CN107429807A - 线性的执行机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种线性的执行机构，具有壳体(2)以及多个安置在所述壳体内的部件，即‑至少一个导电的部件(6，19，37，38)，‑一组机械的，非导电的部件，包括螺杆传动装置(7)的部件，‑至少一个被设计为用于在所述壳体(2)中支承所述螺杆传动装置(7)的部件的支承件(12)，其中，至少一个导电的部件(6，19，37，38)与一组机械的，非导电的部件通过至少一个密封件(9，11)被分隔，在所述壳体(2)内形成两个彼此分隔，相互密封的空间(4，5)。

Description

线性的执行机构
技术领域
本发明涉及一种线性的执行机构，特别是具有电力驱动的装置。在线性执行机构中既有导电部件又有机械的、非导电的部件，其中，导电部件是指驱动部件或测量部件，机械的、非导电的部件包括螺杆传动装置的部件和支承部件。
背景技术
从例如DE 20 2010 004 265 U1已知一种具有集成的驱动发动机的螺杆驱动装置。该螺杆驱动装置能够用于例如调整光伏组件或抛物面天线。螺杆驱动装置具有包围螺杆的套管。滑移管以及保护外壳与已知螺杆驱动装置装置的螺杆连接，其中，保护外壳在套管上能够轴向地移动。因此在极端天气条件下，也能提供良好的保护。
从例如US 2011/0061481 A1已知另外的具有发动机的驱动的线性执行机构。被设计成滚动轴承的轴向轴承位于执行机构中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，相对于上述现有技术，特别是鉴于制造成本与耐久性，尤其在恶劣的环境条件下的耐久性之间的有利的比例，改进线性执行机构或者线性伺服驱动装置。
本发明通过具有权利要求1的技术特征的执行机构，解决所述技术问题。根据本发明的线性执行机构设有壳体和若干被安置在壳体中的部件，即至少一个导电的部件和一组包括螺杆传动装置的部件的、机械的、非导电的部件，以及至少一个被设计为用于在壳体中支承螺杆传动装置的部件的支承件。上述的至少一个导电的部件与一组机械的、非导电的部件通过至少一个密封件被分隔，形成壳体内两个彼此分隔、相互密封的空间。被设计成一体的柱形的壳体通过其贯通的壳体壁包围两个空间，其中，具有导电的部件的空间被分为两个分空间。电动机被安置在一个分空间，传感器部件被安置在另一个分空间。
根据本发明的执行机构通过设计为一体的柱形壳体的贯通的壳体壁，确保被安置在壳体中的部件免受气候影响。根据本发明的执行机构减少了零件的数量，因为除了必要情况下必需的端侧的盖子，柱形的壳体被设计为一体。例如能够设计壳体为管件。
容纳导电的部件的空间根据本发明划分为两个分空间，这两个分空间能够实现这样的构造方式，依此电动机和传感器部件能够从壳体的一个或两个端侧插入。两个分空间均能够沿柱形壳体的纵轴延伸，并且在通过壳体观察的横截面中相邻地被安置。这种布置能够实现这样的构造方式，依此当取下端侧的盖子，两个分空间能够被打开至共同的端面。通过这样的方式，电动机和传感器部件能够例如从共同的端面被插进壳体，进入相互分隔的分空间。本发明的另外的设计方案能够这样设计构造方式，依此电动机从一个端面并且传感器部件从对置的端面被插入柱形壳体。
两个分空间的分隔壁能够与柱形壳体一体地制成；但是也能够有针对性地独立形成分隔壁并且插入柱形的壳体，并且必要时固定在柱形的壳体上。
壳体能够通过至少一个静态的和至少一个动态的密封件被分成若干个相互分隔的空间。该空间是指所谓的电子部件室和所谓的机械部件室。
线性执行机构的导电的部件(属于电动驱动装置和数据处理以及数据传导的部件)，只能够被安置在第一空间中，即执行机构的电子部件室中。作为测量角位置和/或旋转运动的传感器，例如至少一个霍尔传感器能够被安置在电子部件室中。
在第二空间中，即机械部件室中，能够安置螺杆传动装置连同所属的支承件。螺杆传动装置能够例如被设计为滚珠丝杠传动装置，简单的传动丝杠装置或行星齿轮传动装置。为支承螺杆传动装置的螺杆，优选设置被安置在机械部件室中的滚动轴承，特别是在两个轴向方向支承的轴向球轴承，轴向圆柱滚子轴承或轴向滚针轴承。
驱动螺杆的电动机能够具有自身的支承件或者被设计为不具备自身的支承件而具有转子的直接驱动装置。在后一种情况下，电动机的转子与螺杆传动装置的螺杆刚性连接，而在第一种情况下，可选地在电动机和螺杆之间设置补偿连接或协调连接。在两种情况下，电动机的转子被安置在通过密封的方式与机械部件室相隔开的电子部件室中。与上述被设计为轴向滚动轴承的支承件不同，优选设置滑动轴承，用于支承能够借助于所属螺杆螺母移动的并且能够从壳体伸出的滑移管。在此，插入壳体的滑动轴承部件能够直接地连接在与壳体端侧连接的、相对于滑移管动态地被密封的盖件上。
贯通的、优选通过金属型材形成的壳体壁包围执行机构的电子部件室和机械部件室。除了在端面上的遮盖件，执行机构的壳体被设计为一个整体。壳体整体上呈柱形。端侧的遮盖件能够由金属，例如由钢板或由成形和/或切削加工的金属材料，或由塑料制造。
执行机构的壳体例如能够以接合结构能翻转地或能倾斜地被支承。出于这样的目的，形成滑动轴承的部件的支承颈位于壳体上。同样根据尺寸和使用情况，执行机构的壳体能够刚性地被安装在接合结构中。在这两种情况下，例如用于鱼眼关节或关节轴承的连接螺纹能够位于螺杆传动装置的滑移杆的端部，鱼眼关节能够转动地连接另外的结构件。
执行机构的位于在电子部件室中的驱动发动机能够与传动装置组合成传动发动机。传动装置是指例如行星齿轮传动装置，使得驱动发动机和螺杆传动装置能够同轴地被安置，并且由此能够实现执行机构细长的设计方案。在具有螺杆的直接电驱动的设计方案中，以及在具有介于中间的传动装置的设计方案中，电子部件室和机械部件室之间的轴件通道在特定的位置，在该位置上，电子部件室不仅静态地，而且动态地被密封。
在有利的设计方案中，执行机构的位于电子部件室中的所有的部件以免维护的方式被设计。润滑连接或多个润滑连接相应地最多位于执行机构的第二空间。基于这样的实施，螺杆传动装置的至少一个部件，特别是滑移管，能够从执行机构的机械部件室伸出，则机械部件室内充满空气的体积是可变的。机械部件室的通风排气装置能够包括例如隔膜阀或双模片的隔膜阀。通风排气装置能够被集成在于端侧封闭壳体的盖件上，特别是塑料盖件上，其中，通风排气装置与从机械部件室能够伸出的执行机构的部件，即滑移杆，径向相隔，并且由此关于螺杆传动装置不对称地安置。
在优选的设计方案中，执行机构的电子部件室不设置类似的排气装置。电子部件室和机械部件室之间的动态的密封件能够经受两个部件室之间微小的，例如少于几个毫巴的压差。为抵抗电子部件室急剧的升温，执行机构的壳体能够被设计为例如由轻型合金制成的连铸型材，其型材肋片还用作散热片。此外，连铸型材的肋片还能够用于将机械的构件连接至执行机构。各式的机械的连接轮廓，例如用于限位开关的定心凹槽以及用于电路板的凹槽位于电子部件室中。为了借助于该凹槽和连接轮廓固定在特别是T型槽上，适用例如根据DIN 605的沉头螺钉。
将电子部件室分为放置电动机的主电子部件室，以及放置至少一个传感器部件、特别是位置传感器的副电子部件室，其优点已在上文被阐释。主电子部件室能够作为第一分空间被安置在螺杆传动装置的线性的延长部分中，而第二分空间，即副电子部件室，在壳体的长度的最大部分上延伸，例如在壳体的超过80％或超过90％的部分上，其中，第二分空间能够相对于螺杆传动装置的中轴线平行地安置。
电子部件室的两个分空间的横截面轮廓优选直接由呈壳体的主部件的连铸型材形成。在此，沿螺杆轴线方向观察壳体的横截面，优选电子部件室的两个分空间之间没有相交部分。壳体的平行于螺杆传动装置中轴线延伸的中间壁在此将第二分空间与第一分空间分隔，并且与机械部件室分隔。
在螺杆传动装置并且由此在整个执行机构的轴向方向上测量的副电子部件室的长度优选与壳体总长度相一致。其优点在于，副电子部件室为容纳电动机驱动的电子部件，以及为调节测量螺杆传动装置的位置的传感器、例如限位开关提供足够的空间，其中，机械部件室保持没有任何电气部件。线性的，递增的或绝对的测量系统的完整的传感器能够位于副电子部件室内，该测量系统设计用于测量执行机构的滑移杆的位置和/或运动的。可选地，传感器是执行机构的距离调节的一部分。
本发明的优点特别在于，执行机构的壳体的通过金属型材形成的、无焊缝的壁分隔不同的空间和分空间，其中一个空间只容纳机械的部件，并且另一空间只容纳电动部件和电子部件。在后面一种情况中，电动部件，即电动机位于第一分空间，而相对应的包括传感器在内的电子部件位于第二分空间。在此，传感器与非导电的部分的结构在被两个分空间隔开的、尤其通过多个密封件防水地隔开的空间中共同作用。
执行机构特别适用于户外，例如作为用于调整光伏组件的部件。通过将壳体内部空间划分成以不同大小和以分别与安装的部件相协调的方式允许媒介进入和排出的空间，执行机构即使在不利的天气条件下，例如在各种各样的降水或者沙尘暴下，也能够以较低的磨损运行。执行机构的应用同样适用在海上。线性执行机构还适用于移动的应用。
附图说明
下面通过附图进一步阐释本发明的实施例。附图是：
图1是线性执行机构的剖视图，
图2至4是根据图1的执行机构的细节的视图，
图5和6分别是线性执行机构的横截面。
具体实施方式
附图示出均由电气运行的，整体上通过附图标记1标识的线性执行机构，关于其主要功能，参阅前面引用的现有技术。
执行机构1具有壳体2，壳体2具有贯通的、通过金属型材形成的壳体壁3，壳体壁3大约在执行机构1的整个长度上延伸。在壳体2中具有两个相互隔开的空间4，5，即电子部件室4，也称第一空间，以及机械部件室5，也称第二空间。电子部件室4容纳包括电动机6在内的导电的部件。被电动机6驱动的螺杆传动装置7位于机械部件室5。
在壳体2中电子部件室4和机械部件室5的交界处安置支承单元8，支承单元8通过静态的密封件9被相对于壳体壁3密封。支承单元8被连接轴10穿过，其中，连接轴10将电动机6与螺杆传动装置7相连接，并通过动态的密封件11相对于支承单元8密封。在支承单元8中，连接轴10借助于滚动轴承，即双列轴向球轴承12被支承。动态的密封件11与双列轴向球轴承12直接相邻，其中，动态的密封件11被安置在两列轴向球轴承12的面向电子部件室4的一侧，因此双列轴向球轴承12位于机械部件室5中。设置注油嘴形式的润滑剂供给装置13，用于双列轴向球轴承12的再润滑。从螺杆传动装置7的轴向方向观察，润滑剂供给装置13位于轴向球轴承12的两个滚动体列之间。
与之相反，电子部件室4中的部件没有被设置再润滑。这也适用于，电动机6通过传动装置，例如行星传动装置驱动连接轴10和由此的螺杆传动装置7。螺杆传动装置7具有与连接轴10固定连接的螺杆14，以及螺杆螺母15。也被视作滑移管的外壳管16与螺杆螺母15连接，该外壳管16是螺杆传动装置7的能够从壳体2伸出的部件。
电子部件室4被分隔成两个分空间17，18，即主电子部件室17和副电子部件室18。主电子部件室17没有一般性的限制并且被视作上部电子部件室，主电子部件室17具有与机械部件室5的相同的横截面，并且从螺杆传动装置7的轴向方向观察，被安置在机械部件室5之前。与之不同，副电子部件室18，也称下部电子部件室，在轴向方向比主电子部件室7延伸得更多，因此形成机械部件空间5和副电子部件室18之间的搭接。换句话说：存在至少一个垂直于螺杆传动装置7的纵轴的平面，该平面与机械部件空间5和副电子部件室18相交。该平面特别地与被安置在副电子部件室18内的限位开关19相交，限位开关19通常被视作传感器部件，被设计为非接触的感应的传感器，并且与螺杆螺母15或与螺杆螺母15固定连接的部分共同作用。
在示出的实施例中，副电子部件室18在壳体2的整个长度上延伸。这使得能够特别地安装多个对应于限位开关19安置的，测量螺杆螺母15位置的传感器。所属的电线同样被布置在副电子部件室18中。在执行机构1上的电动机6所在的端面上，主电子部件室17与副电子部件室18通过电线通道21相连接。在实施例中，电线通道21位于中间壁22中，该中间臂22将副电子部件室18从机械部件空间5和主电子部件室17分隔。中间臂22同壳体壁3一样，直接由制造壳体2的金属型材形成。
然而，电线通道21还能够位于盖件23上，盖件23在能够在图2示出的，执行机构1的发动机侧的端面上遮盖住电子部件室4。由塑料制成的盖件23通过密封件24相对于金属的壳体壁3密封。此外，盖件23通过其与壳体壁3重叠，形成保护密封件24的间隙密封件，特别是保护密封件24免于较大的脏物和紫外线辐射造成的老化。另外在盖件23上能够辨识出标记为25的电线旋转接头。
图4示出执行机构1的端面，在该端面上外壳管16，也称滑移管，从壳体2中伸出。在该端面上，壳体2通过在此被标记为26的盖件封闭，其中，外壳管16通过两个相继连接的密封件27相对于盖件26密封。盖件26封闭机械部件室5和副电子部件室18。在副电子部件室18和盖件26之间插入静态的平面密封件28。能够相比于主电子部件室7一侧的盖件23的设计方案，盖件26形成对平面密封件28的保护，使其免于较大的脏物和紫外线辐射造成的老化。
为引导外壳管16，在壳体2的借助于盖件26、动态的密封件27和静态的平面密封件28封闭的端面上设置滑动轴承件29，该滑动轴承件直接地与外壳管16共同作用。外壳管16在其从壳体2伸出的端部上通过接合件30封闭，在接合件30上能够连接例如鱼眼关节。
为了螺杆传动装置7的再润滑，在滑动轴承件29的区域中设置润滑剂供给装置31，设计润滑剂供给装置31相对应于滚动轴承12的润滑剂供给装置13，并且穿过壳体2和滑动轴承件29。尤其如图4所示，滑动轴承件29直接与盖件26相连。
为了机械部件室5的通风排气，在盖件26中集成通风排气装置，简称通风部件32。通风部件32被安置在副电子部件室18的线性延长部分中，并且通过设在盖件26内的通风通道33与机械部件室5相连。在盖件26的相反于电动机的一侧上，通过设置电线旋转接头25的盖件23完全关闭副电子部件室18，其中，闭锁由盖件26完成。
图5和6示出执行机构1的两个截面图，在图中机械部件室5和其下方的副电子部件室18均能辨识。能够整体支承执行机构1的支承颈被标记为20。如图5所示，被安置在副电子部件室18的限位开关19通过通向外部的固定螺栓34对中。壳体2中用于限位开关19相应的定心凹槽通过附图标记35标出。
如图6所示，在副电子部件室18中设置用于固定板件36的另外的固定螺栓34，各种构件37，38位于该板件36上。板件35侧面地被卡固在导向槽39中，通常被称作凹槽，凹槽形成在壳体壁3中。壳体2因此同时满足多种功能，该壳体包括螺杆传动装置7的支承件、电动机6的支承件以及另外的导电部件19，37，38的支承件。
附图标记列表
1 执行机构
2 壳体
3 壳体壁
4 第一空间，电子部件室
5 第二空间，机械部件室
6 电动机
7 螺杆传动装置
8 支承单元
9 静态的密封件
10 连接轴
11 动态的密封件
12 滚动轴承，双列轴向球轴承
13 润滑剂供给装置
14 螺杆
15 螺杆螺母
16 外壳管
17 分空间，主电子部件室
18 分空间，副电子部件室
19 限位开关
20 支承颈
21 电线通道
22 中间壁
23 盖件
24 密封件
25 电线旋转接头
26 盖件
27 密封件
28 静态的平面密封件
29 滑动轴承件
30 接合件
31 润滑剂供给装置
32 通风部件
33 通风通道
34 固定螺钉
35 定心凹槽
36 板件
37 构件
38 构件
39 导向槽，凹槽

Claims (11)

1.一种线性的执行机构，具有壳体(2)以及多个安置在所述壳体(2)中的部件，即
-至少一个导电的部件(6，19，37，38)，
-一组机械的，非导电的部件，包括螺杆传动装置(7)的部件，
-至少一个被设计为用于在所述壳体(2)中支承所述螺杆传动装置(7)的部件的支承件(12)，
其中，至少一个导电的部件(6，19，37，38)与一组机械的，非导电的部件被至少一个密封件(9，11)如此分隔，使得在所述壳体(2)内形成两个彼此分隔，相互密封的空间(4，5)，其特征在于，被设计成一体的柱形的所述壳体(2)通过其贯通的壳体壁(3)包围两个所述空间(4，5)，其中，具有导电的部件(6，19，37，38)的空间(4)被分为两个分空间(17，18)，并且其中，电动机(6)被安置在其中一个分空间(17)内，并且传感器部件(19)被安置在另一个分空间(18)内。
2.根据权利要求1所述的执行机构，其特征在于，所述壳体(2)具有通过金属型材形成的、限制两个所述空间(4，5)的壳体壁(3)。
3.根据权利要求1或2所述的执行机构，其特征在于，通风部件(32)被安置在所述空间(5)内，在所述空间内存在一组机械的，非导电的部件，所述部件包括能从所述空间(5)伸出的部件(16)。
4.根据权利要求3所述的执行机构，其特征在于，从包括隔膜阀和双模片的隔膜阀的一组通风部件中选择所述通风部件(32)。
5.根据权利要求3或4所述的执行机构，其特征在于，所述通风部件(32)被集成在于端侧封闭所述壳体(2)的盖件(26)上，其中，所述通风部件(32)与能从所述空间(5)伸出的部件(16)径向相隔。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的执行机构，其特征在于，除了所述一组机械的，非导电的部件所在的所述空间(5)之外，所述执行机构具有至少一个润滑剂供给装置(13，31)。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的执行机构，其特征在于，沿柱形的壳体(2)的横截面观察，所述两个分空间(17，18)被相邻地安置，并且能够从端侧进入所述两个分空间。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的执行机构，其特征在于，沿柱形的壳体(2)的横截面观察，所述两个分空间(17，18)具有不同的横截面，并且在所述螺杆传动装置(7)的轴向方向进行测量，所述两个分空间(17，18)的长度不同。
9.根据权利要求7或8所述的执行机构，其特征在于，电动机(6)所在的第一分空间(17)被安置在所述螺杆传动装置(7)的直线的延长部分中，并且至少一个与所述螺杆传动装置(7)共同作用的传感器部件(19)所在的第二分空间(18)，相对于所述螺杆传动装置(7)的中轴线平行地、延伸跨过所述壳体(2)的长度的绝大部分地安置，其中，所述壳体(2)的中间壁(22)将所述第二分空间(18)与所述第一分空间(17)分隔，并且与所述一组机械的，非导电的部件所在的空间(5)分隔。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的执行机构，其特征在于，在所述空间(4)的轴向方向上较长的分空间(18)中安置用于限位开关(19)的定心凹槽(35)，其中，所述导电的部件(6，19，37，38)位于所述分空间(18)内。
11.根据权利要求7-10中任一项所述的执行机构，其特征在于，在所述空间(4)的轴向方向上较长的分空间(18)中安置用于板件(36)的凹槽(39)，其中，所述导电的部件(6，19，37，38)位于所述分空间(18)内。
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