CN112531963B - 一种直线伺服电机电动缸 - Google Patents

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    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby

Abstract

一种直线伺服电机电动缸，涉及到电动缸的控制领域，包括前导向组件；后导向组件，所述后导向组件上设有编码器系统；直线伺服电机，包括初级和与所述初级同轴设定的次级；所述初级的两端分别与所述前导向组件、后导向组件固定；所述次级位于所述初级内部且所述次级与所述初级之间留有气隙；所述次级的前端穿出所述前导向组件，所述次级的尾端穿出所述后导向组件与所述编码器系统连接；通过利用直线伺服电机形成电动缸，在具备了传统伺服电动缸的运动功能时，还可以消除传统伺服电动缸出现的刚性不足、存在反向间隙、易磨损的缺陷。

Description

一种直线伺服电机电动缸
技术领域
本发明涉及到电动缸的控制领域，具体为一种直线伺服电机电动缸。
背景技术
目前市场上主流的电动缸为伺服电机驱动滚珠丝杆，中间通过联轴器与减速机转接的形式，这种伺服电动缸虽然能够实现电动缸的正常工作，但是在具体的使用中发现这种伺服电动缸存在整体刚性不够、弹性变形严重、反向间隙和易磨损的问题，使得电动缸的成本较高，投入较大、因此如何在结构上重新设计电动缸以消除上述问题，是设计师不断努力的方向。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种直线伺服电机电动缸的方案，通过利用本方案设计的电动缸，在具备传统伺服电动缸运动功能的同时，还可以消除刚性不足、反向间隙、易磨损的缺陷。
本发明提出的技术方案如下：
一种直线伺服电机电动缸，包括
前导向组件；
后导向组件，所述后导向组件上设有编码器系统；
直线伺服电机，包括初级和与所述初级同轴设定的次级；所述初级的两端分别与所述前导向组件、后导向组件固定；所述次级位于所述初级内部且所述次级与所述初级之间留有气隙；所述次级的前端穿出所述前导向组件，所述次级的尾端穿出所述后导向组件与所述编码器系统连接。
进一步的，所述前导向组件和所述后导向组件内均设置导向轴承，所述次级的两端通过两个所述导向轴承与所述前导向组件、后导向组件活动连接。
进一步的，所述前导向组件面向初级的一端设有第一止口，所述后导向组件面向初级的一端设置第二止口，所述初级的两端分别设有与所述第一止口、第二止口对应的定位凸起，两个所述定位凸起分别插入所述第一止口、第二止口使得初级完成与前导向组件、后导向组件的定位连接。
进一步的，所述次级的前端还连接有前铰叉，所述前铰叉与所述次级的前端通过螺纹连接。
进一步的，所述编码器系统的尾端还设有后铰叉，所述后铰叉与所述后导向组件通过拉杆固定连接。
进一步的，所述前铰叉、次级、前导向组件、初级、后导向组件、编码器系统和后铰叉的中轴线在一条直线上。
进一步的，所述编码器系统包括外壳和设置在所述外壳内部的光栅尺、拖链和读数头；所述外壳的内部还设有导轨和限位滑块，所述次级的尾端伸入所述外壳内部与所述限位滑块固定连接，所述限位滑块设在所述导轨上并可沿所述导轨滑动；所述读数头固定在所述限位滑块上。
进一步的，所述后导向组件面向所述编码器系统的一端设有第三止口，所述外壳通过第三止口实现与所述后导向组件的定位连接。
采用本技术方案所达到的有益效果为：
通过利用直线伺服电机形成电动缸，在具备了传统伺服电动缸的运动功能时，还可以消除传统伺服电动缸出现的刚性不足、存在反向间隙、易磨损的缺陷。
附图说明
图1为本发明提供的直线伺服电动缸的立体结构图。
图2为直线伺服电动缸的剖面图。
图3为编码器系统的内部结构图。
其中：1前铰叉、2前导向组件、3直线伺服电机、4后导向组件、5拉杆、6编码器系统、7后铰叉、21第一止口、31次级、32初级、41第二止口、42第三止口、61光栅尺、62拖链、63限位滑块、64读数头、65导轨、66外壳。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本实施例提供了一种直线伺服电机电动缸，利用直线伺服电机电动缸代替传统的伺服电动缸，解决传统伺服电动缸存在的刚性不足、存在反向间隙和存在易磨损的问题。
具体的，参见图1-图2，直线伺服电机电动缸包括前导向组件2、后导向组件4和设置在前导向组件2、后导向组件4之间的直线伺服电机3；其中直线伺服电机3包括初级32和与初级32同轴设定的次级31；初级32的两端分别与前导向组件2、后导向组件4固定；次级31位于初级32内部且次级31与初级32之间留有气隙；这样次级31与初级32无接触，初级32驱动次级31运动时，能够降低次级31磨损且保证运行精度；同时次级31的前端穿出前导向组件2，次级31的尾端穿出后导向组件4。
本实施例中，为了能够准确的监测并记录次级31的运动数据，在所述后导向组件4上还固定有与编码器系统6，次级31的尾端穿出后导向组件4并与编码器系统6连接，这样通过编码器系统6能够稳定、准确的监测次级31的运动情况。
通过采用线伺服电机电动缸能够有效的降低零部件之间的磨损，对于提高电动缸的速度和精度具有极大的促进作用。
本实施例中，为了进一步的保证次级31的运行精度，前导向组件2和后导向组件4内均设置导向轴承，次级31的两端通过两个导向轴承与前导向组件2、后导向组件4活动连接；利用导向轴承来保证次级31运动的顺利程度，能够降低次级31磨损且保证运行精度。
同时，为了保证连接的稳定性，前导向组件2面向初级32的一端设有第一止口21，后导向组件4面向初级32的一端设置第二止口41，在初级32的两端分别设有与第一止口21、第二止口41对应的定位凸起，当两个定位凸起分别插入第一止口21、第二止口41时，初级32先完成与前导向组件2、后导向组件4的定位，然后再利用螺栓进行锁定，完成初级32与前导向组件2、后导向组件4的固定连接。
本实施例中，为了方便直线伺服电动缸的使用，在次级31的前端连接有前铰叉1，前铰叉1与次级31的前端通过螺纹连接直接连接，这样次级31在运动时可以直接驱动前铰叉1，无中间转接机构，在保证刚性的同时还消除了反向间隙的存在。
同时，本实施例在编码器系统6的尾端还设有后铰叉7，需要注意的是，后铰叉7不与编码器系统6连接而是与后导向组件4通过拉杆5固定连接，后铰叉7与编码器系统6不接触连接是为了在于避免在直线伺服电机电动缸工作时，后铰叉7与编码器系统6产生直接的硬性碰撞，通过不接触起到保护编码器系统6的目的。
可选的，前铰叉1、次级31、前导向组件2、初级32、后导向组件4、编码器系统6和后铰叉7的中轴线在一条直线上，避免占用多余的空间，使其结构更加的紧凑、精度更高。
编码器系统6的选择可以根据实际的情况而定，可以选择直线型编码器系统，还可选择旋转型编码器系统，本实施例中，以直线型编码器系统进行详细的介绍。
具体的，参见图3，编码器系统6包括外壳66和设置在外壳66内部的光栅尺61、拖链62和读数头64；在外壳66的内部还设有导轨65和限位滑块63，次级31的尾端伸入外壳66内部与限位滑块63固定连接，限位滑块63设在导轨65上并可沿导轨65方向滑动；同时读数头64固定在限位滑块63上，用于读取限位滑块63的直线滑动数据从而形成电动缸的伸缩数据。
限位滑块63只能在导轨65上滑动使得限位滑块63限制了次级31的转动，使得初级32在驱动次级31沿着中轴线的方向运动，即实现直线伺服电机电动缸的伸缩动作。
本实施例中，若是将导轨65取消，等同于取消了对限位滑块63的限制，这时次级31转动放开，将直线编码器系统换成旋转编码器系统，这样就实现直线伺服电机电动缸旋转运动和直线运动的来回切换控制。
可选的，光栅尺61和读数头64可替换为磁栅尺及与其配套读数头。
可选的，后导向组件4面向编码器系统6的一端设有第三止口42，编码器系统6的外壳66通过第三止口42实现与后导向组件4的定位连接。
下面以具体的实施例对本发明的直线伺服电机电动缸的工作原理进行说明。
伺服驱动器(未画出)发出信号，直线伺服电机3接收信号，初级32驱动次级31在前导向组件2和后导向组件4的导向轴承上沿轴向滑动并产生转动的趋势，次级31运动带动前铰叉1和限位滑块63随动，限位滑块63限制次级31转动，实现直线伺服电机电动缸的次级31轴向伸缩，读数头64反馈伸缩行程。
本发明提供的直线伺服电机电动缸，其高速度，高精度，低噪声，高效率，快速响应，在具备传统伺服电动缸的运动功能时，还可以消除刚性不足、存在反向间隙、易磨损的缺陷。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种直线伺服电机电动缸，其特征在于，包括
前导向组件(2)；
后导向组件(4)，所述后导向组件(4)上设有编码器系统(6)；
直线伺服电机(3)，包括初级(32)和与所述初级(32)同轴设定的次级(31)；所述初级(32)的两端分别与所述前导向组件(2)、后导向组件(4)固定；所述次级(31)位于所述初级(32)内部且所述次级(31)与所述初级(32)之间留有气隙；所述次级(31)的前端穿出所述前导向组件(2)，所述次级(31)的尾端穿出所述后导向组件(4)与所述编码器系统(6)连接；
所述编码器系统(6)包括外壳(66)和设置在所述外壳(66)内部的光栅尺(61)、拖链(62)和读数头(64)；所述外壳(66)的内部还设有导轨(65)和限位滑块(63)，所述次级(31)的尾端伸入所述外壳(66)内部与所述限位滑块(63)固定连接；
所述限位滑块(63)设在所述导轨(65)上，使得所述限位块和次级沿所述导轨(65)直线滑动；所述导轨被取消后，所述限位滑块和次级作旋转运动；所述读数头(64)固定在所述限位滑块(63)上。
2.根据权利要求1所述的一种直线伺服电机电动缸，其特征在于，所述前导向组件(2)和所述后导向组件(4)内均设置导向轴承，所述次级(31)的两端通过两个所述导向轴承与所述前导向组件(2)、后导向组件(4)活动连接。
3.根据权利要求2所述的一种直线伺服电机电动缸，其特征在于，所述前导向组件(2)面向初级(32)的一端设有第一止口(21)，所述后导向组件(4)面向初级(32)的一端设置第二止口(41)，所述初级(32)的两端分别设有与所述第一止口(21)、第二止口(41)对应的定位凸起，两个所述定位凸起分别插入所述第一止口(21)、第二止口(41)使得初级(32)完成与前导向组件(2)、后导向组件(4)的定位连接。
4.根据权利要求3所述的一种直线伺服电机电动缸，其特征在于，所述次级(31)的前端还连接有前铰叉(1)，所述前铰叉(1)与所述次级(31)的前端通过螺纹连接。
5.根据权利要求4所述的一种直线伺服电机电动缸，其特征在于，所述编码器系统(6)的尾端还设有后铰叉(7)，所述后铰叉(7)与所述后导向组件(4)通过拉杆(5)固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种直线伺服电机电动缸，其特征在于，所述前铰叉(1)、次级(31)、前导向组件(2)、初级(32)、后导向组件(4)、编码器系统(6)和后铰叉(7)的中轴线在一条直线上。
7.根据权利要求6所述的一种直线伺服电机电动缸，其特征在于，所述后导向组件面向所述编码器系统(6)的一端设有第三止口(42)，所述外壳(66)通过第三止口(42)实现与所述后导向组件(4)的定位连接。
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