[发明专利]致动器系统

说明书

技术领域

本发明涉及致动器系统。

背景技术

如今，致动器系统被用于各种应用中，其中一些应用比另一些应 用对安全性要求更严格。同样，它们被用于以下广泛的应用中，其中 人员的安全性在或多或少的程度上经常依赖于致动器以在正常使用期 间以及在可能出现的故障条件下均保持安全。

一种危险特别显而易见的典型应用例如是病人升降装置。这里出 现故障的致动器将对悬挂在病人升降装置的吊带上的病人构成极大的 危险。在这种情况下，非常重要的是当致动器失效时，它通常将以使 得致动器停止工作而不是倒塌的方式失效。这种类型的病人升降装置 例如从申请人为Okin的DE199 50 689中已知。

对于包括配有蜗杆传动装置和主轴的DC马达的机电线性致动 器，通常的磨损部件是轴承，所述轴承支撑主轴、主轴螺母和蜗杆传 动装置中的蜗轮。尤其由于噪音原因，主轴螺母和蜗轮通常由塑料制 造。这种致动器例如从申请人为Linak A/S的EP0647799B1和 EP1322876B1中已知。

当致动器被磨损时，它有点不同，其部件失效并且结果也是非常 不同的。

如果蜗杆传动装置被磨损，则它在某种程度上不再能够在齿上承 载力。在故障之前不久，蜗轮和蜗杆之间的啮合变得非常差，使得效 率比降低，从而部分功率产生蜗轮中的摩擦热，这进一步弱化，使得 塑料屈服并且齿被扯坏。

当出现缺陷时，通常不会变得危险，原因是蜗轮将堵塞主轴，从 而防止主轴螺母向下移动并且将出现致动器被堵塞。

如果支撑主轴的轴承磨损了，它将在承载负荷时增加其阻力。可 以说效率比下降，并且对于在病人升降装置上的相同负载，蜗轮必须 传递的力增加，原因是它必须补偿轴承中的摩擦所承担的另外功率。 这能导致马达上的载荷增加，由此导致蜗轮上的载荷增加。所述增加 的功率消耗将在某些情况下导致用于系统的控制单元由于过载电流而 切断。在其它情况下，它将仅仅传递额外的电流，由此马达通过蜗轮 执行更大的转矩。然后蜗轮可能被损坏并且其结果可能是对蜗轮的增 加磨损，这再次可能导致故障。

然而，在特别小的主轴节距的情况下，经常是主轴螺母变得磨损。 承载整个载荷的主轴螺母可能变得被磨损成使得内侧螺纹不再能够承 载载荷并且它被撕裂。这种缺陷可能是致命的。与自由落体相对应， 高载荷的致动器能够总体上在最大功率下直接释放其支撑强度。病人 升降装置中的病人在这种情况下可能受到严重的伤害并且甚至可能死 亡。

为了防止这个，如今通常使用安全螺母或者使螺母在机械构造上 具有大尺寸。当实际主轴螺母被磨损时，安全螺母将承担载荷。然而， 它被如此构造，使得它仅仅在降低的情况下承载载荷。从而它能够再 次升起任何载荷。

注意到：从Linak A/S的WO2006/034712和AB SKF的 EP1653240A1已知具有收集用于监控致动器状态的操作数据的线性 致动器。

发明内容

本发明的目的是提供一种对于具有针对由于致动器的磨损而产生 的应用故障的所述问题的解决方案，其中结合有致动器。

上述缺陷情况共同点是：在导致所述缺陷发生的时刻，它们将显 示效率比的降低。不管是主轴轴承、蜗杆传动装置、主轴螺母或马达 哪个正在受到磨损，马达吸收的电流与致动器执行的功率之间的比例 将改变。

例如，如果在整个使用寿命期间，在具有恒定负载的寿命测试中 监控致动器的电流和时间，则能够例如清楚地看到功率消耗和升起所 需的时间一天天地显著增加直至致动器出现故障，而与是轴承、主轴 螺母还是蜗杆传动装置失效无关。

因此，本发明的目的是监控致动器的效率。当这开始变化、变得 更坏时，就是在致动器变得失效之前更换它的时刻了。正是效率的监 控将本发明与WO2006/034712A1和EP1653240A1所涉及的构造区分 开来。

为此，负载单元例如能够被结合在致动器中，用于测量后支座上 的力。所述力与功率消耗相比较并且因此效率比的指示能够作为力/ 电流被计算出。

负载单元的特征通常是昂贵的，但是其它和更便宜的技术也可以 被选择。所述负载单元能够例如被同样用作负载单元的压电元件替换。 它们不是特别的精确，但是因为本发明的思想是要监控效率的变化， 所以绝对值是多少并不重要。