CN104613152A - 导向机构及其机电作动器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种导向机构及其机电作动器。该导向机构包括壳体、直线导轨、滚珠丝杠副以及滑块，所述壳体的内壁上设置有凹槽，所述直线导轨位于所述凹槽内，所述滚珠丝杠副设置于所述壳体内，所述滑块位于所述滚珠丝杠副的丝杠螺母上，所述滑块的上表面开设有用于插入所述直线导轨的U形截面槽，所述滑块沿所述直线导轨的两个外侧壁相对运动。机电作动器包括上述的导向机构。根据本发明的导向机构，通过圆珠使得滑块与直线导轨相对滚动，从而使得滑块与直线导轨之间的摩擦为滚动摩擦力，在相同承载的情况下大大减小了导向机构的摩擦力；并且以直线导轨作为导向轨道，接触为球副接触，能够发生适当的弹性变形，不容易发生卡滞现象，能够提高该导向机构的承载能力。
Description
技术领域
本发明涉及作动器领域，具体而言，涉及一种导向机构及其机电作动器。
背景技术
机电作动器是应用于航天飞行器的重要飞行控制机构，机电作动器主要包括伺服电机、传动机构等。其中传动机构主要用于承受负载载荷、传递力矩。目前传动机构中，滚珠丝杠的应用最为广泛。滚珠丝杠需要导向机构将旋转运动转化为直线运动。
现有技术中导向机构主要通过导向块导向、滚动轴承导向，但是这些导向机构都存在一定的缺陷。其中，通过导向块导向由于摩擦形式是滑动摩擦，摩擦力较大，特别是存在加工装配误差会导致较大的能量损耗，降低了传动机构的效率；通过滚动轴承导向，加工工艺存在一定难度和局限性，导向机构承载能力有限。
发明内容
本发明旨在提供一种导向机构及其机电作动器，以解决现有技术中导向机构摩擦力大及导向机构承载能力小的技术问题。
本发明提供了一种导向机构，包括壳体、直线导轨、圆珠、滚珠丝杠副以及滑块，所述壳体的内壁上设置有凹槽，所述直线导轨位于所述凹槽内，所述滚珠丝杠副设置于所述壳体内，所述滑块位于所述滚珠丝杠副的丝杠螺母上，所述圆珠设置于所述滑块的内部，且与所述直线导轨相接触，所述滑块的上表面开设有用于插入所述直线导轨的U形截面槽，所述滑块沿所述直线导轨的两个外侧壁相对运动。
进一步地，所述U形截面槽的内侧壁上设有第一球槽，所述直线导轨上设有与所述第一球槽相对应的第二球槽，所述第一球槽和所述第二球槽配合并形成容纳所述圆珠的容纳空间，所述圆珠可在所述容纳空间滚动。
进一步地，所述U形截面槽的两相对侧壁上均设有所述第一球槽。
进一步地，所述U形截面槽的每一侧壁上设有多条所述第一球槽。
进一步地，所述第一球槽呈封闭曲线。
进一步地，所述直线导轨的两侧具有圆弧形凹槽，所述圆弧形凹槽呈直线。
进一步地，所述直线导轨与所述壳体可拆卸连接。
本发明还提供了一种机电作动器，包括上述的导向机构。
通过在壳体的内壁设置直线导轨作为滑块的导向轨道，并在滑块与直线导轨之间设置圆珠，以通过圆珠使得滑块与直线导轨相对滚动，从而使得滑块与直线导轨之间的摩擦为滚动摩擦力，在相同承载的情况下大大减小了导向机构的摩擦力；并且以直线导轨作为导向轨道，接触为球副接触，能够发生适当的弹性变形，不容易发生卡滞现象，能够提高该导向机构的承载能力。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明的导向机构的结构示意图；
图2示出了图1的B-B剖视示意图；
图3示出了图1的A-A剖视示意图；
图4示出了图3的I处的放大示意图。
图例说明：
10、导向机构；1、壳体；2、直线导轨；21、凹槽；3、滚珠丝杠副；31、丝杠螺母；32、丝杠；4、滑块；5、圆珠；6、滑动轴承；7、螺栓。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图4所示，本发明公开了一种导向机构，该导向机构10包括壳体1、直线导轨2、滚珠丝杠副3、滑块4以及圆珠5，壳体1的内壁上设置有凹槽或者由壳体1的多个壁围成凹槽，直线导轨2位于凹槽内，且通过螺钉与壳体1固定连接，滚珠丝杠副3设置于壳体1内、滑块4与滚珠丝杠副3中的丝杠螺母31固定连接，滑块4可沿直线导轨2相对运动，更具体的，滑块4可沿直线导轨2相对滑动。圆珠5设置于滑块4与直线导轨2之间，由于圆珠5的滚动，使得滑块4与直线导轨2之间相对运动更加容易。本发明提供的导向机构10，通过在壳体1的内壁上固定作为滑块4导向轨道的直线导轨2，并在滑块4与直线导轨2之间设置圆珠5，以通过圆珠5使得滑块4与直线导轨2相对滚动，从而使得滑块4与直线导轨2之间的摩擦为滚动摩擦力，在相同承载的情况下大大减小了导向机构10的摩擦力；并且以直线导轨2作为导向轨道，滑块4与直线导轨2的接触处为球副接触，能够发生适当的弹性变形，不容易发生卡滞现象，能够提高该导向机构10的承载能力。
具体地，壳体1呈空心的柱状结构，直线导轨2固定壳体1的一凹槽的内侧壁上。在本实施方式中，直线导轨2与壳体1为可拆卸连接，以方便安装和拆卸；如图2所示，直线导轨2与壳体1通过螺栓7连接。在其他的实施方式中，壳体1与直线导轨2为不可拆卸连接，如焊接或一体成型设计。
滚珠丝杠副3置于壳体1内，滚珠丝杠副3包括丝杠32、丝杠螺母31及丝杠32钢球。滚珠丝杠副3装配好后，应当运转平稳，不出现卡滞、发涩、运动不畅等现象。
滑块4与滚珠丝杠副3的丝杠螺母31固定连接，在本实施方式中，丝杠螺母31与滑块4一体成型设计。滑块4在直线导轨2上运动。如图3和图4所示，具体地，滑块4的上表面开设有用于插入直线导轨2的U形截面槽，U形截面槽的结构与直线导轨2的结构相适配，直线导轨2的两侧壁与U形截面槽的两侧壁配合，滑块4沿直线导轨2的两相对侧壁运动。U形截面槽的两侧壁上均设有第一球槽，直线导轨2的外侧壁上设有与第一球槽相对应的第二球槽，第一球槽和第二球槽配合并形成容纳圆珠5的容纳空间，圆珠5设置于第一球槽和第二球槽中。当滚珠丝杠副3带动滑块4运动时，滑块4在直线导轨2上运动，由于圆珠5的存在，使得滑块4与直线导轨2相对滚动，从而使得滑块4与直线导轨2之间的摩擦力为滚动摩擦力，在相同承载的情况下大大减小了导轨机构的摩擦力。滑块4与直线导轨2之间的摩擦力小，使得该导向机构10的运行更顺畅，能够提高该导向机构10的承载能力。
优选地，第一球槽呈直线或者封闭曲线，第二球槽通常为直线，以使滑块4与直线导轨2相对运动运动更顺畅。当第一球槽为封闭曲线时，封闭曲线通常由两段直线和两段圆弧组成。为了使得滑块4在直线导轨2上的运动更稳定，可在U形截面槽的每一内侧壁上设置多条上述的第一球槽，对应地，也在直线导轨2每一外侧壁上设置多条上述的第二球槽。具体地，U形截面槽上设置了四个第一球槽，四个第一球槽分别位于U形截面槽的左右两内侧面上，呈对称分布；直线导轨2上设置了四个第二球槽，四个第二球槽分别位于直线导轨2的左右两外侧面上，呈对称分布。也即，滑块4和直线导轨2上共设置了四对第一球槽和第二球槽，四对第一球槽和第二球槽能有效提高滑块4与直线导轨2相对运动的稳定性。进一步优选地，第一球槽和第二球槽均为半球槽，半球槽的加工十分方便。
进一步地，丝杠螺母31外套设有滑动轴承6，以使运行平稳。
进一步地，直线导轨2的侧壁上开设有与第一球槽错开设置的凹槽21，以防止凹槽21处与滑块4发生摩擦。
另外，需要说明的是，该导向机构10为零背隙，可以施加适当预紧力，避免整个导向机构10的颤振，减小整个导向机构10的震动。
本发明还包括一种机电作动器，机电作动器包括上述的导向机构10。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
通过在壳体1的内壁设置直线导轨2作为滑块4的导向轨道，并在滑块4与直线导轨2之间设置圆珠5，以通过圆珠5使得滑块4与直线导轨2相对滚动，从而使得滑块4与直线导轨2之间的摩擦为滚动摩擦力，在相同承载的情况下大大减小了导向机构10的摩擦力；并且以直线导轨2作为导向轨道，接触为球副接触，能够发生适当的弹性变形，不容易发生卡滞现象，能够提高该导向机构10的承载能力。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种导向机构，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体的内壁上设置有凹槽；
直线导轨，所述直线导轨位于所述凹槽内；
滚珠丝杠副，所述滚珠丝杠副设置于所述壳体内；
滑块，所述滑块位于所述滚珠丝杠副的丝杠螺母上；
圆珠，所述圆珠设置于所述滑块的内部，与所述直线导轨相接触；
所述滑块的上表面开设有用于插入所述直线导轨的U形截面槽，所述滑块沿所述直线导轨的两个外侧壁相对运动。
2.根据权利要求1所述的导向机构，其特征在于，
所述U形截面槽的内侧壁上设有第一球槽，所述直线导轨上设有与所述第一球槽相对应的第二球槽，所述第一球槽和所述第二球槽配合并形成容纳所述圆珠的容纳空间，所述圆珠可在所述容纳空间滚动。
3.根据权利要求2所述的导向机构，其特征在于，
所述U形截面槽的两相对侧壁上均设有所述第一球槽。
4.根据权利要求2所述的导向机构，其特征在于，
所述U形截面槽的每一侧壁上设有多条所述第一球槽。
5.根据权利要求2所述的导向机构，其特征在于，
所述第一球槽呈封闭曲线。
6.根据权利要求1所述的导向机构，其特征在于
所述直线导轨的两侧具有圆弧形凹槽，所述圆弧形凹槽呈直线。
7.根据权利要求1所述的导向机构，其特征在于，
所述直线导轨与所述壳体可拆卸连接。
8.一种机电作动器，其特征在于，
包括上述权利要求1至7任一项所述的导向机构。
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