CN103956855A - 一种丝母丝杠式双行程电动缸 - Google Patents

Abstract

一种丝母丝杠式双行程电动缸，它涉及一种电动缸，以解决传统电动缸机构占用工作空间较大，刚度低，维护成本高且无法充分利用丝杠长度达到最大运动空间问题，它包括电机、支撑套筒、底座、传动套筒、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮、第四锥齿轮、第五锥齿轮、丝杠、丝母和齿轮轴；支撑套筒安装在底座上，电机安装在支撑套筒的上端，第一锥齿轮安装在电机的输出轴上，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，第三锥齿轮与第四锥齿轮啮合，丝母转动安装在传动套筒内，第四锥齿轮与第五锥齿轮啮合，丝杠穿过第五锥齿轮和传动套筒并与丝母螺纹连接。本发明用于执行器的直线位移驱动。

Description

一种丝母丝杠式双行程电动缸

技术领域

本发明涉及一种电动缸，具体涉及一种丝母丝杠方式实现的直线位移驱动装置。

背景技术

目前，做直线运动的电动缸机构有多种设计方案。最为普遍的一种实现直线运动目的的电动缸机构的直线运动实现部分是由两只螺母及一根丝缸组成的。在该构型的电动缸实现直线运动的过程中，一只螺母保持相对于驱动端的静止状态，该螺母与丝缸保持螺旋传动，带动丝缸做旋转运动。丝缸的旋转运动带动第二只螺母延丝缸轴向做直线运动，从而使与螺母固联的套筒伸出丝缸外圈，延轴向做直线运动。该类型的电动缸不仅占用较大的工作空间，且在运动过程中套筒会受到较大的弯矩，使机构受扭矩产生易弯折等问题。同时，该方案中第二只螺母在丝杠上的运动范围有限，仅能在丝杠一半长度的尺寸内做轴向直线运动，导致机构整体运动范围有限。同时，该丝杠长期承受运动过程中螺母和套筒机构所产生的惯性力和惯性力矩，因此，机构长期工作磨损较大，维护成本高。

发明内容

本发明为解决传统电动缸机构占用工作空间较大，刚度低，维护成本高且无法充分利用丝杠长度达到最大运动空间问题，进而提供一种丝母丝杠式双行程电动缸。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的一种丝母丝杠式双行程电动缸包括电机、支撑套筒、底座、传动套筒、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮、第四锥齿轮、第五锥齿轮、丝杠、丝母和齿轮轴；

电机的输出轴水平布置，支撑套筒安装在底座上，电机安装在支撑套筒的上端，第一锥齿轮安装在电机的输出轴上，第二锥齿轮与第三锥齿轮转动安装在支撑套筒内，第二锥齿轮和第三锥齿轮同轴设置且二者连接为一体，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，齿轮轴水平设置，齿轮轴的一端转动安装在支撑套筒上，齿轮轴的另一端固装有第四锥齿轮，第三锥齿轮与第四锥齿轮啮合，丝母与第五锥齿轮连接，丝母转动安装在传动套筒内，第四锥齿轮与第五锥齿轮啮合，丝杠穿过第五锥齿轮和传动套筒并与丝母螺纹连接。

本发明的有益效果是：一、本发明通过锥齿轮传动系驱动丝母，丝母固定在传统套筒内的锥齿轮传动系上，它们保持相对于电机的固定位置关系，当丝杠延螺母轴向直线运动时，可以延双向运动，到达双行程的直线运动，因此，丝杠承受的弯矩较小，使该机构具有较强的稳定性，丝杠在丝母转动过程中可以延轴向运动的范围为螺母轴向两侧的丝杠全长，达到了最大的工作空间利用，丝杠可延螺母轴向实现双行程即两个方向上的运动，该本发明丝杠的运动范围超出普通的电动缸类运动机构，对于节约电动缸内部的工作空间和提高驱动机构工作效率有较大改进，利用丝母作为传动环节，可以提高整体机构的刚度，使机构运动过程中更加稳定，丝杠几何尺寸较长，一端连接丝母，一端连接其它执行器等机构，扩大了运动空间且不易使整体机构产生运动干涉；二、本发明中的电机与丝母丝杠式传动部分通过锥齿轮传动系进行连接，巧妙地利用了有限的工作空间实现了电动缸的三自由度被动转动，实现了类似于球铰的功能，从而此种类型的电动缸在丝杠直线运动时可以自由运动；三、本发明结构紧凑，维护成本降低了60％以上；四、丝杠末端能与末端执行器连接，当由电机驱动的丝母丝杠机构延轴向做直线运动时，该电动缸可以绕支撑套筒所连接的固定端做三自由度的被动转动，从而调节丝杠末端机构的姿态，利用三级锥齿轮传动提供的三轴转动自由度，实现了电动缸绕固定端的自由转动，从而可以通过丝杠的直线运动被动调节丝杠末端连接机构的空间姿态。

附图说明

图1是本发明的整体结构主剖视结构示意图，图2是本发明的整体结构示意图，图3是第四锥齿轮、第五锥齿轮、丝杠和丝母连接结构的侧视示意图，图4是第四锥齿轮、第五锥齿轮、丝杠和丝母连接结构主视示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图4说明，本实施方式的一种丝母丝杠式双行程电动缸包括电机1、支撑套筒2、底座3、传动套筒4、第一锥齿轮5、第二锥齿轮6、第三锥齿轮7、第四锥齿轮8、第五锥齿轮9、丝杠10、丝母11和齿轮轴16；

电机1的输出轴水平布置，支撑套筒2安装在底座3上，电机1安装在支撑套筒2的上端，第一锥齿轮5安装在电机1的输出轴上，第二锥齿轮6与第三锥齿轮7转动安装在支撑套筒2内，第二锥齿轮6和第三锥齿轮7同轴设置且二者连接为一体，第一锥齿轮5与第二锥齿轮6啮合，齿轮轴16水平设置，齿轮轴16的一端转动安装在支撑套筒2上，齿轮轴16的另一端固装有第四锥齿轮8，第三锥齿轮7与第四锥齿轮8啮合，丝母10与第五锥齿轮9连接，丝母11转动安装在传动套筒4内，第四锥齿轮8与第五锥齿轮9啮合，丝杠10穿过第五锥齿轮9和传动套筒4并与丝母11螺纹连接。

本实施方式的支撑套筒可为口型架，传动套筒可为叉型架。本实施方式的第五锥齿轮9与丝母10一起能沿传动套筒4的周向转动，丝母10水平设置。

具体实施方式二：结合图1和图2说明，本实施方式所述电机1为伺服电机。如此设置，满足控制速度，位置精度准确，满足实际需要。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1和图4说明，本实施方式所述丝母11为二阶梯式圆柱形丝母。如此设置，刚度大，能丝杠承受的弯矩较小，使该机构具有较强的稳定性，保证了运动范围可以接近于丝杠的整体长度，丝杠在丝母转动过程中可以延轴向运动的范围为螺母轴向两侧的丝杠全长。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1说明，本实施方式所述双行程电动缸还包括外轴套12和两个第一滚珠轴承13，电机1的输出轴穿过安装在外轴套12内的两个第一滚珠轴承13与第一锥齿轮5连接。如此设置，连接方便可靠，运行稳定。其它与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1说明，本实施方式所述双行程电动缸还包括一个第二滚珠轴承14和两个第三滚珠轴承15，丝母11分别通过安装在传动套筒4内的第二滚珠轴承14和两个第三滚珠轴承15与传动套筒4转动连接。如此设置，便于丝母的转动，减少工作磨损，维护成本降低。其它与具体实施方式一、二或四相同。

工作过程

当电机1转动时，丝母11与传动套筒4整体保持相对静止状态，电机1带动锥齿轮系运动进而带动丝母11转动，而与该丝母11具有螺旋传动关系的丝杠10在丝母11运动过程中延轴向做水平直线运动，从而驱动丝杠10末端的下一级执行器运动，当丝杠10延直线运动又带动三级锥齿轮机构被动转动，从而调整整体机构的空间姿态，实现电动缸运动目的。

Claims (5)

1.一种丝母丝杠式双行程电动缸，其特征在于：它包括电机(1)、支撑套筒(2)、底座(3)、传动套筒(4)、第一锥齿轮(5)、第二锥齿轮(6)、第三锥齿轮(7)、第四锥齿轮(8)、第五锥齿轮(9)、丝杠(10)、丝母(11)和齿轮轴(16)；

电机(1)的输出轴水平布置，支撑套筒(2)安装在底座(3)上，电机(1)安装在支撑套筒(2)的上端，第一锥齿轮(5)安装在电机(1)的输出轴上，第二锥齿轮(6)与第三锥齿轮(7)转动安装在支撑套筒(2)内，第二锥齿轮(6)和第三锥齿轮(7)同轴设置且二者连接为一体，第一锥齿轮(5)与第二锥齿轮(6)啮合，齿轮轴(16)水平设置，齿轮轴(16)的一端转动安装在支撑套筒(2)上，齿轮轴(16)的另一端固装有第四锥齿轮(8)，第三锥齿轮(7)与第四锥齿轮(8)啮合，丝母(10)与第五锥齿轮(9)连接，丝母(11)转动安装在传动套筒(4)内，第四锥齿轮(8)与第五锥齿轮(9)啮合，丝杠(10)穿过第五锥齿轮(9)和传动套筒(4)并与丝母(11)螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的一种丝母丝杠式双行程电动缸，其特征在于：所述电机(1)为伺服电机。

3.根据权利要求1或2所述的一种丝母丝杠式双行程电动缸，其特征在于：所述丝母(11)为二阶梯式圆柱形丝母。

4.根据权利要求3所述的一种丝母丝杠式双行程电动缸，其特征在于：所述双行程电动缸还包括外轴套(12)和两个第一滚珠轴承(13)，电机(1)的输出轴穿过安装在外轴套(12)内的两个第一滚珠轴承(13)与第一锥齿轮(5)连接。

5.根据权利要求1、2或4所述的一种丝母丝杠式双行程电动缸，其特征在于：所述双行程电动缸还包括一个第二滚珠轴承(14)和两个第三滚珠轴承(15)，丝母(11)分别通过安装在传动套筒(4)内的第二滚珠轴承(14)和两个第三滚珠轴承(15)与传动套筒(4)转动连接。