CN112128335B - 一种线性致动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线性致动器，包括主壳体、丝杆、蜗轮、驱动电机和蜗杆，蜗轮套在丝杆上的芯部的孔和与蜗杆啮合的外圈的轮齿之间的蜗轮轮廓面上设有安装圆周面，主壳体上设有与安装圆周面适配的定心圆周面，蜗轮由安装圆周面和定心圆周面定位安装在主壳体上；蜗杆的伸出端装在主壳体的支撑孔中，主壳体上支撑孔中心线与定心圆周面中心线的距离和蜗轮与蜗杆的设计中心距一致；蜗轮与丝杆在驱动处设有间隙以使蜗轮通过安装圆周面和定心圆周面仅定心于主壳体上，主壳体的后部还设有后安装腔，后安装腔中具有旋转拧入固定的后连接件，支撑在丝杆后端的轴承安装在后连接件上，丝杆、蜗轮和蜗杆都定位在主壳体上，提高了相互的啮合精度。

Description

一种线性致动器

技术领域

本发明涉及传动装置技术领域，具体涉及一种线性致动器。

背景技术

线性致动器又名电动螺杆、电动缸或电动推杆，最主要的功能是将负载作直线移动。

线性致动器的主要工作原理是通过电机驱动丝杆转动，而电机与丝杆之间通常采用蜗轮蜗杆机构来实现传动。现有的线性致动器中，其丝杆与蜗轮通常是一体结构或者固定连接，这就要求丝杆在组装时既要满足自身转动，又要保证蜗轮与蜗杆的啮合精度要好，显然这对丝杆本身的加工精度提出较高的要求，且成本较高。中国专利文献CN207518427U公开了一种线性致动器，将蜗轮和丝杆进行独立设计，但蜗轮仍定心于丝杆上，而蜗杆定心于壳体上，难以保证丝杆与蜗在同心度上保持一致，由于丝杆运动过程中伴随晃动，会导致蜗轮蜗杆啮合精度差，引起致动器传动效率差、噪音高和寿命短等问题。

中国专利文献CN209329878U公开了一种直杆式电动推杆，包括壳体、导管，所述壳体内设有电机，所述导管内设有顶杆，所述顶杆内设有与其螺纹配合，并通过电机带动丝杆，为了防止导管从壳体中拉出，还包括对接头，所述对接头一端为插设于壳体内的壳体连接部，另一端为插设于导管内的导管连接部，所述壳体连接部及导管连接部均通过螺栓与壳体及导管固定。这种连接结构的缺点是：（1）增加对接头成本；（2）先通过螺钉和螺栓槽旋合对导管和导管连接进行固定，再通过螺钉安装壳体，固定需借助工具且工序繁琐；（3）为避免装配错误，壳体和导管截面需进行防呆处理。

发明内容

基于上述问题，本发明的目的在于提供一种传动效率高、寿命长、噪音小且方便装配的线性致动器。

实现本发明目的的技术方案是：

一种线性致动器，具有主壳体、丝杆、蜗轮、驱动电机和蜗杆，驱动电机的动力输出部为蜗杆，所述蜗轮具有套在丝杆上的芯部的孔和与蜗杆啮合的外圈的轮齿，在所述孔与轮齿之间的蜗轮轮廓面上设有安装圆周面，所述主壳体上设有与所述安装圆周面适配的定心圆周面，所述蜗轮由安装圆周面和定心圆周面定位安装在主壳体上；

所述主壳体上安装有驱动电机，所述蜗杆的伸出端安装在主壳体的支撑孔中，主壳体上支撑孔中心线与定心圆周面中心线的距离和蜗轮与蜗杆的设计中心距一致；

驱动丝杆的蜗轮与丝杆在驱动处设有间隙以使蜗轮通过安装圆周面和定心圆周面定心于主壳体上；

在所述主壳体的后部还设有圆柱形后安装腔，所述后安装腔中具有旋转拧入固定的后连接件，支撑在丝杆后端的轴承安装在后连接件上。

上述技术方案在所述蜗轮的安装圆周面与所述主壳体的定心圆周面之间设有衬圈。

上述技术方案在所述丝杆的后部安装有丝杆轴套，所述蜗轮的内圈通过键空套在所述丝杆轴套的前部，蜗轮与丝杆轴套间隙配合。

上述技术方案在所述丝杆轴套的后部安装有轴承，丝杆的后端设置有外螺纹，具有内螺纹的紧固螺母与丝杆的外螺纹接合，紧固螺母的前端面与轴承的后端面相接触。

上述技术方案所述后连接件为适于所述轴承装入的分瓣式结构。

上述技术方案在所述主壳体的前部设有圆柱形前安装腔，所述前安装腔通过固定件固定有异型管，以防止异型管拉出。

上述技术方案沿着所述异型管后端侧壁的圆周方向上对称设有两个第一槽口，沿着所述主壳体的前部内壁上设有与两个第一槽口位置相对应的两个第二槽口，所述固定件固定于异型管后端与主壳体前部之间。

上述技术方案所述固定件为U型结构，固定件包括弯部和位于弯部两侧的直部，所述弯部的外侧与主壳体前部内壁相匹配，弯部的内侧与异型管后端侧壁相匹配，所述直部的内侧嵌入在第一槽口中，直部的外侧嵌入在第二槽口中。

上述技术方案该线性致动器包括分段式行程杆，所述分段式行程杆由后段行程杆和前段行程杆构成，所述后段行程杆通过后段行程杆主壳体槽滑动连接在所述主壳体上，所述前段行程杆的后端与后段行程杆的前端可拆卸连接。

上述技术方案所述主壳体连接有线路板，所述线路板设有后段行程杆槽，所述后段行程杆槽对应于所述后段行程杆主壳体槽，所述后段行程杆连接有行程凸块，所述行程凸块滑动连接于所述后段行程杆主壳体槽和所述后段行程杆槽，所述行程凸块的截面为平行四边形，所述丝杆连接有丝杆螺母，所述丝杆螺母螺纹连接有圆管，所述后段行程杆和所述前段行程杆均设有丝杆螺母凸块，所述线路板设有两个行程开关。

上述技术方案所述后段行程杆连接有回力扭簧，所述回力扭簧作用于所述行程凸块。

采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：

（1）本发明，蜗轮、蜗杆均定心于主壳体上，只需保证主壳体上支撑孔中心线与定心圆周面中心线的距离和蜗轮与蜗杆的设计中心距一致，就可以保证蜗轮和蜗杆的啮合精度，进而使得致动器具备传动效率高、等优点；

（2）蜗轮定心于主壳体上，蜗轮不会随着丝杆晃动发生震动，减小了噪音；

（3）蜗轮定心于主壳体上，与丝杆通过丝杆轴套固定，且蜗轮与丝杆轴套间隙配合，避免蜗轮直接压在丝杆上而导致丝杆弯曲，延长丝杆寿命；

（4）本发明完成丝杆装配后，分体结构的后连接件包裹住安装在丝杆上的轴承，只需从主壳体后部装入后旋转拧入便可固定到主壳体上，真正实现快速安装；

（5）本发明异型管一端开设槽口，固定件通过该槽口将异型管固定到主壳体上，有效防止异型管拉出；固定件连接方式简便，比螺钉装配更高效；

（6）本发明采用分段式的行程杆，实现行程可调节，使得更改行程更加简易便捷。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明去除外壳体和异型管后的结构示意图；

图3是图2的剖视图；

图4是图3中A处的放大图；

图5是丝杆的结构示意图；

图6是丝杆轴套的结构示意图；

图7是后连接件的结构示意图；

图8是固定件的结构示意图；

图9是异型管的结构示意图；

图10是图9的正视图；

图11是图10中B-B处的剖视图；

图12是异型管固定在主壳体上的示意图一；

图13是图12中C-C处的剖视图；

图14是异型管固定在主壳体上的示意图二；

图15是图14中D-D处的剖视图；

图16是后段行程杆和前段行程杆的结构示意图；

图17是图16的后视图。

图中的标号为：主壳体1、定心圆周面101、第二槽口102、丝杆2、蜗轮3、安装圆周面301、驱动电机4、蜗杆5、紧固螺母6、衬圈7、丝杆轴套8、键9、轴承10、后连接件11、固定件12、弯部1201、直部1202、异型管13、第一槽口1301、收缩槽1302、后段行程杆14、前段行程杆15、花键16、外壳17，行程凸块141、行程开关142、回力扭簧143、触碰凸柱1421、丝杆螺母21、圆管22、后段行程杆主壳体槽18、线路板19、丝杆螺母凸块144、后段行程杆槽145。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

（实施例1）

见图1至图7，本发明提供一种线性致动器，包括主壳体1、丝杆2、蜗轮3、驱动电机4和蜗杆5，驱动电机4的动力输出部为蜗杆5，蜗杆5与蜗轮3啮合，蜗轮3具有套在丝杆2上的芯部的孔和与蜗杆5啮合的外圈的轮齿，在孔与轮齿之间的蜗轮轮廓面上设有安装圆周面301，主壳体1上设有与安装圆周面301适配的定心圆周面101，安装圆周面301和定心圆周面101只需适配即可，只需一个为内圆柱面、一个为外圆柱面，蜗轮3由安装圆周面301和定心圆周面101定位安装在主壳体1上；主壳体1上还安装有驱动电机4，蜗杆5的伸出端安装在主壳体1的支撑孔中，主壳体1上支撑孔中心线与定心圆周面101中心线的距离和蜗轮3与蜗杆5的设计中心距一致；驱动丝杆2的蜗轮3与丝杆2在驱动处设有间隙以使蜗轮3通过安装圆周面301和定心圆周面101仅定心于主壳体1上。

需要说明的是，支撑孔里可以装有衬套、滑动轴承或滚动轴承等，且衬套、滑动轴承或滚动轴承等中的任意一种套在蜗杆5的伸出端，以对蜗杆5起到支撑作用。

蜗轮3、蜗杆5的中心距通过主壳体1定位，蜗轮3、蜗杆5的中心距有了保证，蜗轮3、蜗杆5中心距的准确性高，使得蜗轮3、蜗杆5之间的啮合精度高，进而使得致动器具备传动效率高、无噪音以及寿命高等优点。

驱动电机4上预留有加装霍尔板的位置，霍尔板即为霍尔传感器，是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。

主壳体1外部包裹有外壳17，外壳17由热板焊接，热板又称为热轧板，防水等级高，热扎板用连铸板坯或初轧板坯作原料，经步进式加热炉加热，高压水除鳞后进入粗轧机，粗轧料经切头、尾、再进入精轧机，实施计算机控制轧制，终轧后即经过层流冷却（计算机控制冷却速率）和卷取机卷取、成为直发卷。

在蜗轮3的安装圆周面301与主壳体1的定心圆周面101之间设有衬圈7。蜗轮3和主壳体1均由尼龙塑料制成，衬圈7由钢制成，将钢质的衬圈7置于尼龙塑料材质的蜗轮3和尼龙塑料材质的主壳体1之间，可以降低蜗轮3和主壳体1的磨损。

在主壳体1的后部设有圆柱形后安装腔，后安装腔中具有旋转拧入固定的后连接件11。

见图10～17，在主壳体1的前部设有圆柱形前安装腔，前安装腔通过固定件12固定有异型管13。沿着异型管13后端侧壁的圆周方向上上下对称设有两个第一槽口1301，沿着主壳体1的前部内壁上设有与两个第一槽口1301位置相对应的两个第二槽口102，固定件12固定于异型管13后端与主壳体1前部之间，固定件12为U型结构，固定件12包括弯部1201和位于弯部1201两侧的直部1202，弯部1201的外侧与主壳体1前部内壁相匹配，弯部1201的内侧与异型管13后端侧壁相匹配，直部1202的内侧嵌入在第一槽口1301中，直部1202的外侧嵌入在第二槽口102中。异型管13与主壳体1的固定方式十分简便，有效防止异型管13拉出。

另外，沿着异型管13后端侧壁的轴向方向上左右对称设有两个收缩槽1302，两个收缩槽1302的设置用来保证异型管13后端的弹性变形，以便于异型管13与主壳体1之间的固定。

该线性致动器包括分段式行程杆，所述分段式行程杆由后段行程杆14和前段行程杆15构成，所述后段行程杆14通过后段行程杆主壳体槽18滑动连接在所述主壳体1上，所述前段行程杆15的后端与后段行程杆14的前端可拆卸连接。采用分段式的行程杆，实现行程可调节，使得更改行程更加简易便捷。

见图2、图16、图17，主壳体1连接有线路板19，线路板19设有后段行程杆槽145，后段行程杆槽145对应于后段行程杆主壳体槽18，后段行程杆14连接有行程凸块141，行程凸块141滑动连接于后段行程杆主壳体槽18和后段行程杆槽145，行程凸块141的截面为平行四边形，丝杆2连接有丝杆螺母21，丝杆螺母21螺纹连接有圆管22，后段行程杆14和前段行程杆15均设有丝杆螺母凸块144，线路板19设有两个行程开关142。丝杆螺母凸块144具有两个，分别位于分段式行程杆的前后端。如图16所示，两个行程开关142位于线路板19的两侧，两个行程开关142的触碰凸柱1421相向设置，行程凸块141的截面为平行四边形，触碰凸柱1421的截面为半圆的伞形，半圆的伞形与平行四边形的斜面接触配合。

后段行程杆14的后端设有行程凸块141，后段行程杆14的前端设有后段行程杆主壳体槽18，行程凸块141滑动连接于后段行程杆主壳体槽18和后段行程杆槽145。丝杆螺母21在最大行程内运行时，分别运行到后段行程杆14和前段行程杆15前后两端的时候，触碰到丝杆螺母凸块144后，再分别拉动丝杆螺母凸块144，进而行程凸块141再分别触碰丝杆螺母凸块144，触碰丝杆螺母凸块144受压后再分别上升或下降，从而使得两个行程开关142进行开启或关闭。

后段行程杆14连接有回力扭簧143，回力扭簧143作用于行程凸块141。使用回力扭簧143用以帮助行程凸块141复位。

（实施例2）

本实施例与实施例1相比，在丝杆2的后部通过花键16安装有丝杆轴套8，蜗轮3的内圈通过键9空套在丝杆轴套8的前部，蜗轮3与丝杆轴套8间隙配合，丝杆2与蜗轮3通过丝杆轴套8固定，避免蜗轮3与丝杆2之间的紧配合，避免蜗轮3直接压在丝杆2上而导致丝杆2弯曲，保证丝杆2的直线性。

在丝杆轴套8的后部安装有轴承10，丝杆2的后端设置有外螺纹，具有内螺纹的紧固螺母6与丝杆2的外螺纹接合，紧固螺母6的前端面与轴承10的后端面相接触。

在主壳体1的后部设有圆柱形后安装腔，后安装腔中具有旋转拧入固定的后连接件11，后连接件11为适于轴承10装入的分瓣式结构。

见图8～9，后连接件11为前后分瓣式结构。

需要说明的是，后连接件11并不局限于前后分瓣式结构，也可以是上下分瓣式结构，或者是图示的左右分瓣式结构。

分瓣式结构的后连接件11包裹住轴承10，主壳体1包裹住后连接件11，后连接件11通过旋转拧入固定到主壳体1上，并通过外壳17进行限位，不再需要用螺钉固定，固定方式更加简便。

安装时，先完成丝杆2的安装，顺序为丝杆2→丝杆轴套8→轴承10→紧固螺母6；接着使用后连接件11包裹住安装在丝杆2上的轴承10，从主壳体1后部装入主壳体1，旋转拧入完成后连接件11的安装；再安装丝杆螺母21，依次安装圆管22、异型管13，使用固定件12完成异型管13的固定，当然也可以先用固定件12完成异型管13的固定，最后装入圆管。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种线性致动器，具有主壳体（1）、丝杆（2）、蜗轮（3）、驱动电机（4）和蜗杆（5），驱动电机（4）的动力输出部为蜗杆（5），其特征在于：所述蜗轮（3）具有套在丝杆（2）上的芯部的孔和与蜗杆（5）啮合的外圈的轮齿，在所述孔与轮齿之间的蜗轮轮廓面上设有安装圆周面（301），所述主壳体（1）上设有与所述安装圆周面（301）适配的定心圆周面（101），所述蜗轮（3）由安装圆周面（301）和定心圆周面（101）定位安装在主壳体（1）上；

所述主壳体（1）上安装有驱动电机（4），所述蜗杆（5）的伸出端安装在主壳体（1）的支撑孔中，主壳体（1）上支撑孔中心线与定心圆周面（101）中心线的距离和蜗轮（3）与蜗杆（5）的设计中心距一致；

驱动丝杆（2）的蜗轮（3）与丝杆（2）在驱动处设有间隙以使蜗轮（3）通过安装圆周面（301）和定心圆周面（101）定心于主壳体（1）上；

在所述主壳体（1）的后部还设有圆柱形后安装腔，所述后安装腔中具有旋转拧入固定的后连接件（11），支撑在丝杆（2）后端的轴承（10）安装在后连接件（11）上；

在所述主壳体（1）的前部设有圆柱形前安装腔，所述前安装腔通过固定件（12）固定有异型管（13），以防止异型管（13）拉出；

所述固定件（12）为U型结构，固定件（12）包括弯部（1201）和位于弯部（1201）两侧的直部（1202），所述弯部（1201）的外侧与主壳体（1）前部内壁相匹配，弯部（1201）的内侧与异型管（13）后端侧壁相匹配，所述直部（1202）的内侧嵌入在第一槽口（1301）中，直部（1202）的外侧嵌入在第二槽口（102）中。

2.根据权利要求1所述的一种线性致动器，其特征在于：在所述蜗轮（3）的安装圆周面（301）与所述主壳体（1）的定心圆周面（101）之间设有衬圈（7）。

3.根据权利要求1所述的一种线性致动器，其特征在于：在所述丝杆（2）的后部安装有丝杆轴套（8），所述蜗轮（3）的内圈通过键（9）空套在所述丝杆轴套（8）的前部，蜗轮（3）与丝杆轴套（8）间隙配合。

4.根据权利要求3所述的一种线性致动器，其特征在于：在所述丝杆轴套（8）的后部安装有轴承（10）。

5.根据权利要求1所述的一种线性致动器，其特征在于：所述后连接件（11）为适于所述轴承（10）装入的分瓣式结构。

6.根据权利要求1所述的一种线性致动器，其特征在于：沿着所述异型管（13）后端侧壁的圆周方向上对称设有两个第一槽口（1301），沿着所述主壳体（1）的前部内壁上设有与两个第一槽口（1301）位置相对应的两个第二槽口（102），所述固定件（12）固定于异型管（13）后端与主壳体（1）前部之间。

7.根据权利要求1所述的一种线性致动器，其特征在于：该线性致动器包括分段式行程杆，所述分段式行程杆由后段行程杆（14）和前段行程杆（15）构成，所述后段行程杆（14）通过后段行程杆主壳体槽（18）滑动连接在所述主壳体（1）上，所述前段行程杆（15）的后端与后段行程杆（14）的前端可拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的一种线性致动器，其特征在于：所述主壳体（1）连接有线路板（19），所述线路板（19）设有后段行程杆槽（145），所述后段行程杆槽（145）对应于所述后段行程杆主壳体槽（18），所述后段行程杆（14）连接有行程凸块（141），所述行程凸块（141）滑动连接于所述后段行程杆主壳体槽（18）和所述后段行程杆槽（145），所述行程凸块（141）的截面为平行四边形，所述丝杆（2）连接有丝杆螺母（21），所述丝杆螺母（21）螺纹连接有圆管（22），所述后段行程杆（14）和所述前段行程杆（15）均设有丝杆螺母凸块（144），所述线路板（19）设有两个行程开关（142）。

9.根据权利要求8所述的一种线性致动器，其特征在于：所述后段行程杆（14）连接有回力扭簧（143），所述回力扭簧（143）作用于所述行程凸块（141）。

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