[Technisches Gebiet der Erfindung][Technical Field of the Invention]
Die Erfindung betrifft einen Linear-Stellantrieb mit verbesserter Positionierungsgenauigkeit der Abtriebswelle.The invention relates to a linear actuator with improved positioning accuracy of the output shaft.
[Technischer Hintergrund der Erfindung]TECHNICAL BACKGROUND OF THE INVENTION
In der Patentoffenlegungsschrift 2001-95192, zum Beispiel, befindet sich eine Beschreibung in Bezug auf die Begrenzung des Bewegungsbereichs der Abtriebswelle eines Linear-Stellantriebs, wobei es hier allerdings nicht um die Positionierung der Abtriebswelle geht. Um dem komplizierten Aufbau entgegenzukommen, und gleichzeitig auch kostengünstiges Material zu verwenden, wurde ein Gehäuse für einen Linear-Stellantrieb bislang durch Kunststoff-Spritzen hergestellt. Bisher wurde die Ausgangsposition der Abtriebswelle festgelegt, indem die Position, an welcher der am freiliegenden Teil der Abtriebswelle montierte Kopf gegen das Gehäuse gedrückt wurde, als Bezugsposition genommen wurde, wobei dann der Rotor um einige Pulse gedreht wurde, und die Stelle, in welche die Welle vorgerückt war, als Ausgangsposition genommen wurde. Je nach Anwendung ist jedoch eine Ausgangspositionseinstellung anhand der Verwendung des freiliegenden Teils der Abtriebswelle nicht möglich.For example, in Patent Laid-Open Publication No. 2001-95192, there is a description regarding limitation of the range of movement of the output shaft of a linear actuator, but this is not about the positioning of the output shaft. In order to accommodate the complicated structure, and at the same time to use inexpensive material, a housing for a linear actuator has been produced by plastic syringes. So far, the output position of the output shaft has been determined by the position at which the mounted on the exposed part of the output shaft head was pressed against the housing, was taken as a reference position, in which case the rotor was rotated by a few pulses, and the point into which Wave was advanced when starting position was taken. However, depending on the application, starting position adjustment is not possible based on the use of the exposed part of the output shaft.
[Übersicht der Erfindung][Overview of the Invention]
[Die durch die Erfindung zu lösende Aufgabe][The Problem to be Solved by the Invention]
Falls eine Positionierung der Ausgangsposition anhand des freiliegenden Teils der Welle, wie oben beschrieben, nicht möglich ist, wird ein Mechanismus benötigt, bei welchem die Ausgangsposition des Bewegungsbereichs der Abtriebswelle anhand der inneren Konstruktion des Gehäuses, welches auch als Rahmen des Linear-Stellantriebs fungiert, festgelegt wird. In diesem Fall wird ein Mechanismus verwendet, bei welchem die Ausgangsposition auf Basis einer Position festgelegt wird, über welche die Hauptachse sich nicht mehr weiter bewegt. Falls jedoch das Gehäuse aus gespritzten Kunststoff aufgebaut ist, kann die Position, über welche die Abtriebswelle sich nicht mehr weiter bewegt, aufgrund von Verformung und/oder Elastizität des Kunststoffs nicht klar definiert werden, weshalb das Streben nach Präzision der Ausgangsposition seine Grenzen hatte.If positioning of the home position from the exposed portion of the shaft as described above is not possible, a mechanism is needed in which the home position of the range of movement of the output shaft is determined by the internal structure of the housing which also serves as the frame of the linear actuator. is determined. In this case, a mechanism is used in which the home position is determined based on a position over which the main axis stops moving. However, if the housing is constructed of molded plastic, the position over which the output shaft stops moving can not be clearly defined due to deformation and / or elasticity of the plastic, and therefore the pursuit of precision of initial position has its limits.
In Hinblick auf diese Hintergründe ist es Ziel der Erfindung, einen Linear-Stellantrieb zu schaffen, bei welchem ein Teil, welches sich zusammen mit der Bewegung der Abtriebswelle bewegt, mit einem bestimmten Teil im Inneren des Gehäuses in Berührung kommt, und auf Basis dieses Zustands die Ausgangsposition der Abtriebswelle unter hoher Genauigkeit bestimmt werden kann.In view of these background, the object of the invention is to provide a linear actuator in which a part which moves together with the movement of the output shaft comes in contact with a certain part inside the housing and based on this state the output position of the output shaft can be determined with high accuracy.
[Mittel zur Lösung der Aufgabe][Means to solve the problem]
Die in Anspruch 1 beschriebene Erfindung betrifft einen Linear-Stellantrieb mit einer Statoreinheit, einer Rotoreinheit, welche im Inneren der Statoreinheit angeordnet und drehbar gelagert ist, und mit einer Abtriebswelle, welche durch die Umwandlung der Drehbewegung der Rotoreinheit in eine Linearbewegung eine Linearbewegung durchführt, und mit einem Innengewindeabschnitt, welcher an der Innenseite der Rotoreinheit vorgesehen ist, und einem Außengewindeabschnitt, der an der Abtriebswelle angeordnet ist und welcher mit dem Innengewindeabschnitt verschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abtriebswelle ein Vorsprung angeordnet ist und dass ein die Statoreinheit haltendes und die Abtriebswelle aufnehmendes Gehäuse vorgesehen ist und dass ein begrenzendes Bauteil vorgesehen ist, welches am Gehäuse befestigt ist und durch Berührung mit dem Vorsprung die Bewegung der Abtriebswelle in axialer Richtung begrenzt und somit die Ausgangsposition der Abtriebswelle bestimmt. Gemäß der in Anspruch 1 beschriebenen Erfindung ist durch das begrenzende Bauteil die Ausgangsposition der Abtriebswelle bestimmbar, wodurch die Positionierungsgenauigkeit der Abtriebswelle erhöht werden kann.The invention described in claim 1 relates to a linear actuator with a stator, a rotor unit, which is arranged inside the stator and rotatably supported, and with an output shaft, which performs a linear motion by converting the rotational movement of the rotor unit in a linear movement, and with a female threaded portion provided on the inner side of the rotor unit and a male threaded portion disposed on the output shaft and bolted to the female threaded portion, characterized in that a projection is disposed on the output shaft and that the stator unit holds and the Output shaft receiving housing is provided and that a limiting component is provided which is fixed to the housing and limited by contact with the projection, the movement of the output shaft in the axial direction and thus determines the starting position of the output shaft. According to the invention described in claim 1, the output position of the output shaft can be determined by the limiting component, whereby the positioning accuracy of the output shaft can be increased.
Weiterhin ist die Erfindung in Anspruch 2, in Bezug auf die in Anspruch 1 beschriebene Erfindung, dadurch gekennzeichnet, dass das begrenzende Bauteil aus einem Material besteht, welches eine größere Härte aufweist als das das Gehäuse bildende Material. Gemäß der in Anspruch 2 beschriebenen Erfindung kann eine Verringerung der Positionierungsgenauigkeit der Abtriebswelle aufgrund von Verformung am Gehäuse verringert werden.Furthermore, the invention in claim 2, with respect to the invention described in claim 1, characterized in that the limiting member consists of a material which has a greater hardness than the housing forming material. According to the invention described in claim 2, a reduction in the positioning accuracy of the output shaft due to deformation of the housing can be reduced.
Weiterhin ist die Erfindung in Anspruch 3, in Bezug auf die in Anspruch 2 beschriebene Erfindung, dadurch gekennzeichnet, dass das begrenzende Bauteil aus einem flachen, ringförmigen Metallmaterial gebildet ist. Gemäß der in Anspruch 3 beschriebenen Erfindung ist zunächst das begrenzende Bauteil flach, wodurch der über das begrenzende Bauteil zum Gehäuse geleitete Druck verteilt wird, und somit eine Verformung des Gehäuses, welche durch den Kontakt zwischen dem Vorsprung der Abtriebswelle und dem begrenzenden Bauteil verursacht wird, verringert werden kann. Ferner wird dadurch, dass das begrenzende Bauteil aus einem Metall mit größerer Härte gebildet ist, eine effektivere Verteilung des Drucks von dem begrenzenden Bauteil auf das Gehäuse erzielt.Furthermore, the invention in claim 3, with respect to the invention described in claim 2, characterized in that the limiting member is formed of a flat, annular metal material. According to the invention described in claim 3, firstly, the limiting member is flat, whereby the distributed over the limiting member to the housing pressure is distributed, and thus a deformation of the housing, which is caused by the contact between the projection of the output shaft and the limiting component, can be reduced. Further, by forming the restricting member from a metal of greater hardness, a more effective distribution of pressure from the restricting member to the housing is achieved.
Weiterhin ist die Erfindung in Anspruch 4, in Bezug auf die in Anspruch 2 oder 3 beschriebene Erfindung, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus Kunststoff gebildet ist, wobei das begrenzende Bauteil einteilig mit dem Gehäuse geformt ist. Gemäß der in Anspruch 4 beschriebenen Erfindung ist das begrenzende Bauteil einteilig mit dem Gehäuse geformt, wodurch eine hohe Positionsgenauigkeit des begrenzenden Bauteils möglich ist. Ferner kann durch das Erzielen der Positionsgenauigkeit des begrenzenden Bauteils auch die Positionsgenauigkeit der Abtriebswelle, welche von der Position des begrenzenden Bauteils abhängig ist, erhöht werden.Furthermore, the invention is in claim 4, with respect to that described in claim 2 or 3 Invention, characterized in that the housing is formed of plastic, wherein the limiting member is formed integrally with the housing. According to the invention described in claim 4, the limiting member is formed integrally with the housing, whereby a high positional accuracy of the limiting member is possible. Further, by achieving the positional accuracy of the restricting member, the positional accuracy of the output shaft which depends on the position of the restricting member can also be increased.
Weiterhin ist die Erfindung in Anspruch 5, in Bezug auf die in Anspruch 4 beschriebene Erfindung, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus einem Glasfüllstoff enthaltenden Kunststoff besteht. Gemäß der in Anspruch 5 beschriebenen Erfindung wird durch das Vermischen mit Glasfüllstoff eine thermische Ausdehnung und eine thermische Schrumpfung verringert, wodurch ein Gehäuse mit geringer thermischer Verformung geschaffen wird. Durch das Verringern von Verformung am Gehäuse durch thermische Änderungen kann die Positionsgenauigkeit des am Gehäuse befestigten begrenzenden Bauteils erhöht werden, wodurch die Position der Abtriebs- welle, welche von der Position des begrenzenden Bauteils abhängt, unter hoher Genauigkeit bestimmt werden.Furthermore, the invention in claim 5, with respect to the invention described in claim 4, characterized in that the housing consists of a glass filler-containing plastic. According to the invention described in claim 5, mixing with glass filler reduces thermal expansion and thermal shrinkage, thereby providing a housing with low thermal distortion. By reducing deformation of the housing by thermal changes, the positional accuracy of the limiting member fixed to the housing can be increased, whereby the position of the driven shaft, which depends on the position of the limiting member, are determined with high accuracy.
[Wirkung der Erfindung]Effect of the Invention
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Linear-Stellantrieb geschaffen werden, bei welchem ein Teil, das sich im Zusammenhang mit der Bewegung der Abtriebswelle bewegt, mit einer bestimmten Stelle im inneren des Gehäuses in Berührung kommt, und auf Basis dieses Zustands die Ausgangsposition der Abtriebswelle unter hoher Genauigkeit bestimmt wird.According to the present invention, there can be provided a linear actuator in which a part moving in association with the movement of the output shaft comes into contact with a certain position inside the housing, and based on this state underlies the output position of the output shaft high accuracy is determined.
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen][Brief Description of the Drawings]
1 zeigt einen Querschnitt eines Linear-Stellantriebs gemäß einer Ausführungsform. 1 shows a cross section of a linear actuator according to one embodiment.
2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A-A' in 1. 2 shows a cross section along the line AA 'in 1 ,
[Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform]DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT
(Aufbau)(Construction)
1 zeigt einen Linear-Stellantrieb 1 gemäß der Ausführungsform. Der Linear-Stellantrieb 1 hat ein Gehäuse 2, bestehend aus einem Kunststoff, einen Stifthalter 3 und eine Statoranordnung 4. Das Gehäuse 2, der Stifthalter 3 und die Statoranordnung 4 sind einteilig verbunden und bilden den Rahmen des Linear-Stellantriebs 1. 1 shows a linear actuator 1 according to the embodiment. The linear actuator 1 has a housing 2 , consisting of a plastic, a pen holder 3 and a stator assembly 4 , The housing 2 , the pencil holder 3 and the stator assembly 4 are connected in one piece and form the frame of the linear actuator 1 ,
Das Gehäuse 2, der Stifthalter 3 und die Statoranordnung 4 werden in einem Gussverfahren (Spritzguss) unter Verwendung von Kunststoff-Rohmaterial ausgeformt. Hier wird als Kunststoffmaterial für das Gehäuse 2 ein PA6T (Nylon 6) mit einem Glasfüllstoff verwendet. Das Material für die anderen Teile wird nicht besonders beschränkt, wobei hier jedoch ein herkömmlicher Kunststoff (z. B. PBT mit Glasfüllstoff) verwendet wird. Im gezeigten Beispiel wird als Kunststoffmaterial für das Gehäuse 2 ein PA6T (Nylon 6) verwendet, in welchem 50 Gewichts% an Glasfüllstoffen (faserförmig) von etwa 6 bis 30 μm Länge verteilt enthalten ist. Der Gehalt an Glasfüllstoff im Kunststoff wird aus einem Bereich von etwa 15 Gewichts% bis 60 Gewichts% gewählt. Weiterhin ist es auch möglich, statt einem Glasfüllstoff (faserförmig) Glasperlen (körnig) zu verwenden. Falls Glasperlen verwendet werden, sollte deren Durchmesser etwa 5 bis 50 μm betragen. Auch soll bei Verwendung von Glasperlen deren Gehalt im Kunststoff das Gleiche betragen, wie bei der Verwendung von Glasfüllstoffen.The housing 2 , the pencil holder 3 and the stator assembly 4 are formed in a casting process (injection molding) using plastic raw material. Here is called plastic material for the housing 2 a PA6T (nylon 6 ) with a glass filler used. The material for the other parts is not particularly limited, but here, a conventional plastic (eg, PBT with glass filler) is used. In the example shown is as a plastic material for the housing 2 a PA6T (nylon 6 ) in which 50% by weight of glass fillers (fibrous) of about 6 to 30 μm in length is distributed. The content of glass filler in the plastic is selected from a range of about 15% by weight to 60% by weight. Furthermore, it is also possible to use glass beads (granular) instead of a glass filler (fibrous). If glass beads are used, their diameter should be about 5 to 50 μm. Also, when using glass beads, their content in the plastic should be the same as with the use of glass fillers.
Falls die Fasernlänge des Glasfüllstoffs kleiner ist als oben beschrieben, vermindert sich der Effekt zur Verringerung von thermischer Ausdehnung und thermischer Schrumpfung am Formstück, und falls der oben genannte Bereich überschritten wird, wird die Formbarkeit beeinträchtigt. Weiterhin ist zu beachten, dass bei einem den oben genannten Bereich unter- schreitenden Glasfüllstoffgehalt der Effekt zur Verringerung von thermischer Ausdehnung und thermischer Schrumpfung verringert wird, und bei einem den oben genannten Bereich überschreitenden Glasfüllstoffgehalt die Formbarkeit während des Formens beeinträchtigt wird.If the fiber length of the glass filler is smaller than described above, the effect of reducing thermal expansion and thermal shrinkage on the molded article decreases, and if the above-mentioned range is exceeded, moldability is impaired. Furthermore, it should be noted that if the glass filler content falls below the above-mentioned range, the effect of reducing thermal expansion and thermal shrinkage is reduced, and if the glass filler content exceeds the above range, moldability during molding will be impaired.
An der Innenseite des durch das Gehäuse 2, den Stifthalter 3 und die Statoranordnung 4 gebildeten Rahmens ist eine Statoreinheit 10 befestigt. Die Statoreinheit 10 ist im Wesentlichen zylinderförmig und nimmt die später erwähnte Rotoreinheit 30 drehbar auf. Die Statoreinheit 10 besteht aus Statorrückschluss 11, Statorrückschluss 12, Spulenkörper 13, Spule (Magnetfeldspule) 14, Spulenabdeckung 15, Spulenkörper 16, Spule (Magnetfeldspule) 17 und Spulenabdeckung 18.On the inside of the case 2 , the pen holder 3 and the stator assembly 4 formed frame is a stator unit 10 attached. The stator unit 10 is substantially cylindrical and takes the later-mentioned rotor unit 30 rotatable. The stator unit 10 consists of stator yoke 11 , Stator feedback 12 , Bobbin 13 , Coil (magnetic field coil) 14 , Coil cover 15 , Bobbin 16 , Coil (magnetic field coil) 17 and coil cover 18 ,
Die Statorrückschlüsse 11 und 12 sind Statorrückschlüsse eines Klauenpol-Schrittmotors und haben einen in axialer Richtung aufgeteilten Aufbau. Obwohl es von der Figur nicht zu entnehmen ist, weisen die Statorrückschlüsse 11 und 12 mehrere in axialer Richtung verlaufende Polzähne auf (nicht dargestellt). Die Polzähne des Statorrückschlusses 11 stehen wechselweise mit den Polzähnen des Statorrückschlusses 12 in Eingriff, wobei ein Spalt zwischen ihnen verbleibt. Ein Teil dieses Spalts ist unter 23 zu sehen. In diesem Spaltteil wird der Weg für den durch die Spulen 14 und 17 generierten magnetischen Fluss gebildet. Die Polzähne der Statorrückschlüsse 11 und 12 stehen in Umfangsrichtung unter Bildung eines Spalts nebeneinander, wodurch der magnetische Pfad in diesem Spalt Bestandteile in Umfangsrichtung des Außenumfangs der später erwähnten Rotoreinheit 30 besitzt.The stator yokes 11 and 12 are stator yokes of a claw-pole stepping motor and have a structure divided in the axial direction. Although it is not apparent from the figure, have the Statorrückschlüsse 11 and 12 a plurality of extending in the axial direction of the pole teeth (not shown). The pole teeth of the stator yoke 11 stand alternately with the pole teeth of the stator yoke 12 engaged, leaving a gap between them. Part of this gap is under 23 to see. In this gap part is the way for through the coils 14 and 17 generated formed magnetic flux. The pole teeth of the stator yokes 11 and 12 are in the circumferential direction to form a gap next to each other, whereby the magnetic path in this gap components in the circumferential direction of the outer periphery of the later-mentioned rotor unit 30 has.
Auf der Innenseite des Statorrückschlusses 11 ist der aus Kunststoff gebildete Spulenkörper 13 angeordnet, und auf diesen Spulenkörper ist die Spule 14, welche als Magnetfeldspule dient, gewickelt. Gleichzeitig ist auf der Innenseite des Statorrückschlusses 12 der aus Kunststoff bestehende Spulenkörper 16 angeordnet, wobei auf diesen Spulenkörper eine Spule 17, welche als Magnetfeldspule dient, gewickelt ist. Die Spulenabdeckung 15 deckt die Außenseite der auf den Spulenkörper 13 gewickelten Spulen 14 ab, während die Spulenabdeckung 18 die Außenseite der auf den Spulenkörper 16 gewickelten Spule 17 abdeckt. Am Spulenkörper 13 ist ein Anschlussstift 19 befestigt, wobei am Spulenkörper 16 ein Anschlussstift 20 befestigt ist. Am Anschlussstift 19 und 20 sind ein Ende der die Spulen 14 und 17 formenden Wicklungen (Kupferlackdraht) angeschlossen, und weiterhin sind die Anschlussstifte 19 und 20 an einer Schaltung auf der Leiterplatte 21 angeschlossen. Die Schaltung auf der Leiterplatte 21 ist an das Kontaktteil für den externen Anschluss 22 angeschlossen. An dieses Kontaktteil für den externen Anschluss wird die Verdrahtung für die Zuführung eines Antriebsstroms (Antriebsignals) zum Antrieb des Linear-Stellantriebs 1 angeschlossen.On the inside of the stator yoke 11 is the bobbin made of plastic 13 arranged, and on this bobbin is the coil 14 , which serves as a magnetic field coil, wound. At the same time is on the inside of the stator yoke 12 the plastic bobbin 16 arranged, with a coil on this bobbin 17 , which serves as a magnetic field coil, is wound. The coil cover 15 covers the outside of the bobbin 13 wound coils 14 off while the coil cover 18 the outside of the bobbin 16 wound coil 17 covers. At the bobbin 13 is a pin 19 attached, being on the bobbin 16 a pin 20 is attached. At the connection pin 19 and 20 are one end of the coils 14 and 17 forming windings (enameled copper wire) connected, and continue to be the connection pins 19 and 20 on a circuit on the circuit board 21 connected. The circuit on the circuit board 21 is to the contact part for the external connection 22 connected. At this contact part for the external connection is the wiring for the supply of a drive current (drive signal) for driving the linear actuator 1 connected.
Auf der Innenseite der Statoreinheit 10 ist eine Rotoreinheit 30, welche in einem drehbaren Zustand gegenüber dieser Statoreinheit ist, angeordnet. Die Rotoreinheit 30 besteht aus einem Rotormagnet 31, einem Rotormagnet-Befestigungsteil 32, einem Rotorelement 33 und einem Innengewindeabschnitt 34. Der Rotormagnet 31 ist ein zylindrischer Permanentmagnet, welcher derart magnetisiert ist, dass sich die Pole in Umfangsrichtung abwechseln. Das Rotormagnet-Befestigungsteil 32 hat die Aufgabe, den Rotormagnet zu halten, wobei ein Teil davon im Rotorelement 33 eingebettet ist. Das Rotorelement 33 ist ein etwa zylinderförmiges Teil aus gespritzten Kunststoff. Im Rotorelement 33 sind der Innengewindeabschnitt 34 und das Rotormagnet–Befestigungsteil 32 eingebettet. Der Innengewindeabschnitt 34 ist eine Mutter mit einem Innengewinde, welche an der inneren Seite des Rotorelements 33 befestigt ist. Indem der Rotormagnet 31, das Rotormagnet-Befestigungsteil 32 und der Innengewindeabschnitt 34 umspritzt werden, ist das Rotorelement 33 einteilig mit dem Rotormagneten 31, dem Rotormagnet-Befestigungsteil 32 und dem Innengewindeabschnitt 34 geformt.On the inside of the stator unit 10 is a rotor unit 30 which is in a rotatable state with respect to this stator unit. The rotor unit 30 consists of a rotor magnet 31 a rotor magnet attachment part 32 , a rotor element 33 and a female threaded portion 34 , The rotor magnet 31 is a cylindrical permanent magnet, which is magnetized such that the poles alternate in the circumferential direction. The rotor magnet attachment part 32 has the task to hold the rotor magnet, with part of it in the rotor element 33 is embedded. The rotor element 33 is an approximately cylindrical part made of injected plastic. In the rotor element 33 are the female thread section 34 and the rotor magnet attachment part 32 embedded. The internal thread section 34 is a nut with an internal thread, which is on the inner side of the rotor element 33 is attached. By the rotor magnet 31 , the rotor magnet attachment part 32 and the female threaded portion 34 to be overmoulded is the rotor element 33 in one piece with the rotor magnet 31 , the rotor magnet attachment part 32 and the female threaded portion 34 shaped.
Das Rotormagnet-Befestigungsteil 32 ist durch ein Lager 47 in einem frei drehbaren Zustand in der Statoranordnung 4 gehalten, und durch ein Lager 48 in einem frei drehbaren Zustand im Gehäuse 2 gehalten. Durch die Lager 47 und 48 ist die Rotoreinheit 30 in einem drehbaren Zustand gegenüber der Statoreinheit.The rotor magnet attachment part 32 is through a warehouse 47 in a freely rotatable state in the stator assembly 4 held, and through a warehouse 48 in a freely rotatable state in the housing 2 held. Through the camps 47 and 48 is the rotor unit 30 in a rotatable state relative to the stator unit.
Auf der Innenseite des Innengewindeabschnitts 34 ist ein Außengewindeabschnitt 41 verschraubt. Dieser Außengewindeabschnitt ist ein Teil einer Abtriebswelle 42, welche die Form einer langen Stange hat, wobei der Außenumfang die Form eines kreisförmigen Zylinders mit eingeschnittenem Außengewinde aufweist. Ein Teil der Abtriebswelle 42 ist im Inneren des Linear-Stellantriebs 1 (im Inneren des aus Gehäuse 2, Stifthalter 3 und Statoranordnung 4 bestehenden Rahmens) untergebracht, wobei der andere Teil zur Außenseite (linke Seite von 1) heraussteht. Ferner ist am vorderen Ende des herausstehenden Teils der Abtriebswelle 42 ein Kopf 51 montiert.On the inside of the female thread section 34 is a male threaded section 41 screwed. This external thread section is part of an output shaft 42 , which has the shape of a long bar, wherein the outer periphery has the shape of a circular cylinder with external thread cut. Part of the output shaft 42 is inside the linear actuator 1 (inside the out of housing 2 , Pen holder 3 and stator assembly 4 existing frame), wherein the other part to the outside (left side of 1 ) stands out. Further, at the front end of the protruding part of the output shaft 42 a head 51 assembled.
Die 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A-A' in 1 aus axialer Richtung (linke Richtung in 1) gesehen. Wie in den 1 und 2 dargestellt, weist das Gehäuse 2 einen Aufnahmebereich 43 für die Abtriebswelle 42 auf. Wie in 2 dargestellt ist, hat der Aufnahmebereich 43 eine nach oben und unten verlaufende Konstruktion, in axialer Richtung gesehen. Im Teil des Aufnahmebereichs 43 ist an der Abtriebswelle 42 ein Anschlagstift 44 vorgesehen, welcher in das Innere des Aufnahmebereichs 43 passt, und im Inneren des Aufnahmebereichs 43 in axialer Richtung gleiten kann. Der Anschlagstift 44 formt Vorsprünge, welche in einer von der Achse der Abtriebswelle 42 abgewandten Richtung hervorstehen. Der Anschlagstift 44 begrenzt den beweglichen Bereich der Abtriebswelle 42 in axialer Richtung und lässt ferner zu, dass die Abtriebswelle 42 sich nicht gegenüber dem Gehäuse 2 dreht, sondern sich nur in axialer Richtung bewegt. Das heißt, dass der Anschlagstift 44 eine auf den Aufnahmebereich 43 abgestimmte Form hat, sodass die Abtriebswelle 42 zwar in axialer Richtung beweglich ist, sich jedoch gegenüber dem Gehäuse nicht drehen kann. Der Anschlagstift 44 kann als Teil der Abtriebswelle vorgesehen sein, wobei es aber auch möglich ist, ein separates Bauteil an der Abtriebswelle zu befestigen.The 2 shows a cross section along the line AA 'in 1 from the axial direction (left direction in 1 ) seen. As in the 1 and 2 shown, the housing has 2 a recording area 43 for the output shaft 42 on. As in 2 is shown, has the recording area 43 an upward and downward construction, seen in the axial direction. In the part of the reception area 43 is on the output shaft 42 a stop pin 44 provided, which in the interior of the receiving area 43 fits, and inside the receiving area 43 can slide in the axial direction. The stop pin 44 forms projections, which in one of the axis of the output shaft 42 protruding away direction. The stop pin 44 limits the movable range of the output shaft 42 in the axial direction and further allows that the output shaft 42 not facing the case 2 rotates, but only moves in the axial direction. That means that the stop pin 44 one on the receiving area 43 tuned shape, so that the output shaft 42 Although it is movable in the axial direction, but can not rotate relative to the housing. The stop pin 44 may be provided as part of the output shaft, but it is also possible to attach a separate component to the output shaft.
Das Gehäuse 2 weist einen Halteabschnitt 45 auf, um die Abtriebswelle 42 in einem gleitenden Zustand zu halten. An dem Halteabschnitt 45 ist an der Seite des Aufnahmebereichs 43 ein Positionierelement 46 angeordnet. Das Positionierelement 46 begrenzt die Bewegung der Abtriebswelle 42 in axialer Richtung, indem es mit dem Anschlagstift 44 in Berührung kommt, wobei es somit die Funktion eines die Ausgangsposition der Abtriebswelle 42 begrenzenden Bauteils übernimmt. Das Positionierelement 46 ist aus einem Material geformt, welches eine größere Härte aufweist als das das Gehäuse 2 formende Kunststoffmaterial (Nylon 6). In diesem Beispiel ist das Positionierelement 46 aus metallischem Material (Eisen) geformt und hat die Form eines flachen Rings.The housing 2 has a holding section 45 on to the output shaft 42 to keep in a sliding state. At the holding section 45 is at the side of the recording area 43 a positioning element 46 arranged. The positioning element 46 limits the movement of the output shaft 42 in the axial direction by connecting it with the stop pin 44 comes in contact with it, thus it has the function of a starting position of the output shaft 42 limiting component takes over. The positioning element 46 is formed of a material which has a greater hardness than that of the housing 2 plastic molding material (nylon 6 ). In this example, the positioning element is 46 Made of metallic material (iron) and has the shape of a flat ring.
Das Positionierelement 46 wird beim Umspritzen des Gehäuses 2, welches ja eine gespritzte Masse ist, als zu umspritzendes Teil in der Form angeordnet, und ist in einem in das Gehäuse 2 eingebetteten Zustand mit diesem verbunden.The positioning element 46 is when encapsulating the housing 2 , which is indeed a molded mass, arranged as a molded part in the mold, and is in one in the housing 2 embedded state associated with this.
Der Bewegungsbereich der Abtriebswelle 42 ist beschränkt durch den Kopf 51 und den Anschlagstift 44. Das heißt, die Grenze der Bewegung der Abtriebswelle 42 in linker Richtung in 1 ist dort, wo der Anschlagstift 44 mit dem Positionierelement 46 in Berührung kommt, wobei die Grenze der Bewegung der Abtriebswelle 42 in rechter Richtung in 1 dort ist, wo der Kopf 51 mit dem äußeren Teil des Halteabschnitts 45 in Berührung kommt. In einem Zustand, in welchem die Abtriebswelle 42 sich in die linke Richtung in 1 bewegt hat, kommt der Anschlagstift 44 in Berührung mit dem ebenen Teil des flachen ringförmigen Positionierelements 46.The range of motion of the output shaft 42 is limited by the head 51 and the stop pin 44 , That is, the limit of movement of the output shaft 42 in left direction in 1 is where the stop pin is 44 with the positioning element 46 comes into contact with the limit of movement of the output shaft 42 in the right direction in 1 there is where the head 51 with the outer part of the holding section 45 comes into contact. In a state in which the output shaft 42 in the left direction in 1 has moved, the stop pin comes 44 in contact with the flat part of the flat annular positioning member 46 ,
(Beispiel einer Elementarbewegung)(Example of an elementary movement)
Wenn die Polarität des an die Spulen 14 und 17 zu liefernden Stroms in einem geeigneten Zeitpunkt umgeschaltet wird, ändert sich die Richtung des durch die Spulen 14 und 17 erzeugten Magnetflusses periodisch. Dieser Magnetfluss, welcher seine Richtung periodisch ändert, besitzt Bestandteile in Umfangsrichtung am Spalt 23, wodurch magnetische Anziehungskraft und magnetische Abstoßungskraft sich periodisch umschalten, und somit die Rotoreinheit 30 in Drehbewegung versetzt wird. Das Prinzip dieser Drehbewegung gleicht dem Bewegungsprinzip eines Klauenpol-Schrittmotors. Der Betrag der Drehung dieser Rotoreinheit 30 ist proportional zur Anzahl der Pulse des Pulsstroms welcher an die Spulen 14 und 17 geliefert wird. Zum Beispiel verhält es sich so, dass die Rotoreinheit 30 sich X° pro Puls dreht.If the polarity of the coil 14 and 17 Switched to be supplied current at a suitable time, the direction of the changes by the coils 14 and 17 generated magnetic flux periodically. This magnetic flux, which changes its direction periodically, has components in the circumferential direction at the gap 23 , whereby magnetic attraction and magnetic repulsion force periodically switch, and thus the rotor unit 30 is set in rotary motion. The principle of this rotary motion is similar to the movement principle of a claw-pole stepper motor. The amount of rotation of this rotor unit 30 is proportional to the number of pulses of the pulse current which is applied to the coils 14 and 17 is delivered. For example, it behaves so that the rotor unit 30 X ° turns per pulse.
Wenn die Rotoreinheit 30 sich dreht, dreht sich auch der Innengewindeabschnitt 34. Hierbei ist der Außengewindeabschnitt 41 mit dem Innengewindeabschnitt 34 verschraubt, und da die Abtriebswelle 42 (der Außengewindeabschnitt 41) aufgrund der Funktion des Anschlagstiftes 44 nicht drehbar ist, bewegt sich der mit dem Innengewindeabschnitt 34 verschraubte Außengewindeabschnitt 41 gemäß dem Prinzip einer Kugelumlaufspindel in axialer Richtung (linke und rechte Richtung in 1), sobald der Innengewindeabschnitt 34 in Drehung versetzt wird. Der Betrag der Bewegung der Abtriebswelle 42 in axialer Richtung ist proportional zur Anzahl der Pulse des Pulsstroms, welcher an die Spulen 14 und 17 geliefert wird.When the rotor unit 30 turns, also turns the female thread section 34 , Here is the male thread section 41 with the female thread section 34 bolted, and there the output shaft 42 (the external thread section 41 ) due to the function of the stop pin 44 is not rotatable, moves with the female threaded portion 34 screwed male threaded section 41 according to the principle of a ball screw in the axial direction (left and right direction in 1 ) as soon as the female thread section 34 is set in rotation. The amount of movement of the output shaft 42 in the axial direction is proportional to the number of pulses of the pulse current which is applied to the coils 14 and 17 is delivered.
(Die Rolle des Positionierelements)(The role of the positioning element)
Das Positionierelement 46 funktioniert als Bezugsteil zur Bestimmung der Ausgangsposition der Abtriebswelle 42. Folgend wird der Mechanismus zur Bestimmung der Ausgangsposition der Abtriebswelle 42 erklärt. Zunächst wird ein Impulssignal für den Antrieb an die Spulen 14 und 17 geliefert, um die Abtriebswelle 42 in die linke Richtung in 1 zu bewegen. Daraufhin kommt der Anschlagstift 44 mit dem Positionierelement 46 in Berührung und erfasst somit den Zustand, in welchem sich die Abtriebswelle 42 nicht mehr weiter in die linke Richtung in 1 bewegen kann. Diese Erfassung wird dadurch vollzogen, dass der Wert des Pulsstroms für den Antrieb überwacht wird. Anschließend wird ein Pulssignal für den Antrieb (beispielsweise einige Pulse) an die Spulen 14 und 17 geliefert, um die Abtriebswelle 42 in die entgegengesetzte Richtung (rechte Richtung in 1) zu bewegen, wobei somit die Abtriebswelle 42 von der Position, in welcher der Anschlagstift 44 das Positionierelement 46 berührt hat, wieder um eine bestimmte Entfernung in die rechte Richtung in 1 zurückgestellt wird. Nun wird diese Position als Ausgangsposition auf Seite des Regelkreises gespeichert, wobei von nun an von dieser Ausgangsposition die Entfernung anhand der Pulszahl für den Antrieb unter Kontrolle gehalten wird, um somit die Position der Abtriebswelle 42 zu begrenzen.The positioning element 46 works as a reference part to determine the output position of the output shaft 42 , The following is the mechanism for determining the output position of the output shaft 42 explained. First, a pulse signal for the drive to the coils 14 and 17 delivered to the output shaft 42 in the left direction in 1 to move. Then the stop pin comes 44 with the positioning element 46 in contact and thus detects the state in which the output shaft 42 not in the left direction in 1 can move. This detection is accomplished by monitoring the value of the pulse current for the drive. Subsequently, a pulse signal for the drive (for example, some pulses) to the coils 14 and 17 delivered to the output shaft 42 in the opposite direction (right direction in 1 ), thus leaving the output shaft 42 from the position in which the stop pin 44 the positioning element 46 has touched again at a certain distance in the right direction 1 is reset. Now, this position is stored as a starting position on the side of the control loop, from now on from this starting position, the distance based on the pulse number for the drive is kept under control, thus the position of the output shaft 42 to limit.
(Vorteilhafte Eigenschaften)(Advantageous properties)
In dem Zustand, in welchem die Abtriebswelle 42 sich nicht mehr weiter in die linke Richtung in 1 bewegen kann, wird der Druck von der Seite des Anschlagstiftes 44 durch das aus einem metallischen Ringteil bestehenden Positionierelement 46 verteilt, wodurch eine Verformung des Gehäuses 2 im Bereich der Berührungsstelle mit dem Anschlagstift 44 verringert wird. Dadurch, dass diese Verformung am Gehäuse 2 verringert wird, wird vermieden, dass im oben genannten Zustand die Position des Anschlagstiftes 44 ungenau erscheint, wodurch die Positionsgenauigkeit der Abtriebswelle verbessert wird. Insbesondere dadurch, dass das Positionierelement 46 eine flache Ringform aufweist und die Berührung des Anschlagstiftes 44 mit dem Positionierelement 46 an einem ebenen Teil des Positionierelements 46 (an einem flachen Teil des Rings) geschieht, kann der Druck, welchem das Positionierelement 46 ausgesetzt ist, auf einer flachen Ebene aufgefangen werden. Dadurch wird der Druck, welcher auf das Gehäuse 2 wirkt, umso effektiver verteilt, und dadurch, dass das Positionierelement 46 einteilig mit dem Gehäuse 2 gebildet ist, wird eine höhere Positionsgenauigkeit erzielt, was auch zu der oben genannten Verbesserung der Positionsgenauigkeit der Ausgangsposition beiträgt.In the state in which the output shaft 42 no longer in the left direction in 1 can move, the pressure from the side of the stopper pin 44 by the existing of a metallic ring member positioning 46 distributed, causing deformation of the housing 2 in the area of the contact point with the stop pin 44 is reduced. Because of this deformation on the housing 2 is reduced, it is avoided that in the above state, the position of the stop pin 44 appears inaccurate, whereby the position accuracy of the output shaft is improved. In particular, in that the positioning element 46 has a flat ring shape and the touch of the stop pin 44 with the positioning element 46 on a planar part of the positioning element 46 (at a flat part of the ring), the pressure to which the positioning element 46 is suspended on a flat plane. This will reduce the pressure on the case 2 acts, the more effectively distributed, and in that the positioning element 46 in one piece with the housing 2 is formed, a higher position accuracy is achieved, which also contributes to the above-mentioned improvement of the positional accuracy of the starting position.
Ferner wird dadurch, dass das Gehäuse 2 aus einem Material mit einem geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten geformt ist, eine Verminderung der Maßgenauigkeit verringert, wodurch die Maßgenauigkeit der Ausgangsposition gesteigert werden kann. Beispielsweise beträgt der thermische Ausdehnungskoeffizient bei PBT (Polybutylene terephthalate), einem Material, welches häufig als Kunststoffspritzmaterial verwendet wird, 11 × 10–5/°C, und bei PA6T (Nylon 6) 8 × 10–5/°C. Ferner trägt die Beinhaltung eines Glasfüllstoffs zur Verringerung von thermischer Ausdehnung und thermischer Schrumpfung bei. Die Verformung des Gehäuses 2 durch Temperaturänderung führt dazu, dass die Position, in welcher die Abtriebswelle 42 nicht mehr weiter in die linke Richtung auf 1 bewegbar ist, nicht klar definiert werden kann, wodurch die Positionsgenauigkeit der Ausgangsposition der Abtriebswelle 42 reduziert wird. Daher wird durch die Wahl eines Materials, bei welchem eine Maßänderung durch Temperaturänderung verringert wird, die Positionsgenauigkeit der Ausgangposition der Abtriebswelle 42 erhöht.Furthermore, this is due to the fact that the housing 2 is formed of a material having a low coefficient of thermal expansion, reduces a reduction in dimensional accuracy, whereby the dimensional accuracy of the starting position can be increased. For example, the thermal expansion coefficient of PBT (polybutylene terephthalate), a material often used as a plastic injection molding material, is 11 × 10 -5 / ° C, and in PA6T (nylon 6 ) 8 × 10 -5 / ° C. Further, the containment of a glass filler contributes to the reduction of thermal expansion and thermal shrinkage. The deformation of the housing 2 Temperature change causes the position in which the output shaft 42 no longer in the left direction 1 is movable, can not be clearly defined, reducing the positional accuracy of the output position of the output shaft 42 is reduced. Therefore, the choice of a material in which a dimensional change is reduced by temperature change, the position accuracy of the output position of the output shaft 42 elevated.
(Weiteres)(Additional)
Dis Ausführung der Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen einzelnen Beispiele und Aspekte beschränkt, sondern ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, welche sich eine Person mit fachmännischen Kenntnissen erdenken kann. Auch wird die Wirkung der vorliegenden Erfindung nicht auf das oben Erwähnte beschränkt. Das heißt, dass alle Arten von Ergänzungen, Änderungen und partiellen Streichungen möglich sind, solange diese nicht von den Angaben im Bereich der Patentansprüche sowie den konzeptionellen Gedanken und dem Sinn der vorliegenden Erfindung abweichen.The embodiment of the invention is not limited to the individual examples and aspects described above, but is also possible in a variety of modifications which a person skilled in the art can devise. Also, the effect of the present invention is not limited to the above. That is, all sorts of additions, changes, and partial deletions are possible unless they depart from the claims, as well as the conceptual idea and spirit of the present invention.
(Industrielle Anwendungsmöglichkeit)(Industrial application)
Die vorliegende Erfindung kann in einem Linear-Stellantrieb Anwendung finden.The present invention may find application in a linear actuator.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Linear-StellantriebLinear Actuator
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22
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Gehäusecasing
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33
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Stifthalterpen holder
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44
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Statoranordnungstator
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1010
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Statoreinheitstator
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1111
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Statorrückschlussstator back
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1212
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Statorrückschlussstator back
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1313
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Spulenkörperbobbins
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1414
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Spule (Magnetfeldspule)Coil (magnetic field coil)
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1515
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Spulenabdeckungspool cover
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1616
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Spulenkörperbobbins
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1717
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Spule (Magnetfeldspule)Coil (magnetic field coil)
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1818
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Spulenabdeckungspool cover
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1919
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Anschlussstiftpin
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2020
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Anschlussstiftpin
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2121
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Leiterplattecircuit board
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2222
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Kontaktteil für externen AnschlussContact part for external connection
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2323
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Spaltgap
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3030
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Rotoreinheitrotor unit
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3131
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Rotormagnetrotor magnet
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3232
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Rotormagnet-BefestigungsteilRotor magnet fixing part
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3333
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Rotorelementrotor member
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3434
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Innengewindeabschnitt (Mutter)Female thread section (nut)
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4141
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Außengewindeabschnitt (Bolzen)Male threaded section (bolt)
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4242
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Abtriebswelleoutput shaft
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4343
-
Aufnahmebereichreception area
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4444
-
Anschlagstiftstop pin
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4545
-
Halteabschnittholding section
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4646
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Positionierelementpositioning
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4747
-
Lagercamp
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4848
-
Lagercamp
-
5151
-
Kopfhead
