CN112994346A - 一种致动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传动装置技术领域，特别涉及一种致动器。具有电机组件、减速齿轮组件、安装座、伸缩组件和后端关节轴承组件；所述电机组件输出轴头部的直齿和减速齿轮组件啮合设置于安装座上，所述减速齿轮组件和伸缩组件末端的直齿轮啮合，所述伸缩组件安装于安装座上，所述后端关节轴承组件固定在安装座上端。本发明提高了致动器的整体性，直接在箱体上成型与机壳配合的定位结构。去除了单独在电机组件上使用的前端盖及前端盖密封结构。减少了零件的使用数量及简化了装配工艺，可大大降低生产成本。采用滚珠直径、数量可调的滚动组件，不仅能够有效控制致动器载荷容量，而且在满足使用要求的前提下优化装配结构，降低生产成本。

Description

一种致动器

技术领域

本发明涉及传动装置技术领域，具体涉及一种致动器。

背景技术

致动器是一种将电能直接转换成机械能的传动装置，主要工作原理是通过电机组件驱动丝杆转动从而实现传动，广泛应用于电力、机械、冶金、交通、运输、建筑等行业，具有性能可靠，动作灵敏，运行平稳，推拉力相同，环境适应性好等特点。

现有的致动器大多采用箱体上成型与机壳配合的定位结构，且电机组件需连接前端盖及密封结构，随之而来的问题是致动器零部件较多，结构复杂，装配繁琐，且生产成本较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种致动器。

实现本发明目的的技术方案是：一种致动器，具有电机组件、减速齿轮组件、安装座、伸缩组件和后端关节轴承组件；所述电机组件输出轴头部的直齿和减速齿轮组件啮合设置于安装座内，所述减速齿轮组件和伸缩组件末端的直齿轮啮合，所述伸缩组件安装于安装座上，所述后端关节轴承组件固定在安装座上端，所述伸缩组件包括丝杆、内管、外管，所述丝杆上端依次设置有直齿轮、紧固螺母、第一轴承、第一轴承座、第一滚珠组件、支撑板、第二滚珠组件、第二轴承座、第二轴承和丝杆套块。

进一步的，所述电机组件包括电枢，定子组件和电机端盖、电机锁紧螺钉和碳刷组件；所述定子组件一端密封固定在安装座上的定位槽内，另一端密封固定有电机端盖，所述定子组件内部设置有电枢，所述电机端盖底端内侧开有两个对角设置的螺纹孔，所述安装座上设置有和螺纹孔相对应的螺纹过孔，所述电机锁紧螺钉穿过螺纹过孔锁紧在螺纹孔内，所述碳刷组件设置在电枢上方的安装座底部。

进一步的，所述丝杆顶端输出轴头部的直齿穿过安装座，通过紧固螺母套装有直齿轮，所述直齿轮和减速齿轮组件啮合，所述第一轴承套装在固定于丝杆外的第一轴承座上，所述第二轴承套装在固定于丝杆外的第二轴承座上。

进一步的，所述丝杆外依次安装有内管和外管；所述丝杆套块内设置有内螺纹和丝杆外螺纹套接配合，中部和内管的顶部螺纹紧固连接，外部和外管内壁滑动接触；所述内管底部内侧固定有向外突出的前段关节轴承。

进一步的，所述支撑板上下端面分别开有一圈弧形凹槽；所述第一滚珠组件包括第一滚珠环和若干第一滚珠，所述第二滚珠组件包括第二滚珠环和若干第二滚珠；所述第一滚珠环底部开有一圈第一弧形凹槽，所述若干第一滚珠安装在支撑板弧形凹槽和第一弧形凹槽之间；所述第二滚珠环顶部开有一圈第二弧形凹槽，所述若干第二滚珠安装在支撑板弧形凹槽和第二弧形凹槽之间。

进一步的，所述第一轴承座和第一滚珠环一体成型为第一轴承滚珠座；所述第二轴承座和第二滚珠环一体成型为第二轴承滚珠座。

进一步的，所述丝杆顶端设置有一组锥齿轮组件，所述锥齿轮组件内固定有锥齿轮轴，所述锥齿轮轴将锥齿轮组件输出的动力传递到锥齿轮轴的两端。轴两端可以外接连接件，然后传递到其他无动力输出的副致动器上。

进一步的，所述外管内壁竖直设置有若干凸筋，所述丝杆套块顶端外侧设置有若干和所述若干凸筋配合的导轨槽。

进一步的，所述外管上设置有行程开关组件，所述行程开关组件包括行程板、前行程开关和后行程开关；所述行程板竖直安装在外管内壁的凹槽内，所述前行程开关和后行程开关分别安装在行程板的上下两端。当丝杆套块运行至前行程开关或后行程开关位置时，触碰到前行程开关或后行程开关上的触头来切断电源，从而起到限制行程的目的。

进一步的，所述定子组件和电机端盖接合处设置有第一密封圈，所述定子组件和安装座接合处设置有第二密封圈。

进一步的，所述定子组件包括机壳和若干磁钢，所述磁钢均布在所述机壳内壁，所述机壳内壁上下端分别设置有第一凸台和第二凸台，所述第一凸台距离机壳顶端的轴向距离和第二凸台距离机壳底端的轴向距离均大于3mm，所述第一凸台和第二凸台设置在同一机壳径线上或在径向上与机壳圆心成夹角α，所述夹角α小于两个相邻磁钢两端与机壳圆心形成的夹角β；

所述安装座上设置有直接安装电机组件的安装结构，所述安装结构内设置有容纳机壳的定位槽，有固定碳刷组件的螺钉孔，还设有轴承座孔；

所述定位槽上设置有第一缺口和第二缺口，所述第一缺口和第一凸台径向配合，所述第二缺口和第二凸台径向配合，所述第一凸台和第二凸台的尺寸均分别小于第一缺口和第二缺口的尺寸。

一种致动器电机组件设计方法，利用上述的致动器，包括：

S1.测量所述电机锁紧螺钉外径为φ2，所述螺纹过孔外径为φ1，深度为L1，当电机锁紧螺钉穿过螺纹过孔时，与螺纹过孔中心轴线夹角为φ，所述螺纹孔上端面和螺纹过孔上端面的距离为L2，则电机锁紧螺钉尾部倾斜半径R1=L2*tanφ+cosφ*(φ2/2)；

S2.测量所述螺纹孔圆心与机壳圆心的距离为D，所述第二凸台和第二缺口配合后存在一个最大径向夹角δ，设锁紧螺钉极限倾斜时外圆与机壳圆心切向夹角为γ，则γ=2*arcsin（R1/D）+δ，则锁紧螺钉极限倾斜时形成的半径为D*sin[arcsin(R1/D)+δ] ，所述螺纹孔上端开有导向倒角半径为R，当R＞D*sin[arcsin(R1/D)+δ]时，所述锁紧螺钉就可自由的通过导向倒角落入螺纹孔内；

S3.若由于结构限制无法设置对应的R，则也可以通过增加L1，使倾斜角φ变小，降低电机锁紧螺钉的倾斜幅度，使得其能自由导入螺纹孔内。

采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：

（1）本发明提高了致动器的整体性，直接在箱体上成型与机壳配合的定位结构。去除了单独在电机组件上使用的前端盖及前端盖密封结构。减少了零件的使用数量及简化了装配工艺，可大大降低生产成本。

（2）本发明采用滚珠直径、数量可调的滚动组件，不仅能够有效控制致动器载荷容量，而且在满足使用要求的前提下优化装配结构，降低生产成本。

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为本发明的结构示意图；

图2为本发明内部齿轮组结构示意图；

图3为本发明右视图；

图4为图3 A-A向剖视图；

图5为图4的局部放大图A；

图6为实施例2剖视图的局部放大图A’；

图7为本发明安装座和电机组件的俯视图；

图8为图7 B-B向剖视图；

图9为本发明后视图；

图10为图9 C-C向剖视图；

图11为本发明行程开关组件结构示意图；

图12为本发明机壳结构图；

图13为本发明机壳设计示意图；

图14为本发明设计示意图；

图15为本发明的部分夹角示意图；

图16为本发明的安装座结构示意图。

具体实施方式

（实施例1）

见图1和图2，本发明具有电机组件1、减速齿轮组件2、安装座4、伸缩组件5和后端关节轴承组件6；电机组件1输出轴头部的直齿和减速齿轮组件2啮合设置于安装座4内，减速齿轮组件2和伸缩组件5末端的直齿轮啮合，伸缩组件5安装于安装座4上，后端关节轴承组件6固定在安装座4上端。

见图7、8，电机组件1包括电枢11，定子组件12和电机端盖13、电机锁紧螺钉14和碳刷组件15；定子组件12一端密封固定在安装座4上的定位槽412内，另一端密封固定有电机端盖13，定子组件12内部设置有电枢11，电机端盖13底端内侧开有两个对角设置的螺纹孔131，安装座4上设置有和螺纹孔131相对应的螺纹过孔41，电机锁紧螺钉14穿过螺纹过孔41锁紧在螺纹孔131内，碳刷组件15设置在电枢11上方的安装座4底部。

见图2至图5，伸缩组件5包括丝杆51、内管52、外管53，丝杆51上端依次设置有直齿轮54、紧固螺母518、锁紧垫片519、第一轴承55、第一轴承座56、第一滚珠组件57、支撑板58、第二滚珠组件59、第二轴承座510、第二轴承511和丝杆套块514；丝杆51顶端输出轴头部的直齿穿过安装座4，通过紧固螺母518套装有直齿轮54，直齿轮54和减速齿轮组件2啮合，第一轴承55套装在固定于丝杆51外的第一轴承座56上，直齿轮54和第一轴承座56之间安装有锁紧垫片519，第二轴承511套装在固定于丝杆51外的第二轴承座510上，丝杆51下端顶部通过丝杆紧固螺钉512固定有1个平垫圈513。

丝杆51外依次安装有内管52和外管53；丝杆套块514内设置有内螺纹和丝杆51外螺纹套接配合，中部和内管52的顶部螺纹紧固连接，外部和外管53内壁滑动接触；内管52底部内侧固定有向外突出的前段关节轴承515。

支撑板58上端面和下端面分别开有一圈环绕丝杆51开设的支撑板弧形凹槽58a；第一滚珠组件57包括第一滚珠环57a和若干第一滚珠57b，第二滚珠组件59包括第二滚珠环59a和若干第二滚珠59b；第一滚珠环57a底部开有一圈环绕丝杆51开设的第一弧形凹槽57a1，若干第一滚珠57b安装在支撑板弧形凹槽58a和第一弧形凹槽57a1之间；第二滚珠环59a顶部开有一圈环绕丝杆51开设的第二弧形凹槽59a1，若干第二滚珠59b安装在支撑板弧形凹槽58a和第二弧形凹槽59a1之间。

丝杆51顶端设置有一组锥齿轮组件3，锥齿轮组件3内固定有锥齿轮轴31。锥齿轮轴31将锥齿轮组件3输出的动力传递到锥齿轮轴31的两端，锥齿轮轴31两端可以外接连接件，然后传递到其他无动力输出无电机组件的副致动器上。

见图8和图12，定子组件12和电机端盖13接合处设置有第一密封圈15，定子组件12和安装座4接合处设置有第二密封圈16。

定子组件12包括机壳121和若干磁钢122，磁钢122均布在机壳121内壁，机壳121内壁上下端分别设置有第一凸台121a和第二凸台121b，第一凸台121a距离机壳121顶端的轴向距离和第二凸台121b距离机壳121底端的轴向距离均大于3mm，第一凸台121a和第二凸台121b设置在同一机壳径线上或在径向上与机壳圆心成夹角α，夹角α小于两个相邻磁钢122两端与机壳圆心形成的夹角β；安装座4上设置有直接安装电机组件1的安装结构411，安装结构411内设置有容纳机壳的定位槽412，有固定碳刷组件15的螺钉孔413，还设有轴承座孔414；定位槽412上设置有第一缺口42和第二缺口132，第一缺口42和第一凸台121a径向配合，第二缺口132和第二凸台121b径向配合，第一凸台121a和第二凸台121b的尺寸均分别小于第一缺口42和第二缺口132的尺寸。

见图9和图10，外管53内壁竖直设置有若干凸筋531，丝杆套块514顶端外侧设置有若干和若干凸筋531配合的导轨槽514a。

见图11，外管53上设置有行程开关组件7，行程开关组件7包括行程板71、前行程开关72和后行程开关73；行程板71竖直安装在外管53内壁的凹槽内，前行程开关72和后行程开关73分别安装在行程板71的上下两端。当丝杆套块514运行至前行程开关72或后行程开关73位置时，触碰到前行程开关72或后行程开关73上的触头来切断电源，从而起到限制行程的目的。

（实施例2）

见图6，本实施例与实施例1基本相同，其区别特征在于：第一轴承座56和第一滚珠环57a一体成型为第一轴承滚珠座516；第二轴承座510和第二滚珠环59a一体成型为第二轴承滚珠座517。

见图8、图12至图15，一种关于上述致动器的致动器电机组件设计方法，包括：

S1.测量电机锁紧螺钉14外径为φ2，螺纹过孔41外径为φ1，深度为L1，当电机锁紧螺钉14穿过螺纹过孔41时，与螺纹过孔41中心轴线夹角为φ，螺纹孔131上端面和螺纹过孔41上端面的距离为L2，则电机锁紧螺钉14尾部倾斜半径为R1=L2*tanφ+cosφ*(φ2/2)。

S2.测量所述螺纹孔131圆心与机壳121圆心的距离为D，所述第二凸台121b和第二缺口132配合后存在一个最大径向夹角δ，设锁紧螺钉14极限倾斜时外圆与机壳121圆心切向夹角为γ，则γ=2*arcsin（R1/D）+δ，则锁紧螺钉14极限倾斜时形成的半径为D*sin[arcsin(R1/D)+δ]，所述螺纹孔131上端开有导向倒角131a半径为R，当R＞D*sin[arcsin(R1/D)+δ]时，所述锁紧螺钉14就可自由的通过导向倒角131a落入螺纹孔131内。

S3.若由于结构限制无法设置对应的R，则也可以通过增加L1，使倾斜角φ变小，降低电机锁紧螺钉14的倾斜幅度，使得其能自由导入螺纹孔131内。

本发明的工作原理为：电机通电后运行通过电机输出轴头部的直齿上的直齿带动减速齿轮组件2运动，将电机输入的高转速低扭矩的动力转化为低转速高转矩的动力输出。减速齿轮组件2带动直齿轮54旋转时，带动丝杆51旋转，丝杆51旋转时推动丝杆套块514轴向运动，丝杆套块514和内管52外螺纹固定连接，所以内管52跟随丝杆套块514前后运动。另一方面，在丝杆51头部还设置有锥齿轮组件3，丝杆51转动时，带动锥齿轮组件3旋转使得锥齿轮轴31获得输出扭矩和转速，当需要副致动器连接时，增加连接件即可同时推出和缩回。

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 (12)

1.一种致动器，其特征在于：具有电机组件（1）、减速齿轮组件（2）、安装座（4）、伸缩组件（5）和后端关节轴承组件（6）；所述电机组件（1）输出轴头部的直齿和减速齿轮组件（2）啮合设置于安装座（4）内，所述减速齿轮组件（2）和伸缩组件（5）末端的直齿轮啮合，所述伸缩组件（5）安装于安装座（4）上，所述后端关节轴承组件（6）固定在安装座（4）上端，所述伸缩组件（5）包括丝杆（51）、内管（52）、外管（53），所述丝杆（51）上端依次设置有直齿轮（54）、紧固螺母（518）、第一轴承（55）、第一轴承座（56）、第一滚珠组件（57）、支撑板（58）、第二滚珠组件（59）、第二轴承座（510）、第二轴承（511）和丝杆套块（514）。

2.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于：所述电机组件（1）包括电枢（11），定子组件（12）和电机端盖（13）、电机锁紧螺钉（14）和碳刷组件（15）；所述定子组件（12）一端密封固定在安装座（4）上的定位槽（412）内，另一端密封固定有电机端盖（13），所述定子组件（12）内部设置有电枢（11），所述电机端盖（13）底端内侧开有两个对角设置的螺纹孔（131），所述安装座（4）上设置有和螺纹孔（131）相对应的螺纹过孔（41），所述电机锁紧螺钉（14）穿过螺纹过孔（41）锁紧在螺纹孔（131）内，所述碳刷组件（15）设置在电枢（11）上方的安装座（4）底部。

3.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于：所述丝杆（51）顶端输出轴头部的直齿穿过安装座（4），通过紧固螺母（518）套装有直齿轮（54），所述直齿轮（54）和减速齿轮组件（2）啮合，所述第一轴承（55）套装在固定于丝杆（51）外的第一轴承座（56）上，所述第二轴承（511）套装在固定于丝杆（51）外的第二轴承座（510）上。

4.根据权利要求3所述的致动器，其特征在于：所述丝杆（51）外依次安装有内管（52）和外管（53）；所述丝杆套块（514）内设置有内螺纹和丝杆（51）外螺纹套接配合，中部和内管（52）的顶部螺纹紧固连接，外部和外管（53）内壁滑动接触；所述内管（52）底部内侧固定有向外突出的前段关节轴承（515）。

5.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于：所述支撑板（58）上下端面分别开有一圈弧形凹槽（58a）；所述第一滚珠组件（57）包括第一滚珠环（57a）和若干第一滚珠（57b），所述第二滚珠组件（59）包括第二滚珠环（59a）和若干第二滚珠（59b）；所述第一滚珠环（57a）底部开有一圈第一弧形凹槽（57a1），所述若干第一滚珠（57b）安装在支撑板弧形凹槽（58a）和第一弧形凹槽（57a1）之间；所述第二滚珠环（59a）顶部开有一圈第二弧形凹槽（59a1），所述若干第二滚珠（59b）安装在支撑板弧形凹槽（58a）和第二弧形凹槽（59a1）之间。

6.根据权利要求5所述的致动器，其特征在于：所述第一轴承座（56）和第一滚珠环（57a）一体成型为第一轴承滚珠座（516）；所述第二轴承座（510）和第二滚珠环（59a）一体成型为第二轴承滚珠座（517）。

7.根据权利要求3至6中任一所述的致动器，其特征在于：所述丝杆（51）顶端设置有一组锥齿轮组件（3），所述锥齿轮组件（3）内固定有锥齿轮轴（31），所述锥齿轮轴（31）将锥齿轮组件（3）输出的动力传递到锥齿轮轴（31）的两端。

8.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于：所述外管（53）内壁竖直设置有若干凸筋（531），所述丝杆套块（514）顶端外侧设置有若干和所述若干凸筋（531）配合的导轨槽（514a）。

9.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于：所述外管（53）上设置有行程开关组件（7），所述行程开关组件（7）包括行程板（71）、前行程开关（72）和后行程开关（73）；所述行程板（71）竖直安装在外管（53）内壁的凹槽内，所述前行程开关（72）和后行程开关（73）分别安装在行程板（71）的上下两端。

10.根据权利要求2所述的致动器，其特征在于：所述定子组件（12）和电机端盖（13）接合处设置有第一密封圈（15），所述定子组件（12）和安装座（4）接合处设置有第二密封圈（16）。

11.根据权利要求2所述的致动器，其特征在于：所述定子组件（12）包括机壳（121）和若干磁钢（122），所述磁钢（122）均布在所述机壳（121）内壁，所述机壳（121）内壁上下端分别设置有第一凸台（121a）和第二凸台（121b），所述第一凸台（121a）距离机壳（121）顶端的轴向距离和第二凸台（121b）距离机壳（121）底端的轴向距离均大于3mm，所述第一凸台（121a）和第二凸台（121b）设置在同一机壳径线上或在径向上与机壳圆心成夹角α，所述夹角α小于两个相邻磁钢（122）两端与机壳圆心形成的夹角β；

所述安装座（4）上设置有直接安装电机组件（1）的安装结构（411），所述安装结构（411）内设置有容纳机壳的定位槽（412），有固定碳刷组件（15）的螺钉孔（413），还设有轴承座孔（414）；

所述定位槽（412）上设置有第一缺口（42）和第二缺口（132），所述第一缺口（42）和第一凸台（121a）径向配合，所述第二缺口（132）和第二凸台（121b）径向配合，所述第一凸台（121a）和第二凸台（121b）的尺寸均分别小于第一缺口（42）和第二缺口（132）的尺寸。

12.一种致动器电机组件设计方法，其特征在于：利用权利要求11中的致动器，包括：

S1.测量所述电机锁紧螺钉（14）外径为φ2，所述螺纹过孔（41）外径为φ1，深度为L1，当电机锁紧螺钉（14）穿过螺纹过孔（41）时，与螺纹过孔（41）中心轴线夹角为φ，所述螺纹孔（131）上端面和螺纹过孔（41）上端面的距离为L2，则电机锁紧螺钉（14）尾部倾斜半径为R1=L2*tanφ+ cosφ*(φ2/2)；

S2.测量所述螺纹孔（131）圆心与机壳（121）圆心的距离为D，所述第二凸台（121b）和第二缺口（132）配合后存在一个最大径向夹角δ，设锁紧螺钉（14）极限倾斜时外圆与机壳（121）圆心切向夹角为γ，则γ=2*arcsin（R1/D）+δ，则锁紧螺钉（14）极限倾斜时形成的半径为D*sin[arcsin(R1/D)+δ] ，所述螺纹孔（131）上端开有导向倒角（131a）半径为R，当R＞D*sin[arcsin(R1/D)+δ]时，所述锁紧螺钉（14）就可自由的通过导向倒角（131a）落入螺纹孔（131）内；

S3.若由于结构限制无法设置对应的R，则也可以通过增加L1，使倾斜角φ变小，降低电机锁紧螺钉（14）的倾斜幅度，使得其能自由导入螺纹孔（131）内。

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