CN111585382A - 一种双速电动缸 - Google Patents

Abstract

一种双速电动缸，包括丝杠和螺母，所述丝杠转动驱动螺母和推杆做直线运动，其包括两个电机，第一电机与所述丝杠连接，第二电机通过离合器与所述丝杠连接，所述离合器包括磁粉离合器、超越离合器、摩擦片离合器、牙嵌离合器，第一电机提供高转速，第二电机提供高扭矩，两者之间通过离合器转换，解决了现有电动缸不能在所需高速和高负载之间快速转换的问题，包括在电动缸距离负载物有一定距离的情况下，可以使电动缸推杆快速达到负载物，之后实施推动，而如果使用变速箱则结构复杂，行星齿轮变速箱也结构复杂，而本发明所提供的结构非常简单。

Description

一种双速电动缸

技术领域

本发明涉及一种可双速双推力运行的电动缸。

背景技术

在某种情况下，需要电动缸在运行过程中在高速度和高推力之间转换，满足推杆行程中不同工况的需求，比如，在电动缸推出行程中的初始阶段需要高速但并不需要高推力，而在末段将面对大负载，此时需要高推力但不需要高速度，但是现有电动缸无法做到，原因是由于高速电动缸丝杠扭矩较低，而大推力电动缸推杆速度较慢，如果达到两者兼顾则需要更大功率的电机，推重比和效率都很低。

发明内容

本发明以解决电动缸不能实现高速向高推力快速转换的问题为目的，提供一种结构简单的可在高推力和高速度之间转换的双速电动缸，其包括丝杠和螺母，所述丝杠转动驱动螺母和推杆做直线运动（也可以是螺母转动驱动丝杠做直线运动），丝杠的转动由电机带动，本发明包括两个电机，第一电机与所述丝杠连接（机械传动连接），第二电机通过离合器与所述丝杠连接（机械传动连接），这里包括任何形式的能够传动的连接，包括丝杠本身就与电机集成为一体的情况，即电机内转子与丝杠连为一体，电动缸壳体为电机壳，但是一般情况下，所述第一电机的动力输出轴通过机械传动结构与所述丝杠连接，所述第二电机的动力输出轴通过机械传动结构与所述丝杠连接，包括直接连接、减速齿轮、加速齿轮、变速箱、联轴器、同步带、蜗轮蜗杆等等，且所述第二电机的动力输出轴与丝杠连接的机械传动结构中包括一离合器，离合器也属于机械传动结构，以便于第一电机带动丝杠快速转动时脱离第二电机的限制，同时，当丝杠因阻力停转时，第二电机可以快速通过离合器与丝杠连接并输出扭矩。

第一电机可传递到丝杠上的最大转速大于第二电机可传递到丝杠上的最大转速，第一电机可传递到丝杠上的最大扭矩小于第二电机可传递到丝杠上的最大扭矩，也就是说，提供高速的是第一电机，提供高扭矩的是第二电机，第二电机可以是减速电机，可输出大扭矩。所述丝杠包括梯形丝杠、滚珠丝杠、行星滚柱丝杠，梯形丝杠就是普通的摩擦型丝杠，有自锁功能，滚珠丝杠和行星滚柱丝杠的阻力较小。

所述第一电机和第二电机在同一时间传动到丝杠上的转动方向一致或不相反（不相反即某一个关闭），传动到丝杠上的转动方向是指不一定是电机的转动方向而是其可使丝杠的转动方向。

所述离合器包括磁粉离合器、超越离合器、摩擦片离合器（利用摩擦片接合传递动力）、牙嵌离合器，所述摩擦片离合器包括电磁离合器（利用电磁铁原理，电磁力为动力源使摩擦片接合或脱离）还包括其他用气压、液压等作为动力源的离合器，电磁离合器性能上可分为常开式电磁离合器（断电分离，通电吸合）和常闭式电磁离合器（断电吸合，通电分离），所述超越离合器包括单向超越离合器、双向超越离合器（包括Dnc型双向超越离合器，其工作状态为主动轴转动时可带动从动轴双方向转动，主动轴停止不动时，从动轴可以双方向自由转动，主动轴转动时，从动轴可以同方向超越。也包括楔块式双向超越离合器。）、可控超越离合器，所述单向超越离合器包括棘轮离合器（包括双向棘轮）、滚柱离合器、楔块离合器（包括斜撑式）、单向轴承，本发明所述超越离合器是指主动端转速大于从动端转速的时候接合传动（接合后转速一致），即主动端带动从动端转动，当从动端转速大于主动端的时候则从动端解脱并超越主动端进行转动的离合器，单向超越离合器具有单向逆止功能，即在一个方向上可以转动，而在另一个方向上锁死，上述结构和功能作用均为已知技术，不具体描述。

在第二电机通过所述单向超越离合器与丝杠连接的结构中：在第一电机传递到离合器的转速大于第二电机传递到离合器的转速时，所述第一电机带动离合器超越旋转，在第一电机可传递到离合器的转速小于第二电机传递到离合器的转速时（包括因阻力作用），第二电机的转动使所述离合器接合（锁止）并将力矩传递给丝杠使丝杠继续转动，此过程适用于某一行程，比如推出行程，由于是单向离合器，所以在收回过程中，只能由第一电机提供动力；

在第二电机通过磁粉离合器、摩擦片离合器或牙嵌离合器与丝杠连接的结构中：设有电控装置（电子控制装置、系统、机构，此为已知技术）：在从第一电机到丝杠的传动结构中设有扭矩传感器，当感知负载扭矩小于第一电机最大扭矩或某一设定值时，电控装置控制所述第二电机与丝杠之间的离合器脱离，当感知负载扭矩大于等于第一电机最大扭矩或某一设定值时，电控装置控制所述第二电机与丝杠之间的离合器接合，这就能快速的切换到高扭矩；或者，从第一电机到丝杠的传动结构中设有扭矩限制器，过载时扭矩限制器驱动侧与负载侧自动脱离并发出电信号，电控装置控制所述第二电机与丝杠之间的离合器接合，消除过载时所述扭矩限制器驱动侧与负载侧自动接合并发出电信号，电控装置控制所述第二电机与丝杠之间的离合器脱离；或者，所述第一电机的动力输出结构中设有转速传感器，当感知转速小于某一设定值时，电控装置控制所述第二电机与丝杠之间的离合器接合，当感知转速大于某一设定值时，电控装置控制所述第二电机与丝杠之间的离合器脱离，因为第一电机如果能驱动丝杠就会转动，如果转动过低代表扭矩不够。

在第二电机同时通过所述单向超越离合器和电磁离合器与丝杠连接的结构中，设有电控装置：设有第一电磁离合器和第二电磁离合器，所述第二电机动力输出结构中的传动轴上设有第一单向超越离合器和第二单向超越离合器，所述第一单向超越离合器的内环和第二单向超越离合器的内环套在所述传动轴上并与所述传动轴转动连接，所述两个单向超越离合器的外环与一套筒固定连接，所述套筒与丝杠连接，所述两个电磁离合器的一端套在所述传动轴上固定或通过花键连接，所述第一电磁离合器的另一端与所述第一单向超越离合器的内环固定连接，所述第二电磁离合器的另一端与所述第二单向超越离合器的内环固定连接，所述第一单向超越离合器与第二单向超越离合器的可锁止方向相反，当电动缸推杆做推出动作时，电控装置控制所述第一电磁离合器的所述两端接合，第二电磁离合器的所述两端脱离，当电动缸推杆做收回动作时，电控装置控制所述第一电磁离合器的所述两端脱离，第二电磁离合器的所述两端接合，从而使丝杠无论在推杆推出还是收回过程中都能够在第一电机的带动下通过所述单向超越离合器做超越所述传动轴的旋转，并且在第一电机扭矩不够的时候立即使第二电机接替第一电机将扭矩传递给丝杠；

或者，所述第二电机通过一个电磁离合器之后又通过一个单向超越离合器与丝杠连接或通过一个单向超越离合器之后又通过一个电磁离合器与丝杠连接，即所述离合器与棘轮机构是串联的，在待机状态时或所述电动缸推杆做推出动作时电控装置控制所述电磁离合器处于接合状态，在所述电动缸推杆做收回动作时，电控装置控制所述电磁离合器脱离；第一电机能够超越第二电机的转速并在大负载时第二电机通过离合器立即将扭矩传递给丝杠，在所述电动缸推杆做收回动作时，电控装置控制所述离合器脱离，这是为了推杆能够在第一电机的带动下快速收回，而不会受到第二电机转速慢的阻碍。

或者，所述电磁离合器的一端和单向超越离合器的一个转环与所述第二电机的动力输出轴连接，所述电磁离合器的另一端和单向超越离合器的另一个转环与丝杠连接。当待机状态时或所述电动缸推杆做推出动作时，电控装置控制所述离合器处于脱离状态，单向超越离合器发挥作用，使第一电机能够超越快速转动，在大负载时立即使第二电机接替，当所述电动缸推杆做收回动作时，电控装置控制所述电磁离合器接合，使第二电机直接与丝杠连接，发挥大扭矩作用，因为电动缸收回也需要大扭矩的情况而第一电机的扭矩不够，这种结构就是电磁离合器与单向超越离合器同时连接，当电磁离合器结合时，单向超越离合器不发挥作用。

在所述在第二电机通过所述双向超越离合器与丝杠连接的结构中：所述双向超越离合器主动环与第二电机连接，超越环与第一电机连接，主动环转动时可带动超越环双方向转动，主动环转动时超越环可以同方向超越，从而使第二电机无论朝哪边转都可以超越，当扭矩不够时都可以由第一电机将离合器接合并快速提供扭矩，此为最理想结构。双向超越离合器包括任何可双向超越的离合器，包括楔块式超越离合器。

在所述单向超越离合器为棘轮离合器的结构中：所述棘轮离合器包括一外环和位于外环内部同轴的内环，内环上设有棘轮齿，所述外环与丝杠传动连接，内环与所述第二电机的动力输出轴传动连接，所述外环内周设有棘爪，棘爪与外环铰接，并设有弹簧将棘爪推向棘轮齿处，当外环超越内环旋转至一特定转速时，所述棘爪因离心力作用向外周甩开从而不与棘轮齿接触，或者在外环外部还设有一环绕外环外周但不与外环接触的电磁铁，所述棘爪上设有一磁性物体（包括铁或者磁铁），所述电磁铁通电时使所述磁性物体靠近电磁铁，从而使棘爪不与棘轮齿接触，减少磨损。在外转环上还可设有一反向棘爪，该棘爪上设有一磁性物质，在电磁铁未通电时其依靠弹簧不与棘轮接触，当电磁铁通电后，该棘爪被电磁力推向棘轮，从而时反向旋转时，第二电机也能够提供扭矩。

或者，所述棘轮超越离合器的内环与丝杠传动连接，外环与所述第二电机的动力输出轴传动连接，外环内周设有棘轮齿，内环上设有棘爪，棘爪与内环铰接，并设有弹簧将棘爪推向棘轮齿处，所述棘爪以与内环的铰接轴为支点的另一侧设有配重块，当内环超越外环旋转至一特定转速时，所述棘爪的配重块因离心力作用向外甩开，产生的转矩使棘爪向圆心方向摆动，从而不与棘轮齿接触。

在所述单向超越离合器为楔块超越离合器的结构中：包括外环、内环、楔块架，所述楔块架设置于外环与内环之间，楔块架上设有若干通过轴销与楔块架铰接的楔块，所述楔块在轴销两侧质量非对称，还设有套在轴销上使楔块的两端贴近外环和内环的扭簧，所述楔块架与内环固定连接为一体或与外环固定连接为一体，当楔块架的转速达到一特定转速时，所述楔块在离心力作用下产生克服弹簧力的转矩，使楔块的两端向脱离与外环和内环的接触。

所述摩擦片离合器的动力源包括液压、电磁、气压或弹簧，动力源为弹簧的，为失电离合器，即离合器通过电磁力保持脱离，当失去电力供应时，弹簧释放弹力使离合器吸合。在第二电机通过摩擦片离合器与丝杠连接的结构中设有电子控制系统，第一电机设有传感器，当感知到第一电机堵转时，释放所述第二电机到丝杠之间的摩擦片离合器动力源的动力使摩擦片离合器接合。

在所述第一电机或从第一电机到丝杠（包括丝杠本身）的传动结构中的任意部分设有制动器（有的电机本身带有制动器），或者第二电机或从第二电机到丝杠的传动结构中的任意部分设有制动器，所述制动器结构包括盘式制动器、蝶式制动器、鼓式制动器、轮式制动器、块式制动器、钳式制动器、磁粉制动器，其动力源包括液压、电磁、气压、弹簧，其运行模式包括失电制动型或通电制动型，失电型是弹簧将制动片压向转动部件从而制动，但是当通电时制动片被抬起，在失电的瞬间弹簧释放导致制动，制动器可以使推杆保持在某一状态，不会受到负载的影响，特别是在电机停电的时候，特别是滚柱和滚珠丝杠，没有自锁能力，需要制动器，但是梯形丝杠可以不用制动器，以上为已知技术。

第二电机的动力输出轴与丝杠连接的机械传动结构中包括一单向超越离合器或双向超越离合器，所述第一电机的动力输出轴与丝杠连接的机械传动结构中包括一扭矩限制器，且所述丝杠设有一电磁制动器，当电控装置未给第二电机通电时立即制动。

本发明还包括一种双速电动缸，其包括丝杠和螺母，所述螺母转动驱动丝杠做直线运动，第一电机与所述螺母传动连接，包括第一电机与电动缸集成为一体的情况，第二电机通过离合器与所述螺母传动连接，除了驱动件从丝杠变为螺母外，其他结构与本发明上述结构一样。

本发明所提供的双速电动缸，可以解决不能在所需高速和高负载之间快速转换的问题，包括在电动缸距离负载物有一定距离的情况下，可以使电动缸推杆快速达到负载物，之后实施推动。而如果使用变速箱则结构复杂，行星齿轮变速箱也结构复杂，而本发明所提供的结构，则非常简单。

附图说明

下面结合附图和较佳实施例对本发明做详细说明，其中：

图1为第一电机与丝杠连接，第二电机通过单向超越离合器与丝杠连接示意图；

图2为在第一电机到丝杠的传动结构中设有扭矩传感器、转速传感器或扭矩限制器，第二电机通过电磁离合器、磁粉离合器或牙嵌离合器与丝杠连接；

图3为在第二电机到丝杠的传动结构中设有一制动器；

图4为第一电机到丝杠的传动结构中设有扭矩限制器，第二电机通过楔块式单向超越离合器与丝杠连接；

图5为一种由螺母驱动丝杠作直线运动的双速电动缸；

图6为第二电机通过一个单向超越离合器之后又通过一个电磁离合器与丝杠连接示意图；

图7为所述摩擦式棘轮结构示意图；

图8为可通过离心力使棘爪不与棘轮齿接触的棘轮超越离合器；

图9为可通过电磁铁使棘爪不与棘轮齿接触的棘轮超越离合器；

图10为第二电机通过两个电磁离合器和两个单向超越离合器与丝杠连接结构；

图11为可通过电磁铁使棘轮超越离合器实现双向超越双向止逆的结构；

图12为第二电机与电磁离合器和单向超越离合器同时连接的第一种结构；

图13为第二电机与电磁离合器和单向超越离合器同时连接的第二种结构；

图14为双向超越离合器结构示意图；

图15为楔块式单向超越离合器结构示意图；

图16为第一电机到丝杠的传动结构中设有扭矩限制器，第二电机通过双向超越离合器与丝杠连接，丝杠上设有失电制动式电磁制动器。

具体实施方式

如图1所示，所述电动缸包括一缸筒72，丝杠6外套有螺母7，螺母与推杆8连接，当丝杠6转动带动螺母和推杆做直线运动，第一电机1通过齿轮5和与丝杠6固连的齿轮4与丝杠机械传动连接，第二电机2的动力输出轴通过一个单向超越离合器3与丝杠机械传动连接，该单向超越离合器使第二电机2只能将一个转动方向的扭矩传递给丝杠6，该转动方向使丝杠6带动推杆8推出，第二电机2为大扭矩减速电机，第一电机1为高速电机，输出扭矩比第二电机2的输出扭矩小，第二电机2为高扭矩电机，但速度较慢，所述第一电机1传递到丝杠的转动方向与第二电机2将传递到丝杠的转动方向一致，当推杆做推出动作时，第一电机1和第二电机2同时转动，在没有负载时，第一电机1高速转动，且通过单向超越离合器3超越第二电机2传动到单向超越离合器的转速，带动推杆快速推出，当在途中遇到负载时，由于第一电机1扭矩不高，速度立即停止，此时第二电机2通过转动与单向超越离合器3接合，带动推杆继续推出，当做收回动作时，第一电机1的动力带动推杆收回，但速度会收到第二电机的阻挡，如果3为双向超越离合器，那么在推杆收回过程中，速度不会收到第二电机2的阻挡，且在扭矩不足时，可以由第二电机2迅速提供扭矩。

如图2所示，在第一电机1到丝杠6的传动结构中设有扭矩限制器33（或转速传感器或扭矩传感器），并通过齿轮5与齿轮4啮合与丝杠6连接，丝杠推动螺母7和推杆8做直线运动，第二电机通过电磁离合器34（或磁粉离合器或牙嵌离合器）与丝杠连接，当过载时扭矩限制器33的驱动侧与负载侧自动脱离并发出电信号（转速传感器测得转速低于某值或扭矩传感器测得扭矩超过某值），电控装置使第二电机2与丝杠之间的电磁离合器34接合，由第二电机提供大扭矩动力，第一电机消除过载时所述驱动侧与负载侧自动吸合并发出电信号（转速提升至某值或扭矩降低至某值），电控装置控制所述第二电机与丝杠之间的电磁离合器34脱离。

如图3所示，第二电机2到丝杠的传动结构中设有一制动器39，还设有一个磁粉离合器38，齿轮4与丝杠6连接，丝杠6推动螺母7和推杆8直线运动，齿轮5与齿轮4啮合，第一电机1的动力输出轴通过一扭矩传感器37与齿轮5连接，当感知负载扭矩小于第一电机1最大扭矩时，电控系统控制所述磁粉离合器38脱离，当感知负载扭矩大于等于第一电机1最大扭矩时，所述磁粉离合器38接合，所述制动器39为失电制动器，在电动缸推杆到达某预定位置时，电机和制动器39均失电，该制动器自动制动，将推杆固定于某一位置。

如图4所示，第一电机1到丝杠6的传动结构中设有扭矩限制器35，第二电机2通过楔块式单向超越离合器36与丝杠6连接，齿轮4与丝杠6连接，丝杠6推动螺母7和推杆8直线运动，齿轮5与齿轮4啮合，第一电机1的动力输出轴通过扭矩限制器35与齿轮5连接，当第一电机1的负载扭矩大于特定值时，扭矩限制器35的驱动侧与负载侧自动脱离，第二电机2立即通过楔块式单向超越离合器36将动力传递给丝杠6，消除过载时所述扭矩限制器驱动侧与负载侧自动接合，第一电机1带动丝杠旋转，所述楔块式单向超越离合器36也可以棘轮离合器、滚柱单向离合器、单向轴承。

如图5所示，所述电动缸与第一电机44集成为一体，第一电机的转子与螺母45连接为一体，所述螺母内部设有螺纹，其内部设有螺纹契合的丝杠47，丝杠47与推杆46连接，所述第二电机42通过超越离合器43和轴48与第一电机的转子连接。

如图6所示，所述第二电机2通过一个单向超越离合器40之后又通过一个电磁离合器41与丝杠6连接，齿轮4与丝杠6连接，丝杠6推动螺母7和推杆8直线运动，齿轮5与齿轮4啮合，第一电机1的动力输出轴与齿轮5连接，在待机状态时或所述电动缸推杆做推出动作时所述电磁离合器41处于接合状态，在所述电动缸推杆8做收回动作时，电控装置控制所述电磁离合器41脱离，电磁离合器41接合是为了是第二电机的动力在第一电机堵转时立即传递到丝杠，电磁离合器41脱离是为了在收回时，快速收回，第一电机的转动不会受到第二电机转动慢的阻碍。

如图7所示，所述单项超越离合器为棘轮离合器，为摩擦式棘轮机构，其设有内环20和外环21，内转环上设有两个摩擦式棘爪19，摩擦式棘爪19通过轴22与内环20转动连接，所述外环21与丝杠连接，所述内环20与第二电机连接，当第一电机带动丝杠高速顺时针转动时，第二电机也带动内转环顺时针转动，当外转环21扭矩不足停转时，内环20继续转动使棘爪19对外转环21产生摩擦阻力，带动外环一同旋转。

如图8所示，所述棘轮离合器包括一外环17和位于外环内部同轴的设有棘轮齿16的内环18，所述外环17与丝杠传动连接，所述第二电机的动力输出轴与内环18传动连接，所述外环内周设有若干棘爪13，棘爪13与外转环通过轴12铰接，并有弹簧11将棘爪推向棘轮齿16处，且棘爪13上还设有一个配重15，当外环17超越内环18顺时针旋转至一特定转速时，所述棘爪13因离心力作用向外周甩开从而不与棘轮齿16接触，当外环17转速降低时，所述棘爪13回到棘轮齿处。

如图9所示，所述棘轮机构包括一外环17和位于外环内部同轴的内环18，所述外环17与丝杠传动连接，所述第二电机的动力输出轴与内环18传动连接，所述外环内周设有若干棘爪13，棘爪13与外环通过轴12铰接，并有弹簧11将棘爪推向棘轮齿16处，且棘爪13上还设有一个磁性物质73，当外环17超越内环18顺时针旋转至一特定转速时，所述棘爪13因离心力作用向外周甩开从而不与棘轮齿16接触，在外环17外部还设有一环绕外转环外周但不与外环接触的电磁铁14，当所述外环17逆时针旋转时，所述电磁铁通电使所述磁性物体73靠近电磁铁14，从而使棘爪13不与棘轮齿16接触。

如图10所示，设有第一电磁离合器28和第二电磁离合器26，所述第二电机动力输出轴32上设有第一单向超越离合器24和第二单向超越离合器27，所述第一单向超越离合器24的内环和第二单向超越离合器27的内环套在所述传动轴32上并与所述传动轴32转动连接，所述两个单向超越离合器的外环与一套筒29固定连接，所述套筒29与丝杠23固定连接与传动轴32转动连接，所述两个电磁离合器的一端30、75套在所述传动轴32上通过花键25与传动轴32连接，所述第一电磁离合器28的另一端74与所述第一单向超越离合器24的内环固定连接，所述第二电磁离合器26的另一端31与所述第二单向超越离合器27的内环固定连接，所述第一单向超越离合器24与第二单向超越离合器27的可单向转动的方向相反，当电动缸推杆做推出动作时，第一电磁离合器28的两端74、75接合，第二电磁离合器26的两端30、31脱离，当电动缸推杆做收回动作时，第一电磁离合器28的两端74、75脱离，第二电磁离合器26的两端30、31接合，从而使第一电机始终能够带动丝杠通过单向超越离合器做超越所述传动轴的旋转，且在需要大载荷时使第二电机的扭矩可以通过单向超越离合器传递到丝杠。

如图11所示，所述棘轮离合器包括一外转环55和位于外转环内部同轴的棘轮49，所述外转环55与丝杠连接，所述第二电机的动力输出轴与棘轮49连接，所述外转环内周设有两个正向棘爪50和两个反向棘爪52，正向棘爪的弹簧为压力弹簧，将棘爪推向棘轮，反向棘爪的弹簧54为拉力弹簧，将棘爪脱离棘轮，所述正向棘爪上设有磁性物质51，反向棘爪上设有磁性物质53，磁性物质为铁，在外转环55的外周设有一环形电磁铁56，所述外转环与丝杠连接，所述棘轮49与第二电机连接，外转环和棘轮顺时针旋转时，所述电磁铁56不通电，所述正向棘爪50与棘轮接触，并在转动时利用离心力不与棘轮接触，当外转环转速慢时，其棘爪50在弹簧作用下与棘轮49接触，棘轮可以与棘爪啮合使第二电机的扭矩可以传递到丝杠，当棘轮和外转环逆时针旋转时，所述电磁铁56通电，所述正向棘轮的磁性物质51被电磁铁56吸引将正向棘轮脱离棘轮，反向棘轮52的磁性物质在电磁铁56的吸引下将反向棘轮52推向棘轮，使棘轮可以反向发挥作用。

如图12所示，电磁离合器的一端57以及单向超越离合器59的内转环与第二电机的动力输出轴60固定连接，所述电磁离合器的另一端62以及单向超越离合器59的外转环与丝杠61固定连接，单向超越离合器59的外转环是通过一个套筒连接器58与丝杠61固定连接的，当待机状态时或所述电动缸推杆做推出动作时，电控装置控制所述电磁离合器处于脱离状态，单向超越离合器59发挥作用，使第一电机能够带动丝杠超越单向超越离合器快速转动且在大负载时立即使第二电机接替，当所述电动缸推杆做收回动作时，电控装置控制所述电磁离合器两端62与57结合，使第二电机与丝杠连接，发挥大扭矩作用，因为电动缸收回也需要大扭矩的情况而第一电机的扭矩不够，这种结构就是电磁离合器与单向超越离合器同时连接，当电磁离合器结合时，单向超越离合器不发挥作用。

如图13所示，所述第二电机的动力输出轴68与电磁离合器的一端67通过花键71连接，所述第二电机的动力输出轴68与单向超越离合器64的内转环固定连接，所述电磁离合器的另一端66以及单向超越离合器64的外转环与丝杠69固定连接，单向超越离合器64的外转环是通过一个过渡连接器70与丝杠69固定连接的，所述电磁离合器的另一端66是通过一个套筒连接器65与丝杠69固定连接的，当待机状态时或所述电动缸推杆做推出动作时，电控装置控制所述电磁离合器脱离，单向超越离合器64发挥作用，使第一电机能够带动丝杠超越棘轮快速转动且在大负载时立即使第二电机接替，当所述电动缸推杆做收回动作时，电控装置控制所述电磁离合器结合，使第二电机与丝杠69连接，发挥大扭矩作用，因为电动缸收回也需要大扭矩的情况而第一电机的扭矩不够，这种结构就是电磁离合器与单向超越离合器同时连接，当电磁离合器结合时，单向超越离合器不发挥作用。

如图14所示，所述双向超越离合器包括，内环79，滚柱架78，滚柱77，外环76，所述内环为79八角形，内环79是主动环、外环76是超越环，滚柱架78为环形围绕贴近在内环79的外周，滚柱架设有容纳滚柱的槽来固定每个滚柱77的周向位置且使滚柱77可以沿外环圆的直径线方向位移，滚柱77突出于滚柱架朝向内环79的一侧且处于内环79八角形的边外侧贴近该边，在滚柱架朝向外环76的一侧，滚柱77不出突出，并有拉伸弹簧围绕在滚柱外使滚柱的常态为贴近内环79，外环76的内周贴近滚柱架和滚柱，当内环79转动时，其角将滚柱77推向外侧并紧靠外环76，在阻力和摩擦力的作用下，使内环79与外环76接合并转动，内环79可带动外环76双方向转动，当内环79停止不动时，外环76的双方向转动均不会对滚柱77造成阻力，因此，外环76可双方向超越内环79转动，当内环79转动时，外环76也可同方向超越，因为其使滚柱77朝脱离内环79的角的方向移动，从而使滚柱77不能被内环79的角所推动，所述外环76与所述第一电机连接，并与丝杠连接，所述内环79与所述第二电机连接。

如图15所示，楔块式单向超越离合器为非接触式，设有内环84，外环80，楔块82设置于楔块架上并通过设有扭簧的轴销83与楔块架转动连接，扭簧使楔块82的两端贴靠在内外环上，楔块架上还设有挡销81，所述内环84与楔块架固定连接为一体，内环84带动楔块架逆时针转动，外环80逆时针转动，内环转速超越外环转动，在内环低速转动行时，楔块82在弹簧作用下与内环和外环保持接触且滑转，当内环超越转速达成某一极限时，偏心楔块82在离心力作用下，克服弹簧阻力，楔块两端从内外环脱离，靠在挡销81上，避免了与内外环的摩擦与磨损，实现非接触工作，当转速降低时，偏心楔块82在弹簧作用下与内外环保持接触，此时当内环转速低于外环时，楔块82紧靠内外环形成接合，外环80带动内环84转动，所述内环与第一电机和丝杠连接，所述外环与第二电机连接。

如图16所示，第二电机2到丝杠的传动结构中设有一双向超越离合器85，在丝杠上设有一电磁失电制动器86，齿轮4与丝杠6固定连接，丝杠6推动螺母7和推杆8直线运动，齿轮5与第一电机1的动力输出轴固定连接，齿轮5与齿轮4啮合，在第一电机1的动力输出轴设有一扭矩限制器，在推杆推出动作时，第一电机1和第二电机2同时转动，但第一电机1的转速较快，通过双向超越离合器85超越了第二电机的转速，使推杆8快速推出，在推杆8遇到阻力时，第一电机超载，扭矩限制器立即使第一电机与丝杠脱离，防止第一电机过载，此时第二电机到达双向超越离合器85的转速超过第一电机达到双向超越离合器85的转速，使双向超越离合器85接合，第二电机带动丝杠6转动，通过大扭矩继续推动丝杠8推出，当达到指定位置时，第二电机停止转动，丝杠停止转动，电控系统通过传感器感知到第二电机主动停转时，控制电磁失电制动器86立即断电制动，防止丝杠6被动转动，从而固定推杆8的伸出位置；当第一电机主动停转时，扭矩限制器87的两端接合，当推杆8做收回动作时，第一电机1超越转动，当阻力较大时，第二电机2通过双向超越离合器85接替第一电机1大扭矩使推杆收回。

Claims (10)

1.一种双速电动缸，包括丝杠和螺母，所述丝杠转动驱动螺母和推杆做直线运动，其特征在于：包括两个电机，第一电机与所述丝杠连接，第二电机通过离合器与所述丝杠连接。

2.如权利要求1所述的一种双速电动缸，其特征在于：所述第一电机的动力输出轴通过机械传动结构与所述丝杠连接，所述第二电机的动力输出轴通过机械传动结构与所述丝杠连接，且所述第二电机的动力输出轴与丝杠连接的机械传动结构中包括一离合器。

3.如权利要求1所述的一种双速电动缸，其特征在于：所述第一电机可传递到丝杠上的最大转速大于第二电机可传递到丝杠上的最大转速，所述第一电机可传递到丝杠上的最大扭矩小于第二电机可传递到丝杠上的最大扭矩，所述丝杠包括梯形丝杠、滚珠丝杠、行星滚柱丝杠。

4.如权利要求1或所述的一种双速电动缸，其特征在于：所述离合器包括磁粉离合器、超越离合器、摩擦片离合器、牙嵌离合器。

5.如权利要求4所述的一种双速电动缸，其特征在于：所述摩擦片离合器包括电磁离合器；所述超越离合器包括单向超越离合器、双向超越离合器、可控超越离合器，所述单向超越离合器包括棘轮离合器、滚柱离合器、楔块离合器、单向轴承。

6.如权利要求1、2、3、4或5所述的一种双速电动缸，其特征在于：在第二电机通过所述单向超越离合器与丝杠连接的结构中：在第一电机传递到离合器的转速大于第二电机传递到离合器的转速时，所述第一电机带动离合器超越旋转，在第一电机可传递到离合器的转速小于第二电机传递到离合器的转速时，第二电机的转动使所述离合器接合并将力矩传递给丝杠；

在第二电机通过磁粉离合器、摩擦片离合器或牙嵌离合器与丝杠连接的结构中，设有电控装置：在从第一电机到丝杠的传动结构中设有扭矩传感器，当感知负载扭矩小于第一电机最大扭矩或某一设定值时，电控装置控制所述第二电机与丝杠之间的离合器脱离，当感知负载扭矩大于等于第一电机最大扭矩或某一设定值时，电控装置控制所述第二电机与丝杠之间的离合器接合；或者，在从第一电机到丝杠的传动结构中设有扭矩限制器，过载时扭矩限制器驱动侧与负载侧自动脱离并发出电信号，电控装置控制所述第二电机与丝杠之间的离合器接合，消除过载时所述扭矩限制器驱动侧与负载侧自动接合并发出电信号，电控装置控制所述第二电机与丝杠之间的离合器脱离；或者，在从第一电机到丝杠的传动结构中设有转速传感器，当感知转速小于某一设定值时，电控装置控制所述第二电机与丝杠之间的离合器接合，当感知转速大于某一设定值时，电控装置控制所述第二电机与丝杠之间的所述离合器脱离；

在第二电机通过所述单向超越离合器和电磁离合器与丝杠连接的结构中，设有电控装置：设有第一电磁离合器和第二电磁离合器，所述第二电机动力输出结构中的传动轴上设有第一单向超越离合器和第二单向超越离合器，所述第一单向超越离合器的内环和第二单向超越离合器的内环套在所述传动轴上并与所述传动轴转动连接，所述两个单向超越离合器的外环与一套筒固定连接，所述套筒与丝杠连接，所述两个电磁离合器的一端套在所述传动轴上固定或通过花键连接，所述第一电磁离合器的另一端与所述第一单向超越离合器的内环固定连接，所述第二电磁离合器的另一端与所述第二单向超越离合器的内环固定连接，所述第一单向超越离合器与第二单向超越离合器的可锁止方向相反，当电动缸推杆做推出动作时，电控装置控制所述第一电磁离合器的所述两端接合，第二电磁离合器的所述两端脱离，当电动缸推杆做收回动作时，电控装置控制所述第一电磁离合器的所述两端脱离，第二电磁离合器的所述两端接合；

或者，所述第二电机通过一个电磁离合器之后又通过一个单向超越离合器与丝杠连接或第二电机通过一个单向超越离合器之后又通过一个电磁离合器与丝杠连接，在待机状态时或所述电动缸推杆做推出动作时电控装置控制所述电磁离合器处于接合状态，在所述电动缸推杆做收回动作时，电控装置控制所述电磁离合器脱离；

或者，所述电磁离合器的一端、单向超越离合器的一个转环与所述第二电机的动力输出轴连接，所述电磁离合器的另一端、单向超越离合器的另一个转环与丝杠连接；

在所述在第二电机通过所述双向超越离合器与丝杠连接的结构中：所述双向超越离合器主动环与第二电机连接，超越环与第一电机连接，主动环转动时可带动超越环双方向转动，主动环转动时超越环可以同方向超越。

7.如权利要求1、4或5所述的一种双速电动缸，其特征在于：所述单向超越离合器为棘轮离合器或楔块超越离合器，

在所述单向超越离合器为棘轮离合器的结构中：包括一外环和位于外环内部同轴的内环，内环上设有棘轮齿，所述外环与丝杠传动连接，内环与所述第二电机的动力输出轴传动连接，所述外环内周设有棘爪，棘爪与外环铰接，并设有弹簧将棘爪推向棘轮齿处，当外环超越内环旋转至一特定转速时，所述棘爪因离心力作用向外周甩开从而不与棘轮齿接触，或者在外环外部还设有一环绕外环外周但不与外环接触的电磁铁，所述棘爪上设有一磁性物体，所述电磁铁通电时使所述磁性物体靠近电磁铁，从而使棘爪不与棘轮齿接触；

或者，所述棘轮超越离合器的内环与丝杠传动连接，外环与所述第二电机的动力输出轴传动连接，外环内周设有棘轮齿，内环上设有棘爪，棘爪与内环铰接，并设有弹簧将棘爪推向棘轮齿处，所述棘爪以与内环的铰接轴为支点的另一侧设有配重块，当内环超越外环旋转至一特定转速时，所述棘爪的配重块因离心力作用向外甩开，产生的转矩使棘爪向圆心方向摆动，从而不与棘轮齿接触；

在所述单向超越离合器为楔块超越离合器的结构中：包括外环、内环、楔块架，所述楔块架设置于外环与内环之间，楔块架上设有若干通过轴销与楔块架铰接的楔块，所述楔块在轴销两侧质量非对称，还设有套在轴销上使楔块的两端贴近外环和内环的扭簧，所述楔块架与内环固定连接为一体或与外环固定连接为一体，当楔块架的转速达到一特定转速时，所述楔块在离心力作用下产生克服弹簧力的转矩，使楔块的两端不与外环和内环接触。

8.如权利要求1、2、3、4或5所述的一种双速电动缸，其特征在于：所述第一电机或从第一电机到丝杠的传动结构中设有制动器，或者所述第二电机或从第二电机到丝杠的传动结构中设有制动器，所述制动器结构包括盘式制动器、块式制动器、鼓式制动器、磁粉制动器，其动力源包括液压、电磁、气压、弹簧，其运行模式包括失电制动型或通电制动型。

9.如权利要求1、2、3、4或5所述的一种双速电动缸，其特征在于：所述第二电机的动力输出轴与丝杠连接的机械传动结构中包括一单向超越离合器或双向超越离合器，所述第一电机的动力输出轴与丝杠连接的机械传动结构中包括一扭矩限制器。

10.一种双速电动缸，包括丝杠和螺母，所述螺母转动驱动丝杠做直线运动，其特征在于：第一电机与所述螺母连接，第二电机通过离合器与所述螺母连接。

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