CN109713841B - 一种四节内空线伺服电动推杆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四节内空线伺服电动推杆，它包括伺服电机机构，所述伺服电机机构包括伺服电机和伺服驱动器，所述伺服电机机构连接在转接箱的上部一端，在转接箱的上部另一端还连接有活塞杆机构，由内外5节缸筒（其中两节相互固定）、设置于外缸筒内部的丝杠、设置于内缸筒内部且与丝杠相配合的螺母、与所述螺母连接且与螺母同步做直线往复运动的内缸筒，以及与丝杠螺母牵动在外缸筒内发生逻辑的力学关系的钢丝。本发明的电缸，低噪音、低摩擦和低速平稳性良好，优异的控制性和稳定性，结构紧凑、外形尺寸较小，高响应、高性能、高可靠性、低惯量设计，定位和重复精度高，工作寿命长，能频繁启停，环境适应性好。

Description

一种四节内空线伺服电动推杆

技术领域

本发明涉及一种电动推杆，尤其涉及一种四节内空线伺服电动推杆，属于机械传动装置技术领域。

背景技术

伺服电动缸是将伺服电机与滚珠丝杆一体化设计的模块化产品，将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，同时将伺服电机最佳优化，精确转数控制，精确转速控制，精确扭矩控制。因此广泛的应用在物料搬运，机械加工制造高精密领域，航天测试设备，六自由度模拟器，机器人，注塑机，模具控制，阀门控制，精密机床，汽车制造设备等，但是目前直线传动结构存在设计功能低效的缺陷，即：电缸进程短、电缸本体长、缸体承载能力低、没有内部走线。

目前，在多级行程伸缩驱动方面，普遍使用的伸缩驱动装置为液压缸或气缸。但是气缸出力较小且位置难以随机控制，一般使用过程中均是通过死限位的方式来获得准确的位移，这样不利于柔性自动化生产，并且气缸使用过程中噪音大；液压缸虽然出力较大，但是存在泄漏，造成环境污染，并且泄漏导致损耗大及传递效率低，成本较高；液压缸还普遍存在定位控制复杂，定位精度低的问题。为了解决上述问题，现在已经将液压替换成电机伺服装置，

现今，随着机器人技术以及智能化技术的发展，机器人高度集成化要求各种特种情况下的内部走线、较大的伸缩进程，如何解决这一问题，已成为本技术领域工程技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种四节内空线伺服电动推杆，能够同时实现高行程3倍率递进、内部走线等两大功能，使其控制集成化程度大，可以大幅度提高安装调试、运行以及后期维护的工作效率，有效的解决了上述存在的问题。

本发明的技术方案为：一种四节内空线伺服电动推杆，它包括伺服电机机构，所述伺服电机机构包括伺服电机和伺服驱动器，所述伺服电机机构连接在转接箱的上部一端，在转接箱的上部另一端还连接有活塞杆机构，所述活塞杆机构包括丝杠、缸筒一、缸筒二、缸筒三和缸筒四，所述缸筒四为圆柱形筒状结构，缸筒四的底端与转接箱的上端面连接，缸筒四的顶端面连接有缸筒四上接盘，在缸筒四上接盘的中间设有缸筒三，缸筒三的底端和顶端分别连接有缸筒三下接盘和缸筒三上接盘，在缸筒三上接盘内设有缸筒二，缸筒二的底端和顶端分别连接有缸筒二下接盘和缸筒二上接盘，在缸筒二上接盘内设有缸筒一，缸筒一的底端和顶端分别连接有缸筒一下接盘和缸筒一上接盘，所述缸筒一下接盘、缸筒二下接盘和缸筒三下接盘的中间滑动连接有丝杠套管，在丝杠套管的内部通过丝杠螺母连接丝杠，在丝杠套管的顶端固定连接有丝杠套筒上接盘，在丝杠套筒上接盘顶端上、缸筒二下接盘的上端面、缸筒二上接盘的下端面和缸筒三下接盘的底端面上均对称设置有U槽轴承，在缸筒一下接盘和转接箱之间通过U槽轴承连接有钢丝，在转接箱和缸筒一上接盘之间连接有可伸缩的走线管，丝杠通过转接箱与伺服电机传动连接。

所述转接箱的内部设有主动轮和从动轮，伺服电机的电机轴与主动轮键连接，主动轮和从动轮之间连接有传动带，从动轮与丝杠键连接。

所述转接箱的上端壁与丝杠之间通过轴承套、定轴轴承和支撑轴承连接。

所述钢丝包括钢丝一、钢丝二、钢丝三、钢丝四、钢丝五、钢丝六和钢丝七，钢丝一一端固定在转接箱的箱体上表面，另一端绕过丝杠套管顶端的两个U槽轴承固定连接在缸筒二下接盘的上表面，钢丝二一端固定在缸筒四上接盘的下表面，另一端绕过缸筒三下接盘下端面上的U槽轴承固定连接在缸筒二下接盘的下表面上，钢丝七与钢丝二对称布置，钢丝三一端固定在缸筒三下接盘的上表面，另一端绕过缸筒二上接盘下端面的U槽轴承固定连接在缸筒一下接盘的底端面上，钢丝六与钢丝钢丝三对称布置，钢丝四一端固定在缸筒一下接盘的下表面，另一端绕过缸筒二下接盘的上表面上的U槽轴承固定连接在丝杠套管的顶端面上，钢丝五与钢丝四对称布置。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，采用本发明的技术方案，能够同时实现高行程3倍率递进、内部走线等两大功能，使其控制集成化程度大，可以大幅度提高安装调试、运行以及后期维护的工作效率；其结构简单，易于制造、安装，取得了很好的使用效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的钢丝轮机构逻辑结构示意图（L1、L2、L3、L4分别指代缸筒一、缸筒二、缸筒三、缸筒四，A、B、C、D分别指代缸筒上的动拉力点）；

图3为本发明的收缩和伸长状态对比示意图；

图4为本发明的剖视结构示意图；

图中：伺服电机机构100、伺服电机101、伺服驱动器102、电机轴103；

转接箱200、主动轮201、从动轮202、传动带203、定轴轴承204、支撑轴承205、轴键206、卡簧207、轴承套208；

活塞杆机构300、丝杠301、丝杠螺母302、丝杠套管303、缸筒一304、缸筒二305、缸筒三306、缸筒四307、缸筒一上接盘308、缸筒二上接盘309、缸筒三上接盘310、缸筒四上接盘311、缸筒一下接盘312、缸筒二下接盘313、缸筒三下接盘314、U槽轴承315、钢丝316、走线管317、丝杠套筒上接盘318。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将参照本说明书附图对本发明作进一步的详细描述。

实施例1：如附图1所示，一种四节内空线伺服电动推杆，它包括伺服电机机构100，所述伺服电机机构100包括伺服电机101和伺服驱动器102，所述伺服电机机构100连接在转接箱200的上部一端，在转接箱200的上部另一端还连接有活塞杆机构300，所述活塞杆机构300包括丝杠301、缸筒一304、缸筒二305、缸筒三306和缸筒四307，所述缸筒四307为圆柱形筒状结构，缸筒四307的底端与转接箱200的上端面连接，缸筒四307的顶端面连接有缸筒四上接盘311，在缸筒四上接盘311的中间设有缸筒三306，缸筒三306的底端和顶端分别连接有缸筒三下接盘314和缸筒三上接盘310，在缸筒三上接盘310内设有缸筒二305，缸筒二305的底端和顶端分别连接有缸筒二下接盘313和缸筒二上接盘309，在缸筒二上接盘309内设有缸筒一304，缸筒一304的底端和顶端分别连接有缸筒一下接盘312和缸筒一上接盘308，所述缸筒一下接盘312、缸筒二下接盘313和缸筒三下接盘314的中间滑动连接有丝杠套管303，在丝杠套管303的内部通过丝杠螺母302连接丝杠301，在丝杠套管303的顶端固定连接有丝杠套筒上接盘318，在丝杠套筒上接盘318顶端上、缸筒二下接盘313的上端面、缸筒二上接盘309的下端面和缸筒三下接盘314的底端面上均对称设置有U槽轴承315，在缸筒一下接盘312和转接箱200之间通过U槽轴承315连接有钢丝，在转接箱200和缸筒一上接盘308之间连接有可伸缩的走线管317，丝杠301通过转接箱200与伺服电机101传动连接。

进一步的，转接箱200的内部设有主动轮201和从动轮202，伺服电机101的电机轴103与主动轮201键连接，主动轮201和从动轮202之间连接有传动带203，从动轮202与丝杠301键连接。

进一步的，转接箱200的上端壁与丝杠301之间通过轴承套208、定轴轴承204和支撑轴承205连接。

进一步的，还包括套设于所述丝杠上的轴承套208、套设于轴承套208上的定轴轴承204和支撑轴承205以及套设于丝杠上且位于轴承套208同一侧的第一挡圈和锁紧螺母，锁紧螺母、第一挡圈、定轴轴承204和支撑轴承205为沿丝杠301的轴向依次设置。

所述锁紧螺母与丝杠为螺纹连接且锁紧螺母用于调整定轴轴承204和支撑轴承205游隙大小。

进一步的，钢丝包括钢丝一316-1、钢丝二316-2、钢丝三316-3、钢丝四316-4、钢丝五316-5、钢丝六316-6和钢丝七316-7，钢丝一316-1一端固定在转接箱200的箱体上表面，另一端绕过丝杠套管303顶端的两个U槽轴承315固定连接在缸筒二下接盘313的上表面，钢丝二316-2一端固定在缸筒四上接盘311的下表面，另一端绕过缸筒三下接盘314下端面上的U槽轴承315固定连接在缸筒二下接盘313的下表面上，钢丝七316-7与钢丝二316-2对称布置，钢丝三316-3一端固定在缸筒三下接盘314的上表面，另一端绕过缸筒二上接盘309下端面的U槽轴承315固定连接在缸筒一下接盘312的底端面上，钢丝六316-6与钢丝钢丝三316-3对称布置，钢丝四316-4一端固定在缸筒一下接盘312的下表面，另一端绕过缸筒二下接盘313的上表面上的U槽轴承315固定连接在丝杠套管303的顶端面上，钢丝五316-5与钢丝四316-4对称布置。

进一步的，缸筒一具有导向柱，所述内缸筒具有让导向块嵌入的导向槽（缸筒下接盘开有），导向块在缸筒下接盘的外圆面上沿周向至少设有4个。

进一步的，外缸筒与所述内缸筒之间设有导向柱。

所述伺服电机通过同步带传动机构与所述丝杠301连接。

本发明的工作原理是：一种四节内空线伺服电动推杆，其中，包括：伺服电机机构、转接箱、活塞杆机构（包括钢丝滚轮机构、丝杠螺母机构），所述伺服电机机构与所述活塞杆机构之间设有所述转接箱传动连接，所述转接箱背向所述伺服电机机构的一侧设有出线口，所述进线管部分嵌于所述活塞杆机构顶端杆并定位所述活塞杆机构；

所述的钢丝滚轮机构，所述钢丝滚轮机构的钢丝牵引固定端设在转接箱内，所诉缸筒通过所诉钢丝滚轮机构发生关系并联逻辑，实现保杆套的逻辑倍率拓展伸缩运行；

上述的四节内空线伺服电动推杆，其中，所述活塞杆机构中末端伸出杆两侧设有走线管，所诉走线管在内缩时同步缩进末端倒数第二节缸筒中。

上述的四节内空线伺服电动推杆，其中，所述电机轴外侧设有键槽，所述键槽内设有与所述主动同步轮、所述传动盘匹配的传动键。

上述的四节内空线伺服电动推杆，其中，所述丝杆301与所述转接箱200中连接的从动同步轮之间设有支撑轴承205、定轴轴承204，所述支撑轴承205为圆锥滚子轴承、定轴轴承204为推力球轴承。丝杆301上有卡簧207和轴键206。

U槽轴承315、钢丝316逻辑联系丝杠套管303、缸筒二上接盘309、缸筒三上接盘310、缸筒四上接盘311、缸筒一下接盘312、缸筒二下接盘313、缸筒三下接盘314、转接箱200。转接箱200传动作用丝杠301、丝杠301作用丝杠螺母302、丝杠螺母302作用丝杠套管303、丝杠套管303作用U槽轴承315、钢丝316逻辑联动，槽轴承315、钢丝316逻辑联系作用丝杠套管303、缸筒二上接盘309、缸筒三上接盘310、缸筒四上接盘311、缸筒一下接盘312、缸筒二下接盘313、缸筒三下接盘314，实现整体3倍进程。

伺服电机101通过电机轴103、同步轮的主动轮201、同步传动带203、从动轮202、轴键206传动，将动力传递至丝杠301，丝杠301通过转动作用于丝杠螺母302，实现将螺旋运动转为直线运动，推动丝杠套筒303相对缸筒四307实现1倍进程；图中钢丝316-1两端各自固定于缸筒四307的底部的转接箱200与缸筒二305的下接盘313、钢丝担负在丝杠前套筒303的上接盘318上所固定的U型轴承315上，丝杠套筒303推动，因为钢丝长度固定、缸筒四307固定不动，缸筒二305被钢丝拉动（类似于滑轮原理），缸筒二305相对缸筒四307实现2倍进程；因为2号筒和缸筒四307通过钢丝316-2、钢丝316-7链接，缸筒三306和丝杠套筒303固定同步，通过缸筒二305相对缸筒四307、丝杠套筒303相对缸筒四307实现的进程，得出缸筒二305相对丝杠套筒303实现1倍进程，进而缸筒二305相对号缸筒三306实现1倍进程（303、306同步），可以得出钢丝316-2、钢丝316-7是保证缸筒二305稳步的稳步状态钢丝；因为钢丝316-3、316-6链接缸筒一304和缸筒三306，缸筒二305、缸筒三306存在相对1倍进程，钢丝316-3、316-6通过缸筒二305的上接盘309固定U型轴承315实现钢丝转向，所以可以间接推出缸筒一304、 缸筒二305存在相对1倍进程，故缸筒一304相对缸筒三306存在相对2倍进程，相对缸筒四307存在3倍推出进程；钢丝316-4、钢丝316-5链接缸筒一304与缸筒三306（丝杠套筒303），可以看出钢丝316-4、钢丝316-5是保证缸筒一304稳步的稳步状态钢丝。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种四节内空线伺服电动推杆，它包括伺服电机机构（100），所述伺服电机机构（100）包括伺服电机（101）和伺服驱动器（102），其特征在于：所述伺服电机机构（100）连接在转接箱（200）的上部一端，在转接箱（200）的上部另一端还连接有活塞杆机构（300），所述活塞杆机构（300）包括丝杠（301）、缸筒一（304）、缸筒二（305）、缸筒三（306）和缸筒四（307），所述缸筒四（307）为圆柱形筒状结构，缸筒四（307）的底端与转接箱（200）的上端面连接，缸筒四（307）的顶端面连接有缸筒四上接盘（311），在缸筒四上接盘（311）的中间设有缸筒三（306），缸筒三（306）的底端和顶端分别连接有缸筒三下接盘（314）和缸筒三上接盘（310），在缸筒三上接盘（310）内设有缸筒二（305），缸筒二（305）的底端和顶端分别连接有缸筒二下接盘（313）和缸筒二上接盘（309），在缸筒二上接盘（309）内设有缸筒一（304），缸筒一（304）的底端和顶端分别连接有缸筒一下接盘（312）和缸筒一上接盘（308），所述缸筒一下接盘（312）、缸筒二下接盘（313）和缸筒三下接盘（314）的中间滑动连接有丝杠套管（303），在丝杠套管（303）的内部通过丝杠螺母（302）连接丝杠（301），在丝杠套管（303）的顶端固定连接有丝杠套筒上接盘（318），在丝杠套筒上接盘（318）顶端上、缸筒二下接盘（313）的上端面、缸筒二上接盘（309）的下端面和缸筒三下接盘（314）的底端面上均对称设置有U槽轴承（315），在缸筒一下接盘（312）和转接箱（200）之间通过U槽轴承（315）连接有钢丝，在转接箱（200）和缸筒一上接盘（308）之间连接有可伸缩的走线管（317），丝杠（301）通过转接箱（200）与伺服电机（101）传动连接；所述转接箱（200）的内部设有主动轮（201）和从动轮（202），伺服电机（101）的电机轴（103）与主动轮（201）键连接，主动轮（201）和从动轮（202）之间连接有传动带（203），从动轮（202）与丝杠（301）键连接；所述转接箱（200）的上端壁与丝杠（301）之间通过轴承套（208）、定轴轴承（204）和支撑轴承（205）连接。

2.根据权利要求1所述的四节内空线伺服电动推杆，其特征在于：所述钢丝包括钢丝一（316-1）、钢丝二（316-2）、钢丝三（316-3）、钢丝四（316-4）、钢丝五（316-5）、钢丝六（316-6）和钢丝七（316-7），钢丝一（316-1）一端固定在转接箱（200）的箱体上表面，另一端绕过丝杠套管（303）顶端的两个U槽轴承（315）固定连接在缸筒二下接盘（313）的上表面，钢丝二（316-2）一端固定在缸筒四上接盘（311）的下表面，另一端绕过缸筒三下接盘（314）下端面上的U槽轴承（315）固定连接在缸筒二下接盘（313）的下表面上，钢丝七（316-7）与钢丝二（316-2）对称布置，钢丝三（316-3）一端固定在缸筒三下接盘（314）的上表面，另一端绕过缸筒二上接盘（309）下端面的U槽轴承（315）固定连接在缸筒一下接盘（312）的底端面上，钢丝六（316-6）与钢丝钢丝三（316-3）对称布置，钢丝四（316-4）一端固定在缸筒一下接盘（312）的下表面，另一端绕过缸筒二下接盘（313）的上表面上的U槽轴承（315）固定连接在丝杠套管（303）的顶端面上，钢丝五（316-5）与钢丝四（316-4）对称布置。