CN213176683U - 线性致动器和用于探测在线性致动器中的位置的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种线性致动器和用于探测在线性致动器中的位置的系统。线性致动器包括能够转动的主轴（140）、抗转动的主轴螺母（150）用于在转动所述主轴（140）时产生线性运动、万向轴管（200）用于传递所述主轴螺母（150）的线性运动和布置在所述万向轴管（200）之内的磁体元件（170）用于磁性地探测位置，其中，在所述磁体元件（170）与所述主轴（140）之间布置有屏蔽元件（180），以便至少朝着所述主轴（140）屏蔽所述磁体元件（170）的磁场。

Description

线性致动器和用于探测在线性致动器中的位置的系统

技术领域

本实用新型涉及一种线性致动器，带有能够转动的主轴、抗转动的主轴螺母用于在转动主轴时产生线性运动、万向轴管（Schubrohr）用于传递主轴螺母的线性运动和布置在万向轴管之内的磁体元件用于磁性地探测位置。此外，本实用新型涉及一种用于运行线性致动器的方法以及用于探测在线性致动器中的位置的系统。

背景技术

为了探测或查询在线性的驱动系统中的驱动部件（例如活塞杆）的位置，广泛地使用磁体元件、如磁丸（Magnetpillen）和环形磁体。这样的磁体元件与驱动器的线性运动的部件连接。在此，位置查询借助于在固定的壳体处的传感器来进行。一旦所述传感器探测到足够强的磁场，传感器就实施切换功能。

在现有技术中，这种线性致动器是充分地已知的，例如从印刷文献DE102016107388 A1中已知。

在现有技术中不利的是，在已知的线性致动器的情况下部分地导致在磁体元件与其它的铁磁性的结构部件之间的强烈的相互作用。在此，由磁体元件产生的磁场能够如下地被干扰或减弱，使得借助于传感器的可靠的切换不再得到保证。例如存在如下缺点，即磁场将消极的影响施加到球螺纹传动装置（Kugelgewindetrieb，有时也可译为滚珠丝杠传动装置）上。由此附加地，位置查询和使用寿命被消极地损害。

因此，磁体元件相对于其它的铁磁性的结构部件的间距必须足够大。而在线性致动器中力争的紧凑的结构形式刚好不可避免地导致小的间距并且由此导致在磁体元件与铁磁性的结构部件之间的相互作用。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺点，本实用新型基于如下任务，即提出一种经改善的线性致动器，所述线性致动器满足对紧凑的结构的要求并且同时保证可靠的位置查询。本实用新型尤其基于如下任务，即促使磁体元件到球螺纹传动装置上的减小了的相互作用。

根据本实用新型，所述任务在线性致动器方面通过根据本实用新型的线性致动器来解决，在用于运行线性致动器的方法方面通过根据本实用新型的用于运行线性致动器的方法来解决，以及在用于探测在线性致动器中的位置的系统方面通过根据本实用新型的用于探测在线性致动器中的位置的系统来解决。

根据本实用新型的线性致动器的有利的和适宜的设计方案在本实用新型的其它方面中进行说明。

本实用新型基于如下构思，即在磁体元件与主轴之间布置有屏蔽元件，以便至少朝着主轴屏蔽磁体元件的磁场。

根据本实用新型的线性致动器的优点在于：减少其它的铁磁性的结构部件的磁化。在此，尤其防止主轴被磁化并且由此作为条形磁体起作用。由此，还减小对磁体元件的磁场的干扰，这最终积极地作用于相应的传感器的切换行为。也就是说，在线性致动器处的传感器的切换行为被显著地改善或甚至在极限范围中才得到实现。此外，由于被减小的干扰影响，线性致动器的明显较紧凑的结构是可行的。

根据一个优选的实施方式，磁体元件构造为环形磁体。由此，主轴在中心穿过环形磁体地伸出。磁体元件的这样的构造方案是特别适合的，因为以这种方式能够在万向轴管的周缘的每个位置处进行位置的探测。

根据另外的优选的实施方式，线性致动器构造为电的气缸或电的小型滑块。在此，涉及本实用新型的可能的主要使用领域。电的气缸（也被称作电动气缸或电动冲程气缸）是电动马达地运行的调节机组，所述调节机组能够线性地驶出和驶入万向轴管。优选地，电动气缸构造为自锁的线性驱动器，由此在静止状态中不必供应能量。电的小型滑块或还有线性滑块、例如型材轨道滑块（Profilschienenschlitten）是用于具有中等的准确性要求的定位和操纵任务的线性单元。

根据一个特别优选的实施方式，主轴螺母构造为球循环式主轴螺母（Kugelumlaufspindelmutter）、滚子螺纹传动装置或滑动式主轴螺母。由此，例如实现如下优点，即线性致动器能够使万向轴管以小的阻力进行移位。球循环式主轴螺母（也被称作球滚动式主轴螺母）尤其应用在球螺纹传动装置中，这同样呈现本实用新型的可能的主要使用领域。球螺纹传动装置是带有嵌入在螺纹紧固件或主轴与螺母（在此具体为主轴螺母）之间的球的螺旋传动装置。这两个部件各具有螺旋形的槽，所述槽共同形成以球填充的螺旋形的管。

根据一个附加的实施方式，屏蔽元件以铁磁性的材料构造。铁磁性的材料优选地涉及带有相对高的磁导率的钢。由此，例如实现如下技术上的优点，即磁体元件能够借助于其磁力固定在屏蔽元件处，或反之，屏蔽元件能够固定在磁体元件处。因此，屏蔽元件此外能够被使用于有针对性地影响磁场线走向，其中，例如使场线转向离开主轴和主轴螺母并且优选地沿向着传感器的方向进行转向。

根据本实用新型，屏蔽元件有利地构造为环形元件。由此，尤其在磁体元件作为环形磁体的实施方案中，保证主轴相对于磁体元件的全面的屏蔽。

根据另外的实施方式，屏蔽元件具有法兰状的突起部，以便朝着主轴螺母屏蔽磁体元件的磁场。在此，法兰状的突起部作为极片起作用。由此，磁场在其作用下还向外或沿向着致动器壳体的方向增强，在所述致动器壳体处布置有至少一个传感器。附加地，指定如下区域，在所述区域中传感器作出响应。此外，由于作为极片的法兰状的突起部的作用，磁体元件能够很紧密地安放在主轴螺母处，由此实现线性致动器的较短的结构长度。法兰以与套筒组合的方式作为用于磁场的旁路起作用。通过没有相对于磁体的整个高度来实施法兰，磁场能够至少部分地到达外部。

特别有利地，法兰状的突起部结合球螺纹传动装置地起作用。在磁体元件与球螺纹传动装置的球之间的相互作用对线性致动器的运转行为和使用寿命具有消极的影响。在较长的冲程的情况下，干扰影响由于相应地较长的主轴而增加。借助于根据本实用新型的带有法兰状的突起部的屏蔽元件能够避免磁场对在主轴螺母中的球的消极的影响或至少减小到可接受的程度，从而在线性致动器的所有结构尺寸和冲程长度上都保证可靠的位置查询。球螺纹传动装置的运转行为和使用寿命不再通过磁体元件损害。

在此基础上，优选地至少屏蔽元件的法兰状的突起部与磁体元件间隔开地进行布置。由此，在磁体元件与屏蔽元件之间形成缝隙、例如小的空气缝隙，所述缝隙同样积极地作用于场线的走向。在此，磁场指定在传感器的探测区域中。

根据另外的优选的实施方式，在屏蔽元件与主轴之间布置有间隔元件，以便至少朝着主轴间隔开屏蔽元件。由此确保在屏蔽元件与主轴之间的最小间距。此外，避免或至少减弱在间隔元件与主轴之间的可能的磁效应。此外，借助于间隔元件实现磁体元件和屏蔽元件相对于彼此的以及相对于主轴和主轴螺母的准确的固定和定位。磁体元件、屏蔽元件和间隔元件共同形成所谓的磁体组合件。

在此基础上，间隔元件具有径向的突起部，所述突起部布置在磁体元件与主轴螺母之间。径向的突起部确保磁体元件相对于主轴螺母的最小间距。因此，尤其在球螺纹传动装置的情况下，磁场对在主轴螺母中的球的消极的影响被最小化。

此外，间隔元件优选地以非铁磁性的材料构造。非铁磁性的材料优选地涉及铝或塑料。应用这样的材料的优点在于：间隔元件本身不能够被磁化并且由此不能够将消极的影响施加到磁体元件的磁场上。

此外，间隔元件优选地沿轴向的方向直接地毗邻主轴螺母地进行布置。这具有如下优点：由磁体元件、屏蔽元件和间隔元件组成的组合件借助于主轴螺母来固定以防滑动。

在用于运行根据前述实施方式中的一个实施方式的线性致动器的方法方面，所述任务通过根据本实用新型的用于运行线性致动器的方法的特征来解决。根据本实用新型的方法包括步骤：经由布置在万向轴管中的磁体元件磁性地探测位置。

在用于探测在线性致动器中的位置的系统方面，所述任务通过根据本实用新型的用于探测在线性致动器中的位置的系统的特征来解决。根据本实用新型的系统包括根据前述实施方式中的一个实施方式的线性致动器和至少一个布置在线性致动器的致动器壳体处的传感器用于探测由磁体元件引起的磁场。传感器优选地涉及磁场传感器。

借助于所述方法和系统相应地得出与其已经就根据本实用新型的线性致动器而言所阐释的类似的优点。

附图说明

本实用新型的实施例在附图中被示出并且在下面被更详细地描述。其中：

图1示出根据本实用新型的线性致动器的纵剖面的示意性的图示，以及

图2以纵剖面视图示出根据图1的细节II的示意性的透视性图示。

具体实施方式

图1示出根据本实用新型的带有前侧110和背侧120的线性致动器100的纵剖面，其中，线性致动器100在此构造为电动气缸。线性致动器100具有致动器壳体130，能够转动的主轴140、主轴螺母150和磁体组合件160布置在所述致动器壳体中，其中，主轴螺母150在此构造为球循环式主轴螺母。磁体组合件160沿轴向的方向直接地毗邻主轴螺母150地进行布置。主轴140在中心引导穿过主轴螺母150和磁体组合件160。此外，磁体组合件160包含在此构造为环形磁体的磁体元件170以及屏蔽元件180和间隔元件190。磁体组合件160在对图2的描述中还被更详细地阐述。

此外，在致动器壳体130中布置有万向轴管200，所述万向轴管包围主轴140的至少一部分和磁体组合件160，并且在前侧110处从致动器壳体130中伸出。此外，多个传感器210布置在致动器壳体130处或装入到致动器壳体130中，所述传感器在此构造为磁场传感器。传感器210在图1中被标明为在致动器壳体130之内的、由虚线包围的面。

对于本实用新型的描述必要的并且能够足够清楚地识别的构件在图1中已经被完全地标记。为了更好的一般理解，在下面还举出线性致动器100的一些另外的构件。因此，线性致动器100附加地（并且从前侧110沿向着背侧120的方向依次列举）具有六角螺母220、连接件230、引导环240、气缸头部螺纹紧固件250、滑环260、透气的但液体不可穿透的封闭件270、止挡套筒280和止挡环290。例如在线性致动器100的背侧120的区域中实现用于电动马达的接口（未示出）。

线性致动器100在其在此在图1中示出的作为电动气缸的构造方案中是电动马达地运行的调节机组，所述调节机组能够线性地驶出和驶入万向轴管200。在此，主轴140被转动，从而抗转动地布置的主轴螺母150产生线性运动，所述线性运动被传递到万向轴管200上。在万向轴管200之内，具体地说在万向轴管200的背侧120的区域中，布置有磁体元件170用于磁性地探测位置、例如主轴螺母150的位置。屏蔽元件180布置在磁体元件170与主轴140之间，以便朝着主轴140屏蔽磁体元件170的磁场并且使所述磁场沿向着传感器210的方向转向。为了这个目的，屏蔽元件180由铁磁性的材料制造，在此具体地说构造为带有相对高的磁导率的钢套筒。反之，间隔元件190由非铁磁性的材料制造，在此由铝或塑料制造，并且仅仅满足保持和间隔开功能。

至少一个布置在致动器壳体130处的传感器210探测由磁体元件170引起的磁场，一旦磁体元件170如此邻近传感器210，使得达到预先界定的磁场强度，对此传感器210就实施切换功能。

图2示出源于图1的线性致动器100的磁体组合件160，包括磁体元件170、屏蔽元件180和间隔元件190。为了简化描述，对于前侧110和背侧120的标记还被保留在图2中。如在此才能够清楚地识别的那样，屏蔽元件180在背侧120处具有法兰状的突起部300。在此，法兰状的突起部300作为极片起作用，所述极片沿轴向方向挤压磁场。也就是说，磁场线在宽度上偏离并且由此使磁场在其作用下向外或沿向着致动器壳体130的方向增强，在所述致动器壳体处布置有至少一个传感器210。

法兰状的突起部300与磁体元件170间隔开地进行布置并且与所述磁体元件一起形成空气缝隙310。所述空气缝隙310借助于间隔元件190的特别的结构形式来实现，所述间隔元件作为一种不仅用于磁体元件170而且用于屏蔽元件180的止挡部起作用。空气缝隙310积极地作用于磁场线的走向并且指定并且由此使用于借助于传感器来探测的磁场增强。此外，在间隔元件190的背侧120上布置有径向的突起部320，所述突起部确保磁体组合件160相对于相邻地布置的主轴螺母150的预先界定的间距。

结合本实用新型的各个实施方式来阐释和示出的所有特征能够以不同的组合的方式设置在根据本实用新型的主题中，以便同时实现其有利的作用。

本实用新型的保护范围通过要求保护的技术方案给出并且不受限于在说明书中所阐释的或在图中所示出的特征。

附图标记列表

100 线性致动器

110 前侧

120 背侧

130 致动器壳体

140 主轴

150 主轴螺母

160 磁体组合件

170 磁体元件

180 屏蔽元件

190 间隔元件

200 万向轴管

210 传感器

220 六角螺母

230 连接件

240 引导环

250 气缸头部螺纹紧固件

260 滑环

270 封闭件

280 止挡套筒

290 止挡环

300 法兰状的突起部

310 空气缝隙

320 径向的突起部。

Claims (13)

1.线性致动器（100），包括：

能够转动的主轴（140），

抗转动的主轴螺母（150）用于在转动所述主轴（140）时产生线性运动，

万向轴管（200）用于传递所述主轴螺母（150）的线性运动，和

布置在所述万向轴管（200）之内的磁体元件（170）用于磁性地探测位置，

其特征在于，

在所述磁体元件（170）与所述主轴（140）之间布置有屏蔽元件（180），以便至少朝着所述主轴（140）屏蔽所述磁体元件（170）的磁场。

2.根据权利要求1所述的线性致动器（100），其特征在于，所述磁体元件（170）构造为环形磁体。

3.根据权利要求1或2所述的线性致动器（100），其特征在于，所述线性致动器构造为电的气缸或电的小型滑块。

4.根据权利要求1所述的线性致动器（100），其特征在于，所述主轴螺母（150）构造为球循环式主轴螺母、滚子螺纹传动装置或滑动式主轴螺母。

5.根据权利要求1所述的线性致动器（100），其特征在于，所述屏蔽元件（180）以铁磁性的材料构造。

6.根据权利要求1所述的线性致动器（100），其特征在于，所述屏蔽元件（180）构造为环形元件。

7.根据权利要求1所述的线性致动器（100），其特征在于，所述屏蔽元件（180）具有法兰状的突起部（300），以便朝着所述主轴螺母（150）屏蔽所述磁体元件（170）的磁场。

8.根据权利要求7所述的线性致动器（100），其特征在于，至少所述屏蔽元件（180）的法兰状的突起部（300）与所述磁体元件（170）间隔开地进行布置。

9.根据权利要求1所述的线性致动器（100），其特征在于，在所述屏蔽元件（180）与所述主轴（140）之间布置有间隔元件（190），以便至少朝着所述主轴（140）间隔开所述屏蔽元件（180）。

10.根据权利要求9所述的线性致动器（100），其特征在于，所述间隔元件（190）具有径向的突起部（320），所述径向的突起部布置在磁体元件（170）与主轴螺母（150）之间。

11.根据权利要求9或10所述的线性致动器（100），其特征在于，所述间隔元件（190）以非铁磁性的材料构造。

12.根据权利要求9所述的线性致动器（100），其特征在于，所述间隔元件（190）沿轴向的方向直接地毗邻所述主轴螺母（150）地进行布置。

13.用于探测在线性致动器中的位置的系统，包括

根据权利要求1至12中任一项所述的线性致动器（100），和

至少一个布置在所述线性致动器（100）的致动器壳体（130）处的传感器（210）用于探测由所述磁体元件（170）引起的磁场。

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