CN106685136B - 具有防预紧卡死功能的线性传动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及具有防预紧卡死功能的线性传动装置。线性传动装置包括：电机；丝杆；电机联轴器和丝杆联轴器；轴承，支撑丝杆；外壳，具有内腔，丝杆容纳在外壳的内腔中，外壳包括能够轴向拆开的第一部分和第二部分，第一部分与电机连接，轴承被固定在第一部分与第二部分相衔接的部分；同轴丝杆螺母和滑动管，丝杆螺母具有位于滑动管内的部分和位于滑动管外的凸缘，凸缘与滑动管紧固在一起，丝杆螺母与丝杆啮合，将丝杆的旋转运动转换成丝杆螺母的平移，带动滑动管进行平移运动；防撞圈，布置于丝杆前端，位于丝杆壳体部分和轴承外圈中间。将外壳分为两部分，便于装配，且这两部分用于限定轴承；螺母部分位于滑动管外，具有凸缘，易于装配，节省零件；防撞圈能够防止丝杆和丝杆螺母预紧卡死。
Description
技术领域
本发明总体地涉及线性传动装置，更具体地涉及用于运动模拟的线性传动装置。
背景技术
在视频、电影、游戏等产业中，为了增强观众或游戏参与者的体验，除了图像和声音外，还可以向其提供运动体验、气味体验、湿度体验等各种体验。在提供运动体验时，一般通过使得观众坐着的椅子、赛车等产生与图像、声音序列同步的运动来实现。
发明内容
在这种运动模拟中，一般需要使用线性传动器，将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，下文中将电机部分称为主动部分，将接受主动部分传递的运动的部分称为从动部分，人们希望主动部分和从动部分之间的连接、所涉及的轴承的支撑能够容易拆卸、而且节省零部件。
根据本发明的一个方面，提供了一种线性传动装置，可以包括：电机，具有能够双向旋转的输出轴；丝杆；电机联轴器和丝杆联轴器，用于联接电机的输出轴和丝杆，以将电机的输出轴的双向旋转传递给丝杆；轴承，用于支撑丝杆；外壳，所述外壳具有内腔，所述丝杆容纳在所述外壳的内腔中，所述外壳包括能够轴向拆开的第一部分和第二部分，第一部分与电机连接，轴承被固定在第一部分与第二部分相衔接的部分；彼此刚性连接在一起的同轴丝杆螺母和滑动管，丝杆螺母具有位于滑动管内的部分和位于滑动管外的凸缘，凸缘与滑动管紧固在一起，丝杆螺母能够与丝杆啮合，从而将丝杆的旋转运动转换成丝杆螺母的平移，从而带动滑动管相对于所述外壳的内腔进行平移运动；以及防撞圈，布置于丝杆前端，位于丝杆壳体部分和轴承外圈中间，从而当滑动管撞到防撞圈时，因为防撞圈是固定的而滑动管是垂直撞击的，所以两者不会造成预紧。
根据本发明实施例的线性传动装置，还可以包括：防撞垫片(13)，固定于丝杠末端，直径大于丝杆直径，且与丝杆螺母配合，用于防止丝杆螺母从丝杆脱落。
根据本发明实施例的线性传动装置，其中所述防撞垫片材质可以为弹簧钢。
根据本发明实施例的线性传动装置，所述垫片的厚度可以为2.5～3.2毫米，外径大于丝杆螺母的内孔直径且小于滑动管的内孔直径。
根据本发明实施例的线性传动装置，所述垫片的厚度为2.9-3.1毫米，丝杆螺母的内孔直径为12毫米，滑动管的内孔直径为20毫米，垫片的外径为17.5～19.5毫米。
根据本发明的一个方面，提供了一种线性传动装置，可以包括：电机，具有能够双向旋转的输出轴；丝杆；电机联轴器和丝杆联轴器，用于联接电机的输出轴和丝杆，以将电机的输出轴的双向旋转传递给丝杆；轴承，用于支撑丝杆；外壳，所述外壳具有内腔，所述丝杆容纳在所述外壳的内腔中，所述外壳包括能够轴向拆开的第一部分和第二部分，第一部分与电机连接，轴承被固定在第一部分与第二部分相衔接的部分；以及彼此刚性连接在一起的同轴丝杆螺母和滑动管，丝杆螺母具有位于滑动管内的部分和位于滑动管外的凸缘，凸缘与滑动管紧固在一起，丝杆螺母能够与丝杆啮合，从而将丝杆的旋转运动转换成丝杆螺母的平移，从而带动滑动管相对于所述外壳的内腔进行平移运动。
根据本发明实施例的线性传动装置，第一部分可以具有台阶孔，台阶孔的周面与轴承的周面结合，台阶孔的台阶面与轴承的外圈的第一侧面结合，第二部分具有圆环形的凸出端部，该凸出端部的端面顶住轴承的外圈的第二侧面，该凸出端部的外圆周面与第一部分的台阶孔的周面紧密配合。
根据本发明实施例的线性传动装置，丝杆联轴器可以具有凸缘，凸缘的侧面中远离电机的侧面顶住轴承的内圈的第一侧面，轴承的内圈的第二侧面通过螺母来固定。
根据本发明实施例的线性传动装置，外壳部分可以具有孔，适于作为排气孔和扳手着力点。
根据本发明实施例的线性传动装置，滑动管上可以具有凹槽，外壳上可以具有引导部件，引导部件可以容纳在所述凹槽内，以阻止所述滑动管的轴向转动。
根据本发明实施例的线性传动装置，电机联轴器和丝杆联轴器可以均具有一对凸出的指状物，线性传动装置还可以包括十字形耦接件，电机联轴器的一对凸出的指状物和丝杆联轴器的一对凸出的指状物均插入十字形耦接件，形成三者的彼此紧固连接。
根据本发明实施例的线性传动装置，第一部分可以具有方形外形，第二部分可以具有圆形外形。
根据本发明实施例的线性传动装置，滑动管远离电机的一端可以安装有加油盖，用于给丝杆添加润滑油。
根据本发明实施例的线性传动装置将外壳分为电机座部分和丝杆壳体部分，使得便于装配，而且电机座部分和丝杆壳体部分可以限定轴承；另外螺母部分位于滑动管外，具有凸缘，易于装配，节省零件。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于拆卸线性传动装置的方法，可以包括：拆除将电机与外壳的第一部分连接的连接部件；拆除电机；拆除第一部分；从外壳接近电机的一端、从第二部分的内腔中整体地拉出从动部分，从动部分包括彼此互连的至少一轴承、丝杆、丝杆螺母以及滑动管。
根据本发明实施例的拆卸线性传动装置的方法能够比较容易地拆下从动部分，便于维修和更换。
附图说明
从下面结合附图对本发明实施例的详细描述中，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解，其中：
图1示出了根据本发明实施例的线性传动装置的分解图。
图2示出了根据本发明实施例的线性传动装置的剖面图。
图3示出了根据本发明另一实施例的线性传动装置的分解图。
图4示出了根据本发明另一实施例的线性传动装置的分解图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1示出了根据本发明实施例的线性传动装置100的分解图。图2示出了根据本发明实施例的线性传动装置100的剖面图。
线性传动装置100适合于安装例如在地面和座椅之间，接收运动信号代码(例如表示向某个方向移动某个距离的信号)，在运动控制器的控制下，驱动线性传动装置100的电机，线性传动装置100产生沿着轴向方向的平移。这里的运动信号代码旨在与图像和/或声音同步地移动线性传动装置，进而移动座椅，给座椅上的观众带来运动感体验。
线性传动装置100包括电机1、丝杆9、电机联轴器3和丝杆联轴器6、轴承7、外壳的第一部分5和第二部分20、同轴的丝杆螺母11和滑动管12。
电机1接收电运动信号，将其转换成相应方向的旋转输出。电机1具有能够双向旋转的输出轴101。
电机的输出轴101和丝杆9通过电机联轴器3和丝杆联轴器6联接起来，以将电机1的输出轴的双向旋转传递给丝杆9。
在图示示例中，电机联轴器3和丝杆联轴器6通过十字形接合器4连接在一起。电机联轴器3和丝杆联轴器6均具有两个突出的指状物，用于嵌合到十字形接合器4中。十字形接合器4的材质可以为弹性材料。不过这仅为示例，电机联轴器3和丝杆联轴器6可以通过其他方式连接在一起。
丝杆联轴器6为凸台形式，与丝杆9紧密配合，其突出端部具有突出的指状物。
在本示例中，外壳包括能够轴向拆开的第一部分5和第二部分20，下文中称第一部分5为电机座5，称第二部分为丝杆壳体。电机座与电机连接，例如通过用螺栓2连接电机1的凸台上的螺纹孔和电机座上的对应螺纹孔102；丝杆主要容纳在丝杆壳体20中。在图1所示示例中，电机座5具有方形外形，丝杆壳体20具有圆形外形。
下文中，所有部件靠近电机的一端称为近端，远离电机的一端称为远端。
轴承7用于支撑丝杆9。轴承7套在丝杆联轴器6上。轴承7的近端由电机座5的远端的内腔肩部限定，轴承7的远端由丝杆壳体20的近端的内腔的肩部限定。此外，轴承7的远端还采用圆螺母8固定。换句话说，电机座5的远端具有台阶孔，台阶孔的台阶面(端面)与轴承7的外圈的近端的侧面贴合，丝杆壳体20的近端具有圆环形的凸出端部，该凸出端部的端面顶住轴承的外圈的远端的侧面，该凸出端部的外圆周面与电机座5的台阶孔的周面紧密配合。丝杆联轴器6具有凸缘61，凸缘的侧面中远离电机的侧面顶住轴承的内圈的第一侧面，轴承的内圈的第二侧面通过螺母来固定。
轴承7的形式没有限制，可以采用滚珠轴承等任何合适类型的轴承。
线性传动装置还具有彼此刚性连接在一起的同轴丝杆螺母11和滑动管12。丝杆螺母11具有位于滑动管12内的部分111和位于滑动管13外的凸缘112。凸缘112与滑动管12紧固在一起，例如通过螺栓10。丝杆螺母11能够与丝杆9螺纹啮合，从而将丝杆9的旋转运动转换成丝杆螺母11的平移，从而带动滑动管12相对于所述外壳的内腔进行平移运动。
在图1所示示例中，外壳的丝杆壳体部分20上具有销钉15，该销钉15装配时容纳于滑动管12的滑动腔121中，以防止滑动管12的转动，也就防止了丝杆螺母11的转动，从而保证了丝杆螺母11连同滑动管12的平移运动。
在图1所示示例中，标号13指示防撞垫片，标号14指示内六角沉头螺钉。防撞垫片13和沉头螺钉14的作用是防止丝杆螺母和丝杆在运动到末端时脱离。
国家标准的大垫圈A级(GB/T96.1-2002)其厚度为1.1毫米，内部直径(简称内径)为5.3毫米，外部直径(简称外径)为15毫米，材质为钢。
经大量实验，发明人将防撞垫片的材质确定为弹簧钢：弹簧钢具有优良的综合性能，如力学性能(特别是弹性极限、强度极限、屈强比)、抗弹减性能(即抗弹性减退性能，又称抗松弛性能)、疲劳性能、淬透性、物理化学性能(耐热、耐低温、抗氧化、耐腐蚀等)。弹簧钢在规定的范围之内，弹性变形的能力使其承受一定的载荷，在载荷去除之后不出现永久变形。
经实验，发明人确定了弹簧钢垫片的优选参数为：垫片的厚度为2.5～3.2毫米，更优选为2.9-3.1毫米；垫片外径大于丝杆螺母的内孔直径且小于滑动管的内孔直径，例如在一个示例中，丝杆螺母的内孔直径为12毫米，滑动管的内孔直径为20毫米，垫片的外径为17.5～19.5毫米，再例如优选将垫片厚度设置为3mm，直径设置为φ18.6mm。相比于国标的垫片，本发明实施例的弹簧钢垫片的弹性变形的能力和强度大大增强。
在图1所示示例中，标号17指示缸体内套，缸体内套17由耐磨材料做成，镶嵌在丝杆壳体20上，与滑动管12相对运动。
在图1所示示例中，丝杆壳体20具有孔15，适于作为排气孔和扳手着力点，通过排气使得丝杆壳体20内部为正压，以及作为扳手着力点使得便于操作，易于安装、拆卸和调整。
在图1所示示例中，丝杆壳体20末端连接有盖子18，图示中通过螺钉10将盖子18固定到丝杆壳体20。
上述图1所示的线性传动装置中，将外壳分为电机座部分和丝杆壳体部分，使得便于装配，而且电机座部分和丝杆壳体部分可以限定轴承；另外螺母部分位于滑动管外，具有凸缘，易于装配，节省零件。
下面结合图3和图4描述根据本发明另一实施例的具有防预紧卡死功能的线性传动装置。
图3示出了根据本发明另一实施例的线性传动装置的分解图。
图4示出了根据本发明另一实施例的线性传动装置的分解图。
如图3和图4所示，相比于图1和图2，多了防撞圈21，防撞圈21布置于丝杆9的前端，位于滑动管12和轴承7的外圈中间，防撞圈21被轴承7和壳体部分20压紧(顶紧)，所以防撞圈是固定的。
在没有增加防撞圈21前:滑动管12在丝杆螺母11旋转带动下一起沿丝杠9轴向方向移动，当丝杆螺母11和圆螺母8相接触后，圆螺母8和轴承7内圈在丝杆螺母11的旋转惯性力的作用下一起转动，丝杆螺母和丝杆会造成旋转预紧而出现卡死。
相对比，本发明实施例的线性传动装置设置了防撞圈21，滑动管12在丝杆螺母11旋转带动下一起沿丝杠9轴向方向移动，当丝杆螺母11和防撞圈21相接触后，丝杆螺母11在自身旋转惯性力的作用下就会垂直撞击防撞圈21(因为防撞圈21是固定的，所以不会随丝杆螺母11的旋转惯性力的作用下一起转动)，最终将丝杆螺母11的旋转惯性力抵消，所以丝杆螺母和丝杆不会造成旋转预紧而出现卡死。防撞圈21的材质例如可以为45钢。
下面描述根据本发明实施例的拆卸线性传动装置的方法，可以包括：
首先，拆除将电机1与外壳的第一部分连接的连接部件，例如拆除螺丝2。
接下来，拆除电机1。
然后拆除电机座部分5。
最后从外壳的第二部分，即丝杆壳体部分20的内腔中整体地拉出从动部分，所述从动部分包括彼此互连的至少一轴承7、丝杆9、丝杆螺母11以及滑动管12。
根据本发明实施例的拆卸线性传动装置的方法能够比较容易地拆下从动部分，便于维修和更换。
上面的示例性描述中，多次以螺丝作为连接部件的例子，不过这仅为示例，本领域技术人员可以根据需要选择其它连接部件。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种线性传动装置，包括：
电机，具有能够双向旋转的输出轴；
丝杆；
电机联轴器和丝杆联轴器，用于联接电机的输出轴和丝杆，以将电机的输出轴的双向旋转传递给丝杆；
轴承，用于支撑丝杆；
外壳，所述外壳具有内腔，所述丝杆容纳在所述外壳的内腔中，所述外壳包括能够轴向拆开的第一部分和第二部分，第一部分与电机连接，轴承被固定在第一部分与第二部分相衔接的部分；
彼此刚性连接在一起的同轴丝杆螺母和滑动管，丝杆螺母具有位于滑动管内的部分和位于滑动管外的凸缘，凸缘与滑动管紧固在一起，丝杆螺母能够与丝杆啮合，从而将丝杆的旋转运动转换成丝杆螺母的平移，从而带动滑动管相对于所述外壳的内腔进行平移运动；以及
防撞圈，布置于丝杆前端，位于丝杆壳体部分和轴承外圈中间，被轴承(7)和壳体部分(20)压紧，防撞圈（21）的材质为45钢，
防撞垫片(13)，固定于丝杠末端，直径大于丝杆直径，且与丝杆螺母配合，用于防止丝杆螺母从丝杆脱落，所述防撞垫片材质为弹簧钢，所述垫片的厚度为2.9-3.1毫米，丝杆螺母的内孔直径为12毫米，滑动管的内孔直径为20毫米，垫片的外径为17.5～19.5毫米，
其中第一部分具有台阶孔，台阶孔的周面与轴承的周面结合，台阶孔的台阶面与轴承的外圈的第一侧面结合，第二部分具有圆环形的凸出端部，该凸出端部的端面顶住轴承的外圈的第二侧面，该凸出端部的外圆周面与第一部分的台阶孔的周面紧密配合。
2.根据权利要求1的线性传动装置，所述丝杆联轴器具有凸缘，凸缘的侧面中远离电机的侧面顶住轴承的内圈的第一侧面，轴承的内圈的第二侧面通过螺母来固定。
3.根据权利要求1的线性传动装置，所述外壳部分具有孔，适于作为排气孔和扳手着力点。
4.根据权利要求1的线性传动装置，所述滑动管上具有凹槽，所述外壳上具有引导部件，所述引导部件容纳在所述凹槽内，以阻止所述滑动管的轴向转动。
5.根据权利要求1的线性传动装置，所述电机联轴器和丝杆联轴器均具有一对凸出的指状物，所述线性传动装置还包括十字形耦接件，所述电机联轴器的一对凸出的指状物和丝杆联轴器的一对凸出的指状物均插入十字形耦接件，形成三者的彼此紧固连接。
6.根据权利要求1的线性传动装置，所述第一部分具有方形外形，所述第二部分具有圆形外形。
7.根据权利要求1的线性传动装置，所述滑动管远离电机的一端安装有加油盖，用于给丝杆添加润滑油。
8.根据权利要求1的线性传动装置，所述外壳具有由耐磨材料做成的内套。
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