CN106536983A - 线性致动器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种线性致动器，所述线性致动器包括电动机(6)，所述电动机通过传动装置(12)驱动心轴单元，所述心轴单元包括至少一根心轴(10)和心轴螺母(13)。与心轴单元相连的管状调节元件(3)依据心轴单元的旋转方向而向外移位或者向内移位。呈盘簧(21)形状的制动器布置成与圆筒形元件(15)相连，以用于在切断电动机(6)的电力时将管状调节元件(3)保持在给定位置中。圆筒形元件(15)设计为布置在心轴(10)上或者布置在传动装置(12)的轴上的单独圆筒形元件。单独圆筒形元件(15)优选地布置在心轴(10)后端部上、在后安装部(4)与用于心轴(10)的轴承(11)之间。与弹簧在蜗轮侧上定位在圆筒形元件上的已知构造相比，限制了发热，正如将热量引出到后安装部。

Description

线性致动器
技术领域
本发明涉及一种线性致动器，所述线性致动器包括：电动机，所述电动机具有电动机轴；传动装置，所述传动装置具有输入装置和输出装置，其中，输入装置与电动机轴相连；心轴单元，所述心轴单元与传动装置的输出装置互连，其中，心轴单元包括至少一根心轴和心轴螺母；调节元件，所述调节元件与心轴单元相连；制动器，所述制动器包括盘簧，所述盘簧与圆筒形元件相连，以用于当切断电动机的电力时将调节元件保持在其已抵达的给定位置处。
背景技术
线性致动器通常应当自锁止，以用于处于最大负荷的致动元件在切断电动机的电力时保持在所需位置处。在该方面中，线性致动器通常可被分成配备有自锁止心轴的线性致动器和配备有非自锁止心轴的线性致动器。一般来说，心轴是否自锁止取决于螺距。如果螺距小于摩擦系数，则心轴是自锁止的，如果螺距较大，则心轴是非自锁止的。然而，摩擦不明确并且摩擦取决于不同条件，所述不同条件诸如为材料、材料的加工、润滑、温度和诸如振动的动力作用。此外，在静态摩擦和动态摩擦之间存在差异，其中，静态摩擦大于动态摩擦。
与自锁止心轴相比，非自锁止心轴更为优选的原因很多。这些原因中的一个原因在于：非自锁止心轴具有高于自锁止心轴的效率，这意味着较之自锁止心轴需要更少能量来驱动非自锁止心轴。另一个原因在于：较之自锁止心轴，非自锁止心轴因较大的螺距而更快地实施调节。另一方面，应当考虑的是，线性致动器通常应当是自锁止的，使得致动元件在切断电动机的电力时保持在其已抵达的位置处。这导致通常选择具有接近于自锁止的螺距的心轴。
在具有明确非自锁止心轴的致动器中，诸如滚珠丝杠，使用“停车制动器”，这防止心轴在切断电动机的电力时旋转并且因此在切断电动机的电力时将致动元件保持在其已抵达的位置处。“停车制动器”可例如是螺线管制动器或者柱形弹簧，其中，弹簧的端部被致动。螺线管制动器包括由电磁体操作的制动盘。通过具有柱形弹簧的“停车制动器”，用外侧压抵围壁并且在弹簧的中空部中设置有爪形离合器，其中，弹簧的两个折叠端部与各个爪形离合器的一部分接合。当启动电动机时，爪形离合器拉动弹簧的一个端部或者另一个端部并且拉紧弹簧，使得弹簧的直径减小，由此，将弹簧从弹簧与围壁接合的状态中释放。此时，弹簧用作离合器弹簧，并且就此而言没有实施真实的制动功能。例如在WO 2005/079134A2至LINAK A/S中描述了这种“停车制动器”。这些制动器非常有效但是费用相当高，而且占据相对大的空间，从而导致致动器的安装长度较大。不同类型的制动器包括与柱形弹簧互连的两个圆筒形元件，所述不同类型的弹簧不仅仅是停车制动器并且典型地在心轴接近于自锁止的情况中使用。滚针轴承位于两个圆筒形元件之间，并且在两个圆筒形元件中的一个的自由端部和固定部分之间设置有摩擦盘。沿着心轴的一个旋转方向，两个圆筒形元件相互脱离接合并且心轴可自由旋转。沿着另一个旋转方向，两个圆筒形元件互连，由此致动摩擦盘，以用于制动心轴。此时，当弹簧与两个圆筒形元件分别接合和脱离接合时，弹簧还用作离合器弹簧。在例如Tsubakimoto Chain Co.的US 5,910,692 B1中描述了这种制动器。注意的是，这种类型的制动器最初由美国的Warner Electric Inc.研发并且发布。这种制动器的构造就此而言精细，但是由相对多的零件构成，费用较高且占据大量空间。已知了不同且较简单的制动器，所述制动器仅仅包括柱形弹簧，所述柱形弹簧围绕圆筒形元件布置在心轴的端部上或者布置在传动装置中的齿轮上。沿着心轴的一个旋转方向，弹簧自身从圆筒形元件松开并且心轴可自由旋转。这是由于下述事实：具有成角度方向的弹簧布置成使得其受到影响而尝试从圆筒形元件自动展开，由此增大了弹簧直径。沿着心轴的另一个旋转方向，弹簧自身围绕圆筒形元件收紧并且施加制动力，从而当切断电动机的电力时保持心轴稳定。调节制动力，使得当致动元件反转成朝向初始位置时可由电动机克服所述制动力。因此制动器在切断电动机的电力时积极参与使得心轴停止，正如当致动元件反转朝向初始位置时制动器发挥作用，即，制动器阻尼致动元件的返回速度。与先前提到的制动器不同地，在此，弹簧用作真实的制动器，即，弹簧自身施加制动力。由LINAK A/S研发和发布了这种制动器，并且在LINAK A/S的EP 0 662 573 B1中描述了这种制动器。已经发现这种制动器因其有效且非常便宜而常用。然而，因为除了取决于润滑和温度之外摩擦也不确定，所以制动力难以确定。此外，弹簧传统地放置在塑料蜗轮上的圆柱形伸出边缘上并且在此弹簧可能具有切入塑料的趋势，这也使得难以确定制动力。当操作致动器时，在蜗齿轮中并且在直到停止的制动期间以及在返回运动期间产生热量，而且在弹簧和蜗轮侧部上的圆筒形元件之间进一步产生摩擦热。这种发热对蜗轮的尺寸稳定性造成不利影响，由此，弹簧随着时间推移而可能更易于切入圆筒形元件中。尤其是，通过将金属衬套围绕圆筒形元件放置在蜗轮上来使得弹簧作用在金属衬套上而且没有与蜗轮直接接触来寻求针对这个问题的解决方案。然而，这没有解决蜗轮发热的问题而且在衬套在其旋转期间刮擦弹簧时产生噪音。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决方案，其中，减小了作用在蜗轮上的热冲击，并且在已经造成损害的情况中可以以相对简单的方式进行维修。
通过设计如权利要求1所述的线性致动器来实现根据本发明的目的，其中，弹簧位于单独圆筒形元件上，所述单独圆筒形元件布置在心轴上或者布置在传动装置的轴上。因为圆筒形元件是独立于齿轮(诸如，蜗轮以及可能的塑料衬套)的单独元件，所以这种元件仅仅暴露于在直到停止的制动期间以及在返回运动期间产生的摩擦热，正如将作用于蜗轮上的热冲击限制为当驱动蜗杆和蜗轮时发生的发热。在圆筒形元件损坏的情况中，还可更换圆筒形元件而不需要更换蜗轮。在一个实施例中，单独圆筒形元件布置在心轴的后端部上，优选地布置在后安装部与用于心轴的轴承上。因此可将来自弹簧的摩擦热引导到后安装部并且因此对圆筒形元件和圆筒形元件上的弹簧进行冷却。
附图说明
下面将参照附图更加全面地描述根据本发明的线性致动器。所述附图示出了：
图1示出了从前方观察的线性致动器的透视图；
图2是线性致动器的分解图；
图3是线性致动器的纵向截面；
图4是图3中的纵向截面的详细截面图。
具体实施方式
在附图中示出的线性致动器包括壳体1，所述壳体1由第一部分1a和第二部分1b构成。此外，线性致动器包括导管2和在所述导管2中被引导的管状调节元件3。为了安装该线性致动器，壳体1的后端部配备有后安装部4，并且在管状调节元件3的前端部中设置有前安装部5。后安装部和前安装部都具有用于螺栓、铆钉、轴销等的孔眼、通孔4a、5a，借助于它们，可固定线性致动器。如图2所示，线性致动器还包括电动机6，典型地为可逆转电动机，所述可逆转电动机可以是用于低压或者电源电压的DC电动机或者AC电动机。呈壳体形状的底架7安装到电动机6的前端部，所述底架7与电动机6一起构成线性致动器的主部件。后安装部4安装在底架7的后端部上，而具有后端部的导管2安装到底架7的前端部。与电动机6相连的是印刷电路板8，所述印刷电路板8具有插头9，用于将线性致动器连接到电源并且还可以连接到电控制器。
线性致动器还包括心轴10，其中，轴承11安装在心轴的最后面部分上，由此心轴嵌入并且安装在底架7中。由电动机6通过传动装置12(在此，为蜗轮)驱动心轴10，其中，将电动机6的轴的延伸部设计为蜗杆12a，所述蜗杆12a与安装在心轴10上的蜗轮12b接合。
心轴10具有外螺纹，其中，具有内螺纹的心轴螺母13与心轴10的外螺纹接合，所述心轴螺母13固定成不能旋转。心轴螺母13的最后面部分配备有翅状件，所述翅状件轴向延伸到轨道中，所述轨道在导管2内部延伸并且因此将心轴螺母13固定成不能旋转并且在导管2中引导心轴螺母13。心轴螺母的最前面部分设置有外螺纹，以用于安装管状致动元件3，所述管状致动元件3在最后端部处设置有对应的内螺纹，使得可将致动元件旋拧到心轴螺母13上。在导管2的前端部中设置有引导衬套14，作为用于管状调节元件3的引导件。引导衬套14可配备有密封件，以防止灰尘和水分进入引导衬套14和管状调节元件3之间。密封件可以是O形环、唇形密封件或类似物。
在心轴10的最后端部上设置有呈衬套形状的圆筒形元件15，所述圆筒形元件15安装成固定不能旋转。在圆筒形元件15的前端部上设置有圆筒形承载表面16而在相邻衬套17的后端部上设置有对应的圆筒承载表面18。用于心轴10的轴承11安装在圆筒形元件15和衬套17之间、在这些承载表面16、18上。应注意的是，蜗轮12b嵌入衬套17中的不同承载表面23上。圆筒形元件15在最后端部中具有用于螺母20的凹陷部19，以用于将圆筒形元件15紧固到心轴10。在圆筒形元件的最后端部上，圆筒形元件15具有用于弹簧21的圆筒制动表面24，弹簧的一个端部22径向向外弯曲并且保持在后安装部4的凹陷部中。在静止时，弹簧21将阻挡动量施加在圆筒形元件15上并且因此施加在心轴10上，使得管状调节元件3其在切断电动机电力时保持在其已抵达的位置处。弹簧21连同其线圈布置成使得其在管状调节元件3向外移位(即，卸载负荷)时释放其对圆筒形元件15的抓持。当管状调节元件3缩回时，弹簧21围绕圆筒形元件15上紧并且将制动动量施加在圆筒形元件15上。然而，制动动量不够大，使得不能被电动机6克服，所述制动动量的大小终归设定成至少能够卸载线性致动器所预期的最大负荷。在正常使用期间，将加载线性致动器并且该负荷将有助于克服弹簧的制动动量。因为弹簧21放置在单独元件(即，圆筒形元件15)上，所以其仅仅承受来自弹簧21的发热。发热甚至被限制为在管状调节元件3缩回时发生的发热。当圆筒形元件15放置在心轴10上并且位于皆由金属制成的轴承11和后安装部4之间时，轴承11和后安装部4将从弹簧21和圆筒形元件15转移热量。如果圆筒形元件15或者弹簧21因此被损坏，则因相对易于接近弹簧21和圆筒形元件15而可相对易于维修圆筒形元件15或者弹簧21。

Claims (3)

1.一种线性致动器，所述线性致动器包括：电动机(6)，所述电动机具有电动机轴；传动装置(12)，所述传动装置与所述电动机轴相连；心轴单元，所述心轴单元与所述传动装置相连，其中所述心轴单元包括至少一根心轴(10)和心轴螺母(13)，并且其中所述心轴(10)配备有轴承(11)；调节元件(3)，所述调节元件与所述心轴单元相连；制动器，所述制动器呈盘簧(21)形状，所述盘簧布置成与圆筒形元件(15)相连，以用于当切断所述电动机的电力时将所述调节元件(3)保持在给定位置中，其特征在于，所述圆筒形元件(15)设计作为单独圆筒形元件，所述单独圆筒形元件布置在所述心轴(10)上或者布置所述传动装置(12)的轴上。
2.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述单独圆筒形元件(15)布置在所述心轴(10)的后端部上。
3.根据权利要求2所述的致动器，其特征在于，所述单独圆筒形元件(15)布置在后安装部(4)与用于所述心轴(10)的所述轴承(11)之间。
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Application publication date: 20170322

Assignee: LINAK A/S

Assignor: LINAK A/S

Contract record no.: X2024990000249

Denomination of invention: Linear actuator

Granted publication date: 20200609

License type: Common License

Record date: 20240523