CN101304193A - 一种直驱伺服电动缸 - Google Patents

Abstract

一种直驱伺服电动缸，包括螺杆、螺母、机壳、端盖以及驱动系统，驱动系统驱动螺母在螺杆上旋转，从而螺杆在其轴向上直线运动，电动缸的外部由机壳和端盖封闭，所述驱动系统由电机定子和电机转子构成，其中电机定子固定到机壳上，电机转子固定到螺母上；所述螺母与轴承的内圈直接连接或呈一体化设计；轴承的外圈固定到机壳上；设置在端盖上的导套，用于螺杆直线运动的导向，防尘罩设置在端盖尾部；机壳中有冷却槽，冷却液通过管接头在冷却槽中循环。本发明的直驱电动缸具有结构简单，性能优越，作为标准化系列化装置有不同规格型号供选用，可以满足各种不同的驱动要求。

Description

一种直驱伺服电动缸

技术领域

本发明涉及机电一体化标准装置的技术领域，特别是关于一种机电一体化的标准直驱伺服电动缸。

背景技术

传统的电动缸是由电机通过联轴节带动丝杠螺母把电机的转动转换为直线驱动，由于它是单一的电驱动，结构简单使用方便(不像液压缸另需一整套液压系统来驱动)，因此在不少领域已能替代液压缸使用。

但鉴于普通电机的性能限制，以及部件连接方式驱动系统设计上的问题，它的推力、速度、传动精度、效率受到约束因而它的使用范围受到了限制。近年来，由于电机、轴承、丝杠付、测量技术、制动技术的发展成熟，目前在市场上已经出现了上述各种标准化、系列化的部件产品可供用户选用，用以组建各种规格的电动缸，能够满足各行业的需求。但是用户要组建起一套特种用途的电动缸也不是一件容易的事，必须要考虑采用什么电机、传动件、轴承、测量装置等，而这些零部件均有各自的规格标准，因此要达到相互的优化组合是件烦杂的工作，甚至由于结构和尺寸相互不匹配而达不到满意的结果。鉴于上述原因，本发明集成多种先进技术，将其优化配置，实现技术上匹配融合，完成系列化标准电动缸的设计。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种标准电动缸，它集成多种技术将其优化配置，实现技术上匹配融合，完成系列化标准精密直驱电动缸的设计；

本发明的另一目的是提供一种结构简单，性能优越；使用，维护方便的直驱伺服电动缸。

为实现上述目的，本发明提出了一种直驱伺服电动缸，包括螺杆3-2、螺母3-1、机壳1-1、端盖1-2以及驱动系统，驱动系统驱动螺母3-1在螺杆3-2上旋转，从而螺杆3-2在其轴向上直线运动，电动缸的外部由机壳和端盖封闭，所述驱动系统由电机定子2-1和电机转子2-2构成，其中电机定子2-1固定到机壳1-1上，电机转子2-2固定到螺母3-1上；所述螺母3-1与轴承4的内圈直接连接或呈一体化设计；轴承4的外圈固定到机壳1-1上；设置在端盖上的导套7，用于螺杆3-2直线运动的导向，防尘罩8设置在端盖尾部；机壳1-1中有冷却槽11，冷却液通过管接头10在冷却槽11中循环。

所述电动缸中带有角度传感器5，所述角度传感器包括读数头5-2和信源5-1，所述读数头5-2安装于所述机壳1-1或轴承4的外圈上，所述信源5-1安装在与所述直驱电机转子2-2连接的螺母3-1上，或轴承内圈上，或靠近轴承的就近空间，用于完成对所述标准电动缸的速度和位置的测量控制。

所述电机转子2-2与丝杠付的直接连接或一体化组合。所述端盖1-2上设置有安装止口，用于使所述电动缸采用水平、垂直或嵌入的方式安装到相应的外部设备上。

所述电动缸还带有制动器6，用于电动缸的断电制动；制动器6包括固定到螺杆3-2上的转动盘6-1、连接到转动盘上的衔铁6-3、固定到端盖或机壳中的摩擦片以及磁力产生装置。所述信源为低惯量信源。

本发明提供的标准直驱电动缸是基于直驱电机、丝杠付、轴承、测量技术、电磁制动技术等的技术融合。并对其结构尺寸，参数和性能经优化后，紧密集成为一个一体化的装置。用户只要正确选择性能和接口参数，而不必考虑装置内部结构。选用该装置将大幅度降低设备设计制造周期和生产成本。本发明的标准直驱电动缸具有结构简单，性能优越，作为标准化系列化装置有不同规格型号供选用，可以满足各种不同的驱动要求。必将在机床、压力机、试验机、建筑工程、雷达及武器系统操控、轻工、包装等行业的各种设备中得到广泛应用。

附图说明

图1是本发明直驱伺服电动缸的剖面图；

图2是图1中A部制动器的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例进行说明。

如图1中所示，本发明的直驱伺服电动缸的剖面结构示意图。本发明提供的一种标准直驱伺服电动缸，包括螺杆3-2、螺母3-1、机壳1-1、端盖1-2以及驱动系统，驱动系统驱动螺母3-1在螺杆3-2上旋转，从而螺杆3-2在其轴向上直线运动，电动缸的外部由机壳和端盖封闭，所述驱动系统由电机定子2-1和电机转子2-2构成，其中电机定子2-1固定到机壳1-1上，电机转子2-2固定到螺母3-1上；所述螺母3-1与轴承4的内圈直接连接或呈一体化设计；轴承4的外圈固定到机壳1-1上；设置在端盖上的导套7，用于螺杆3-2直线运动的导向，防尘罩8设置在端盖尾部；机壳1-1中有冷却槽11，冷却液通过管接头10在冷却槽11中循环。

其中直驱电机(电机转子2-2和电机定子2-1)定子2-1安装于外壳结构1-1中。电机转子2-2与丝杠付(螺母3-1和螺杆3-2)直接连接或结合成一整体，在一体化设计情况下，丝杠付通过螺母3-1的外缘的轴承滚道支承于轴承4的外圈上。

轴承4安装在外壳结构1-1中，轴承4的外圈可通过螺钉9相互固定，轴承4支承起转子与珠丝杠付(螺母3-1)的组合部件，并承受着全部电动缸的推力，启动后对直驱电机通电，电机转子2-2带动丝杠付(螺母3-1)旋转，从而使得螺杆3-2在导套7的导向作用下沿轴向移动。螺母3-1在电机转子2-2的带动下旋转，带动螺杆3-2实现直线运动。

角度传感器5包括信源5-1和读取头5-2，其中信源5-1可以安装于螺母3-1上，或轴承内圈上，或靠近轴承的就近空间，与信源体5-1相对的读取头5-2安装到轴承4的外圈上或者安装到机壳1-1上，角度传感器5用于实现对标准直驱电动缸速度和位置的测量和控制。

在图2中示出了图1中A部的放大图。图中详细示出了永磁制动器，制动器6(包括转动盘6-1、弹簧6-2、衔铁6-3、永磁体6-4和线圈6-5)，永磁体6-4和线圈6-5安装在直驱电机端盖1-2中，转动盘6-1安装在螺母3-1上，衔铁6-3通过弹簧6-2安装在转动盘6-1上。

当通电工作时，线圈6-5产生的磁场永磁体6-4磁场相抵消，衔铁6-3与摩擦面6-6脱离接触，螺母3-1可以自由旋转；断电时衔铁6-3在永磁体6-4的吸引下与摩擦面6-6接触，实现断电制动。在此仅仅给出一种制动器的示例，并非限制于此，其它本领域的普通技术人员所熟知的制动器也可应用于此。

导套7安装于端盖1-2中用于螺杆3-2的导向和防旋转(根据功能需求可选滑动或滚动型式)。其端部装有接头，其结构与外部欲与之连接的设备要求确定。

防尘罩8安装于端盖1-2尾部，对螺杆3-2的滑动部分提供保护(根据使用环境要求选用橡胶、金属波纹管、多节金属套管等)。

根据不同的规格和需求，可以通过接口与水冷、风冷制冷装置，通过管接头10将冷却介质通入到冷却槽11中，进行冷却液的循环(见图2)。端盖1-2有标准止口便于水平、垂直或者嵌入式方式安装在相应的外部设备上。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的普通技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1、一种直驱伺服电动缸，包括螺杆(3-2)、螺母(3-1)、机壳(1-1)、端盖(1-2)以及驱动系统，驱动系统驱动螺母(3-1)在螺杆(3-2)上旋转，从而螺杆(3-2)在其轴向上直线运动，电动缸的外部由机壳和端盖封闭，其特征在于：

所述驱动系统由电机定子(2-1)和电机转子(2-2)构成，其中电机定子(2-1)固定到机壳(1-1)上，电机转子(2-2)固定到螺母(3-1)上；

所述螺母(3-1)与轴承(4)的内圈直接连接或呈一体化设计；

轴承(4)的外圈固定到机壳(1-1)上；

设置在端盖上的导套(7)，用于螺杆(3-2)直线运动的导向，防尘罩(8)设置在端盖尾部；

机壳(1-1)中有冷却槽(11)，冷却液通过管接头(10)在冷却槽(11)中循环。

2、根据权利要求1中的直驱伺服电动缸，其特征在于：所述电动缸中带有角度传感器(5)，所述角度传感器包括读数头(5-2)和信源(5-1)，所述读数头(5-2)安装于所述机壳(1-1)或轴承(4)的外圈上，所述信源体(5-1)安装在与所述直驱电机转子(2-2)连接的螺母(3-1)上，或轴承内圈上，或靠近轴承的就近空间，用于完成对所述标准电动缸的速度和位置的测量控制。

3、根据权利要求1中的直驱伺服电动缸，其特征在于：所述电机转子(2-2)与丝杠付的一体化组合。

4、根据权利要求2或3中的直驱伺服电动缸，其特征在于：所述端盖(1-2)上设置有安装止口，用于使所述电动缸采用水平、垂直或嵌入的方式安装到相应的外部设备上。

5、根据权利要求1中的直驱伺服电动缸，其特征在于：所述电动缸还带有制动器(6)，用于电动缸的断电制动。

6、根据权利要求5中的直驱伺服电动缸，其特征在于：制动器(6)包括固定到螺杆(3-2)上的转动盘(6-1)、连接到转动盘上的衔铁(6-3)、固定到端盖或机壳中的摩擦片以及磁力产生装置。

7、根据权利要求2、3或5中的直驱伺服电动缸，其特征在于：所述信源为低惯量信源。

8.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述标准电动缸进一步包括：

一制冷机，与标准电动缸接口连接，用于对从所述标准电动缸中的冷却介质进行冷却。