CN109256894A - 一种无间隙的直驱电动推杆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无间隙的直驱电动推杆，包括电机模块和丝杠螺母模块，所述电机模块和所述丝杠螺母模块连接成一个整体；所述电机模块包括丝杠和电机轴；所述电机轴与所述丝杠连接，从而带动所述丝杠转动；所述丝杠螺母模块包括推杆、主螺母、弹性块、副螺母；所述推杆基本呈一具有内孔的圆柱体形状；所述主螺母和副螺母与所述丝杠通过螺纹可移动地连接，并且通过所述弹性块隔开；所述主螺母位于所述内孔内并通过第一固定结构与所述推杆连接，所述副螺母位于所述内孔内并通过不同于所述第一固定结构的第二固定结构与所述推杆连接。本发明提高了传动的精度，弹性块的消隙程度可以根据需要调节，合理利用了空间并保证了传递可靠性。

Description

一种无间隙的直驱电动推杆

技术领域

本发明涉及一种电动推杆，特别是采用电机带动丝杠的螺旋传动方式的电动推杆。

背景技术

现有的大多数电动推杆都采用电机带动丝杠，然后丝杠配合螺母这种螺旋传动方式，电机与丝杠的连接方式有好多种，比如联轴器连接，带轮、齿轮连接，蜗轮蜗杆等，但是在很多精密设备上，为了控制整体质量、空间等条件，上述连接方式无法满足要求。

现有技术中的丝杠螺母这种螺旋传动方式在工作时仅有一侧螺旋面在摩擦传动，另一侧的螺旋面有间隙，换向时容易产生较大的回差，无法满足较精密的传动要求，这种回差使摩擦更为严重，影响使用寿命。

专利号为201120476252.3的中国实用新型专利提供了电动推杆用双螺母传动装置，该装置使丝杆与螺母之间间隙得以消除，实现无间隙传动，提高了传动精度，尤其是反向精度。但是，这种传动装置中的两个螺母直接与推杆固定，两螺母之间的距离不便调节，当螺母发生磨损后会降低消除间隙的效果，影响传动精度。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述缺陷，本发明主要解决的技术问题是优化电动推杆中电机轴和丝杠的连接方式、丝杠和螺母的配合传动方式，从而控制电动推杆的整体重量和体积，消除电动推杆换向时产生的回差，提高电动推杆的传动精度和工作效率。

本发明的技术方案如下。

一种无间隙的直驱电动推杆，包括电机模块和丝杠螺母模块，所述电机模块和所述丝杠螺母模块连接成一个整体；

所述电机模块包括丝杠和电机轴；所述电机轴与所述丝杠连接，从而带动所述丝杠转动；

所述丝杠螺母模块包括推杆、主螺母、弹性块、副螺母；所述推杆基本呈一具有内孔的圆柱体形状；

所述主螺母和副螺母与所述丝杠通过螺纹可移动地连接，并且通过所述弹性块隔开；所述主螺母位于所述内孔内并通过第一固定结构与所述推杆连接，所述副螺母位于所述内孔内并通过不同于所述第一固定结构的第二固定结构与所述推杆连接。

优选地，所述电机模块进一步包括：轴承座、角接触轴承密封环、角接触轴承、角接触轴承内挡圈；

所述角接触轴承密封环装在轴承座的内孔底部，两个所述角接触轴承装入轴承座的轴承位，中间由角接触轴承内挡圈隔开。

优选地，所述电机模块进一步包括：电机壳、电机定子、电机轴夹紧箍、电机转子；

所述电机定子与所述电机壳粘结在一起，所述电机转子与所述电机轴粘结在一起，所述电机轴夹紧箍和所述电机轴通过螺钉与所述丝杠连接成一体，然后通过螺钉将所述丝杠与所述电机轴轴向拉紧，所述电机轴输出端顶至角接触轴承内圈；所述电机壳与所述电机定子粘结为一体。

优选地，所述电机模块进一步包括：电机后端盖、深沟球轴承、深沟球轴承密封环；

所述深沟球轴承密封环装在所述电机后端盖的内孔底部，所述深沟球轴承装入所述电机后端盖的轴承位，电机后端盖通过螺钉与所述电机壳连接。

优选地，所述电机模块进一步包括：磁珠座、磁珠、上十字轴、上十字轴套、上十字轴铜套；

所述磁珠嵌在所述磁珠座的内孔中，所述磁珠座通过定位止口与所述电机轴连接；

所述上十字轴铜套装在所述轴承座上，所述上十字轴通过上十字轴套和螺钉与所述轴承座连接为一体。

优选地，所述第一固定结构包括紧定螺钉；所述紧定螺钉通过推杆上的螺纹孔与所述主螺母顶紧。

优选地，所述第二固定结构包括张紧套和张紧螺钉；

所述副螺母呈锥形，沿周向均布多个螺纹孔；

所述张紧套内孔为锥面，其端面沿周向均布多个通孔，壁面上均布多个切口；所述副螺母的外锥面与所述张紧套的内孔的锥面的锥度相等，且所述副螺母沿周向均布的多个螺纹孔与张紧套端面沿周向均布的多个通孔对应同心；

所述张紧螺钉通过所述张紧套上的多个通孔与所述副螺母连接。

优选地，所述丝杠螺母模块进一步包括：推杆U型架、下十字轴、下十字轴铜套、下十字轴套、开槽紧定螺钉、垫圈；

所述推杆U型架通过销钉与所述推杆连接，所述下十字轴与所述推杆U型架连接；所述下十字轴与所述下十字轴套连接，所述下十字轴铜套内孔与所述下十字轴套连接，所述下十字轴铜套外缘与外部连接件连接；所述开槽紧定螺钉通过副螺母上的螺纹孔与垫圈顶紧。

优选地，所述推杆壁面上设有注胶孔，所述垫圈与所述弹性块连接，所述弹性块装在所述推杆的内孔中，所述弹性块的小端与所述主螺母靠紧，所述副螺母的大端与所述垫圈靠紧。

本发明还提供了一种仿人机器人，其包括根据以上技术方案中任一项所述的无间隙的直驱电动推杆。

通过以上技术方案，本发明能够取得如下技术效果。

首先，本发明采用特定的连接结构将两螺母与推杆连接，提高了传动的精度。另外，弹性块的弹性特征是特定的，当丝杠与螺母发生磨损之后，弹性块的消隙程度可以根据需要调节；本发明从空间位置及同轴度两个要求出发，将丝杠与电机一体化设计，合理利用了空间并保证了传递可靠性。

附图说明

图1是本发明的一种无间隙的直驱电动推杆总体结构图。

图2是图1中的电机模块剖视图。

图3是图1中的丝杠螺母模块剖视图。

图4是本发明的副螺母结构示意图。

图5是本发明的张紧套结构示意图。

图6是本发明的丝杠螺母模块交叉剖视图。

图7是本发明的主螺母结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，根据本发明的一种无间隙的直驱电动推杆由电机模块1和丝杠螺母模块2两部分组成，通过丝杠11连接成一个整体。

所述的丝杠11在电机模块1内部与电机轴110连为一体，有效利用空间，增大了丝杠11的有效工作行程。

如图2所示，所述的电机模块1由丝杠11、轴承座12、角接触轴承密封环13、角接触轴承14、角接触轴承内挡圈15、电机壳16、电机定子17、电机轴夹紧箍18、电机转子19、电机轴110、电机后端盖111、深沟球轴承112、深沟球轴承密封环113、磁珠座114、磁珠115、上十字轴116、上十字轴套117、上十字轴铜套118组成。

所述的角接触轴承密封环13装在轴承座12的内孔底部，两同型号的角接触轴承14装入轴承座12的轴承位，中间由角接触轴承内挡圈15隔开。所述的角接触轴承密封环13起密封作用，两同型号的角接触轴承14面对面安装，用于同时承受一定的轴向力和径向力。所述的角接触轴承内挡圈15将两同型号的角接触轴承14的内圈分开，便于实现角接触轴承14的预紧。

所述的电机定子17与电机壳16粘结在一起，电机转子19与电机轴110粘结在一起。电机轴夹紧箍18和电机轴110通过对称的四颗螺钉与丝杠11连接成一体，然后通过一颗螺钉将丝杠11与电机轴110轴向拉紧。将电机定子17与电机壳16用胶粘结在一起，能够有效地保证二者的同轴度。将电机转子19与电机轴110粘结在一起，同样能够有效地保证二者的同轴度，同时减少了机械连接特征，保证了连接可靠性。所述的电机轴夹紧箍18和电机轴110通过对称的四颗螺钉将丝杠11夹紧，实现同心连接和传递扭矩。通过一颗螺钉实现丝杠11与电机轴110轴向拉紧，实现角接触轴承14的内圈轴向定位。

所述的深沟球轴承密封环113装在电机后端盖111的内孔底部，深沟球轴承112装入电机后端盖111的轴承位，电机后端盖111通过螺钉与电机壳16连接。其中，深沟球轴承密封环113起密封作用。所述的电机后端盖111最后安装，便于电机模块1的装配。

所述的磁珠115嵌在磁珠座114的内孔中，磁珠座114通过定位止口与电机轴110连接。由此保证了磁珠115与电机轴110的同轴度和同步性，提高反馈信息的精确性，且便于安装。

所述的上十字轴铜套118装在轴承座12上，上十字轴116通过上十字轴套117和螺钉与轴承座12连接为一体。安装时，先分别将两个上十字轴铜套118安装在轴承座12上，将上十字轴116沿轴向推入直至上十字轴116的定位孔与上十字轴铜套118的内孔重合，然后将上十字轴套117装入，最后用螺钉将上十字轴套117与上十字轴116拉紧。上十字轴铜套118起“滑动轴承作用”，使得轴承座12可以绕上十字轴116转动，提高了电动推杆整体的灵活性。

如图3所示，所述的丝杠螺母模块2由推杆21、主螺母22、紧定螺钉23、注胶孔24、弹性块25、副螺母26、张紧套27、销钉28、推杆U型架29、下十字轴210、下十字轴铜套211、下十字轴套212、张紧螺钉213、开槽紧定螺钉214，以及垫圈215组成。

所述的主螺母22与推杆21连接，紧定螺钉23通过推杆21上的螺纹孔与主螺母22顶紧，推杆21壁面上设有注胶孔24。

如图7所示，主螺母22外缘中间呈八边形且两边设有胶槽，紧定螺钉23可通过推杆21上的螺纹孔顶到主螺母22的八边形面上，防止主螺母22发生转动，用于传递扭矩。通过注胶孔24可以向主螺母22上的胶槽注胶实现粘结，保证主螺母22与推杆21的连接可靠性。

所述的垫圈215与弹性块25连接，弹性块25装在推杆21的内孔中，弹性块25的小端与主螺母22靠紧，副螺母26的大端与垫圈215靠紧。主螺母22与副螺母26通过弹性块25隔开，保证主螺母22与副螺母26始终有一定的弹性张力，与丝杠齿面始终保持较小的间隙，实现消隙的目的。

如图4所示，所述副螺母26外缘呈锥面状，沿周向均布12个螺纹孔。

如图5所示，张紧套27内孔为锥面，其端面沿周向均布12个通孔，壁面上均布6个切口。

如图6所示，张紧螺钉213通过张紧套27上的6个通孔与副螺母26连接。副螺母26的外锥面与张紧套27的内锥面的锥度相等，且副螺母26沿周向均布的12个螺纹孔与张紧套27端面沿周向均布的12个通孔对应同心。张紧螺钉213穿过张紧套27上的通孔与副螺母26上的螺纹孔拧紧时，能够使二者产生相对轴向移动。当内、外锥面贴紧时，继续拧紧张紧螺钉213会将张紧套27上的切口张开，发生变形，从而将张紧套27与副螺母26连接为一体，同时使张紧套27与推杆21连为一体，间接实现副螺母26与推杆21的可靠连接。

如图6所示，开槽紧定螺钉214穿过副螺母26上的螺纹孔与垫圈215顶紧。通过调节开槽紧定螺钉214与垫圈215的顶紧程度，可实现副螺母26与主螺母22之间的轴向距离调节，从而螺母与丝杠11齿面的间隙的调节，便于磨损之后的再调节。

所述的推杆U型架29通过销钉28与推杆21连接，下十字轴210与推杆U型架29连接，连接方式和上十字轴116与轴承座12连接方式相似；用螺钉将下十字轴210与下十字轴套212连接，下十字轴铜套211内孔与下十字轴套212连接，下十字轴铜套211外缘与外部连接件连接。下十字轴210通过推杆U型架29与推杆21连接，可实现推杆11下端绕外部连接件转动，配合上十字轴116提高电动推杆的灵活性。

Claims (10)

1.一种无间隙的直驱电动推杆，包括电机模块(1)和丝杠螺母模块(2)，所述电机模块(1)和所述丝杠螺母模块(2)连接成一个整体；

所述电机模块(1)包括丝杠(11)和电机轴(110)；所述电机轴(110)与所述丝杠(11)连接，从而带动所述丝杠(11)转动；

所述丝杠螺母模块(2)包括推杆(21)、主螺母(22)、弹性块(25)、副螺母(26)；所述推杆(21)基本呈一具有内孔的圆柱体形状；

所述主螺母(22)和副螺母(26)与所述丝杠(11)通过螺纹可移动地连接，并且通过所述弹性块(25)隔开；所述主螺母(22)位于所述内孔内并通过第一固定结构与所述推杆(21)连接，所述副螺母(26)位于所述内孔内并通过不同于所述第一固定结构的第二固定结构与所述推杆(21)连接。

2.根据权利要求1所述的无间隙的直驱电动推杆，其特征在于，所述电机模块(1)进一步包括：电机壳(16)、电机定子(17)、电机轴夹紧箍(18)、电机转子(19)；

所述电机定子(17)与所述电机壳(16)粘结在一起，所述电机转子(19)与所述电机轴(110)粘结在一起，所述电机轴夹紧箍(18)和所述电机轴(110)通过螺钉与所述丝杠(11)连接成一体，然后通过螺钉将所述丝杠(11)与所述电机轴(110)轴向拉紧，使电机轴(110)输出端靠紧角接触轴承(14)内圈；所述电机壳(16)与所述电机定子(17)粘结为一体。

3.根据权利要求2所述的无间隙的直驱电动推杆，其特征在于，所述电机模块(1)进一步包括：轴承座(12)、角接触轴承密封环(13)、角接触轴承(14)、角接触轴承内挡圈(15)；

所述角接触轴承密封环(13)装在轴承座(12)的内孔底部，两个所述角接触轴承(14)装入轴承座(12)的轴承位，中间由角接触轴承内挡圈(15)隔开。

4.根据权利要求3所述的无间隙的直驱电动推杆，其特征在于，所述电机模块(1)进一步包括：电机后端盖(111)、深沟球轴承(112)、深沟球轴承密封环(113)；

所述深沟球轴承密封环(113)装在所述电机后端盖(111)的内孔底部，所述深沟球轴承(112)装入所述电机后端盖(111)的轴承位，电机后端盖(111)通过螺钉与所述电机壳(16)连接。

5.根据权利要求4所述的无间隙的直驱电动推杆，其特征在于，所述电机模块(1)进一步包括：磁珠座(114)、磁珠(115)、上十字轴(116)、上十字轴套(117)、上十字轴铜套(118)；

所述磁珠(115)嵌在所述磁珠座(114)的内孔中，所述磁珠座(114)通过定位止口与所述电机轴(110)连接；

所述上十字轴铜套(118)装在所述轴承座(12)上，所述上十字轴(116)通过上十字轴套(117)和螺钉与所述轴承座(12)连接为一体。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的无间隙的直驱电动推杆，其特征在于，所述第一固定结构包括紧定螺钉(23)；所述紧定螺钉(23)通过推杆(21)上的螺纹孔与所述主螺母(22)顶紧。

7.根据权利要求6所述的无间隙的直驱电动推杆，其特征在于，所述第二固定结构包括张紧套(27)和张紧螺钉(213)；

所述副螺母(26)呈锥形，沿周向均布多个螺纹孔；

所述张紧套(27)内孔为锥面，其端面沿周向均布多个通孔，壁面上均布多个切口；所述副螺母(26)的外锥面与所述张紧套(27)的内孔的锥面的锥度相等，且所述副螺母(26)沿周向均布的多个螺纹孔与张紧套(27)端面沿周向均布的多个通孔对应同心；

所述张紧螺钉(213)通过所述张紧套(27)上的多个通孔与所述副螺母(26)连接。

8.根据权利要求7所述的无间隙的直驱电动推杆，其特征在于，所述丝杠螺母模块(2)进一步包括：推杆U型架(29)、下十字轴(210)、下十字轴铜套(211)、下十字轴套(212)、开槽紧定螺钉(214)、垫圈(215)；

所述推杆U型架(29)通过销钉(28)与所述推杆(21)连接，所述下十字轴(210)与所述推杆U型架(29)连接；所述下十字轴(210)与所述下十字轴套(212)连接，所述下十字轴铜套(211)内孔与所述下十字轴套(212)连接，所述下十字轴铜套(211)外缘与外部连接件连接；所述开槽紧定螺钉(214)通过副螺母(26)上的螺纹孔与垫圈(215)顶紧。

9.根据权利要求8所述的无间隙的直驱电动推杆，其特征在于，所述推杆(21)壁面上设有注胶孔(24)，所述垫圈(215)与所述弹性块(25)连接，所述弹性块(25)装在所述推杆(21)的内孔中，所述弹性块(25)的小端与所述主螺母(22)靠紧，所述副螺母26的大端与所述垫圈(215)靠紧。

10.一种仿人机器人，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的无间隙的直驱电动推杆。