CN106160331B - 一种机电融合式大推力电动缸 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机电融合式大推力电动缸，将行星轮系的内齿圈和与其连接的壳体作为电机的转子，实现机电融合。工作时，旋转磁体带动旋转壳体旋转，且内齿圈与旋转壳体之间过盈配合，内齿圈随旋转壳体运动而同步旋转，内齿圈与行星轮啮合传动，内齿圈的旋转传递至行星轮，行星架固定不动，行星轮只进行自转而不发生公转；行星轮与丝杠通过丝杠轴承和键连接，行星轮的旋转带动丝杠的转动，丝杠的旋转转化为螺母的直线运动，螺母与套筒连接，套筒和推力盘通过关节轴承连接，传递至输出杆的直线运动，输出对外推力。大推力电动缸结构简单，实用性强，通过融合输出转换结构和行星滚柱丝杠副的特点，提高电动缸的精度和推力。

Description

一种机电融合式大推力电动缸
技术领域
本发明涉及机电一体化应用技术领域，具体地说，涉及一种机电融合式大推力电动缸。
背景技术
大推力电动缸是一个将电能转化为机械能的装置，目前广泛应用于自动生产中，电动缸是指使用电动机带动螺杆旋转，转化为螺母的直线运动，并推动滑台沿各种导轨像气缸一样作往复直线运动。为适应不同的要求，目前电动缸已有多种类规格，也有不同的名称，如电动滑台、直线滑台、工业机械手臂等。电动缸是将伺服电机与丝杠的功能融合在一起的模块化产品，将伺服电机的旋转运动转换成螺母的直线运动，输出推力。电动缸是实现高精度直线运动的全新种类的产品。
一般情况下，大推力电动缸是通过增大电机功率和传动机构尺寸来实现大推力，必然造成结构尺寸增大，无法适用于安装空间有限的场合。因此，结构紧凑，满足大推力成为扩大电动缸应用领域的关键。
发明专利CN104901473A提出一种“大推力高速电动缸”，该高速电动缸为一种串联结构，采用电机+减速机构+丝杠螺母的结构形式，电动缸结构实际存在轴向尺寸较大的缺点，尽管在内齿圈和齿轮箱之间采用了耐磨环减磨，但在长时间高速重载条件下，摩擦损耗无法根本消除。
发明内容
为了避免现有技术存在的电动缸相对体积较大，使用滑动螺杆、滚珠丝杠副，附带结构多，同等体积下精度和推力难以满足高要求的问题，本发明提出一种机电融合式大推力电动缸。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括输出转换机构、行星滚柱丝杠副，行星滚柱丝杠副位于输出转换结构的前端部，所述输出转换机构包括固定螺栓、输出转换机构前壳体、动力机构壳体、输出转换机构后壳体、旋转磁体、轴承、内齿圈、行星轮、行星轮转轴、太阳轮中心轴、太阳轮、行星架、旋转壳体，动力机构壳体位于输出转换机构前壳体与输出转换机构后壳体之间，转换机构前壳体与输出转换机构后壳体四角有固定螺栓，旋转磁体安装在动力机构壳体内，旋转壳体内粘贴磁体，旋转磁体贴附于旋转壳体，并带动旋转壳体转动，太阳轮中心轴一端安装在行星架上，太阳轮与太阳轮中心轴另一端固连，行星轮与行星轮转轴固连，内齿圈嵌套在旋转壳体内，且与行星轮啮合，行星轮与太阳轮啮合；所述行星滚柱丝杠副包括输出杆、壳体、支撑杆、推力盘、关节轴承、套筒、螺母、丝杠、丝杠轴承，壳体与输出转换机构前壳体通过支撑杆连接，行星滚柱丝杠副安装在壳体内；推力盘与输出杆为一体结构，输出杆前端穿过壳体前端盖，套筒一端与推力盘通过关节轴承连接，且沿推力盘周向均布，套筒另一端与丝杠一端通过螺母连接，丝杠另一端通过丝杠轴承支撑,且与行星轮转轴通过键连接，实现行星轮的旋转带动丝杠旋转，输出对外推力。
所述行星轮沿太阳轮周向分布为多个，行星轮转轴与丝杠配合安装，且数量相同。
所述内齿圈和旋转壳体为过盈配合。
所述输出杆、推力盘与太阳轮中心轴同轴安装。
有益效果
本发明提出的一种机电融合式大推力电动缸，采用一体化设计，将动力源和输出转换机构为一体，通过输出转换结构，将单一输出转化为多输出提高电动缸的精度和推力；采用行星滚柱丝杠副结构，提高输出精度和稳定性。
本发明机电融合式大推力电动缸，根据行星轮系运动原理，将行星轮系的内齿圈和与其连接的壳体作为电机的转子，即在壳体外粘贴磁体，构成一种机电融合的电机结构，实现机电融合。工作时，旋转磁体带动旋转壳体旋转，同时，内齿圈和旋转壳体之间过盈配合，内齿圈随旋转壳体的运动而同步旋转，内齿圈和3个行星轮内啮合，通过齿轮传动，内齿圈的旋转传递至行星轮，行星架固定不动，行星轮只进行自转而不发生公转，同时行星轮与丝杠通过键连接，行星轮的旋转带动丝杠的旋转，丝杠的旋转转化为螺母的直线运动，螺母与套筒连接，套筒和推动盖通过关节轴承连接，最后传递至输出杆的直线运动，输出对外推力，提高电动缸的精度和推力。通过多个行星轮的自转带动多个行星滚柱丝杠副机构，实现输出大推力。
本发明机电融合式大推力电动缸，安全可靠,实用性强，输出转换结构和行星滚柱丝杠副结构的特点结合，在同等体积下，推力大、精度高。同时电动缸具有很强的扩展性，根据实际推力和安装空间要求，增加或减少行星轮和行星滚柱丝杠副机构数目。此外，采用的行星轮系为对称结构，可实现两端同时输出，即两端分别安装相等数量的行星滚柱丝杠副，实现推力两侧同时输出。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种机电融合式大推力电动缸作进一步详细说明。
图1为本发明机电融合式大推力电动缸示意图。
图2为本发明的行星滚柱丝杠副结构示意图。
图3为本发明的输出转换结构示意图。
图中
1.输出杆 2.壳体 3.支撑杆 4.固定螺栓 5.输出转换机构前壳体 6.动力机构壳体 7.输出转换机构后壳体 8.推力盘 9.关节轴承 10.套筒 11.螺母 12.丝杠 13.丝杠轴承 14.旋转磁体 15.轴承 16.内齿圈 17.行星轮 18.行星轮转轴 19.太阳轮中心轴 20.太阳轮 21.行星架 22.旋转壳体
具体实施方式
本实施例是一种机电融合式大推力电动缸。根据行星轮系运动原理，将与内齿圈连接的壳体作为电机的转子，即在壳体外粘贴磁体，构成机电融合的电机结构，通过多个行星轮的自转带动多个行星滚柱丝杠副机构，实现输出大推力。
参阅图1、图2、图3，本实施例机电融合式大推力电动缸，由输出转换机构和行星滚柱丝杠副组成，行星滚柱丝杠副安装在输出转换结构的前端部；其中，输出转换机构包括固定螺栓4、输出转换机构前壳体5、动力机构壳体6、输出转换机构后壳体7、旋转磁体14、轴承15、内齿圈16、行星轮17、行星轮转轴18、太阳轮中心轴19、太阳轮20、行星架21、旋转壳体22，动力机构壳体6安装在输出转换机构前壳体5与输出转换机构后壳体7之间，转换机构前壳体5与输出转换机构后壳体四角布有固定螺栓4；旋转磁体14安装在动力机构壳体6内，旋转壳体22内粘贴磁体，旋转磁体14贴附于旋转壳体22，旋转磁体14带动旋转壳体22转动，太阳轮20与太阳轮中心轴19一端固连，行星轮17与行星轮转轴18固连，内齿圈16嵌套在旋转壳体22内，且与行星轮17啮合，行星轮17与太阳轮20啮合,内齿圈16和旋转壳体22为过盈配合。行星滚柱丝杠副包括输出杆1、壳体2、支撑杆3、推力盘8、关节轴承9、套筒10、螺母11、丝杠12、丝杠轴承13，壳体2与输出转换机构前壳体5通过支撑杆3连接，行星滚柱丝杠副安装在壳体2内；推力盘8与输出杆1为一体结构，输出杆1前端穿过壳体2前端盖，套筒10一端与推力盘8通过关节轴承9连接，且沿推力盘8周向均布，套筒10另一端与丝杠12一端通过螺母11连接，丝杠12另一端与行星轮转轴通过丝杠轴承13和键连接，丝杠通过丝杠轴承支撑，实现行星轮的旋转带动丝杠旋转，输出对外推力。输出杆1、推力盘8与太阳轮中心轴19同轴安装。
行星轮沿太阳轮周向分布为多个，本实施例中采用3个行星轮,行星轮固连在行星轮转轴18上,行星轮转轴18与丝杠12配合安装，且数量相同。丝杠行星滚柱丝杠副安装在壳体内保护。
电动缸工作方式:
在旋转壳体22内部放置有磁体，通电后磁体元件工作，通过电磁效应使旋转磁体14开始旋转，旋转磁体14环绕放置在旋转壳体22外部，由环绕放置的旋转带动旋转壳体22旋转，同时，内齿圈16和旋转壳体22之间过盈配合，因此,内齿圈随旋转壳体的运动而旋转，内齿圈16和行星轮17内啮合，通过齿轮传动，内齿圈16的旋转传递至行星轮17，行星轮连接于行星架21的行星轮转轴18上；行星架固定不动，行星轮只进行自转而不发生公转，同时,太阳轮20和行星轮17啮合，丝杠12与行星轮转轴通过丝杠轴承13和键连接，实现行星轮的旋转带动丝杠旋转，丝杠12的旋转转化为螺母11的直线运动，螺母11与套筒10连接，螺母的直线运动带动套筒运动，套筒10和推力盘8通过关节轴承9连接,并使推力盘直线前进，推力盘上的输出杆对外输出直线运动，输出对外推力。
机电融合式大推力电动缸，采用行星滚柱丝杠副结构，有利于同等体积下提高电动缸的推力，而且具有很强的扩展性，根据实际推力和安装空间要求，增加或减少行星轮和行星滚柱丝杠副机构数目。采用行星轮系为对称结构，可实现两端同时输出，即两端分别安装相等数量的行星滚柱丝杠副，实现推力两侧同时输出。

Claims (4)

1.一种机电融合式大推力电动缸，其特征在于:包括输出转换机构、行星滚柱丝杠副，行星滚柱丝杠副位于输出转换结构的前端部，所述输出转换机构包括固定螺栓、输出转换机构前壳体、动力机构壳体、输出转换机构后壳体、旋转磁体、轴承、内齿圈、行星轮、行星轮转轴、太阳轮中心轴、太阳轮、行星架、旋转壳体，动力机构壳体位于输出转换机构前壳体与输出转换机构后壳体之间，转换机构前壳体与输出转换机构后壳体四角有固定螺栓，旋转磁体安装在动力机构壳体内，旋转壳体外部粘贴旋转磁体，旋转磁体贴附于旋转壳体，并带动旋转壳体转动，太阳轮中心轴一端安装在行星架上，太阳轮与太阳轮中心轴另一端固连，行星轮与行星轮转轴固连，内齿圈嵌套在旋转壳体内，且与行星轮啮合，行星轮与太阳轮啮合；
所述行星滚柱丝杠副包括输出杆、壳体、支撑杆、推力盘、关节轴承、套筒、螺母、丝杠、丝杠轴承，壳体与输出转换机构前壳体通过支撑杆连接，行星滚柱丝杠副安装在壳体内；推力盘与输出杆为一体结构，输出杆前端穿过壳体前端盖，套筒一端与推力盘通过关节轴承连接，且沿推力盘周向均布，套筒另一端与丝杠一端通过螺母连接，丝杠另一端通过丝杠轴承支撑,且与行星轮转轴通过键连接，实现行星轮的旋转带动丝杠旋转，输出对外推力。
2.根据权利要求1所述的机电融合式大推力电动缸，其特征在于:所述行星轮沿太阳轮周向分布为多个，行星轮转轴与丝杠配合安装，且数量相同。
3.根据权利要求1所述的机电融合式大推力电动缸，其特征在于:所述内齿圈和旋转壳体为过盈配合。
4.根据权利要求1所述的机电融合式大推力电动缸，其特征在于:所述输出杆、推力盘与太阳轮中心轴同轴安装。
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