专利名称：直线运动致动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及直线运动致动器，包括一部提供有一个可转动的电机轴的电动机，一根活动轴，电动机轴和活动轴之间的一个螺纹传动装置，一个支架，支架和活动轴之间的用于把电动机轴的转动改变为活动轴直线运动的一个控制支座，以及，一个用于消除轴向间隙的间隙消除装置，直线运动致动器是这样的，电动机轴和活动轴之间的螺纹传动装置包括电动机轴上的内螺纹和活动轴上的外螺纹。
该直线运动致动器可以用于驱动频率控制部件，尤其在滤波器中，例如用于蜂窝无线网络基站的组合滤波器。直线运动致动器使用一个电动步进电机，电机的转动被改变为直线运动。转动到直线运动的改变是由于活动轴被支撑在支架上，实际上，活动轴是在电机的安装凸缘上，因此，由于活动轴不能转动，电动机的转动就改变为活动轴的直线运动。
在现有技术方案中，在电动机轴上有外螺纹和在活动轴上有内螺纹。在现有技术方案中，一个所谓的四方轴被用作活动轴，其外表面是四方形的，并被支撑在支架中四方形的开口上。四方轴包括它内部的内螺纹，紧靠着内螺纹的是电动机轴的外螺纹。由于活动轴的支撑面，即螺纹的重叠部分，另一方面，由于活动轴的支撑点或多或少在彼此的上面，结果从轴向看时，支撑面之间没有间隙，因此，这种结构对于活动轴的支撑是差的。在这种结构中，活动轴的支撑不充分，它会产生损害结构性能的间隙。该结构在轴向较长，即尺寸很大，也是一个缺点。在现有技术方案中，通过仅使用一个轴向弹簧，未消除间隙，当轴向受力时，弹簧仅消除轴向间隙。
在其它方案中，即主要在重型传动装置中，众所周知，使用这种具有不同螺纹传动装置的直线运动致动器，即在电动机轴上有内螺纹和在活动轴上有外螺纹的螺纹传动装置。这种方案被公开，例如在US-2,476,584，US-3,008,340，US-3,377,878，US-2,471,129，US-4,497,215和CH-649,357。引用的对比文献和其它现有技术方案有一个问题，在于活动轴间隙的消除仍然不够。这个问题在本发明的一个特殊应用中得到强调，即是在轻型频率控制部件的传动中，因为间隙引起控制误差。
本发明的目的是引入一种新型直线运动致动器，它将消除现有技术方案伴随的问题。
目的通过使用根据本发明的一个技术方案而实现，其特征在于直线运动致动器包括一个用于消除垂直，水平和转动间隙的装置。
使用根据本发明的直线运动致动器，将获得几个优点。根据本发明，直线运动致动器是这样的，使用它，将获得非常精确的操作，因为除了普通间隙，即轴向间隙被消除外，活动轴的垂直，水平和转动间隙也被消除。根据本发明的方案，使得该结构的间隙容差可能更大，并因此可以用较低成本生产该结构。本发明应用于驱动很轻型的频率控制部件，因此根据本发明的直线运动致动器实际上在这些相当小的负载下几乎没有间隙。通过使间隙最小，更精确的频率控制被获得。根据本发明的方案在尺寸上也比现有技术方案小。根据本发明的直线运动致动器是这样的，其活动轴的支撑相当好，因为根据本发明的方案，通过在活动轴支撑面之间的轴向上提供一个长距离，有效地使间隙最小。
下面，参考附图，将会更详细地解释本发明，其中
图1示意本发明的第一实施例，图2示意图1的细节，图3示意从电动机的方向看的本发明第一实施例中使用的支架，图4示意从电动机的方向看的本发明第一实施例中的活动轴，图5示意本发明第二实施例，以及图6示意在本发明第二实施例中使用的弹簧装置。
参考图1到图4，本发明涉及用于驱动例如滤波器2中的频率控制部件的直线运动致动机，比如在蜂窝无线网络基站中的组合滤波器。
直线运动致动器1包括一部提供有可转动的电机轴4的电动机5，活动轴6，以及在活动轴6和电机轴4之间的螺纹传动装置7，8。电机5是步进电机，它包括电机轴在其上旋转的轴承4a和4b。此外，直线运动致动器包一个支架9，一个在支架9和活动轴6之间用于把电机轴4的转动改变为活动轴6的直线运动的控制支座10和11。直线运动致动器还包括一个间隙消除装置12，用于消除轴向间隙。间隙消除装置12在轴向被预加应力，即它是个受压螺旋弹簧。在图1到图2中，由于电动机将活动轴6牵入可能的最后位置，即靠近电机5，所以弹簧表现为完全被压缩。
控制支座于是包括结构10和11，其中结构10是由支架9中的即控制凸缘中的，也即是控制件中的空腔10，10a到10d形成，结构11是由活动轴6中11a到11d的凸起形成。活动轴6因此包括一根实际的轴6，轴的螺纹8，还有形成控制支座一部分的部件，11a到11d。活动轴6还包括一个安装位置11e，用来安装频率控制部件3。活动轴6的结构可以在图1和图4中清楚看到。在图1和图4中还能清楚看清具有凹槽10a到10d的支撑架的结构。就此而论，值得注意的是，图1的横截面45度倾斜，即在图3中箭头D-D之间。支架9，即控制凸缘9，控制直线活动轴6的运动，并作为电机5的安装支架，同时也作为安装关于本申请的整个直线运动致动器的装置。支架9，即控制凸缘9包括螺纹部件或者相应的安装部件9b和9c。当用安装件，如螺栓(未显示)，把电机5从电机2的方向安装到支架9，即控制凸缘上时，使用螺纹9b。当整个直线运动致动器用安装件，例如螺栓(未显示)，从滤波器2的方向安装到滤波器2的壁2a上时，使用螺纹9c。
直线运动致动器1其特征在于电机轴4和活动轴6之间的螺纹传动装置包括电机轴4上的内螺纹7和活动轴6上的外螺纹8。电机轴4是在电机内部，它包括内螺纹7，当电机轴旋转时，螺纹使得活动轴6根据箭头c作直线运动，运动方向依靠电机5的转向。
在直线运动致动器1中，电机轴4和活动轴6之间的螺纹传动装置7到8形成了活动轴6的第一个支撑面A，并且支架9和活动轴6之间的控制支座10到11形成了活动轴6的第二个支撑面B。在优选实施例中，当沿轴向看时，支撑面A和B明显地相隔一定距离，其方式是这样的，支撑面A在电机5内部区域，而第二支撑面B在电机5外部区域，即在活动轴的凸起11a到11d被支撑在支架9的凹槽10a到10d的边缘的地方，因此活动轴6的支撑非常稳定。
在本发明的一个优选实施例的致动器中，控制支座10到11包括几个在活动轴6中的凸起11a到11d，凸起从活动轴6的中线延伸开，作为凸起11a到11d的对应件，控制支座10到11包括在支架9中形成的凹槽10a到10d，凹槽类似地从活动轴6中线延伸开。通过从中线延伸到边缘的凸起11a到11d和作为对应件的支架9的凹槽10a到10d，活动轴6的运动支撑会改善，这提供的优点在于结构的制造公差可以更大，因此结构的制造较容易和便宜。
在本发明的一个优选实施例的致动器中，活动轴6中的凸起11a到11d和支架9中的凹槽10a到10d对称并等距分布在活动轴周围，因此支撑也是平衡的。最好至少有四个凸起11a到11d和4个凹槽10a到10d，这样支撑和间隙的消除非常好，在一个优选实施例中，凸起11a到11d包括，最好凹槽10a到10d也包括，一个曲线形边缘，这样直线方向的运动尽可能小的产生摩擦。
在本发明的一个非常优选的实施例的致动器中，用于消除轴向间隙的间隙消除装置12也在转动方向上被预加应力用于消除垂直、水平和转动间隙这样间隙消除装置12在间隙允许范围内转动活动轴6，使得活动轴6中的凸起11a到11d压靠在支架9的凹槽中10a到10d的壁上，于是间隙被消除。这个实施例消除了间隙，并有效地使用了同样的弹簧装置12，通过弹簧装置，轴向间隙也被消除。还有可能使用两个分立的装置，即一个装置在轴向受到预应力，而另一个在转动方向受到预应力，但申请人已观察到一个组件的形式较好。
涉及到上述提到的，一个优选实施例中的致动器包括用于在转动方向上给间隙消除装置12施加预应力至期望的预应力的调整装置，这些装置包括在控制支座10到11中的凸起11a到11d和凹槽10a到10d。调整装置于是包括活动轴6中的凸起11a到11d和支架9中的凹槽10a到10d，因此这个实施例为凸起11a到11d和凹槽10a到10d提供了另一个附加用途，这减少了需要的结构部件的数量并降低了成本。作为一个例子可以被提及的是当装配直线运动致动器1时，在转动方向对弹簧12进行预加应力可以这样进行，当在起始位置睦，活动轴6和它的凸起是分立部件，首先确定弹簧12的后部被固定在电动机框架中的电动机5的侧面，并且弹簧12外端被固定在活动轴的轴6和凸起11a到11d的连接处。例如，接着活动轴6和它的凸起11a到11d被手动转半周，于是弹簧12就在转动方向获得预应力，接着活动轴6和它的凸起11a到11d被压进支架9内，于是凸起11a到11d进入凹槽10a到10d，并且活动轴6接触电动机轴4。为了活动轴被固定在组件上，电动机轴在端部被转动某个程度，因此电动机轴4的内螺纹7通过活动轴6的螺纹部件8把活动轴6牵引向电动机。
在关于直线运动致动器的装配或操作的优选实施例中，尤其根据图1和图3，致动器最好包括一个支撑架，即在控制凸缘9和电动机5之间的对中结构50a，50b，该结构最好在电动机5中包括一个对中部件50a，例如图1中的凸起50a，并在支架中包括对应件50b，例如图3中的凹槽50b，凸起50a和凹槽50b是圆的。
在本发明的一个优选实施例的直线运动致动器中，活动轴6中的凸起11a到11d是非磁性材料，最好是塑料材料。于是活动轴6及其凸起11a到11d就不会干扰滤波器2的电操作，并且这也提供一个好处，即在于活动轴6沿着支架9中的凹槽10a到10d滑动很好。此外，还获得良好的耐用性。
在本发明的一个优选实施例的直线运动致动器中，间隙消除装置12，即弹簧12至少主要在被支架9限制的范围内。在这种情况下，弹簧12，因为耐用性缘故最好是金属弹簧，不能干扰滤波器2的电操作。即使活动轴6被移动距离C到另一个极限位置，弹簧至少主要位于支架9内部。
图5到图6涉及本发明第二实施例，象在图1到图4的第一实施例一样，第二实施例的直线运动致动器也包括一部提供有转动电机轴4的电动机5，一根活动轴6以及电机轴4和活动轴6之间的螺纹传动装置7，8。电动机5是步进电机，它包括电机轴4在其上旋转的轴承4a和4b。另外，直线运动致器1包括一个支架9，即一个控制件，也就是一个控制凸缘，支架9和活动轴6之间用于把电机轴4的转动改变为活动轴6的直线运动的控制支座10和11，以及一个用于消除轴向间隙的间隙消除装置12。在图5中，轴向弹簧装置12被安装在支撑件9中，即控制凸缘9中的凹槽9a中。在图5中，轴向弹簧装置12在轴向被预加应力，使得弹簧被压缩在支架9和活动轴6的一个锁紧件40间。
对直线运动致动器，在电机轴4和活动轴6之间的螺纹传动装置7，8包括电机轴4上的内螺纹7和活动轴6上的外螺纹8也是必要的。不同于第一实施例，控制支座是基于活动轴是一根所谓的四方轴，因此活动轴6包括四边形支座11，在这种情况下，支架9包括一个开口，即一个凹槽10，即一个相应形状的空腔10。
第二实施例最好包括活动轴6的空腔10和用消除水平、垂直和转动方向间隙的支架9之间的装置30。图6示意了这种装置30。装置30包括4个翼30a到30d，即一个翼对应开口10的一个面。于是装置30是一个间隙消除弹簧30，它的翼压压靠在四方形开口10的壁上，消除垂直，水平和转动方向间隙。装置30最好靠在支座11的一端。用于消除垂直，水平，和转动方向间隙的装置30绕着活动轴6安装在支架9的凹槽10中，这种安装方式操作方便，维护也好。
尽管本发明参考附图的例子进行了说明，显然本发明并不局限于它们，在所附的权利要求书中公开的创造性思维范围内可以进行许多方面的修改。
权利要求
1.一种直线运动致动器包括一部提供有可转动的电机轴(4)的电动机(5)，一根活动轴(6)，一个在电机轴和活动轴之间的螺纹传动装置(7，8)，一个支架(9)，一个在支架(9)和活动轴(6)之间用于把电机轴(4)的转动改变为活动轴(6)的直线运动的控制支座(10，11)，以及，一个用于消除轴向间隙的间隙消除装置，直线运动致动器是这样的，即在电机轴(4)和活动轴(6)之间的螺纹传动装置(7，8)包括在电机轴(4)上的内螺纹(7)和活动轴(6)上的外螺纹(8)，其特征在于直线运动致动器，包括一个装置(12或30)用于消除垂直，水平和转动方向间隙。
2.根据权利要求1的直线运动致动器，其特征在于用于消除垂直、水平和转动方向间隙的装置(12)是一个在转动方向预加应力的间隙消除装置。
3.根据权利要求1或2的直线运动致动器，其特征在于用于消除垂直、水平和转动方向间隙的装置(12)是一个被用来消除轴向间隙且在转动方向预加应力的间隙消除装置(12)。
4.根据权利要求2或3的直线运动致动器，其特征在于用于消除垂直、水平和转动方向间隙的装置(12)是被设置为转动活动轴中的凸起(11a到11d)并使其靠着支架(9)中的凹槽(10a到10d)。
5.根据权利要求2或3的直线运动致动器，其特征在于用于消除间隙的在轴向和在转动方向被预加应力的装置(12)是一个螺旋弹簧。
6.根据权利要求1的直线运动致动器，其特征在于间隙消除装置(12)至少主要是在被支架(9)限定的区域内。
7.根据权利要求2或3的直线运动致动器，其特征在于它包括用于给间隙消除装置(12)在转动方向上预加应力至期望应力的调整装置。
8.根据权利要求1的直线运动致动器，其特征在于控制支座(10，11)包括在活动轴(6)中的几个凸起(11a到11d)，凸起从活动轴中线伸展；并且作为凸起(11a到11d)的对应件，控制支座(10，11)包括在支架(9)中形成的凹槽(10a到10d)，凹槽类似地从活动轴(6)的中线伸展。
9.根据权利要求7和8的直线运动致动器，其特征在于在转动方向给间隙消除装置(12)预加应力至期望应力的调整装置是控制支座(10，11)中的凸起(11a到11d)和凹槽(10a到10d)。
10.根据权利要求7的直线运动致动器，其特征在于活动轴中的凹槽(11a到11d)和支架中的凹槽(10a到10d)是绕着活动轴(6)对称分布的。
11.根据权利要求8的直线运动致动器其特征在于活动轴(6)中的凸起(11a到11d)是非磁性材料，最好是塑料材料。
12.根据权利要求1的直线运动致动器，其特征在于这个致动器，其中电机轴(4)和活动轴(6)之间的螺纹传动装置(7，8)形成活动轴的第一支撑面(A)，支架(9)和活动轴(6)之间的控制支座(10)形成第二支撑面(B)，当沿轴向观察时，支撑面(A，B)清楚地相距一个距离，其方式如此，即第一支撑面(A)在电动机(5)的内部区域，第二支撑面(B)在电动机的外部区域。
13.根据权利要求1的直线运动致动器，其特征在于用于消除垂直、水平和转动方向间隙的装置(30)位于活动轴(6)和支架(9)之间。
14.根据权利要求1或13的直线运动致动器，其特征在于用于消除垂直、水平和转动方向间隙的装置(30)包括几个弹性翼(30a到30d)。
15.根据权利要求1或13的直线运动致动器，其特征在于用于消除垂直、水平和转动方向间隙的装置(30)绕着活动轴(6)安装在支架(9)中的空腔(10)中。
16.根据权利要求1的直线运动致动器，其特征在于直线运动致动器是一个用在一个高频滤波器(2)中的直线运动致动器，用来移动一个频率控制部件(3)。
全文摘要
本发明涉及一种直线运动致动器,包括一部提供有一个可转动的电动机轴(4)的电动机(5),一根活动轴(6),一个电动机轴和活动轴之间的螺纹传动装置(7,8),一个支架(9),一个在支架(9)和活动轴(6)之间的控制支座,以及,一个用于消除轴向间隙的间隙消除装置(12)。电动机轴(4)和活动轴之(6)之间的螺纹传动装置(7,8)包括电动机轴(4)上的内螺纹(7)和活动轴(6)上的外螺纹(8)。根据本发明,直线运动致动器包括用于消除垂直,水平和转动间隙的装置(12或30)。
文档编号F16H25/22GK1187237SQ96194479
公开日1998年7月8日 申请日期1996年6月5日 优先权日1995年6月5日
发明者奥利斯·科维斯托 申请人:诺基亚电信公司