CN1116730C - 致动器 - Google Patents

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Abstract

滚珠丝杠的旋转运动由进给螺母转化为直线运动，使位移机构能进行直线运动。当滚珠丝杠轴向偏移时，连接件在第一导向机构的协助下沿箭头C方向相对螺母支座滑动，而第二滑动导向件在第二导向机构的协助下沿箭头B方向相对连接件滑动。因此在滚珠丝杠甚至相对第二滑动导向件轴向偏移时，第二滑动导向件和致动器的框架之间的滑动阻力也不增加。所以既使在滚珠丝杠和框架之间有轴向偏移时，也不用担心位移机构的移动会受阻。

Description

致动器
本发明涉及一种致动器，用于将一个丝杠的旋转运动通过一个进给螺母转变为直线运动，以使一个位移机构能进行直线运动。
一种基于使用进给螺母的致动器，迄今为止已经用做传送工件或类似物的传动源。例如，如图8所示，这样一个致动器10包括一个滚珠丝杠16，其一端同一个电机12的转轴14相连。滚珠丝杠16的另一端由一个轴支撑件18可旋转地支撑。一个进给螺母20同滚珠丝杠16相啮合。进给螺母20由一个位移机构22包围。此位移机构22同一个联结件24相连，此联结件24在位移机构22上部突出并沿其位移方向延伸。联结件24经过一个槽28向上突出，槽28位于致动器10的一个框架26的上部。
当电机12运转时，滚珠丝杠16的旋转运动在进给螺母20的协助下转变为直线运动。这个直线运动传送到位移机构22上。于是，位移机构22沿致动器10的纵向移动。
但是，如果上述现有的致动器10在框架26和滚珠丝杠16之间产生了轴向偏移，则当位移机构22移动时，其相对于框架26内壁的滑动阻力增大，在位移机构22在框架26内移动时其运动就会受阻。
由于这一原因，当将滚珠丝杠16装入框架26内时，就必须将滚珠丝杠16的两端都分别相对于转轴14和轴支撑件18进行对中调整，而且还必须将滚珠丝杠16相对于进给螺母20进行对中调整。这样，就产生了一个使安装过程复杂化的问题。
另外，如果当致动器10较长时，或者工件载荷或类似物施加在位移机构22上时，滚珠丝杠16的中部会产生翘曲，这时位移机构22和框架26之间的滑动阻力就会如上述一样的方式增大，而位移机构有时就会无法移动。因此，就不能允许致动器的长度较大，而且必须限制工件的重量。
本发明的一个总的目的是提供一种致动器，它甚至在丝杠和框架之间产生轴向偏移时，仍然可以不产生对位移机构移动的阻碍。
本发明的一个主要目的是提供一种致动器，它通过使用一个轴向减偏装置吸收进给丝杠的轴向偏心，来防止进给丝杠的位置偏移和翘曲对位移机构移动的影响，这样就可以允许进给丝杠产生位置偏移和翘曲，其中轴向减偏装置在垂直于位移机构移动方向上是可移动的。
本发明的另一个目的是提供一种致动器，它包括一个轴向减偏装置，此装置包括一个第一导向机构和一个第二导向机构，其中第一导向机构设计成在垂直于位移机构移动方向上可直线移动，第二导向机构设计成也在垂直于位移机构移动方向上可直线移动，但其方向不同于第一导向机构的移动方向，这样就可通过使用相对简单的装置来吸收进给丝杠的轴向偏心。
具体地，本发明提供了一种致动器，包括：
一个进给丝杠，由一个旋转驱动源转动；一个进给螺母，同所述进给丝杠啮合，并将所述进给丝杠的旋转运动转化为直线运动；一个具有圆柱形中空空间的框架，用于容纳所述进给丝杠和所述进给螺母；一个位移构件，用于根据所述进给螺母的位移动作而沿所述框架内的圆柱形中空空间进行移动；和一个容纳在所述框架内的圆柱形中空空间内的圆柱形滑动导向件，其与所述位移构件相连，所述圆柱形滑动导向件具有一个侧壁，该侧壁根据进给螺母的位移与由框架内圆柱形中空空间所限定的内表面滑动接触，一个轴向减偏装置，与所述位移构件和进给螺母啮合，所述进给螺母能在垂直于所述位移构件的移动方向的方向上运动，所述轴向减偏装置装有一个连接件，用来连接所述进给螺母和所述位移构件，所述连接件具有第一和第二导向构件，每个导向构件内有一个供进给丝杆穿过的孔和一个纵轴，纵轴在垂直于位移构件位移方向的方向上可以线性移动，其中，当进给丝杆相对于框架内的圆柱形中空空间轴向偏移时，所述进给丝杆通过所述轴向减偏装置而位移，并且在所述圆柱形的滑动导向件和框架内圆柱形中空空间的内壁之间的滑动阻力不会增加。
本发明上述及其余的目的、特征和优点将通过将下面的描述与附图相结合的方式而显而易见，其中用示意例的方式给出了本发明的一个优选实施例。
图1示出了根据本发明的一个第一实施例中致动器的一个立体图；
图2示出了图1中致动器的一个纵向剖视图；
图3示出了用于图1中致动器的一个位移机构的一个立体图；
图4示出了图3中位移机构的一个分解图；
图5示出了图1中所示致动器沿V-V面的一个剖视图；
图6示出了图1中所示致动器沿VI-VI面的一个剖视图；
图7示出了根据本发明的一个第二实施例所示的致动器的一个纵向剖视图；
图8示出了现有技术中致动器的一个纵向剖视图。
下面将参考附图和优选实施例，对本发明的致动器进行详细描述。
参照图1和图2，序号30表示根据本发明的一个第一实施例中的致动器。致动器30基本上包括一个有较长长度的框架32，一个装在框架32一端的电机34，一个可旋转地支撑在框架32内的滚珠丝杠36，以及一个位移机构38，此位移机构38可在框架32内周面滑动，从而在滚珠丝杠36的协助下形成移动。
若干个延伸连接槽40a至40d沿纵向位于框架32的侧表面，这些槽通过未示出的连接装置如螺栓等，将致动器30连接到其它构件上。传感器槽42a、42b位于延伸连接槽40a、40b、40c、40d之间并沿纵向延伸，一个未示出的位置传感器连接到传感器槽42a、42b上。
隔块44的一端固定在框架32的一端。电机34固定在隔块44的另一端。滚珠丝杠36通过一个联轴器48同电机34的一个转轴46相连。滚珠丝杠36的两端都可通过轴承52a至52c由安装在框架32两端内的轴支承件50a、50b旋转支撑。
滚珠丝杠36插入位移机构38内(见图3)。如图4所示，一个第一滑动导向件54装在位移机构38的一端。第一滑动导向件54的内壁以一个预定的间距同滚珠丝杠36分隔开。一个径向扩展件56位于第一滑动导向件54的一端。此径向扩展件56可在框架32的内壁上滑动。一个环状永磁铁57同径向扩展件56装在一起。在此实施例中，一个安装在框架32的传感器槽42a、42b上预定位置的传感器(未示出)可以检测出随位移机构38一起移动的永磁铁的磁场强度。这样，位移机构38的位移量就可以被测出。
一个大体上呈圆柱形结构的进给螺母60靠在第一滑动导向件54的一端。进给螺母60在滚珠件62的协助下同滚珠丝杠36相配合。一个螺母支座64的一端固定在进给螺母60的一端，此螺母支座64构成一个轴向减偏装置58。螺母支座64的内壁以一个预定的间距同滚珠丝杠36相分隔开。如图4所示，一个在垂直滚珠丝杠36方向(此方向如箭头C所示)延伸的第一导向槽66位于螺母支座64的另一端。一个连接件68带有一个第一导向部70，第一导向部70可以滑动地与第一导向槽66啮合，此连接件68具有一个大体上成环状的构造，它构成了轴向减偏装置58。一个第一导向机构72由第一导向槽66和第一导向部70组成。连接件68的孔73之内壁以一个预定的间距同滚珠丝杠36相分隔开。
一个第二导向部74在同第一导向部70相对的连接件68的表面上突出，此第二导向部74在分别同滚珠丝杠36的轴向和第一导向部70的位移方向相垂直的方向(此方向如箭头B所示)伸展。轴向减偏装置58包括一个第二滑动导向件76。一个位于第二滑动导向件76之上的第二导向槽78可同第二导向部74滑动配合。一个第二导向机构80由第二导向部74和第二导向槽78组成。第二滑动导向件76的内壁以一预定间距同滚珠丝杠36相分隔开。一个径向扩展件82位于第二滑动导向件76的一端。径向扩展件82可沿框架32的内壁滑动。
第一滑动导向件54和第二滑动导向件76拧入大体上呈圆柱形的位移件84的两端。进给螺母60，螺母支座64和连接件68插入位移件84内。一个沿致动器30纵向延伸的凸块86在位移件84的上部突出。凸块86插入一个位于框架32上部的槽88内。导向件90a、90b固定在凸块86的两端，两个导向件90a，90b都有一个大体上呈U形的形状。导向件90a、90b可在槽88的壁上滑动。一个未示出的架座或类似物可以安装在凸块86上。
根据第一实施例的致动器30基本结构如上所述。下面将对其工作过程进行介绍。
当电机34运转带动转轴46旋转时，滚珠丝杠36由联轴器48带动转动。此旋转运动经滚珠件62传送到进给螺母60上。在此过程中，由于凸块86的导向件90a、90b同槽88的壁相配合，所以位移机构38不发生转动。因此，旋转运动就由进给螺母60转变为直线运动。由此，位移机构38在箭头A所示的方向上移动。
接下来将对滚珠丝杠36如图5和图6所示相对于框架32产生轴向偏移的情况进行说明。
如图5所示，当滚珠丝杠36相对框架32在箭头B方向上产生了一个大小为b的轴向偏移时，连接件68的第二导向部74相对于第二滑动导向件76的第二导向槽78移动b的量，其中第二导向槽78构成第二导向构件80。如图6所示，当滚珠丝杠36在箭头C方向相对于框架32产生了一个大小为C的轴向偏移量时，连接件68的第一导向部70相对于螺母支座64的第一导向槽66移动C的量，其中第一导向槽66构成第一导向构件72。另一方面，第一滑动导向件54和第二滑动导向件76相对于框架32在箭头B、C方向不移动。因此，当滚珠丝杠36相对于框架32在轴向偏移状态下旋转时，螺母支座64在图5和图6中沿深度方向移动。但是，第一滑动导向件54和第二滑动导向件76的径向扩展件56、82与框架内壁32之间的滑动阻力并没有增加。由此，不用担心位移机构38的移动会受阻(见图2)。
因此，在安装致动器30时，使滚珠丝杠36的两端相对于轴支撑件50a、50b进行对中调整就足够了。不需要采用严格的操作步骤来使滚珠丝杠36和进给螺母60相对于框架32进行对中调整。因此，致动器30的安装操作就很简单，而其工作效率也得到改进。
在滚珠丝杠36长度较大而使致动器30较长，以及滚珠丝杠36由于其自身重量而翘曲时，或者甚至在工件载荷或类似物作用在位移机构38而使滚珠丝杠36翘曲时，位移机构38照样能适当地移动。因此，就能使致动器30获得一个较长的移动范围。这样就能增大由致动器30传送的工件的重量。
接下来参考图7介绍根据一个第二实施例的一个致动器100。同第一实施例相同的零件或部件由相同的序号表示，有关它们详细描述在此略去。
一个外壳104装在致动器100的一个框架102的一端。机壳104装有电机106，电机106同框架102平行放置。一个皮带轮110装在电机106的一根转轴108上。另一方面，一个皮带轮112装在一个滚珠丝杠111的一端，这一端由框架102的一个轴支撑件103可旋转地支撑。一根皮带113缠在皮带轮110和112上。
进给螺母60通过滚珠件62以与第一实施例中致动器30相同的方式同滚珠丝杠111啮合。螺母支座64固定在进给螺母60上。如图4所示，连接件68的第一导向部70同螺母支座64的第一导向槽66可滑动地配合。连接件68的第二导向部74同位于一个滑动导向件114上的第二导向槽78可滑动地配合。
一个圆柱形的位移机构116装在滑动导向件114的一端，此位移机构116包围着进给螺母60、螺母支座64和连接件68。一个圆柱形部件118的一端固定在滑动导向件114的另一端。圆柱形部件118的另一端伸出框架102的端部，而圆柱形部件118由一个支撑件120可滑动地支撑在框架102上。滚珠丝杠111的端部由一个位于圆柱形部件118内的轴支承件122可旋转地支承着。圆柱形部件118由一个盖124关闭。因此，致动器100可防止灰尘或类似物，否则，这些灰尘或类似物可以从致动器100外进入框架102内。致动器100可以完全消除担心灰尘或类似物粘在滚珠丝杠111上。
根据第二实施例的致动器100的结构如上所述。下面，将对其工作过程进行说明。
电机106运转时，皮带轮110经由转轴108转动。此旋转运动由皮带113和皮带轮112传送到滚珠丝杠111上。滚珠丝杠111的旋转运动由进给螺母60转变为直线运动，而滑动导向件114沿箭头D方向运动。因此，圆柱形部件118相对于框架102在前后方向上运动。
当滚珠丝杠111相对于框架102产生轴向偏移时，就会产生与第一实施例中致动器30相同方式的如下运动。即，第二导向部74相对第二导向槽78滑动，而连接件68相对于滑动导向件114移动。进而，第一导向部70在第一导向槽66上滑动，而螺母支座64相对于连接件68运动(见图4)。因此，既使滚珠丝杠111相对于框架102在轴向偏移状态下转动，在滑动导向件114和框架102内壁之间的滑动阻力也不增加。由此，就不用担心圆柱形部件118的移动会受阻。
因此，当安装致动器100时，使滚珠丝杠111的两端相对于支撑件120，轴支撑件122，和轴支撑件102进行对中调整就够了。不需要采取严格的操作步骤使滚珠丝杠111和进给螺母60相对于框架102进行对中调整。所以，致动器100的安装过程就很简单，而其工作效率也得以提高。
在滚珠丝杠111由于其自身重量而翘曲，或甚至滚珠丝杠由于施加在圆柱形部件118上的载荷而发生翘曲时，圆柱形部件118也能适当地运动。因此，致动器100就能获得一个较长的移动范围。这样就可以增加工件的重量。
如上所述，在根据第一和第二实施例所述的致动器30和100中，滚珠丝杠36和111被用做进给丝杠。但最好还是使用一个滑动丝杠。
一个例如用橡胶制成的柔性件可用来代替连接件68来连接螺母支座64和第二滑动导向件76或滑动导向件114，以构成轴向减偏装置58。

Claims (9)

1.一种致动器(30，100)，包括：
一个进给丝杠(36，111)，由一个旋转驱动源(34，106)转动；
一个进给螺母(60)，同所述进给丝杠(36，111)啮合，并将所述进给丝杠(36，111)的旋转运动转化为直线运动；
一个具有圆柱形中空空间的框架(32，102)，用于容纳所述进给丝杠(36，111)和所述进给螺母(60)；
一个位移构件(84，116)，用于根据所述进给螺母(60)的位移动作而沿所述框架内的圆柱形中空空间进行移动；和
一个容纳在所述框架(32，102)内的圆柱形中空空间内的圆柱形滑动导向件(54，76)，其与所述位移构件(84，116)相连，所述圆柱形滑动导向件具有一个侧壁，该侧壁根据进给螺母的位移与由框架内圆柱形中空空间所限定的内表面滑动接触，
一个轴向减偏装置(58)，与所述位移构件(84，116)和进给螺母(60)啮合，所述进给螺母(60)能在垂直于所述位移构件(84，116)的移动方向的方向上运动，所述轴向减偏装置(58)装有一个连接件(68)，用来连接所述进给螺母(60)和所述位移构件(84，116)，所述连接件具有第一和第二导向构件(72，80)，每个导向构件内有一个供进给丝杆穿过的孔(73)和一个纵轴，纵轴在垂直于位移构件位移方向的方向上可以线性移动，
其中，当进给丝杆相对于框架内的圆柱形中空空间轴向偏移时，所述进给丝杆通过所述轴向减偏装置而位移，并且在所述圆柱形的滑动导向件和框架内圆柱形中空空间的内壁之间的滑动阻力不会增加。
2.根据权利要求1所述的致动器(30，100)，其特征在于：所述第一导向构件(72)设在所述进给螺母(60)和所述连接件(68)之间的连接部分，所述第二导向构件(80)位于所述连接件(68)和所述位移构件(84，116)之间的连接部分，其中第二导向构件的所述线性运动方向与所述第一导向构件(72)的所述位移方向不同。
3.根据权利要求2所述的致动器(30，100)，其特征在于：每一个所述的第一导向构件(72)和所述的第二导向构件(80)都包含一个导向部(70，74)和一个导向槽(66，78)，其中所述导向部(70，74)具有一个长条形结构，而所述导向槽(66，78)可同所述导向部(70，74)滑动配合。
4.根据权利要求2所述的致动器(30，100)，其特征在于：所述的第二导向机构(80)能在垂直于所述第一导向机构(72)的所述移动方向做直线运动。
5.根据权利要求2所述的致动器(30，100)，其特征在于：所述的连接件(68)带有一个孔(73)，所述进给丝杠(36，111)插入此孔中，一个构成所述孔(73)的内壁以一个预定的间距同所述丝杠(36，111)分隔开。
6.根据权利要求1所述的致动器(30)，其特征在于所述位移构件(84)带有一个凸块(86)，此凸块(86)经过一个贯通所述框架(32)的槽(88)向外突出，而所述位移构件(84)的位移运动由所述凸块(86)传递到所述框架的外部。
7.根据权利要求1所述的致动器(100)，其特征在于：一个位于所述框架中、包围着所述进给丝杠(111)的圆柱形部件(118)的一端固定在所述位移构件(116)上，所述圆柱形部件(118)可相对于所述框架(102)前后运动。
8.根据权利要求1所述的致动器(30)，其特征在于：所述旋转驱动源(34)与所述进给丝杠(36)同轴设置，所述旋转驱动源(34)的旋转运动由一个联轴器(48)传递到所述丝杠(36)上。
9.根据权利要求1所述的致动器(100)，其特征在于：所述旋转驱动源(106)同所述丝杠(111)平行放置，所述旋转驱动源(106)的旋转驱动力由一个旋转驱动力传递装置(110、112、113)传递到所述进给丝杠(111)上。
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