CN105051424A - 伺服缸 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及伺服缸，上述伺服缸利用大扁头机牙螺丝(TM？Screw)或滚珠丝杠(Ball？Screw)来将马达的旋转运动转换为活塞杆的线性运动，并组合线性衬套来使外壳内部的活塞杆能够进行无限直线运动，外壳及杆由高刚性轴承钢构成，在外壳的内部设置有用于引导能够进行无限直线运动的球列的滚珠护圈，能够适用于控制扭转所产生的角度的防旋转用引导件来得到高耐久性，能够进行高速行驶，并由能够维持规定精度的线性衬套构成。

Description

伺服缸
技术领域
本发明涉及伺服缸，上述伺服缸利用大扁头机牙螺丝(TMScrew)或滚珠丝杠(BallScrew)来将马达的旋转运动转换为活塞杆的线性运动，并组合线性衬套来使外壳内部的活塞杆能够进行无限直线运动，外壳及杆由高刚性轴承钢构成，在外壳的内部设置有用于引导能够进行无限直线运动的球列的滚珠护圈，能够适用用于控制扭转所产生的角度的防旋转用引导件来维持成规定精度，可得到高耐久性，并利用能够高速行驶的线性衬套。
背景技术
通常，伺服缸作为用于替代气动液压用气缸的替代品而适用的电动驱动器，是能够适用于移送系统用及夹具装置用驱动器等汽车组装线的物流系统及工业自动化的混流生产系统的位置控制用气缸，上述伺服缸不仅需要高精度产品，也需要低精度产品。
目前，在伺服缸的技术中，作为将马达的旋转运动转换为活塞杆的线性运动的方式，使用大扁头机牙螺丝(螺钉)和滚珠丝杠螺母(螺钉)，而在普通方式的情况下，适用滑动(Sliding)方式作为直线运动用引导件，在高精度产品的情况下，具有适用滚珠花键、导针器的产品。
在现有的伺服缸的情况下，为了将旋转运动转换为线性运动，通常在铝外壳的内部使用耐磨性强的无油自润滑轴承(DuBush)或耐磨性强的树脂，但这存在对外力的刚性不足、速度及冲程的局限性及因滑动方式而难以维持规定精度的问题。
韩国公开特许公报第1995-0011049号公开了利用马达和滚珠丝杠来使伺服缸的活塞准确地位于目标位置的技术结构，但这与采用线性衬套来提高伺服缸的耐久性和精度，提高行驶速度无关。
发明内容
技术问题
本发明所要解决的问题在于，提供伺服缸，上述伺服缸利用将马达的旋转运动转换为活塞杆的线性运动的技术结构，并组合能够进行无限直线运动的线性衬套作为直线运动用引导件来适用，从而能够以最小的摩擦阻力进行滚动运动并轻快地移动，且由于是滚动运动方式，因而能够增加杆对外力的刚性，能够高速行驶，并提高耐久性。
本发明所要解决的另一问题在于，提供利用线性衬套的伺服缸，上述利用线性衬套的伺服缸利用将马达的旋转运动转换为活塞杆的线性运动的技术结构，并组合能够进行无限直线运动的线性衬套作为直线运动用引导件来适用，外壳和杆由高刚性的轴承钢构成，并能适用能够控制扭转所产生的角度的防旋转用引导件来维持规定的精度且控制扭转。
解决问题的手段
本发明的技术方案的目的在于，体现利用线性衬套的伺服缸，为了解决上述问题，上述利用线性衬套的伺服缸利用将马达的旋转运动转换为活塞杆的线性运动的形态，并组合能够进行无限直线运动的线性衬套作为直线运动用轴承来适用，从而能够以最小的摩擦阻力进行滚动运动并轻快地移动，通过使用强韧的轴承钢来形成线性衬套的外筒，能够得到高刚性，在外筒的内部设有引导球列的滚珠护圈，适用用于控制扭转所产生的角度的防旋转用引导件，且由于直线运动的方式为滚动运动方式，因此，能够高速行驶，维持精度及耐久性，并能得到充分的刚性。
本发明的再一技术方案的目的在于，提供利用线性衬套的伺服缸，上述利用线性衬套的伺服缸将防旋转用引导件设置于与滚珠丝杠相邻的活塞杆的一侧，来防止进行直线往复运动的活塞杆旋转，在由活塞杆进行往复运动的外壳内的活塞杆的左侧边缘位置设置用于防止灰尘从外部流入的防尘密封条，并在防尘密封条和线性衬套之间设置无油自润滑轴承，使得活塞杆顺畅地滑动。
本发明的另一技术方案的目的在于，提供利用线性衬套的伺服缸，上述利用线性衬套的伺服缸中，为了防止上述活塞杆旋转，伺服缸外筒的内部以4～6槽的多角形结构形成，在伺服缸外筒的内部以与所形成上述的4～6槽多角形相匹配的方式形成有防旋转用引导件，且上述防旋转用引导件固定地设置于与滚珠丝杠相邻的活塞杆的一侧。
发明的效果
本发明具有如下效果：利用将马达的旋转运动转换为活塞杆的线性运动的技术结构，并组合能够进行无限直线运动的线性衬套作为直线运动用引导件来适用，从而能够以最小的摩擦阻力进行滚动运动并轻快地移动，且由于是滚动运动的方式，因而能够进行高速行驶，能够提高耐久性。
本发明的另一效果如下：利用将马达的旋转运动转换为活塞杆的线性运动的技术结构，并组合能够进行无限直线运动的线性衬套作为直线运动用引导件来适用，外壳和杆由高刚性的轴承钢构成，并能适用能够控制扭转所产生的角度的防旋转用引导件来维持规定的精度且控制扭转。
附图说明
图1示出本发明的利用线性衬套的伺服缸(插入活塞杆状态)。
图2示出本发明的利用线性衬套的伺服缸(取出活塞杆的状态)。
图3示出以设计制造的方式采用于本发明的线性衬套的一实施例。
具体实施方式
用于实施本发明的最佳实施方式体现利用线性衬套的伺服缸，为了解决上述问题，上述利用线性衬套的伺服缸适用将马达的旋转运动转换为活塞杆的线性运动的形态，并组合能够进行无限直线运动的线性衬套作为直线运动用轴承来适用，从而能够以最小的摩擦阻力进行滚动运动并顺畅地移动，通过使用强韧的轴承钢来形成线性衬套的外筒，能够得到高刚性，在外筒的内部设有引导球列的滚珠护圈，适用用于控制扭转所产生的角度的防旋转用引导件，且由于直线运动的方式为滚动运动方式，因此，能够高速行驶，维持精度及耐久性，并能得到充分的刚性。
本发明涉及伺服缸，上述伺服缸为将马达的旋转运动转换为活塞杆的线性运动的形态，以使用能够进行无限直线运动的线性衬套作为直线运动用引导件为主要技术结构，从而维持规定的精度，通过进行滚动运动来将摩擦阻力最小化，从而能够进行轻快的直线运动。
本发明的利用线性衬套的伺服缸通过使用强韧的轴承钢来形成线性衬套的外筒，从而能够得到高刚性及耐久性，并且，由于是在外筒的内部以插入的方式紧固用于引导球列的滚珠护圈的滚动运动方式，因而具有能够进行高速行驶(1000mm/sec以下)，且与滑动方式的伺服缸相比，可维持高精度及更长的耐久性的作用效果。
基于附图来观察本发明的具体实施例。图1示出本发明的利用线性衬套的伺服缸。
本发明将马达的旋转运动转换为活塞杆的线性运动的形态，以使用能够进行无限直线运动的线性衬套作为直线运动用引导件为主要技术结构，从而将活塞杆的直线往复运动转换为球的滚动运动，来将摩擦阻力最小化，因而能够进行轻快的直线运动。
在现有的滑动方式的伺服缸的情况下，为了将旋转运动转换为线性运动，通常在铝外壳的内部使用耐磨性强的无油自润滑轴承，并为了防止扭转，使用耐磨性强的树脂来进行控制，但这存在对外力的刚性不足、速度及冲程的局限性及因滑动方式而难以维持规定精度的问题。
以图1为基础，来观察本发明的技术结构。
由于向马达22(图1)供给电能，因而使马达22的轴旋转，并且，马达22的旋转轴与螺纹轴18(图1)借助联轴器相紧固，因此，螺纹轴18借助马达22的旋转来向顺时针方向或逆时针方向旋转。
在滚珠丝杠螺母20(图1)的内侧形成有螺母，来与形成于上述螺纹轴18的外侧的螺栓相紧固。
滚珠丝杠螺母20(图1)在作为螺栓的螺纹轴与作为螺母的滚珠丝杠螺母之间以插入的方式紧固有钢球(球)，从而具有将摩擦阻力最小化、能够进行高速移动、精度高且耐久性优秀的优点。
在图1中，与马达22的旋转轴相连接的螺纹轴18借助马达22的旋转来旋转，紧固于螺纹轴18的滚珠丝杠螺母20借助螺纹轴18的旋转来沿着螺纹轴18进行直线往复运动。
滚珠丝杠螺母20的移动原理与以下内容相同：在形成有螺栓的长长的螺纹轴18紧固螺母，由此，若使螺纹轴向顺时针方向或逆时针方向旋转，则螺母沿着螺纹轴进行直线往复运动。
在图1中，滚珠丝杠螺母20与活塞杆11(图1)以固定的方式相紧固，从而当马达22向顺时针方向或逆时针方向旋转时，活塞杆11(图1)进行直线往复运动。
进行直线往复运动的上述活塞杆11通过线性衬套16(图1)的球的滚动运动来维持规定的精度，且能够柔和地进行直线往复运动。
在采用线性衬套的伺服缸的左侧(附图的左侧)的内部(外筒)以插入的方式紧固有用于收容球15(图1)的滚珠护圈17(图1)。
即，伺服缸的左侧由线性衬套16构成。
本发明在向用于收容球的滚珠护圈17插入球后，在以插入的方式紧固活塞杆的情况下，活塞杆11的外侧部分能够借助球的滚动运动来柔和地进行直线往复运动。
在滚珠护圈17的外侧的用于引导上述活塞杆11进行直线往复运动的外壳内设置有线性衬套。
图3示出线性衬套的一实施例，这种结构采用于本发明的伺服缸的外壳内。
在本发明的说明书中，在不同附图的情况下，对相同结构赋予互不相同的附图标记。
线性衬套16中的外壳被称为外筒33(图3)，外筒33(图3)可由能够持久经得住球的滚动运动的强度和耐久性优秀的轴承钢构成。
考虑到耐久性，可由轴承钢只形成外筒中的球进行滚动运动的部分，并以紧固或附着的结构制造外筒，或由轴承钢形成气缸外部的整个外筒。
在滚珠护圈的左侧(附图的左侧)设置有用于固定线性衬套的挡止部14(图1)。
在挡止部14(图1)的一侧形成有紧固用螺丝，利用所形成的螺丝，能够与伺服缸的外筒相紧固。
在活塞杆11进行往复运动的外壳的边缘设置有防尘密封条12(图1)，用于防止灰尘从外部进入。
为了活塞杆11的顺畅的滑动，在防尘密封条12与线性衬套16之间以固定的方式设置有无油自润滑轴承13(图1)。
用于防止进行直线往复运动的活塞杆11旋转的防旋转用引导件19(图1)与滚珠丝杠螺母20相邻，并以固定方式设置于位于气缸外筒的内部的活塞杆11的一侧。
在防旋转用引导件19的外侧选择性地形成有六角形、翼、槽、突出部中的一种，并以与上述形状相匹配的方式在伺服缸外筒的内部形成引导件形状，使得防旋转用引导件19沿着引导形状移动，从而使活塞杆11进行直线往复运动，而不进行旋转。
更具体地，防旋转用引导件19利用螺栓以固定方式设置于与滚珠丝杠螺母20相邻的活塞杆11的一侧，在防旋转用引导件19的外侧选择性地形成有多角形形状、翼状、槽及突出部中的一种。
在与形成于防旋转用引导件18的外侧的形状相接触的伺服缸外筒的内部，以与形成于防旋转用引导件19的外侧的各形状相对应的方式形成引导形状，从而使防旋转用引导件19借助马达的旋转来沿着引导形状进行直线往复运动。
固定地设置于活塞杆的一侧的防旋转用引导件由呈多种形状的突出部或槽的结构物构成，以与防旋转用引导件的外部形状相匹配的方式在气缸外筒的内部形成引导形状，并互相紧固，只要是在进行直线往复运动时防止活塞杆11旋转的结构，就不受限制。
优选地，为了防止活塞杆旋转，伺服缸外筒的内部以4～6槽多角形结构形成，在伺服缸外筒的内部，以与所形成的上述4～6槽多角形相匹配的方式形成有防旋转用引导件，且上述防旋转用引导件以固定方式设置于活塞杆的一侧。
防旋转用引导件19的移动范围与滚珠丝杠螺母移动的距离相同，并在线性衬套16之间实现。
在固定地设置于图1的右侧的马达22的上部设置有用于向马达22供电的电源连接端子23(图1)。
如上所述，本发明使活塞杆11通过线性衬套，并借助球的滚动运动来进行直线往复运动，与滑动方式的伺服缸相比，具有能够维持高精度，能够进行高速行驶，能够以最小的摩擦阻力进行滚动运动来实现轻快的运动，并能提高耐久性的作用效果。
根据本发明来设计制造的伺服缸作为具有规定精度的电动驱动器，是能够适用于移送系统用及夹具装置用驱动器等汽车组装线的物流系统及工业自动化的混流生产系统的位置控制用气缸，与滑动方式的伺服缸相比，具有更高的精度及刚性。
考虑到精度和晃动，伺服缸的直线往复运动的范围优选为150mm至300mm，但能够以超出该范围的方式变形地设计制造。
借助防旋转用引导件来维持的扭转(旋转)角的范围(扭转角度)约为±0.2度。
行驶速度最高能够达到1000mm/sec。
产业上的可利用性
本发明能够提供利用线性衬套的伺服缸，上述利用线性衬套的伺服缸利用大扁头机牙螺丝或滚珠丝杠来将马达的旋转运动转换为活塞杆的线性运动，并组合线性衬套来使外壳内的活塞杆能够进行无限直线运动，外壳及杆由高刚性轴承钢构成，在外壳内设置有用于引导能够进行无限直线运动的球列的滚珠护圈，而通过适用用于控制扭转所产生的角度的防旋转用引导件，由于能够控制扭转角，因而能够维持规定的精度，并能得到高耐久性，能够进行高速行驶，因此，产业上的可利用性非常高。

Claims (4)

1.一种伺服缸，其特征在于，包括：
马达，用于使螺纹轴旋转；
螺纹轴，与马达的旋转轴相紧固来旋转；
滚珠丝杠螺母，以借助螺纹轴的顺时针旋转或逆时针旋转来进行直线往复运动的方式与螺纹轴相紧固；
活塞杆，与滚珠丝杠螺母相紧固，借助马达的旋转运动来进行直线往复运动；以及
线性衬套，利用旋转轴承将马达的旋转运动稳固地支撑于与联轴器相连接的螺纹轴，并使得与滚珠丝杆螺母相紧固的活塞杆的直线运动用引导件进行无限直线运动。
2.根据权利要求1所述的伺服缸，其特征在于，利用线性衬套的伺服缸中，在与滚珠丝杠螺母相紧固的、能够进行直线往复运动的活塞杆的一侧，形成有用于防止上述活塞杆旋转的以与气缸外筒内部的引导件的形状相匹配的方式制造的防旋转用引导件，并形成气缸外筒内部的引导件形状。
3.根据权利要求1所述的伺服缸，其特征在于，上述线性衬套中的外筒由强度和耐久性优秀的轴承钢构成，以提高上述伺服缸的耐久性。
4.根据权利要求1所述的伺服缸，其特征在于，为了防止上述活塞杆的旋转，在上述伺服缸的外筒的内部以4至6槽多角形形成，在伺服缸的外筒的内部以与所形成的上述4至6槽多角形相匹配的方式形成有防旋转用引导件，且上述防旋转用引导件以固定方式设置于活塞杆的一侧。
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