CN110645274B - 一种齿轮驱动的无间隙、高刚性直线作动器 - Google Patents

一种齿轮驱动的无间隙、高刚性直线作动器 Download PDF

Info

Publication number
CN110645274B
CN110645274B CN201910934546.7A CN201910934546A CN110645274B CN 110645274 B CN110645274 B CN 110645274B CN 201910934546 A CN201910934546 A CN 201910934546A CN 110645274 B CN110645274 B CN 110645274B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bearing
lead screw
push rod
linear
linear actuator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910934546.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110645274A (zh
Inventor
李创
刘长
张振宇
李金钟
孙瑜峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Jinhang Computing Technology Research Institute
Original Assignee
Tianjin Jinhang Computing Technology Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Jinhang Computing Technology Research Institute filed Critical Tianjin Jinhang Computing Technology Research Institute
Priority to CN201910934546.7A priority Critical patent/CN110645274B/zh
Publication of CN110645274A publication Critical patent/CN110645274A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110645274B publication Critical patent/CN110645274B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/12—Gearings comprising primarily toothed or friction gearing, links or levers, and cams, or members of at least two of these types
    • F16H37/124—Gearings comprising primarily toothed or friction gearing, links or levers, and cams, or members of at least two of these types for interconverting rotary motion and reciprocating motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/12—Arrangements for adjusting or for taking-up backlash not provided for elsewhere
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa

Abstract

本发明涉及一种齿轮驱动的无间隙、高刚性直线作动器，属于机电一体化传动技术领域。本发明中，齿轮通过左旋螺纹与丝杠连接，从而消除由于常用的键连接所带来的传动间隙，同时通过锁紧螺母右旋与丝杠连接，从而实现成对轴承的预紧和齿轮的双向扭矩作用而不松脱。直线推杆为中空结构，丝杠一端设计与推杆内孔互相配合的支撑结构，增加丝杠副的传动刚度。在缸体内侧安装限制丝杠螺纹旋转的导向结构，同时增加接触阻尼，抑制运动的抖动，本发明结构简单、实用，成本低、可靠性好。

Description

一种齿轮驱动的无间隙、高刚性直线作动器
技术领域
本发明属于机电一体化传动技术领域，具体涉及一种齿轮驱动的无间隙、高刚性直线作动器。
背景技术
电动作动器，通常也称之为电动缸，是一种将电机的旋转运动转换为推杆往复直线运动的装置。电动缸要求运动精度高、动态响应好、刚性好，尤其在航空、航天领域，要求能够在高振动、环境温度苛刻的工况下工作，传统的电动缸一般使用同步带、皮带等传动形式驱动丝杠旋转，丝杠采用一端固定，一端游动支撑的方式，同时由于使用要求的不同，一般直线推杆不限制其旋转运动，因此在高振动、温度交变冲击等恶劣复杂工况下，很难保持直线作动器的高刚性、无间隙传动。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何设计一种无间隙、高刚性的直线作动器，以实现在复杂工况环境下的高精度、高刚性的直线运动。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种齿轮驱动的无间隙、高刚性直线作动器，包括直线推杆1、轴承挡板2、法兰型轴承、旋转衬套4、轴承座5、丝杠6、导向限转柱7、丝杠螺母8、限位板9、齿轮10、缸体11、角接触轴承12、锁紧螺母13和端盖14；
所述角接触轴承12包括左轴承和右轴承；齿轮10通过左旋螺纹与丝杠6连接，右轴承从右端安装于丝杠6上，锁紧螺母13通过右旋螺纹与丝杠6连接，同时紧固齿轮10和右轴承，左轴承从左端安装于丝杠6上，形成由丝杠螺母8与丝杠6所组成丝杠传动副的一端固定形式，左轴承和右轴承为成对角接触轴承，背对背安装；
所述直线推杆1通过螺纹连接于丝杠螺母8上，丝杠螺母8与丝杠6形成丝杠传动副，法兰型轴承成对使用，通过轴承挡板2固定于丝杠6一端，轴承座5的内孔与法兰型轴承配合，外圆与直线推杆1的内孔配合，实现丝杠6旋转运动与直线推杆1直线运动的复合运动；
所述丝杠6与丝杠螺母8组成的丝杠传动副通过角接触轴承12实现一端固定、一端支撑的组合模块的结构形式，同时该组合模块的结构采用一体化设计，组装整个组合模块后，安装于缸体11上；
所述旋转衬套4通过螺纹连接于缸体11上，同时与直线推杆1形成间隙配合，为直线推杆1的导向零件，导向转制柱7安装于缸体11上，同时内侧面与直线推杆1一端的外侧面配合，限制直线推杆1的旋转运动，由于为滑动接触，导向限转柱7采用自润滑材料制作；
所述限位板9安装于缸体11上，且与所述丝杠传动副通过盖板14固连为一个整体。
优选地，所述限位板9在与丝杠螺母8外径大小范围的圆内做厚度减薄处理，同时在圆周方向均布多个凹槽。
优选地，所述丝杠传动副采用滚珠丝杠传动副。
优选地，所述法兰型轴承为法兰型深沟球轴承3。
优选地，所述轴承座5采用自润滑材料。
优选地，所述轴承座5为聚四氟乙烯。
优选地，所述轴承座5为特种塑料。
优选地，所述轴承座5为铜基合金材料。
优选地，所述导向限转柱7的材料为聚四氟乙烯。
优选地，所述导向限转柱7的材料为特种塑料或铜基合金。
(三)有益效果
本发明中，齿轮通过左旋螺纹与丝杠连接，从而消除由于常用的键连接所带来的传动间隙，同时通过锁紧螺母右旋与丝杠连接，从而实现成对轴承的预紧和齿轮的双向扭矩作用而不松脱。直线推杆为中空结构，丝杠一端设计与推杆内孔互相配合的支撑结构，增加丝杠副的传动刚度。在缸体内侧安装限制丝杠螺纹旋转的导向结构，同时增加接触阻尼，抑制运动的抖动，本发明结构简单、实用，成本低、可靠性好。
附图说明
图1为本发明的整体结构剖视图；
图2为本发明的支撑结构一侧视图；
图3为本发明的丝杠副传动模块图；
图4为本发明的导向限转结构图
图5为本发明的限位板结构图。
其中：1直线推杆、2轴承挡板、3法兰型轴承、4旋转衬套、5轴承座、6丝杠、7导向限转柱、8丝杠螺母、9限位板、10齿轮、11缸体、12角接触轴承、13锁紧螺母、14端盖。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示，本发明提供的一种齿轮驱动的无间隙、高刚性的直线作动器包括直线推杆1、轴承挡板2、法兰型轴承3、旋转衬套4、轴承座5、丝杠6、导向限转柱7、丝杠螺母8、限位板9、齿轮10、缸体11、角接触轴承12、锁紧螺母13和端盖14；
所述角接触轴承12包括左轴承和右轴承；齿轮10通过左旋螺纹与丝杠6连接，右轴承从右端安装于丝杠6上，锁紧螺母13通过右旋螺纹与丝杠6连接，同时紧固齿轮10和右轴承，这样可以使齿轮10的螺纹副连接同时承受双向的扭力而不松脱，左轴承从左端安装于丝杠6上，这样形成由丝杠螺母8与丝杠6所组成丝杠传动副的一端固定形式，左轴承和右轴承为成对角接触轴承，背对背安装，实现精密的回转运动，同时承受双向轴向载荷。
如图2所示，直线推杆1通过螺纹连接于丝杠螺母8上，丝杠螺母8与丝杠6形成丝杠传动副，本实施例采用滚珠丝杠传动副传动，法兰型深沟球轴承3成对使用，通过轴承挡板2固定于丝杠6一端，轴承座5的内孔与法兰型深沟球轴承3配合，外圆与直线推杆1的内孔配合，实现丝杠6旋转运动与直线推杆1直线运动的复合运动，轴承座5采用自润滑材料，比如聚四氟乙烯、特种塑料、铜基合金等，实现直线运动低摩擦特性。
如图3所示，丝杠6与丝杠螺母8组成的丝杠传动副通过角接触轴承12实现一端固定、一端支撑的组合模块的结构形式，提高丝杠传动副的传动刚度。同时该组合模块的结构采用一体化设计，组装整个组合模块后，安装于缸体11上，安装简单、精度高。
如图4所示，旋转衬套4通过螺纹连接于缸体11上，同时与直线推杆1形成间隙精密配合，为直线推杆1的主要导向零件，导向转制柱7安装于缸体11上，同时内侧面与直线推杆1一端的外侧面形成精密配合，限制直线推杆1的旋转运动，由于为滑动接触，导向限转柱7采用自润滑材料制作，减小滑动摩擦力，同时可以提供一定的接触阻尼，降低直线作动器工作时的抖动风险，比如聚四氟乙烯、特种塑料、铜基合金等，该结构相对于传统的键槽导向，加工简单、安装方便，经济性好。
如图5所示，为限制直线运动的行程，特别设计了限位结构，即限位板9，限位板9安装于缸体11上，与整个丝杠传动副，通过盖板14固连为一个整体，能够防止直线推杆1运动到限位后，滚珠螺纹的卡死，限位板9在与丝杠螺母8外径大小范围的圆内做厚度减薄处理，同时在圆周方向均布多个凹槽，使其具备一定弹性，具有缓冲作用。
可以看出，本发明提供的一种齿轮驱动的无间隙、高刚性的直线作动器，可以实现在复杂工况环境下的高精度、高刚性的直线运动。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种齿轮驱动的无间隙、高刚性直线作动器，其特征在于，包括直线推杆(1)、轴承挡板(2)、法兰型轴承、旋转衬套(4)、轴承座(5)、丝杠(6)、导向限转柱(7)、丝杠螺母(8)、限位板(9)、齿轮(10)、缸体(11)、角接触轴承(12)、锁紧螺母(13)和端盖(14)；
所述角接触轴承(12)包括左轴承和右轴承；齿轮(10)通过左旋螺纹与丝杠(6)连接，右轴承从右端安装于丝杠(6)上，锁紧螺母(13)通过右旋螺纹与丝杠(6)连接，同时紧固齿轮(10)和右轴承，左轴承从左端安装于丝杠(6)上，形成由丝杠螺母(8)与丝杠(6)所组成丝杠传动副的一端固定形式，左轴承和右轴承为成对角接触轴承，背对背安装；
所述直线推杆(1)通过螺纹连接于丝杠螺母(8)上，丝杠螺母(8)与丝杠(6)形成丝杠传动副，法兰型轴承成对使用，通过轴承挡板(2)固定于丝杠(6)一端，轴承座(5)的内孔与法兰型轴承配合，外圆与直线推杆(1)的内孔配合，实现丝杠(6)旋转运动与直线推杆(1)直线运动的复合运动；
所述丝杠(6)与丝杠螺母(8)组成的丝杠传动副通过角接触轴承(12)实现一端固定、一端支撑的组合模块的结构形式，同时该组合模块的结构采用一体化设计，组装整个组合模块后，安装于缸体(11)上；
所述旋转衬套(4)通过螺纹连接于缸体(11)上，同时与直线推杆(1)形成间隙配合，为直线推杆(1)的导向零件，导向限转柱(7)沿导向方向上下对称设置，安装于缸体(11)上，同时内侧面与直线推杆(1)一端的外侧面配合，限制直线推杆(1)的旋转运动，由于为滑动接触，导向限转柱(7)采用自润滑材料制作；
所述限位板(9)安装于缸体(11)上，且与所述丝杠传动副通过端盖(14)固连为一个整体；
所述限位板(9)在与丝杠螺母(8)外径大小范围的圆内做厚度减薄处理，同时在圆周方向均布多个凹槽。
2.如权利要求1所述的直线作动器，其特征在于，所述丝杠传动副采用滚珠丝杠传动副。
3.如权利要求1所述的直线作动器，其特征在于，所述法兰型轴承为法兰型深沟球轴承(3)。
4.如权利要求1所述的直线作动器，其特征在于，所述轴承座(5)采用自润滑材料。
5.如权利要求4所述的直线作动器，其特征在于，所述轴承座(5)为聚四氟乙烯。
6.如权利要求4所述的直线作动器，其特征在于，所述轴承座(5)为特种塑料。
7.如权利要求4所述的直线作动器，其特征在于，所述轴承座(5)为铜基合金材料。
8.如权利要求1所述的直线作动器，其特征在于，所述导向限转柱(7)的材料为聚四氟乙烯。
9.如权利要求1所述的直线作动器，其特征在于，所述导向限转柱(7)的材料为特种塑料或铜基合金。
CN201910934546.7A 2019-09-29 2019-09-29 一种齿轮驱动的无间隙、高刚性直线作动器 Active CN110645274B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910934546.7A CN110645274B (zh) 2019-09-29 2019-09-29 一种齿轮驱动的无间隙、高刚性直线作动器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910934546.7A CN110645274B (zh) 2019-09-29 2019-09-29 一种齿轮驱动的无间隙、高刚性直线作动器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110645274A CN110645274A (zh) 2020-01-03
CN110645274B true CN110645274B (zh) 2020-11-10

Family

ID=68993194

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910934546.7A Active CN110645274B (zh) 2019-09-29 2019-09-29 一种齿轮驱动的无间隙、高刚性直线作动器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110645274B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112211979B (zh) * 2020-09-27 2021-08-06 西北工业大学 一种行星滚柱滚轮次摆线曲面复合传动装置
CN112503153A (zh) * 2020-11-16 2021-03-16 四川宏华电气有限责任公司 一种通过丝杠螺母旋转实现压裂泵往复运动的装置和方法
CN115514137B (zh) * 2022-09-20 2024-04-23 西安华欧精密机械有限责任公司 一种精准定位的高速低噪音电动缸

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2520703A (en) * 2013-11-28 2015-06-03 Flowinn Shanghai Ind Co Ltd Linear travel structure of electrical operating device
CN106015487B (zh) * 2016-06-29 2019-06-18 北京精密机电控制设备研究所 一种适应大功率级机电作动器导向装置
CN206936776U (zh) * 2017-06-15 2018-01-30 北京新联铁集团股份有限公司 用于轮对齿轮的压装退卸机
CN208226776U (zh) * 2018-04-16 2018-12-11 沈阳中之杰流体控制系统有限公司 可承受侧向力的多级电动缸
CN209407322U (zh) * 2019-01-21 2019-09-20 上海威若顿机械制造有限公司 双向承受大负载的电动铆接工具
CN109798340B (zh) * 2019-01-29 2021-03-16 西安微电子技术研究所 一种小体积重载多级电动缸

Also Published As

Publication number Publication date
CN110645274A (zh) 2020-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110645274B (zh) 一种齿轮驱动的无间隙、高刚性直线作动器
US10294990B2 (en) Linear motion guide device
KR100432370B1 (ko) 전동액츄에이터
CN103492758B (zh) 直线移动导向机构
CN101391377A (zh) 双驱动数控旋转工作台传动机构
CN103158025B (zh) 一种用于滚珠丝杠支撑端的轴承组合支撑结构
CN103143971A (zh) 一种滚珠丝杆预拉伸结构
CN102094951B (zh) 一种精密位移促动器传动装置
CN103542055A (zh) 旋转螺母组合单元
JP6007953B2 (ja) 送りねじ装置の軸方向剛性変化抑制方法
CN202790147U (zh) 一种汽车上轴承的轴向定位结构
CN204603915U (zh) 滚珠丝杆用整体轴承机构
US4685345A (en) Apparatus for converting rotary motion to translatory motion
CN104589126B (zh) 滚珠丝杆用整体轴承机构
CN210344191U (zh) 一种圆柱副导轨
CN115514137B (zh) 一种精准定位的高速低噪音电动缸
CN213145264U (zh) 一种长行程滚珠丝杠机构
CN114207320A (zh) 行星滚子螺杆驱动装置
CN220204568U (zh) 滚珠丝杠防转降噪装置
CN202560961U (zh) 直接在光滑轴上将旋转运动转换成直线运动传递的装置
CN214063698U (zh) 一种固定带轮的皮带压紧装置
CN106141205B (zh) 车削曲面靠模支架
CN216842742U (zh) 一种耐腐蚀轻型塑料轴承
CN210715377U (zh) 一种限制位移传感器抖动的活塞组件
CN220190608U (zh) 一种伺服电动缸推杆

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant