CN113330681A - 机电线性驱动器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机电线性驱动器(1)，其包括壳体(2)、机电驱动单元(3)、联接到机电驱动单元(3)的传动元件(4)以及与传动元件(4)摩擦接触的待驱动元件(8)，其中传动元件(4)相对于壳体(2)安装在至少两个支承点(L1、L2)上。本发明的目的在于促进待驱动元件(8)的改进的可接近性和待驱动元件(8)的延长的调节路径。根据本发明，这是通过被驱动元件(8)在所有轴承点(L1、L2)外部的一个接合点(E)处与传动元件(4)摩擦接触而实现的，并且传动元件(4)的位于轴承点(L1、L2)之间的第一部分(A1)在外壳(2)内延伸和/或传动元件(4)的位于所有轴承点(L1、L2)外部的第二部分(A2)从壳体(2)突出。
Description
技术领域
本发明涉及一种机电线性驱动器，特别是用于待驱动元件的精确定位。
本发明特别涉及一种线性驱动器，其包括：机电驱动单元；传动元件，其联接到所述机电驱动单元；以及待驱动元件，其通过由于粘滑效应引起的机电驱动单元的变形运动而能够沿着传动元件移动。
背景技术
这种类型的驱动器从DE 10 2005 026 708B4和JP H 08149860是已知的。
DE 10 2005 026 708B4公开了一种定位器，其中结构单元通过粘滑驱动器沿着接纳在壳体中并由致动器致动的平移轴能够滑动。平移轴完全接纳在壳体中并通过挠性铰链联接到壳体以固定平移轴或致动器从而防止旋转和横向位移。必须通过粘接牢固地连接到平移轴的端面的挠性铰链的使用对生产成本和安装工作具有不利影响。
JP H 08149860公开了一种类似的驱动器，所述驱动器的壳体包括配置有待驱动元件的支撑轴的凹槽，以及配置有机电驱动单元的另外的凹槽。因此，壳体具有使得能够在其纵向延伸中完全接纳支撑轴和机电驱动单元的长度。除了壳体的大的纵向尺寸之外，由于这种构造的包围的壳体，待驱动元件的受限的可接近性也是不利的。尤其不利的是，待驱动元件的调节路径也由于包围的壳体而受到限制。
发明内容
鉴于上述现有技术，本发明的目的因此是提供一种具有更简化和紧凑的构造的机电线性驱动器，其因此具有低生产成本和组装工作量小的特点，并且能够实现不受限制地接近待驱动元件以及扩大的待驱动元件的调整路径。
本目的通过根据权利要求1的机电线性驱动器来满足。其包括壳体、机电驱动单元、联接到机电驱动单元的传动元件、与传动元件摩擦接触的待驱动元件，其中传动元件相对于壳体安装在至少两个支承点上，并且待驱动的元件在所有支承点外部的接合点处与传动元件摩擦接触。由于待驱动元件与传动元件接合所处的点位于支承点的外部，所以能够确保具有对待驱动元件的不受限制的可接近性的线性驱动器的简单且紧凑的构造。此外，待驱动元件的调节路径不限于支承点之间的距离。
此外，本发明设置为传动元件的位于支承点之间的第一部段在壳体内延伸和/或传动元件的位于所有支承点外部的第二部段从壳体突出。结果，待驱动元件的调节路径布置在壳体外部，由此不受壳体尺寸的限制。
优选实施例是从属权利要求的目的。
能够有用的是使机电驱动单元优选以刚性压入配合的方式配置在壳体中并且形成传动元件的支承点中的一个。通过这种方式，在机电驱动单元中获得关于传动元件的驱动和安装的功能组合。
能够有用的是使机电线性驱动器包括形成传动元件的支承点中的一个的引导元件，其中引导元件将传动元件安装成优选地在轴向方向上能够滑动，其中引导元件优选地被构造为衬套，传动元件穿过所述衬套而突出。这种构造为传动元件设置了滑动轴承。
此外，能够有用的是使引导元件包括位于壳体内的部分和位于壳体外部的部分。这种划分允许引导元件的各个部分根据其特定功能单独定制。虽然位于壳体内的部分必须能够良好地附接到壳体，但是位于壳体外部的部分能够特别地定制为引导传动元件。
能够有用的是使机电线性驱动器包括预加载装置，该预加载装置被构造为抵靠壳体，优选抵靠壳体的内表面对机电驱动单元进行预加载，其中预加载装置可以优选地拧入壳体中，并且特别优选地包括膜片弹簧。在这种构造中，能够将高预加载力最佳地施加到机电驱动单元，通过这种构造能够调整驱动单元的工作范围。
能够证明有用的是使机电线性驱动器包括中间元件，该中间元件牢固地连接到传动元件并且优选地以使得预加载装置的预加载力能够经由中间元件施加到机电驱动单元上的方式至少部分地配置在传动元件和机电驱动单元之间。由于中间元件承担接合器的功能，因此能够将具有不同直径或横截面形状的传动元件联接到同一驱动单元。
能够有用的是使机电驱动单元由压电材料或电致伸缩材料或磁致伸缩材料制成。
能够证明有利的是使机电驱动单元具有环形或中空圆柱形形状和/或传动元件形成为优选具有圆形横截面的杆状，其中中间元件优选地与机电驱动单元同心配置。
能够有用的是使中间元件以刚性材料配合(positive substance-fit)的方式连接到传动元件和/或机电驱动单元。通过粘接能够使传动元件与机电驱动单元的无损耗连接成为可能。此外，粘合连接实现了传动元件的径向安装。
能够证明可行的是使传动元件由比引导元件硬的材料形成，其中传动元件优选地由陶瓷材料制成并且引导元件优选地包括塑料材料和/或优选地由塑料材料制成，其中所述塑料材料包括改善滑动和/或减少磨损的添加剂。
还能够证明有用的是使传动元件通过过盈配合穿过引导元件而突出。通过选择性地选择传动元件和引导元件的材料以及直径，能够使传动元件的无间隙引导成为可能。
能够有用的是使传动元件的第一部段比传动元件的第二部段短。结果，能够为紧凑的壳体设置待驱动元件的长的调节路径。
能够有利的是使机电驱动单元通过施加电压能够被激励以执行变形运动，其中传动元件跟随机电驱动单元的变形运动并且由此产生的传动元件的运动能够传递到待驱动元件，使得后者能够通过限定的推力沿着传动元件的轴向方向移动。
能够有用的是使由预加载装置施加到机电驱动单元上的预加载力是作用在待驱动元件上的推力的至少十倍。
术语和定义
粘滑效应描述了彼此抵靠地运动的固体的滑动粘滞，并且在现有技术中是已知的。通过粘滑效应对待驱动元件沿传动元件的调节包括粘滞阶段和滑动阶段，在粘滞阶段中待驱动元件由于静摩擦而与传动元件接合，在滑动阶段中待驱动元件相对于传动元件移动。
术语推力是指机电驱动单元能够施加在待驱动元件上的有用的力。
术语阻滞力表示作用在机电驱动单元上的预加载力，在所述机电驱动单元处，当施加最大可能电压时，与机械和电卸载状态相比驱动单元不显示出任何变形。
附图说明
图1示出了根据本发明的线性驱动器的示意图。
图2示出了根据本发明的线性驱动器的实施例的剖面图。
图3示出了根据图1的线性驱动器的立体图。
图4示出了根据本发明的线性驱动器的另外的实施例的剖面图。
具体实施方式
图1以示意图形式示出了根据本发明的线性驱动器的原理。
联接到机电驱动单元3的传动元件4在两个支承点L1和L2处通过引导元件7或中间元件5安装在壳体2上，该中间元件5通过预加载装置6能够调节。待驱动元件8在点E(接合点)处通过摩擦接触与传动元件4接合。接合点E位于支承点L1和L2外部。
下面将参照图2和图3描述根据本发明的线性驱动器的详细实施例。
机电线性驱动器1包含壳体2，壳体2包括具有直径跃变的通道孔。环形的机电驱动单元3配置在壳体2中，使得机电驱动单元3的面对表面抵靠壳体2的内表面而被支撑，该内表面由于通道孔的直径跃变而设置。机电驱动单元3的面对表面粘接至壳体2的内表面。优选地形成为具有杆形状并且具有圆形横截面的传动元件4联接到机电驱动单元3。传动元件4在轴向方向上具有如下的延伸：传动元件4的部段A1在壳体2内延伸，并且传动元件4的另外的优选更大的部段A2从壳体2突出(见图1)。在本实施例中，中空圆柱形的中间元件5插入环形的机电驱动单元3的开口中，其中中间元件5的轴环支撑在机电驱动元件3的另外的面对表面上。在优选实施例中，中间元件5粘接至机电驱动单元。传动元件4被配置成使得其穿过中间元件5的开口而突出，并且在优选实施例中粘接至中间元件5。传动元件4因此牢固地连接到机电驱动单元3。
机电驱动单元通常被预加载以确保正常运行。机电驱动单元3的工作范围通过预加载以选择性的方式设定。特别地，因此能够调节机电驱动单元3的变形运动的平衡。为此，在壳体2的一端的通道孔中设置有基本上体现为螺钉的预加载装置6。为此，通道孔的相应部段设置有螺纹，预加载装置6能够拧入到螺纹中。在本实施例中，预加载装置6能够经由中间元件5上的轴环将高预加载力最佳地施加到机电驱动单元3上。预加载力约为机电驱动单元3阻滞力的1/3。为了精确调节预加载力，预加载装置6包括膜片弹簧，该膜片弹簧配置在螺钉和中间元件5的轴环之间。膜片弹簧是纯压缩弹簧，其专门针对机电驱动单元3的轴向预加载而设置，并非有助于传动元件4的安装。
圆柱形衬套形式的引导元件7插入壳体2另一侧的通道孔中。引导元件7包括位于壳体2内的部分和位于壳体2外部的部分。引导元件7优选粘接和/或压入或拧入壳体2中。传动元件4穿过引导元件7而突出。至少部分地，优选在传动元件4从壳体2突出所处的引导元件7的端部段处，通过引导元件7设置传动元件4的无间隙引导。因此，引导元件7相当于滑动轴承，其作为第一支承点L1将传动元件4支撑在壳体2上，以在轴向方向上能够滑动并且在垂直于轴向方向的方向上不能移动。壳体2中的第二支承点L2通过从传动元件4到机电驱动单元3的固定连接而设置，机电驱动单元3通过预加载装置6固定在壳体2中。
传动元件4在引导元件7中的上述无间隙引导特别是通过传动元件4和引导元件7的材料和直径的选择实现的。为此，传动元件4由比引导元件7硬的材料制成。传动元件4优选地由陶瓷材料制成并且引导元件7由塑料材料制成或至少包括塑料材料。塑料材料能够包括改善滑动和/或减少磨损的添加剂。传动元件4的外径与引导元件7的内径相比尺寸过大，因此在传动元件4和引导元件7之间存在相应的过盈配合。传动元件4和引导元件7优选地彼此匹配，使得在传动元件4从引导元件7突出所处的引导元件7的端部段中存在过盈配合。引导元件7的该端部段布置在引导元件7的位于壳体2外部的部分中。因此，支承点L1位于壳体2的外部。由于所描述的材料和直径的选择，传动元件4独立于引导元件7的材料而实现无间隙引导。引导元件7与传动元件4之间的摩擦力，即推动传动元件4通过引导元件4所需要施加的轴向力的范围为：0.1推力＜摩擦力＜推力。
引导元件7位于壳体2内的部分仅在有限的程度上适用于形成限定的配合，因为例如在压入引导元件7的情况下，来自壳体2的力作用于引导元件的该部分7。
此外，通过引导元件7的上述端部段对传动元件4的引导导致支承点L1和L2之间的较大距离，其中作用在支承点L1和L2上的力由于各自的杠杆长度而能够保持得较低。在本实施例中，支承点L1和L2之间的距离约为机电驱动单元3的轴向长度的两倍。
通过施加电压，机电驱动单元3能够被激励成进行平移变形运动，该平移变形运动被传递到联接的传动元件4。在从壳体2突出的传动元件4的第二部段A2上的接合点E处摩擦接触的待驱动元件8，通过传动元件4的平移运动和上述具有限定的推力的粘滑效应而沿传动元件4的轴向方向移动。待驱动元件8通过机电驱动单元3的选择性电致动能够沿传动元件4精确定位。
预加载装置6施加在机电驱动单元3上的预加载力通常是作用在待驱动元件8上的推力的二十倍，至少十倍。
图4示出了线性驱动器的另外的实施例。与第一实施例的区别基本上在于，引导元件7集成在预加载装置6中，并且传动元件4突出穿过预加载装置6。通过这种方式，机电线性驱动器能够形成得甚至更加紧凑。在该实施例中，支承点L1和L2之间的距离大约对应于机电驱动单元3的轴向长度。
附图标记列表
1 机电线性驱动器
2 壳体
3 机电驱动单元
4 传动元件
5 中间元件
6 预加载装置
7 引导元件
8 待驱动元件
A1 传动元件的第一部段
A2 传动元件的第二部段
E 待驱动元件与传动元件的接合点
L1 传动元件的第一支承点
L2 传动元件的第二支承点
Claims (14)
1.一种机电线性驱动器(1)，其包括
壳体(2)，
机电驱动单元(3)，
传动元件(4)，其联接到所述机电驱动单元(3)，
待驱动元件(8)，其与所述传动元件(4)摩擦接触，其中
所述传动元件(4)相对于所述壳体(2)安装在至少两个支承点(L1、L2)上，其特征在于
所述待驱动元件(8)在所有支承点(L1、L2)外部的接合点(E)处与所述传动元件(4)摩擦接触，其中所述传动元件(4)的位于所述支承点(L1、L2)之间的第一部段(A1)在所述壳体(2)内延伸和/或所述传动元件(4)的位于所有支承点(L1、L2)外部的第二部段(A2)从所述壳体(2)突出。
2.根据权利要求1所述的机电线性驱动器，其特征在于所述机电驱动单元(3)优选以刚性压入配合的方式配置在所述壳体(2)中，并且形成所述传动元件(4)的所述支承点(L1、L2)中的一个。
3.根据权利要求1或2所述的机电线性驱动器，其特征在于所述机电线性驱动器(1)包括形成所述传动元件(4)的所述支承点(L1、L2)中的一个的引导元件(7)，其中所述引导元件(7)将所述传动元件(4)安装成优选地在轴向方向上能够滑动，其中所述引导元件(7)优选地被构造为衬套，所述传动元件(4)穿过所述衬套而突出。
4.根据权利要求3所述的机电线性驱动器，其特征在于所述引导元件(7)包括位于所述壳体(2)内的部分和位于所述壳体(2)外部的部分。
5.根据前述权利要求中的一项所述的机电线性驱动器，其特征在于所述机电线性驱动器(1)包括预加载装置(6)，所述预加载装置(6)被构造为抵靠所述壳体(2)，优选地抵靠所述壳体(2)的内表面对所述机电驱动单元(3)进行预加载，其中所述预加载装置(6)能够优选地拧入所述壳体(2)中，并且特别优选地包括膜片弹簧。
6.根据前述权利要求中的一项所述的机电线性驱动器，其特征在于所述机电线性驱动器(1)包括中间元件(5)，所述中间元件(5)牢固地连接到所述传动元件(4)，并且优选地以使得所述预加载装置(6)的预加载力能够经由所述中间元件(5)施加到所述机电驱动单元(3)上的方式至少部分地配置在所述传动元件(4)和所述机电驱动单元(3)之间。
7.根据前述权利要求中的一项所述的机电线性驱动器，其特征在于所述机电驱动单元(3)由压电材料或电致伸缩材料或磁致伸缩材料制成。
8.根据前述权利要求中的一项所述的机电线性驱动器，其特征在于所述机电驱动单元(3)具有环形形状或中空圆柱形形状和/或所述传动元件(4)形成为优选地具有圆形横截面的杆状，其中所述中间元件(5)优选地与所述机电驱动单元(3)同心配置。
9.根据权利要求6所述的机电线性驱动器，其特征在于所述中间元件(5)以刚性材料配合的方式连接到所述传动元件(4)和/或所述机电驱动单元(3)。
10.根据权利要求3所述的机电线性驱动器，其特征在于所述传动元件(4)由比所述引导元件(7)硬的材料形成，其中所述传动元件(4)优选地由陶瓷材料制成并且所述引导元件(7)优选地包括塑料材料和/或优选地由塑料材料制成，其中所述塑料材料包括改善滑动和/或减少磨损的添加剂。
11.根据权利要求10所述的机电线性驱动器，其特征在于所述传动元件(4)通过过盈配合穿过所述引导元件(7)而突出。
12.根据权利要求1所述的机电线性驱动器，其特征在于所述传动元件(4)的所述第一部段(A1)比所述传动元件(4)的所述第二部段(A2)短。
13.根据前述权利要求中的一项所述的机电线性驱动器，其特征在于所述机电驱动单元(3)通过施加电压能够被激励以执行变形运动，其中所述传动元件(4)跟随所述机电驱动单元(3)的变形运动并且由此产生的所述传动元件(4)的运动能够传递到所述待驱动元件(8)，使得后者能够通过限定的推力沿着所述传动元件(4)的轴向方向移动。
14.根据权利要求13所述的机电线性驱动器，其特征在于由所述预加载装置(6)施加到所述机电驱动单元(3)上的所述预加载力是作用在所述待驱动元件(8)上的推力的至少十倍。
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