NO173669B - Lineaer aktuator - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en lineær aktuator, eller med andre ord en styremekanisme som kan bevege to punkter av en konstruksjon på lineær måte i retning mot og bort fra hverandre.

Det er kjent mange typer av sådanne lineære aktuatorer, for eksempel hydrauliske, pneumatiske og mekaniske, de sistnevnte for eksempel med en stang som er innskrudd i en mutter.

Fra DE-A-2 312 236 er det kjent en lineær aktuator med et hus som omfatter en indre skruegjenge og en i denne anordnet stang med en ytre skruegjenge. Huset opptar et første rom som utgjør en del av et rom som er forseglet mot utsiden og som kan inneholde et flytende smøremiddel, for oppnåelse av tykksmøring av de skruegjengede deler av stangen og en mutter.

Videre er det fra en internasjonal patentsøknad med publiseringsnr. WO 80/01341 kjent en lineær aktuator omfattende et hus i hvilket det er anordnet et fleksibelt element for å kompensere for trykkendringer som oppstår i huset under aktuatorens drift.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en enkel, lineær aktuator som er lett å manøvrere, f.eks. ved hjelp av en elektrisk motor som er koplet direkte til denne, som har en enkel konstruksjon og som lett kan være permanent smurt, for å sikre jevn gange og lang brukstid uten slitasje.

For oppnåelse av ovennevnte formål er det tilveiebrakt en lineær aktuator omfattende et hus med en sylindrisk boring med en indre skruegjenge, og en i denne anordnet skrueanordning med den ytre skruegjenge som er i inngrep med skruegjengen i huset, slik at det ved dreining av den ene av disse deler i forhold til den andre også finner sted en aksial forskyvning i forhold til hverandre, idet skrueanordningen er koplet til en stang som strekker seg utenfor huset, og huset og stangen har en anordning for å kople dem til deler som kan beveges på lineær måte i forhold til hverandre, og til en anordning for rotasjon av stangen og huset i forhold til hverandre for å oppnå den lineære bevegelse, idet et rom i huset utgjør en del av et rom som er forseglet mot utsiden og som kan inneholde et flytende smøre-middel, hvor rommet som er forseglet mot utsiden, inneholder minst ett rom utenfor boringen, idet rommet utenfor boringen er forbundet med rommet inne i boringen ved hjelp av åpninger i husets vegg, og aktuatoren er ifølge oppfinnelsen kjennetegnet ved at den del av boringen som er forsynt med skruegjenge, er lengre enn skrueanordningen, og at minst to av de nevnte åpninger er atskilt en innbyrdes avstand som er større en skrueanordningens lengde på en slik måte at det alltid er en fri forbindelse mellom rommet inne i og rommet utenfor boringen.

Hele det volum som er fylt av smøremiddel inne i aktuatorens hus, endres under drift i avhengighet av den aksiale stilling av skrueanordningen i dette, på grunn av at stangen på skrueanordningens ene side opptar et varierende volum i huset. For å være uavhengig av posisjon og plassering av aktuatorens deler, er det nevnte rom utenfor boringen i en foretrukket ut-førelse i det minste delvis avgrenset av en fjærende, fleksibel veggdel. Denne veggdel kan holde smøremiddelet stadig under et visst overtrykk og kan tilpasse seg til volumet av smøremiddelet som må strømme inn i eller ut av huset, uten at luft er i stand til å trenge inn i huset.

I en fordelaktig utførelse av aktuatoren har huset en eller flere utbulinger av hvilke hver danner et sådant rom utenfor boringen, og som har en stiv, utvendig vegg, idet et elastisk, fleksibelt element er anbrakt i det nevnte rom, er fylt av fluidum og på utsiden er omgitt av smøremiddelet i det nevnte rom inne i utbulingen. Det elastiske, fleksible element er fortrinnsvis lukket og fylt av gass. Avhengig av volumendringene i smøremiddelet inne i boringen, komprimeres gassen i det fleksible element i større eller mindre grad.

Det elastiske, fleksible element kan hensiktsmessig være en slange som strekker seg i boringens lengderetning gjennom utbulingen. Dette element ligger da godt beskyttet innenfor ut-bulingens stive, utvendige vegg, og det kan ha lite tverrsnitt og være meget sterkt, og kan ha en lang brukstid.

Slangen er fortrinnsvis lukket ved den ene ende og er forbundet med omgivelsene ved den andre ende. Omgivelsene kan her være den ytre luft, men også være vann. Når slangen komprimeres under tilbaketrekking av stangen, kan luften (eller vannet) i det indre av slangen unnslippe. Dette hindrer trykkøkning av den type som ville opptre i fullstendig lukkede, gassfylte slanger. Resultatet av dette er at aktuatorens oppførsel over stangens hele slaglengdeområde er konstant, og således ikke påvirkes av trykkvariasjoner som ville forekomme i lukkede, gassfylte slanger.

For å oppnå rotasjon av hyset og skrueanordningen i forhold til hverandre, er en elektrisk motor anbrakt på og rundt stangen eller på linje med denne. Den elektriske motor kan her være understøttet av en fast konstruksjonsdel, mens den ende av huset som vender bort fra den elektriske motor, er koplet til en konstruksjonsdel som kan forskyves ved hjelp av aktuatoren.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et tverrsnitt av en første utførelse av aktuatoren etter linjen I-l på fig. 2, fig. la viser en skruegjengevariant, fig. 2 viser et tverrsnitt etter linjen II-II på fig. 1, fig. 3 viser et tverrsnitt gjennom en andre utførelse, fig. 4 viser et tverrsnitt av mutteren, fig. 5 viser et riss av mutteren på fig. 4, fig. 6 viser et eksempel på en anvendelse av aktuatoren, og fig. 7 viser et tverrsnitt gjennom en tredje utførelse.

Den på fig. 1 og 2 viste aktuator har et hus 1 som omfatter et rør 47 og en hylse 48 som innvendig er forsynt med en skruegjenge 2 og som kan være fremstilt av f.eks. plast. En skruegjenge 3 på en stang 4 i huset 1 er i inngrep med skruegjengen 2. Som vist, dersom hylsen 48 er fremstilt av plast, kan gjengen 2 på den nevnte hylse ha tykkere tenner enn gjengen 3 på metallstangen. Diameteren av den ikke-gjengede del 5 av stangen 4 er noe mindre enn den innvendige diameter av skruegj engen 3, slik at ved å dreie huset 1 og stangen 4 i forhold til hverandre kan de forskyves i forhold til hverandre i lengderetningen. Stangen 4 er via en pakningsboks 50 ført gjennom et deksel 6 ut av huset 1 til utsiden. Hele det rom som er avgrenset av huset 1 og stangen 4, er fylt av et flytende smøremiddel 46, slik at smøring alltid er sikret. Dekselet 6 er festet til en kappe 7 ved hjelp av bolter (ikke vist). Tetning er her sikret ved hjelp av en pakning 51.

Diameteren av den ikke-gj engede del 5 av stangen 4 er fortrinnsvis valgt så stor som mulig. På denne måte oppnås den størst mulige stabilitet av stangen med hensyn til utbøyning og vibrasjoner.

Som smøremiddel benyttes fortrinnsvis olje som inneholder molybdensulfid. Det dannes her et lag av molybdensulfid på skruegjengeoverflåtene, og som et resultat av dette unngås direkte kontakt mellom sammenpassende skruegjengeflater.

I den variant som er vist -på fig. la, er plasthusets skruegjenge utformet med tykkere tenner enn stangens skruegjenge.

Huset 1 er også omsluttet av kappen 7 som på utsiden er forsynt med kjøleribber 8. Huset 1 ligger med sitt ytre tett an mot det indre av kappen 7, med unntakelse av det sted hvor kanaler 9, 10 er anordnet i kappens indre. På samme nivå som disse kanaler er huset 1 forsynt med hull 11, 12, slik at smøremiddelet 46 under stangens 4 forskyvninger i huset 1 kan strømme gjennom disse hull 11, 12 inn i eller ut av kanalene 9, 10. Kanalene 9, 10 er også forbundet med utbulinger 13, 14 som forløper i kappens lengderetning og som kan oppta det smøremiddel som tvinges ut av huset 1. Slanger 15, 16 i de nevnte utbulinger presses flatere under prosessen. På den ene side er slangene 15, 16 forbundet med nipler 17, slik at luften kan unnslippe fra innsiden av slangene.

Omvendt kan luften strømme tilbake inn i det indre av slangene når stangen 4 beveges ut av huset 1, og smøremiddelet strømmer derfor tilbake inn i huset 1.

Endedelene av huset 1 har ingen hull for å bringe smøremiddelet til å strømme bort eller strømme inn. Dette har den fordelaktige virkning at når stangen 4 beveges inn eller ut så langt at skrueg jengedelen 3 når frem til det ene av disse områder, blir bevegelsen av huset 1 og stangen 4 i forhold til hverandre gradvis bremset ned.

Den på fig. 3 viste aktuator har også et hus 18 med en innvendig skruegjenge 19 ved hjelp av hvilken en skruegjenge 20 på en mutter 40 i huset 18 er i inngrep med en stang 21. Huset 18 er langs praktisk talt hele sin lengde forsynt med hull 22 som er beregnet å slippe gjennom smøremiddelet 46 mellom huset 18 og en elastisk belg 49 som omgir dette. Belgen 49 er på utsiden beskyttet ved hjelp av en kappe 23 som ikke selv er i kontakt med smøremiddelet. Avhengig av forskyvningsbevegelsene av stangen 21 på hvilken mutteren 40 er montert, utvider belgen 49 seg i større og mindre grad for å oppta smøremiddelet i rommet mellom de sider av belgen 49 og huset 18 som vender mot hverandre. Stangen 21 er ført til utsiden via en pakningsboks 42 og et deksel 25.

Fig. 4 og 5 viser en mulig utførelse av mutteren 40 i hvilken det kan være kompensasjon for eventuell klaring for-årsaket av slitasje og fremstillingstoleranser og unøyaktigheter i skruegjengene. Denne utførelse har slisser 26 som strekker seg delvis over omkretsen. Dette betyr at de to halvmuttere 27, 28 som er beliggende på hver side av slissene 26, i begrenset grad kan bevege seg aksialt i forhold til hverandre. For å oppnå denne relative bevegelighet av halvmutterne 27, 28, er halvmutteren 28 festet på stangen 21. I et hulrom 29 er det innskrudd en stilleskrue 30 som med sin avsmalnende ende 31 rager inn i en sliss 32 som er anordnet i stangens 21 endeflate. Avhengig av innstillingen av denne stilleskrue 31, skyves halvmutteren 27 i større eller mindre grad bort fra halvmutteren 28. Mutteren 40 kunne også være fullstendig delt ved hjelp av en sliss 26, og det måtte da selvsagt være sørget for en anprdning for å forbinde den del av mutteren som ikke er til stede på stangen, med den andre del på aksialt bevegelig måte, for eksempel ved hjelp av glidetapper hele veien rundt og utenfor stangen.

Fig. 6 viser en mulig anvendelse av aktuatoren 33. Aktuatoren 33 er på den ene side, ved hjelp av et beslag 34 som er montert på dens kappe, festet til et element 35 som vil bli beveget frem og tilbake i retning av pilen 36, og den er på den andre side, ved hjelp av en passende koplingsanordning 37, festet til en ved hjelp av et ledd opphengt, elektrisk motor 38. Ved å dreie den elektriske motor frem og tilbake i retning av pilen 39, oppnås en passende forlengelse eller forkortelse av aktuatoren 33, slik at elementet 35 kan beveges frem og tilbake over den ønskede avstand.

I den tredje utførelse som er vist på fig. 7, er et hus og en kappe dannet i ett stykke i form av en ekstrudert seksjon eller del 52. Kjøleribber 53 som forløper i lengderetningen, er anordnet på delens utside. En boring 54 er innvendig forsynt med en skruegj enge som kan danne inngrep med en utvendig gj enget skrueanordning 55. Boringen 54 er ved hjelp av hull 56, 57 også forbundet med utbulinger 58 i hvilken fleksible slanger 59 er anbrakt. Hullene 56, 57 i en utbuling ligger så langt fra hverandre som mulig, på en slik måte at begge hull 56, 57 ikke kan avstenges på samme tid av slangen 59 på grunn av tilbake-strømningen av smøremiddelet.

Claims (8)

1. Lineær aktuator omfattende et hus (1; 18) med en sylindrisk boring med en indre skruegjenge (2; 19), og en i denne anordnet skrueanordning (4; 40) med en ytre skruegjenge (3; 20) som er i inngrep med skruegjengen (2; 19) i huset (1; 18), slik at det ved dreining av den ene av disse deler i forhold til den andre også finner sted en aksial forskyvning i forhold til hverandre, idet skrueanordningen (4; 40) er koplet til en stang (4;

21) som strekker seg utenfor huset (1; 18), og huset (1; 18) og stangen (4; 21) har en anordning for å kople dem til deler som kan beveges på lineær måte i forhold til hverandre, og til en anordning for rotasjon av stangen og huset i forhold til hverandre for å oppnå den lineære bevegelse, idet et rom i huset (1; 18) utgjør en del av et rom som er forseglet mot utsiden og som kan inneholde et flytende smøremiddel (46), hvor rommet som er forseglet mot utsiden, inneholder minst ett rom utenfor boringen, idet rommet utenfor boringen er forbundet med rommet inne i boringen ved hjelp av åpninger (11, 12; 22) i husets (1;

18) vegg, KARAKTERISERT VED at den del av boringen som er forsynt med skruegjenge (2; 19), er lengre enn skrueanordningen (4; 40), og at minst to åpninger (11, 12; 22) er atskilt en innbyrdes avstand som er større enn skrueanordningens (4; 40) lengde på en slik måte at det alltid er en fri forbindelse mellom rommet inne i og rommet utenfor boringen.

2. Aktuator ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at rommet utenfor boringen er i det minste delvis avgrenset av en fjærende, fleksibel veggdel (15, 16; 49).

3. Aktuator ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at huset (1) har én eller flere utbulinger (13, 14) av hvilke hver danner et sådant rom utenfor boringen, og som har en stiv, utvendig vegg, idet et elastisk, fleksibelt element (15, 16) er anbrakt i det nevnte rom, er fylt av fluidum og på utsiden er omgitt av smøre-middelet i det nevnte rom inne i utbulingen (13, 14).

4. Aktuator ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at det elastiske, fleksible element (15, 16) er lukket og fylt av gass.

5. Aktuator ifølge krav 3 eller 4, KARAKTERISERT VED at det elastiske, fleksible element (15, 16) er en slange som strekker seg i boringens lengderetning gjennom utbulingen (13, 14).

6. Aktuator ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at slangen (15, 16) er lukket ved den ene ende og er forbundet med omgivelsene ved den andre ende.

7. Aktuator ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERI-SERT VED at skrueanordningen (40) er delvis eller helt oppdelt ved hjelp av ett eller flere tverrgående innsnitt (26), idet en gjenget skrue (30) danner inngrep i den ene aksiale del (27) av skrueanordningen (40) og under press skyver mot en annen del (28) av skrueanordningen (40) som ved hjelp av det eller de tverrgående innsnitt (26) er atskilt fra den førstnevnte aksiale del (27) av denne, eller mot stangen (21) som er festet til den andre del (28) og strekker seg utenfor huset (18), for i noen grad å kunne variere den aksiale avstand mellom skrueanordningens deler (27, 28) for innstilling av skrueanordningens (40) klaring i boringens skruegj enge.

8. Aktuator ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at en elektrisk motor (38) er anbrakt på og rundt stangen (21) eller på linje med denne, for dreining av stangen (21) i forhold til huset (18).