CN103944307B - 一种滑块式线性驱动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滑块式线性驱动器，所述滑块式线性驱动器包括铝合金主架、驱动电机、行星齿轮箱、梯形丝杆、滑块螺母、开口螺钉和圆形电路板，梯形丝杆和滑块螺母组合在一起并连接行星齿轮箱的输出轴，开口螺钉穿过长方形开口滑槽并与滑块螺母的内螺纹组合，用于固定被线性驱动的物体。本发明的滑块式线性驱动器，在外型美观度、安装结构、行程控制精度和产品成本上完全不同于传统的电动推杆和电动缸线性驱动器，其结构更为合理，运行更加安全可靠。

Description

一种滑块式线性驱动器

技术领域

本发明涉及线性驱动领域，尤其涉及一种滑块式线性驱动器。

背景技术

风机是对气体压缩和气体输送机械的习惯简称，通常所说的风机包括通风机、鼓风机、风力发电机。气体压缩和气体输送机械是把旋转的机械能转换为气体压力能和动能，并将气体输送出去的机械。由于风机作用的对象是气体，而气体通常因为环境的变化而状况不一，气体状况的不统一性容易给风机的正常工作带来不利影响，例如，在尘度高的环境中，风机出风口因为灰度积累而降低出风效率，在湿度高或者下雨的环境中，风机出风口因为进水而引起系统故障。因此，通常在风机的出风口设置一个防护外罩，通过防护外罩的伸缩为出风口提供不同环境下的适宜的防护。

现有技术中，控制防护外罩伸缩的电子设备常用的有电动推杆线性驱动器和电动缸滑台线性驱动器，这二种电子设备能够实现防护外罩的线性伸缩，但都存在一定的局限性。对于电动推杆而言，一是安装方式上，安装电动推杆时需要增设安装座附件；二是电动推杆在装配到风机上时，电动推杆的安装尺寸受风机外形尺寸的限制在设计上不能缩小，从而造成电动推杆的行程达不到客户需要加长的要求。对于电动缸滑台线性驱动器而言，由于在结构上大多使用的是高精密步进驱动电机和高精度滚珠丝杆螺母传动，还加上了外设控制器设备，在成本上和价格上非常高，其对于家用电器或部分工业设备需要直线驱动的情况，例如风机分口外罩伸缩等，选用上存在成本过高的问题；而且电动缸滑台多采用的滚珠丝杆传动，自锁性能不高，在垂直负载驱动时电动缸的自锁问题解决比较复杂。

因此，需要一种新型的线性驱动器，能够应用于风机分口外罩的伸缩和其他类似场合中，同时行程能够按照客户需要来加长，并且占用空间少，性价比高，自锁性能高，更加安全可靠。

发明内容

针对现有用于风机风口外罩伸缩控制或类似场景中的线性驱动器都存在应用局限性的问题，本发明提供了一种新型的线性驱动器，通过滑块式结构控制外罩的线性伸缩行程，采用梯形丝杆和滑块螺母，解决了自锁性问题，同时结构简答，性价比高，占用空间小，尤其适用于对行程精度和直线速度上要求不高的领域。

为了实现上述目的，本发明提供了一种滑块式线性驱动器，所述线性驱动器包括，铝合金主架，铝合金主架上面开有一个长方形开口滑槽，铝合金主架的下面安装了四个长方形安装槽，铝合金主架的两端分别设有前端盖和尾端盖；驱动电机和行星齿轮箱，组合在一起并装配在铝合金主架内部的一侧，驱动电机的电机线路穿过尾端盖；梯形丝杆，一端连接行星齿轮箱的输出轴，另一端连接铝合金主架内部的另一侧；滑块螺母，设置在铝合金主架内部，滑块螺母内部嵌合梯形丝杆，滑块螺母的上部具有内螺纹；开口螺钉，穿过长方形开口滑槽并与滑块螺母的内螺纹组合，用于固定被线性驱动的物体；圆形电路板，组装在驱动电机尾部的正负极端子处；其中，驱动电机和行星齿轮箱被固定在铝合金主架内部的一个方形固定座上，方形固定座位于行星齿轮箱和梯形丝杆之间，方形固定座通过固定座螺钉紧固在铝合金主架内壁的两侧。

可选地，所述线性驱动器还包括条形线路板，位于铝合金主架内，处于方形固定座和铝合金主架内部的另一侧之间，条形线路板的两侧相向设有两个微动开关；其中，滑块螺母沿铝合金主架内壁两个不同方向线性移动，当滑块螺母上的凸台触碰到两个微动开关之一的触点时，两个微动开关之一闭合，滑块螺母上的凸台离开两个微动开关之一的触点时，两个微动开关之一打开，以通过微动开关控制滑块螺母的位置和行程。

可选地，所述线性驱动器还包括，磁环，固定在驱动电机尾端的中心轴处；霍尔传感器，装配在圆形电路板上；其中，当磁环旋转时，等分磁极经过霍尔传感器后启动霍尔传感器并向圆形电路板上的控制器发送反馈信号，控制器内的微处理器接收到反馈信号后，微处理器再基于驱动电机中心轴的旋转方向和驱动电机转速，确定滑块螺母的位置和行程，以实现对被线性驱动的物体的位置的精确定位。

可选地，条形线路板通过线路板螺钉固定在方形固定座和铝合金主架内部的另一侧之间。

本发明由于采用了上述技术方案，从而具有以下优点：本发明的滑块式线性驱动器，通过穿过线性驱动器主架上方滑槽的开口螺钉，固定被线性驱动的物体，通过滑块螺母和两个电性微动开关，实现线性驱动器行程的控制和自锁功能，还通过磁环和霍尔传感器的配合，对滑块螺母的位置进行定位，具有一定的行程精度和直线速度，性价比高，安全可靠性强，占用空间少，适合用于如风机风口外罩伸缩控制的对行程精度和直线速度上要求不高的领域。

附图说明

图1是本发明一种滑块式线性驱动器的外部结构示意图；

图2是本发明一种滑块式线性驱动器的内部结构示意图；

图3是本发明一种滑块式线性驱动器的行程限位结构的结构示意图；

图4是本发明一种滑块式线性驱动器的霍尔反馈结构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

首先，请参考图1，图1为本发明一种滑块式线性驱动器的外部结构示意图，从外部看来，所述滑块式线性驱动器包括铝合金主架，铝合金主架上面开有一个长方形开口滑槽，铝合金主架的下面安装了四个长方形安装槽，铝合金主架的两端分别设有前端盖和尾端盖，铝合金主架的上方有一个开口螺钉，穿过长方形开口滑槽，用于固定被线性驱动的物体。

接着，继续参考图2对本发明进行说明，图2为本发明一种滑块式线性驱动器的内部结构示意图，从内部看来，所述滑块式线性驱动器包括铝合金主架1，铝合金主架1上面开有一个长方形开口滑槽，铝合金主架1的下面安装了四个长方形安装槽，铝合金主架1的两端分别设有前端盖8和尾端盖15；驱动电机2和行星齿轮箱3，组合在一起并装配在铝合金主架1内部的一侧，驱动电机2的电机线路16穿过尾端盖15；梯形丝杆5，一端连接行星齿轮箱3的输出轴，另一端连接铝合金主架1内部的另一侧；滑块螺母6，设置在铝合金主架1内部，滑块螺母6内部嵌合梯形丝杆5，滑块螺母6的上部具有内螺纹；开口螺钉7，穿过长方形开口滑槽并与滑块螺母6的内螺纹组合，用于固定被线性驱动的物体；圆形电路板14，组装在驱动电机2尾部的正负极端子处；其中，驱动电机2和行星齿轮箱3被固定在铝合金主架1内部的一个方形固定座4上，方形固定座4位于行星齿轮箱3和梯形丝杆5之间，方形固定座4通过固定座螺钉紧固在铝合金主架1内壁的两侧。

另外，滚珠丝杠和梯形丝杠在很多情况下不能互换，总是需要在精度、刚度和负载容量之间进行权衡。规格和性能之间不一定完全对应。滚珠丝杠和梯形丝杠的应用有一些区别。原始设备制造商的应用系统很多时候需要正合适的产品，而梯形丝杠往往是正确的选择。梯形丝杠产品很容易结合具体的应用来进行调整，以达到预期性能，同时将成本控制在最低限度。在某些情况下，需要在设计阶段进行寿命测试，不过对于原始设备制造商来说，在前期进行此类的额外工作，有助于降低产品成本。滚珠丝杠可以连续运行，承受高得多的负载，并达到更快的速度，为此而增加成本是值得的。对于最终用户来说，滚珠丝杠具有良好的可预测性，因而是确保快速集成和可靠性的最佳选择。比如，工厂自动化系统在很大程度上就依赖滚珠丝杠技术。因此，梯形丝杆和滚珠丝杆的应用场合不同。梯形丝杆的加工，一般采用旋风铣削法，这样丝杠加工中螺纹与滚花一次完成工艺效率高，成本低，适合加工精度要求不太高的产品，其结构设计思路、方案有较好的推广应用价值。

随后，继续参考图3对本发明进行说明，图3为本发明一种滑块式线性驱动器的行程限位结构的结构示意图，所述行程限位结构包括了滑块螺母6、条形线路板10、微动开关9和微动开关10，其中，条形线路板10位于铝合金主架1内，并处于方形固定座4和铝合金主架1内部的另一侧之间，条形线路板10的两侧相向设有两个微动开关9和10；其中，滑块螺母6沿铝合金主架1内壁两个不同方向线性移动，当滑块螺母6上的凸台触碰到两个微动开关9和10之一的触点时，两个微动开关9和10之一闭合，滑块螺母6上的凸台离开两个微动开关9和10之一的触点时，两个微动开关9和10之一打开，以通过微动开关9和10控制滑块螺母6的位置和行程，即在微动开关9或10闭合时，电性制止滑块螺母6继续当前的线性移动，使得滑块螺母6的行程限位在固定长度内。

最后，参考图4对本发明进行说明，图4为本发明一种滑块式线性驱动器的霍尔反馈结构的结构示意图，所述霍尔反馈结构包括磁环12、霍尔传感器13和圆形电路板14，其中，磁环12固定在驱动电机2尾端的中心轴处；霍尔传感器13，装配在圆形电路板14上；其中，当磁环12旋转时，等分磁极经过霍尔传感器13后启动霍尔传感器13并向圆形电路板14上的控制器发送反馈信号，控制器内的微处理器接收到反馈信号后，微处理器再基于驱动电机2中心轴的旋转方向和驱动电机2转速，确定滑块螺母6的位置和行程，以实现对被线性驱动的物体的位置的精确定位。

另外，吸收磁环，又称铁氧体磁环，简称磁环。他是电子电路中常用的抗干扰元件，对于高频噪声有很好的抑制作用，一般使用铁氧体材料制成。磁环在不同的频率下有不同的阻抗特性，一般在低频时阻抗很小，当信号频率升高磁环表现的阻抗急剧升高。一般地，信号频率越高，越容易辐射出去，而一般的信号线都是没有屏蔽层的，那么这些信号线就成了很好的天线，接收周围环境中各种杂乱的高频信号，而这些信号叠加在本来传输的信号上，甚至会改变原来传输的有用信号。那么在磁环作用下，使正常有用的信号很好的通过，又能很好的抑制高频干扰信号的通过，而且成本低廉。

另外，霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。霍尔传感器的工作原理为，在磁场中有一个霍尔半导体片，恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下，I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移，使该片在与AB垂直的CD方向上产生电位差，这就是所谓的霍尔电压。霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低。霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。

本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了使本领域技术人员能够更好的理解本专利内容，不应理解为是对本专利保护范围的限制，只要是根据本专利所揭示精神所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利保护范围。

Claims (4)

1.一种滑块式线性驱动器，所述线性驱动器包括：

铝合金主架，所述铝合金主架上面开有一个长方形开口滑槽，所述铝合金主架的下面安装有四个长方形安装槽，所述铝合金主架的两端分别设有前端盖和尾端盖；

驱动电机和行星齿轮箱，组合在一起并装配在所述铝合金主架内部的一侧，所述驱动电机的电机线路穿过所述尾端盖；

梯形丝杆，一端连接所述行星齿轮箱的输出轴，另一端连接所述铝合金主架内部的另一侧；

滑块螺母，设置在所述铝合金主架内部，所述滑块螺母内部嵌合梯形丝杆，所述滑块螺母的上部具有内螺纹；

开口螺钉，穿过长方形开口滑槽并与所述滑块螺母的内螺纹组合，用于固定被线性驱动的物体；

圆形电路板，组装在所述驱动电机尾部的正负极端子处；

其中，所述驱动电机和所述行星齿轮箱被固定在所述铝合金主架内部的一个方形固定座上，所述方形固定座位于所述行星齿轮箱和所述梯形丝杆之间，所述方形固定座通过固定座螺钉紧固在所述铝合金主架内壁的两侧。

2.根据权利要求1所述的滑块式线性驱动器，其特征在于，所述线性驱动器还包括：

条形线路板，位于所述铝合金主架内，处于所述方形固定座和所述铝合金主架内部的另一侧之间，所述条形线路板的两侧相向设有两个微动开关；

其中，滑块螺母沿所述铝合金主架内壁两个不同方向线性移动，当所述滑块螺母上的凸台触碰到两个所述微动开关之一的触点时，两个微动开关之一闭合，所述滑块螺母上的凸台离开两个所述微动开关之一的触点时，两个所述微动开关之一打开，以通过所述微动开关控制所述滑块螺母的位置和行程。

3.根据权利要求1所述的滑块式线性驱动器，其特征在于，所述线性驱动器还包括：

磁环，固定在驱动电机尾端的中心轴处；

霍尔传感器，装配在圆形电路板上；

其中，当磁环旋转时，等分磁极经过所述霍尔传感器后启动所述霍尔传感器并向所述圆形电路板上的控制器发送反馈信号，所述控制器内的微处理器接收到反馈信号后，所述微处理器再基于所述驱动电机中心轴的旋转方向和驱动电机转速，确定滑块螺母的位置和行程，以实现对被线性驱动的物体的位置的精确定位。

4.根据权利要求2所述的滑块式线性驱动器，其特征在于：

所述条形线路板通过线路板螺钉固定在所述方形固定座和所述铝合金主架内部的另一侧之间。