CN101106297A - 三级滚珠丝杠电动缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三级滚珠丝杠电动缸。伺服电机通过双向超越离合器带动第一级丝杆转动，第一级螺母通过带有单向超越离合器的自锁机构与第一级内缸筒连接，同时第二级空心丝杆与第一级螺母固定连接；第二级螺母通过带有单向超越离合器的自锁机构与第二级内缸筒连接，同时第三级空心丝杆与第二级螺母固定连接；第三级螺母与推杆固定连接，推杆的另一端与耳环连接。三级丝杆，可以逐次外伸转动，推动各自的螺母平动。由于三级丝杆开始叠套在一起，从而节省了轴向安装空间，可以应用于对安装空间有限制的工作场合。滚珠丝杠可以减少摩擦，降低发热量，大大提高了工作效率，并采用一定的自锁机构防止滚珠丝杠受压回退。

Description

三级滚珠丝杠电动缸

技术领域

本发明涉及电动缸，尤其涉及一种三级滚珠丝杠电动缸。

背景技术

目前，单级电动缸在国内外已经广泛使用，但由于只具有单级传动机构，工作行程受缸本身尺寸的限制，须加大推杆长度和缸体安装尺寸，来换取大工作行程，常常使缸很笨重，不能用于要求安装尺寸小但工作行程很大的场合；在液压系统中也有多级的液压缸，但液压缸本身需提供油源和相应的液压设备，使用不够方便；在电动缸的实现技术上，通常有螺纹丝杠传动和滚珠丝杠传动两种，螺纹丝杠效率低，发热量大，而滚珠丝杠虽然效率很高，但由于其不能自锁的缺点，给电动缸的设计带来不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种三级滚珠丝杠电动缸，使其在轴向装配尺寸较小的情况下能够提供较大的工作行程，且保证有较高的工作效率，发热量小，工作寿命长。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

包括伺服电机通过皮带和皮带轮带动装在轮箱内的输入轴转动，输入轴经双向超越离合器与第一级丝杆连接；第一级螺母安装在第一级丝杆的螺旋凹槽处，第一级丝杆末端安装第一轴端挡块，并由第一轴端螺母固紧，第一单向超越离合器的内圈固定在第一级螺母上，第一单向超越离合器的外圈与第一套筒固定，第一套筒上安装有第一推力球轴承，第一推力球轴承的另一侧安装在第一滑块上，第一滑块上套有第一弹簧，第一弹簧被第一滑块和第一缸筒挡块压紧，第一缸筒挡块和第一中间块固定安装在第一级内缸筒上，第一套筒与第一中间块能相对轴向滑动，第一中间块内侧的端面上安装第一摩擦片，第一套筒将第一摩擦片压紧在第一中间块上；第二级螺母安装在第二级丝杆的螺旋凹槽处，第二级丝杆的头端与第一级螺母固定，第二级丝杆的末端安装轴端第二挡块，并由第二轴端螺母固紧，第二单向超越离合器的内圈固定在第二级螺母上，第二单向超越离合器的外圈与第二套筒固定，第二套筒上安装有第二推力球轴承，第二推力球轴承的另一侧安装在第二滑块上，第二滑块上套有第二弹簧，第二弹簧被第二滑块和第二缸筒挡块压紧，第二缸筒挡块和第二中间块固定安装在第二级内缸筒上，第二套筒与第二中间块能相对滑动，第二中间块内侧的端面上安装第二摩擦片，第二套筒将第二摩擦片压紧在第二中间块上；第三级螺母安装在第三级丝杆的螺旋凹槽处，第三级丝杆的头端与第二级螺母固定，第三级丝杆的末端按转有第三轴端挡块，并由第三轴端螺母固紧，将推杆固定在第三级螺母上，推杆的末端固定安装耳环。

本发明具有的有益效果是：三级滚珠丝杆，可以逐次外伸转动，通过螺旋传动的作用，推动各自的螺母平动，从而在推杆上产生向外的推力，带动负载作直线运动。由于三级丝杆开始叠套在一起，从而节省了轴向安装空间，并通过三级传动的作用提供较大的工作行程，可以应用于对安装空间有限制的工作场合。采用滚珠丝杠，减少摩擦，降低发热量，大大提高了工作效率，并采用一定的自锁机构防止滚珠丝杠受压回退。

附图说明

图1是本发明的结构原理主视图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本发明完全展开时的结构原理主视图；

图4是第一级回程运动中弹簧被压缩前的状态；

图5是第一级回程运动中弹簧被压缩后的状态。

图中：1、轮箱；2、双向超越离合器；3、滑块；4、缸筒挡块；5、弹簧；6、第一级螺母；7、套筒；8、中间块；9、滑块；10、缸筒挡块；11、弹簧；12、套筒；13、中间块；14、第二级螺母；15、第三级螺母；16、轴端螺母；17、轴端螺母；18、轴端螺母；19、外缸筒；20、第一级内缸筒；21、第二级内缸筒；22、推杆；23、耳环；24、皮带和皮带轮；25、输入轴；26、伺服电机；27、深沟球轴承；28、深沟球轴承；29、轴承套；30、推力球轴承；31、单向超越离合器；32、摩擦片；33推力球轴承；34、单向超越离合器；35、摩擦片；36、第一级丝杆；37、第二级丝杆；38、第三级丝杆；39、轴端挡块；40、轴端挡块；41、轴端挡块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1、图2、图3所示，本发明包括将第一级螺母6安装在第一级丝杆36的螺旋凹槽处，第一级丝杆36末端安装轴端挡块41，并由轴端螺母18固紧，单向超越离合器31的内圈固定在第一级螺母6上，单向超越离合器31的外圈与套筒7固定，套筒7上安装有推力球轴承30，推力球轴承30的另一侧安装在滑块3上，滑块3上套有弹簧5，弹簧5被滑块3和缸筒挡块4压紧，缸筒挡块4和中间块8固定安装在第一级内缸筒20上，套筒7与中间块8能相对轴向滑动，中间块8内侧的端面上安装摩擦片32，套筒7将摩擦片32压紧在中间块8上；第二级螺母14安装在第二级丝杆37的螺旋凹槽处，第二级丝杆37的头端与第一级螺母6固定，第二级丝杆37的末端安装轴端挡块40，并由轴端螺母18固紧，单向超越离合器34的内圈固定在第二级螺母14上，单向超越离合器34的外圈与套筒12固定，套筒12上安装有推力球轴承33，推力球轴承33的另一侧安装在滑块9上，滑块9上套有弹簧11，弹簧11被滑块9和缸筒挡块10压紧，缸筒挡块10和中间块13固定安装在第二级内缸筒21上，套筒12与中间块13能相对滑动，中间块13内侧的端面上安装摩擦片35，套筒12将摩擦片35压紧在中间块13上；第三级螺母15安装在第三级丝杆38的螺旋凹槽处，第三级丝杆38的头端与第二级螺母14固定，第三级丝杆38的末端按转有轴端挡块39，并由轴端螺母16固紧，将推杆22固定在第三级螺母15上，推杆22的末端固定安装耳环23。

将两个深沟球轴承28内圈与第一级丝杆36配合安装，外圈安装在轴承套29上，轴承套29固定在外缸筒19上。将两个深沟球轴承27的内圈与输入轴25配合安装，外圈通过轴承套安装在轮箱1内。双向超越离合器2的外圈与轮箱1固定安装，双向超越离合器2的主动级内圈与输入轴25配合安装，双向超越离合器2的从动级内圈与第一级丝杆36配合安装。将输入轴25和伺服电机26的输出轴通过皮带和皮带轮24连接。

如图1、3所示，在实际工作时，将电动缸沿负载运动的方向水平或垂直固定安装，将耳环23与负载连接。伺服电机26正向转动，则电动缸做外伸运动，推动负载前进；反向转动，电动缸做收缩回程运动。

双向超越离合器2的功能是：输入轴25可以正反两个方向带动第一级丝杆36旋转，而第一级丝杆36作为主动轴时，运动将被锁紧。这样就保证了在停机时，在负载压力下，第一级丝杆36不会发生回转。

单向超越离合器31的作用是：当第一级螺母6受正向转矩时，固定在第一级螺母6上的单向超越离合器31的内圈将会与外圈脱开，内圈和第一级螺母6可以正向转动；当第一级螺母6受反向转矩时，内圈与外圈将会锁紧，第一级螺母6的反向运动会受到外圈的限制。

单向超越离合器34的作用是：当第二级螺母14受正向转矩时，固定在第二级螺母14上的单向超越离合器34的内圈将会与外圈脱开，内圈和第二级螺母14可以正向转动；当第二级螺母14受反向转矩时，内圈与外圈将会锁紧，第二级螺母14的反向运动会受到外圈的限制。

如图1、3所示，伺服电机26正向转动时，通过皮带和皮带轮24带动输入轴25转动，输入轴25通过双向超越离合器2将运动和转矩传给第一级丝杆36。第一级丝杆36开始正向转动，则第一级螺母6开始向外平动，并推动后两级的机构开始整体平动。当第一级螺母6运动到第一级丝杆36末端，与轴端挡块41端面接触后，平动停止，由于单向超越离合器31为放松状态，第一级螺母6和第二级丝杆37在第一级丝杆36带动下开始正向转动，则第二级螺母14开始向外平动，并推动后一级的机构开始整体平动。当第二级螺母14运动到第二级丝杆37末端，与轴端挡块41端面接触后，平动停止，由于单向超越离合器34为放松状态，第二级螺母14和第三级丝杆38在第二级丝杆37的带动下开始正向转动，则第三级螺母15开始向外平动，并通过推杆22推动负载平动，直至完成全部工作行程。

如图1、4、5所示，伺服电机26反向转动时，通过皮带和皮带轮24带动输入轴25转动，输入轴25通过双向超越离合器2将运动和转矩传给第一级丝杆36。第一级丝杆36开始反向转动，则第一级螺母6开始作回程平动，并拉动后两级的机构开始整体平动。当第一级螺母6接近第一级丝杆36的螺旋凹槽起始端时，缸筒挡块4率先接触到轴承套29端面，而此时第一级螺母6继续推动单向超越离合器31作回程平动，单向超越离合器31内外圈锁紧，不能发生相对转动，则将平动的推力传递给滑块3，滑块3相对于缸筒挡块4开始平动，并给于弹簧5压力，弹簧5原长为L。弹簧5压缩ΔX后，长度变为L-ΔX，摩擦片32与单向超越离合器31的外圈将存在ΔX的间隙，故不能保持压紧状态，这样第一级螺母6将带动单向超越离合器31的内外圈一起反向转动，与第一级螺母6固定的第二级丝杆37也开始反向转动，则第二级螺母14开始带动后一级机构作回程平动。第二级螺母14接近第二级丝杆37的螺旋凹槽起始端时，弹簧的压缩过程与第一级的工作原理相同，第二级螺母14将带动单向超越离合器的内外圈一起反向转动，与第二级螺母14固定的第三级丝杆38也开始反向转动，则第三级螺母15开始带动推杆22及负载作回程平动，直至回程运动结束。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种三级滚珠丝杠电动缸，其特征在于：包括伺服电机(26)通过皮带和皮带轮(24)带动装在轮箱(1)内的输入轴(25)转动，输入轴(25)经双向超越离合器(2)与第一级丝杆(36)连接；第一级螺母(6)安装在第一级丝杆(36)的螺旋凹槽处，第一级丝杆(36)末端安装第一轴端挡块(41)，并由第一轴端螺母(18)固紧，第一单向超越离合器(31)的内圈固定在第一级螺母(6)上，第一单向超越离合器(31)的外圈与第一套筒(7)固定，第一套筒(7)上安装有第一推力球轴承(30)，第一推力球轴承(30)的另一侧安装在第一滑块(3)上，第一滑块(3)上套有第一弹簧(5)，第一弹簧(5)被第一滑块(3)和第一缸筒挡块(4)压紧，第一缸筒挡块(4)和第一中间块(8)固定安装在第一级内缸筒(20)上，第一套筒(7)与第一中间块(8)能相对轴向滑动，第一中间块(8)内侧的端面上安装第一摩擦片(32)，第一套筒(7)将第一摩擦片(32)压紧在第一中间块(8)上；第二级螺母(14)安装在第二级丝杆(37)的螺旋凹槽处，第二级丝杆(37)的头端与第一级螺母(6)固定，第二级丝杆(37)的末端安装轴端第二挡块(40)，并由第二轴端螺母(18)固紧，第二单向超越离合器(34)的内圈固定在第二级螺母(14)上，第二单向超越离合器(34)的外圈与第二套筒(12)固定，第二套筒(12)上安装有第二推力球轴承(33)，第二推力球轴承(33)的另一侧安装在第二滑块(9)上，第二滑块(9)上套有第二弹簧(11)，第二弹簧(11)被第二滑块(9)和第二缸筒挡块(10)压紧，第二缸筒挡块(10)和第二中间块(13)固定安装在第二级内缸筒(21)上，第二套筒(12)与第二中间块(13)能相对滑动，第二中间块(13)内侧的端面上安装第二摩擦片(35)，第二套筒(12)将第二摩擦片(35)压紧在第二中间块(13)上；第三级螺母(15)安装在第三级丝杆(38)的螺旋凹槽处，第三级丝杆(38)的头端与第二级螺母(14)固定，第三级丝杆(38)的末端按转有第三轴端挡块(39)，并由第三轴端螺母(16)固紧，将推杆(22)固定在第三级螺母(15)上，推杆(22)的末端固定安装耳环(23)。

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