CN104319939A - 一种外转子伺服电机前置随动式多级电动缸 - Google Patents

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Abstract

一种外转子伺服电机前置随动式多级电动缸，将伺服电动机和传动系统一体化设计，伺服电机安装在电动缸的前部，电机的传动轴直接与只能平动、不能旋转的负载连接，当电机工作时，电机外转子首先会带动第三转筒旋转伸出，当第三转筒完全伸出后，第三转筒会带动第二转筒旋转伸出，当第二转筒完全伸出后，第二转筒又会带动第一转筒旋转伸出，由此完成三级推动，通过传动轴端部的旋转变压器可检测伺服电机的总的转角、转速大小，实现对电动缸的行程大小、以及电动缸伸缩直线速度的控制，本发明具有工作行程长，结构紧凑，维护方便，稳定性高等优点。

Description

一种外转子伺服电机前置随动式多级电动缸
技术领域
本发明属于电动缸技术领域，具体涉及一种外转子的伺服电机前置随动式多级电动缸。
背景技术
电动缸是将伺服电机的旋转运动转换成工作机构的直线运动的设备。电动缸结构简单，伺服控制性能好，应用广泛。
普通电动缸的传动系统和电机是分开的，集成化程度低，占用空间大，成本高。为了方便集中润滑和维护，减小电动缸的体积，实现电机和传动缸的一体化设计势在必行。
单级的电动缸受缸体本身的限制，工作行程小。为了增加工作行程，需要加长推杆和缸体的长度，导致设备笨重，制造成本高。在一些要求安装尺寸小而工作行程长的场合，单级电动缸往往不能满足使用要求。
另外，目前的电动缸以通用的外定子、内转子的电动机为动力源，导致电动缸的整个结构的庞大。
发明内容
为了克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种外转子的伺服电机前置随动式多级电动缸，具有结构简单，维护方便，伺服控制性能好，工作行程长等优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种外转子伺服电机前置随动式多级电动缸，包括缸底2，缸筒9安装在缸底2上，中心存在内孔的螺杆33安装在固定不旋转的缸底2中部，螺杆33的内孔中安放伺服电机的电源电缆线、以及伺服电机编码器的电缆线，缸筒盖板1将螺杆33和缸底2固定在一起，第三轴承13安装在缸筒9的前端，并由第三盖板14固定，第三保持架11安装在第三轴承13外圈上，第三保持架11将三个以上的第三滚珠12保持在第三轴承13和第一外筒8之间，
第一转筒6后端的内部设有内螺纹，并通过螺纹配合安装在螺杆33上，第一转筒6的外壁上设有外螺纹，第一转筒6的前端安装有第一轴端挡块10，第一转筒6的后端安装有第一连接板3，第一外筒8的后端安装在第一连接板3上，第一轴承29安装在第一外筒8的前端，并由第一盖板28固定，第一保持架31安装在第一轴承29外圈上，第一保持架31将三个以上的第一滚珠30保持在第二外筒7和第一轴承29之间，
第二转筒5后端的内部设有内螺纹，并通过螺纹配合安装在第一转筒6上，第二转筒5的外壁上设有外螺纹，第二转筒5的前端安装有第二轴端挡块18，第二转筒5的后端安装有第二连接板4，第二外筒7的后端安装在第二连接板4上，第二轴承15安装在第二外筒7的前端，并由第二盖板27固定，第二保持架17安装在第二轴承15外圈上，第二保持架17将三个以上的第二滚珠16保持在第三转筒32和第二轴承15之间，
第三转筒32后端的内部设有内螺纹，并通过螺纹配合安装在第二转筒5上，第三转筒32的前端与外转子伺服电机相连，
外转子伺服电机包括电机外壳26，第三转筒32与电机外壳26固定在一起，电机端盖23将电机转子24固定在电机外壳26内部，传动轴21通过第一止推轴承25和第二止推轴承20安装在电机外壳26里，电机小端盖19将第二止推轴承20定位，电机的内定子22固定在传动轴21上，传动轴21外伸部分与只可平动的负载连接；
传动轴21的内定子的端部设置用于检测电机转子转角、转速的旋转变压器的传感器，传动轴21也做成中心带内孔的结构，在传动轴21的内孔中安放伺服电机旋转变压器的电缆线。
所述的一种外转子伺服电机前置随动式多级电动缸，其工作流程为：
伺服电机通电工作，电机转子24带动电机外壳26旋转，电机外壳26带动第三转筒32旋转，使第三转筒32沿第二转筒5旋转前进，第一级电动缸伸出，直到第三转筒32的末端与第二轴端挡块18接触，在此前进过程中，第二滚珠16防止第三转筒32和第二外筒7之间直接接触；
第三转筒32的末端与第二轴端挡块18接触后，第三转筒32带动第二转筒5旋转，第二转筒5将沿第一转筒6旋转前进，第二级电动缸伸出，直到第二转筒5的末端与第一轴端挡块10接触，在此前进过程中，第一滚珠30防止第二外筒7和第一外筒8之间直接接触；
当第二转筒5的末端与第一轴端挡块10接触后，第二转筒5带动第一转筒6旋转，第一转筒6将沿螺杆33旋转前进，第三级电动缸伸出，直到第一转筒6的末端与螺杆33的前端接触，在此前进过程中，第三滚珠12防止第一外筒8和缸筒9之间直接接触；
当电机反向旋转时，电动缸将逐级收回。
本发明具有以下优点：
一、本发明将外转子伺服电机和传动系统一体化设计，有利于集中润滑和维护，结构简单，维护方便，伺服控制性能好。
二、本发明采用了三级传动，工作行程长。
三、在外筒前端上采用了保持架保持滚珠滑动的形式，将电动缸前进时的滑动摩擦转变为滚动摩擦，有利于降低摩擦力，减小磨损。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中的B-B剖视图。
图3是图1中的A处局部剖视图。
图4是本发明伸出一级时的结构示意图。
图5是本发明伸出两级时的结构示意图。
图6是本发明伸出三级时的结构示意图。
,具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述。
参照图1、图2和图3，一种外转子伺服电机前置随动式多级电动缸，包括缸底2，缸筒9安装在缸底2上，中心存在内孔的螺杆33安装在固定不旋转的缸底2中部，螺杆33的内孔中安放伺服电机的电源电缆线、以及伺服电机编码器的电缆线，缸筒盖板1将螺杆33和缸底2固定在一起，第三轴承13安装在缸筒9的前端，并由第三盖板14固定，第三保持架11安装在第三轴承13外圈上，第三保持架11将三个以上的第三滚珠12保持在第三轴承13和第一外筒8之间，
第一转筒6后端的内部设有内螺纹，并通过螺纹配合安装在螺杆33上，第一转筒6的外壁上设有外螺纹，第一转筒6的前端安装有第一轴端挡块10，第一转筒6的后端安装有第一连接板3，第一外筒8的后端安装在第一连接板3上，第一轴承29安装在第一外筒8的前端，并由第一盖板28固定，第一保持架31安装在第一轴承29外圈上，第一保持架31将三个以上的第一滚珠30保持在第二外筒7和第一轴承29之间，
第二转筒5后端的内部设有内螺纹，并通过螺纹配合安装在第一转筒6上，第二转筒5的外壁上设有外螺纹，第二转筒5的前端安装有第二轴端挡块18，第二转筒5的后端安装有第二连接板4，第二外筒7的后端安装在第二连接板4上，第二轴承15安装在第二外筒7的前端，并由第二盖板27固定，第二保持架17安装在第二轴承15外圈上，第二保持架17将三个以上的第二滚珠16保持在第三转筒32和第二轴承15之间，
第三转筒32后端的内部设有内螺纹，并通过螺纹配合安装在第二转筒5上，第三转筒32的前端与外转子伺服电机相连，
外转子伺服电机包括电机外壳26、电机端盖23、电机小盖板19、电机转子24、电机定子22、传动轴21、第一止推轴承25和第二止推轴承20，第三转筒32与电机外壳26固定在一起，电机端盖23将电机转子24固定在电机外壳26内部，传动轴21通过第一止推轴承25和第二止推轴承20安装在电机外壳26里，电机小端盖19将第二止推轴承20定位，电机定子22固定在传动轴21上，传动轴21外伸部分与只可平动的负载连接，这样确保传动轴21不会旋转；
传动轴21的内定子的端部设置用于检测电机转子转角、转速的旋转变压器的传感器，传动轴21也做成中心带内孔的结构，在传动轴21的内孔中安放伺服电机旋转变压器(用于检测电机转子转角、转速的传感器)的电缆线。
所述的一种外转子伺服电机前置随动式多级电动缸，其工作流程为：
参照图4，伺服电机通电工作，传动轴21与只能平动的负载连接，不能旋转，电机的娥内定子22固定在传动轴21上，也不能旋转，通电后，电机转子24带动电机外壳26旋转，第三转筒32通过螺纹与第二转筒5配合，电机外壳26带动第三转筒32旋转，使第三转筒32沿第二转筒5旋转前进，第一级电动缸伸出，直到第三转筒32的末端与第二轴端挡块18接触，在此前进过程中，第二滚珠16防止第三转筒32和第二外筒7之间直接接触，避免两者之间的滑动摩擦，有利于降低摩擦阻力；
参照图5，第三转筒32的末端与第二轴端挡块18接触后，第三转筒32将带动第二转筒5旋转，第二转筒5通过螺纹与第一转筒6配合，第二转筒5将沿第一转筒6旋转前进，第二级电动缸伸出，直到第二转筒5的末端与第一轴端挡块10接触，在此前进过程中，第一滚珠30可以防止第二外筒7和第一外筒8之间直接接触，避免两者之间的滑动摩擦，有利于降低摩擦阻力；
参照图6，当第二转筒5的末端与第一轴端挡块10接触后，第二转筒5将带动第一转筒6旋转，第一转筒6通过螺纹与螺杆33配合，第一转筒6将沿螺杆33旋转前进，第三级电动缸伸出，直到第一转筒6的末端与螺杆33的前端接触，在此前进过程中，第三滚珠12可以防止第一外筒8和缸筒9之间直接接触，避免两者之间的滑动摩擦，有利于降低摩擦阻力；
当伺服电机反向旋转时，电动缸将逐级收回。

Claims (2)

1.一种外转子伺服电机前置随动式多级电动缸，包括缸底(2)，缸筒(9)安装在缸底(2)上，中心存在内孔的螺杆(33)安装在固定不旋转的缸底(2)中部，螺杆(33)的内孔中安放伺服电机的电源电缆线、以及伺服电机编码器的电缆线，缸筒盖板(1)将螺杆(33)和缸底(2)固定在一起，其特征在于：第三轴承(13)安装在缸筒(9)的前端，并由第三盖板(14)固定，第三保持架(11)安装在第三轴承(13)外圈上，第三保持架(11)将三个以上的第三滚珠(12)保持在第三轴承(13)和第一外筒(8)之间，
第一转筒(6)后端的内部设有内螺纹，并通过螺纹配合安装在螺杆(33)上，第一转筒(6)的外壁上设有外螺纹，第一转筒(6)的前端安装有第一轴端挡块(10)，第一转筒(6)的后端安装有第一连接板(3)，第一外筒(8)的后端安装在第一连接板(3)上，第一轴承(29)安装在第一外筒(8)的前端，并由第一盖板(28)固定，第一保持架(31)安装在第一轴承(29)外圈上，第一保持架(31)将三个以上的第一滚珠(30)保持在第二外筒(7)和第一轴承(29)之间，
第二转筒(5)后端的内部设有内螺纹，并通过螺纹配合安装在第一转筒(6)上，第二转筒(5)的外壁上设有外螺纹，第二转筒(5)的前端安装有第二轴端挡块(18)，第二转筒(5)的后端安装有第二连接板(4)，第二外筒(7)的后端安装在第二连接板(4)上，第二轴承(15)安装在第二外筒(7)的前端，并由第二盖板(27)固定，第二保持架(17)安装在第二轴承(15)外圈上，第二保持架(17)将三个以上的第二滚珠(16)保持在第三转筒(32)和第二轴承(15)之间，
第三转筒(32)后端的内部设有内螺纹，并通过螺纹配合安装在第二转筒(5)上，第三转筒(32)的前端与外转子伺服电机相连，
外转子伺服电机包括电机外壳(26)，第三转筒(32)与电机外壳(26)固定在一起，电机端盖(23)将电机转子(24)固定在电机外壳(26)内部，传动轴(21)通过第一止推轴承(25)和第二止推轴承(20)安装在电机外壳(26)里，电机小端盖(19)将第二止推轴承(20)定位，电机的内定子(22)固定在传动轴(21)上，传动轴(21)外伸部分与只可平动的负载连接；
传动轴(21)的内定子的端部设置用于检测电机转子转角、转速的旋转变压器的传感器，传动轴(21)也做成中心带内孔的结构，在传动轴(21)的内孔中安放伺服电机旋转变压器的电缆线。
2.根据权利要求1所述的一种外转子伺服电机前置随动式多级电动缸，其特征在于，其工作流程为：
电机通电工作，电机转子(24)带动电机外壳(26)旋转，电机外壳(26)带动第三转筒(32)旋转，使第三转筒(32)沿第二转筒(5)旋转前进，第一级电动缸伸出，直到第三转筒(32)的末端与第二轴端挡块(18)接触，在此前进过程中，第二滚珠(16)防止第三转筒(32)和第二外筒(7)之间直接接触；
第三转筒(32)的末端与第二轴端挡块(18)接触后，第三转筒(32)带动第二转筒(5)旋转，第二转筒(5)将沿第一转筒(6)旋转前进，第二级电动缸伸出，直到第二转筒(5)的末端与第一轴端挡块(10)接触，在此前进过程中，第一滚珠(30)防止第二外筒(7)和第一外筒(8)之间直接接触；
当第二转筒(5)的末端与第一轴端挡块(10)接触后，第二转筒(5)带动第一转筒(6)旋转，第一转筒(6)将沿螺杆(33)旋转前进，第三级电动缸伸出，直到第一转筒(6)的末端与螺杆(33)的前端接触，在此前进过程中，第三滚珠(12)防止第一外筒(8)和缸筒(9)之间直接接触；
当伺服电机反向旋转时，电动缸将逐级收回。
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