CN105659782B - 一种滚柱丝杠式传动机构伺服作动器 - Google Patents
一种滚柱丝杠式传动机构伺服作动器Info
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Abstract
本发明提供了一种滚柱丝杠式传动机构伺服作动器，由同轴设置的滚柱丝杠机构(21)和电机(22)组成；其中，滚柱丝杠机构(21)包括支耳(1)、外螺母(2)、壳体端盖(3)、壳体(4)、传感器板(5)、传感器电刷(6)、传感器盖板(7)、滚柱(8)、内螺母(9)、丝杠轴(10)，丝杠轴承(11)；电机(22)包含电机壳体(14)、电机轴(15)、电机轴轴承(13)、电机组件(16)、轴承钢套(17)、电机端盖(18)、旋转变压器(19)、支耳(20)；本发明力矩-惯量比大，动态响应能力高，产品结构紧凑，机构简单，传动平稳，摩擦噪声小，效率高。<pb pnum="1" />
Description
技术领域
本发明涉及机械结构技术领域，具体涉及一种滚柱丝杠式传动机构伺服作动器。
背景技术
机电伺服作动器系统已逐步应用于航天、航空、机床加工等多种军工及民用行业。电动伺服系统能源获得容易、成本低、可靠性高、使用维护方便，但由于受电机磁饱和和温升的限制，电机输出力矩有限，其力矩-惯量比小，难以满足伺服机构快速高动态响应要求；为满足输出力矩要求，传统结构一般都采用电机、滚珠丝杠加减速装置的方案，通过减速装置减速增矩，这样会引起作动器体积过大，功率质量比降低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，一种机构紧凑、体积小、重量轻，传动精度和动态响应能力高的电动伺服作动器。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为，一种滚柱丝杠式传动机构伺服作动器，由同轴设置的滚柱丝杠机构和电机组成；其中，滚柱丝杠机构包括第一支耳、外螺母、壳体端盖、壳体、传感器板、传感器电刷、传感器盖板、滚柱、内螺母、丝杠轴，丝杠轴承；若干个滚柱均匀放置在内螺母内并固定，将丝杠轴放置于内螺母和滚柱中；将外螺母通过螺钉与内螺母固定连接后，从壳体的左端将外螺母、内螺母、丝杠轴、滚柱整体放入壳体中，丝杠轴与外螺母、内螺母同轴设置；第一支耳与外螺母的左端固定连接；2个与丝杠轴匹配的丝杠轴承套在丝杠轴的右端并固定，丝杠轴通过2个丝杠轴承支撑在壳体上，丝杠轴和壳体同轴定位；在壳体的两侧开通有方孔，通过方孔将传感器电刷安装固定到外螺母的外壁上，在壳体相应位置安装固定传感器板，传感器盖板盖在传感器板上；电机包含电机壳体、电机轴、电机轴轴承、电机组件、轴承钢套、电机端盖、旋转变压器、第二支耳；其中，电机组件中部为电机轴，电机轴的右端安装旋转变压器；电机壳体和电机端盖构成电机的外壳部分，共同将电机轴、电机组件、旋转变压器封装；第二支耳与电机端盖的右端固定连接；电机轴的左端设置阶梯轴，将轴承钢套套在电机轴轴承后，将轴承钢套、电机轴轴承一起套在电机轴阶梯轴上，使电机轴和电机的外壳部分同轴放置并固定；丝杠轴的右端深入电机轴的左端中，并通过平键固定连接。
所述第一支耳与外螺母的左端通过螺纹固定连接。
所述第二支耳与电机端盖的右端通过螺栓固定。
所述丝杠轴承在壳体内的固定方式为，丝杠轴承外侧旋紧锁紧螺母，通过锁紧螺母和壳体的支撑作用将丝杠轴与壳体同轴定位。
所述滚柱的两端设有滚柱齿轮，滚柱齿轮之间设有和内螺母内壁上的内螺纹啮合的螺纹，内螺母内壁上与滚柱的滚柱齿轮相对应部位设置和滚柱齿轮相啮合的内齿轮，外螺母与丝杠轴接触的内壁开有与丝杠轴上螺纹相啮合的内螺纹。
本发明具有以下优点：(1)力矩-惯量比大，动态响应能力高；(2)产品结构紧凑，减轻了重量，提高了传动精度，适用于安装空间狭小、重量及控制精确要求严格等环境条件；(3)机构简单，传动平稳、传动机构由滑动摩擦形式改为滚动摩擦形式，机构运动摩擦噪声小，效率高。
附图说明
图1为一种滚柱丝杠式传动机构伺服作动器的结构示意图。
图中，1-第一支耳，2-外螺母，3-壳体端盖，4-壳体，5-传感器板，6-传感器电刷，7-传感器盖板，8-滚柱，9-内螺母，10-丝杠轴，11-丝杠轴承，12-锁紧螺母，13-电机轴轴承，14-电机壳体，15-电机轴，16-电机组件，17-轴承钢套，18-轴承钢套，19-旋转变压器，20-第二支耳，21-滚柱丝杠机构，22-电机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
一种滚柱丝杠式传动机构伺服作动器，其结构如图1所示，由同轴设置的滚柱丝杠机构21和电机22组成。
其中，滚柱丝杠机构21包括第一支耳1、外螺母2、壳体端盖3、壳体4、传感器板5、传感器电刷6、传感器盖板7、滚柱8、内螺母9、丝杠轴10，丝杠轴承11、锁紧螺母12；若干个滚柱8均匀放置在内螺母9内并固定，将丝杠轴10放置于内螺母9和滚柱8中，将外螺母2通过螺钉与内螺母9固定连接后，从壳体4的左端将外螺母2、内螺母9、丝杠轴10、滚柱8整体放入壳体4中，丝杠轴10与外螺母2、内螺母9同轴设置；将2个与丝杠轴10匹配的丝杠轴承11套在丝杠轴10的右端，丝杠轴10通过2个丝杠轴承11支撑在壳体4内；在丝杠轴承11外侧旋紧锁紧螺母12，将丝杠轴承11紧固在丝杠轴10上，并通过丝杠轴承11和壳体4的支撑将丝杠轴10与壳体4同轴定位；在壳体4的两侧开通有方孔，通过方孔将传感器电刷6安装固定到外螺母2的外壁上，在壳体4相应位置安装固定传感器板5后，将传感器盖板7盖在传感器板5上，完成滚柱丝杠机构21的组装；根据不同的滚柱丝杠类型，滚柱8、内螺母9和丝杠10的结构和联接方式可以有所不同；在伺服作动器运转过程中，传感器电刷6在外螺母2上反馈外螺母2和内螺母9的位置，并将信息传给外部控制器，实现系统的位置闭环控制。上述结构中，内螺母9内壁与滚柱8之间的螺纹啮合方式、滚柱8两端齿轮与内螺母9内壁相应位置齿轮之间的啮合方式、滚柱8与丝杠轴10之间的螺纹啮合方式等均为本领域人员的现有技术。
电机22包含电机壳体14、电机轴15、电机组件16、轴承钢套17、电机端盖18、旋转变压器19、第二支耳20；其中，电机组件16中部为电机轴15，电机轴15的右端安装旋转变压器19，其目的是在运转中时测电机的位置和转速，实现系统的速度闭环；电机壳体14和电机端盖18构成电机2的外壳部分，共同将电机轴15、电机组件16、旋转变压器19封装，第二支耳20与电机端盖18的右端固定连接；电机轴15的左端设置阶梯轴，将轴承钢套17套在电机轴轴承13后，将轴承钢套17、电机轴轴承13一起套在电机轴15阶梯轴上，使电机轴15和电机2的外壳部分同轴放置并固定。
滚柱8的两端设有滚柱齿轮，滚柱齿轮之间设有和内螺母9内壁上的内螺纹啮合的螺纹，内螺母9内壁上与滚柱8的滚柱齿轮相对应部位设置和滚柱齿轮相啮合的内齿轮，外螺母2与丝杠轴10接触的内壁开有与丝杠轴10上螺纹相啮合的内螺纹。
完成滚柱丝杠机构21、滚柱丝杠机构22的安装后，将滚柱丝杠机构21、滚柱丝杠机构22同轴放置，将丝杠轴10的右端深入电机轴15的左端中，并通过平键固定连接，完成上述滚柱丝杠式传动机构伺服作动器的组装。上述滚柱丝杠式传动机构伺服作动器运行时，电机22在通电以后，外部输入的可控电压和电流信号通过定子线圈产生旋转磁场，从而对永磁转子组件产生电磁转矩，带动电机转子丝杠转动，丝杠转子的旋转将使外螺母2相对丝杠做轴向直线伸缩运动，外螺母2与壳体4之间没有相对转动；电机轴15的右端安装旋转变压器19，用来检测电机22的转子、位置速度以及作动器伸缩位移，并可用来实现作动器的速度、位移闭环反馈等。
上面对本发明的实施例对作了详细说明，上述实施方式仅为本发明的最优实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种滚柱丝杠式传动机构伺服作动器，由同轴设置的滚柱丝杠机构(21)和电机(22)组成，其特征在于滚柱丝杠机构(21)包括第一支耳(1)、外螺母(2)、壳体端盖(3)、壳体(4)、传感器板(5)、传感器电刷(6)、传感器盖板(7)、滚柱(8)、内螺母(9)、丝杠轴(10)，丝杠轴承(11)；若干个滚柱(8)均匀放置在内螺母(9)内并固定，将丝杠轴(10)放置于内螺母(9)和滚柱(8)中；将外螺母(2)通过螺钉与内螺母(9)固定连接后，从壳体(4)的左端将外螺母(2)、内螺母(9)、丝杠轴(10)、滚柱(8)整体放入壳体(4)中，丝杠轴(10)与外螺母(2)、内螺母(9)同轴设置；第一支耳(1)与外螺母(2)的左端固定连接；2个与丝杠轴(10)匹配的丝杠轴承(11)套在丝杠轴(10)的右端并固定，丝杠轴(10)通过2个丝杠轴承(11)支撑在壳体(4)上，丝杠轴(10)和壳体(4)同轴定位；在壳体(4)的两侧开通有方孔，通过方孔将传感器电刷(6)安装固定到外螺母(2)的外壁上，在壳体(4)相应位置安装固定传感器板(5)，传感器盖板(7)盖在传感器板(5)上；电机(22)包含电机壳体(14)、电机轴(15)、电机轴轴承(13)、电机组件(16)、轴承钢套(17)、电机端盖(18)、旋转变压器(19)、第二支耳(20)；其中，电机组件(16)中部为电机轴(15)，电机轴(15)的右端安装旋转变压器(19)；电机壳体(14)和电机端盖(18)构成电机(22)的外壳部分，共同将电机轴(15)、电机组件(16)、旋转变压器(19)封装；第二支耳(20)与电机端盖(18)的右端固定连接；电机轴(15)的左端设置阶梯轴，将轴承钢套(17)套在电机轴轴承(13)后，将轴承钢套(17)、电机轴轴承(13)一起套在电机轴(15)阶梯轴上，使电机轴(15)和电机(22)的外壳部分同轴放置并固定；丝杠轴(10)的右端深入电机轴(15)的左端中，并通过平键固定连接；滚柱(8)的两端设有滚柱齿轮，滚柱齿轮之间设有和内螺母(9)内壁上的内螺纹啮合的螺纹，内螺母(9)内壁上与滚柱(8)的滚柱齿轮相对应部位设置和滚柱齿轮相啮合的内齿轮，外螺母(2)与丝杠轴(10)接触的内壁开有与丝杠轴(10)上螺纹相啮合的内螺纹。
2.如权利要求1所述的一种滚柱丝杠式传动机构伺服作动器，其特征在于所述第一支耳(1)与外螺母(2)的左端通过螺纹固定连接。
3.如权利要求1所述的一种滚柱丝杠式传动机构伺服作动器，其特征在于所述第二支耳(20)与电机端盖(18)的右端通过螺栓固定。
4.如权利要求1所述的一种滚柱丝杠式传动机构伺服作动器，其特征在于所述丝杠轴承(11)外侧旋紧锁紧螺母(12)，通过锁紧螺母(12)和壳体(4)的支撑作用将丝杠轴(10)与壳体(4)同轴定位。
Publications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112539118A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-03-23 | 北京精密机电控制设备研究所 | 一种串联式自锁定机电伺服机构 |
| CN112728031A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-30 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种可实现位置反馈的直线-旋转运动机构 |
| CN113507185A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-10-15 | 北京自动化控制设备研究所 | 一种双余度大功率串联推力矢量伺服机构 |
| CN113794322A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-12-14 | 北京自动化控制设备研究所 | 一种串联传动电动伺服作动器 |
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