的自由端处装备有引导衬套8。外部管6的一端可轴向移动地嵌入致动器的壳体7中。外部管6在内部在它凸出至壳体7中的端部处装备有止动环9。当心轴螺母4在它沿进入方向运行的过程中遇到环9时，外部管6将向内退回。该运动受到两个螺旋弹簧15、16的限制，这两个螺旋弹簧15、16环绕外部管并位于两个空腔10、11内，隔板壁12位于这两个空腔10、11之间。由于外部管6有位于槽14中的环13，因此外部管6沿纵向方向的移动将由弹簧15、16来确定。在心轴螺母4并不处于端部位置的状态下，外部管6将处于静止位置，在该静止位置中，环13与隔板壁12对准。因此，根据到达端部止动器时的方向，环13将压缩弹簧15或弹簧16，从而使得外部管6在纵向方向上沿一个或另一个方向移动离开静止位置。这将使得外部管6通过它的斜角端19而在端部止动开关17的致动部件18上方运动。图1只示出了端部止动开关17，但是有与它平行的另一端部止动开关，该另一端部止动开关有纵向运动的致动部件。所述另一端部止动开关将在心轴螺母4运动至另一端部位置时由外部管6来致动。因此，当到达端部位置时，端部止动开关可以直接或间接地通过控制装置来防止马达1沿一个方向运行。根据本发明的其它开关布置成与所示端部止动开关17平行，以便使它们与致动器的电气系统分离。这样的结构的操作模式在图2中示出，并将在后面介绍。

图2中所示的示意图示出了可移动的外部管6和四个开关17、21；25、23，它们分别用作端部止动开关17、25和信号开关21、23。在该实施例中，触点组布置在各开关中，但是可以有更多触点组，其中，端部止动开关和信号开关可以包含在相同壳体中。端部止动开关17、25直接（当致动开关时）或间接（其中，来自开关的信号由控制装置接收，该控制装置中断用于马达的电流）地中断马达电流。如图所示，开关沿外部管的轴线的纵向方向偏离。当外部管6由于心轴螺母4到达成环9或衬套8形状的端部止动器而移动时，外部管6将沿纵向方向移动，并致动开关，其中，致动部件18、20；22、24被致动或未被致用。信号开关21；23将首先被致动，随后相关的端部止动开关17；25将被致动。当线性致动元件6改变它的运动方向（由于马达1的旋转方向反向）时，外部管6将沿另一方向移动。因此，两个开关将被再次释放，直到外部管到达静止位置（在图2中由“A”表示静止位置），在该静止中弹簧15、16相互平衡。外部管6保持该静止位置，直到心轴螺母4沿另一方向遇到物理端部止动器8；9，然后，外部管6离开静止位置，也释放另外的开关组，首先是信号开关21、23，随后是端部止动开关17、25，该端部止动开关17、25将中断用于马达的电流。在开关的致动中有位移，以便使得信号开关21、23在端部止动开关17、25之前被致动，这是因为希望当端部止动开关17、25被致动时信号开关21、23应当被致动。

图3示出了致动器的下部部分的详细视图，其中外部管6已经除去，这样，可以看见两组开关17、21；25、23。这里可以即刻看见，用于开关的致动点位移，这样信号开关21、23恰好在端部止动开关17、25被致动之前被驱动。图4中示出了开关怎样受到可纵向运动的外部管的影响，在图4中，外部管6处于它的位置。弹簧组15、16

用于将外部管保持在隔板壁12处的静止位置，在该位置处，没有开关17、21、23、25被致动。应当知道，即使在静止位置的外部管已经致动信号开关23和端部止动开关25，在这些开关中的触点组并不被致动，直到致动部件被释放。控制装置使得信号的功能反向。也可选择，可以使用具有相对布局（即“常闭”和“常开”）的开关，用于表示遇到一个或另一端部止动器。应当知道，可纵向运动的外部管6的边缘在开关17、21；23、25上方运动，并当心轴螺母4遇到物理端部止动器8、9时压缩弹簧组15、16。

线性致动器设置成用于批量生产，因为如图3所示，开关17、21；23、25布置在一个或多个印刷电路板26、27上。印刷电路板预先装备有电缆，其中，例如电缆可以与插头连接件连接。印刷电路板26、27可以通过布置和固定在致动器壳体中的、专门设计的引导件28中而快速简单地安装在致动器中。因此，进一步保证开关17、21；23、25精确布置在这样的位置，在该位置中，这些开关可以被致动从而中断马达电流并发出心轴螺母4（因此致动元件5）处于端部位置的信号。该结构消除了在制造过程中耗费时间的和昂贵的调节。当使用多个印刷电路板26、27时，端部止动开关17、25有利地布置在共用的印刷电路板上，而信号开关21、23布置在另一个印刷电路板上。这保证更好的电分离，这样，信号开关21、23可以由顾客选择而并不为标准的。

Claims (9)

1.一种线性致动器，包括： 

可逆的DC马达（1）； 

传动装置（2）； 

心轴（3），所述可逆的DC马达（1）通过传动装置（2）驱动所述心轴（3）； 

心轴螺母（4），该心轴螺母（4）能在心轴（3）上运动； 

与心轴螺母（4）连接的致动元件（5），该致动元件（5）能在两个端部位置之间运动； 

用于DC马达（1）的电源； 

电控制装置，该电控制装置包括一组两个端部止动开关（17、25），用于在致动元件（5）的端部位置中中断用于DC马达（1）的电流； 

以及 

操作装置，该操作装置与电控制装置连接； 

其特征在于：一组额外的两个信号开关（21、23）包含在线性致动器中，用于确定所述致动元件（5）位于所述两个端部位置中的哪一个端部位置。 

2.根据权利要求1所述的线性致动器，其特征在于：所述信号开关（21、23）布置成使得它们在端部止动开关（17、25）被致动之前发出信号。 

3.根据权利要求1所述的线性致动器，其特征在于：所述端部止动开关（17、25）和所述信号开关（21、23）包含在同一单元中。 

4.根据权利要求3所述的线性致动器，其特征在于：所述单元由用于所述端部止动开关和信号开关（17、21；23、25）的壳体构成。 

5.根据权利要求3或4所述的线性致动器，其特征在于：用于所述端部止动开关（17、25）和所述信号开关（21、23）的触点组彼此电分离。 

6.根据权利要求3或4所述的线性致动器，其特征在于：用于端部止动开关（17、25）和所述信号开关（21、23）的触点组电连接于多个连接件其中的一个连接件中。 

7.根据权利要求3或4所述的线性致动器，其特征在于：用于端部止动开关（17、25）和所述信号开关（21、23）的触点组选择为具有“常开”和“常闭”的组合，这意味着所述信号开关（21、23）提供了致动元件（5）是否处于所述两个端部位置中的一个端部位置的明确指示，且端部止动开关（17、25）能够向所述电控制装置发送用于使得马达（1）沿一个方向运行的马达电流应当中断的信号，或者直接中断用于使得马达（1）沿一个方向运行的马达电流。 

8.根据权利要求1所述的线性致动器，其特征在于：所述信号开关（21、23）和端部止动开关（17、25）设计成在至少一个印刷电路板（26、27）上。 

9.根据权利要求8所述的线性致动器，其特征在于：所述线性致动器有引导件（28），用于接收、保持和定位具有端部止动开关（17、25）和/或信号开关（21、23）的一个或多个印刷电路板（26、27）。 

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