CN113833817A - 一种线性致动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线性致动器，涉及一种驱动装置。技术方案为一种线性致动器，包括电机总成，以及至少一根丝杆，所述丝杆周向固定，且所述丝杆外螺纹连接有螺母，所述电机总成驱动所述丝杆和所述螺母相对旋转，所述丝杆由电机总成驱动而沿自身轴向移动，所述电机总成的一侧设置有压电元件，所述电机总成驱动丝杆移动时直接或间接给所述压电元件施加作用力。本申请结构合理，通过压电片读数来反映致动器工作是否受阻，同时反映电机总成是否过载，使得使用人员可以根据情况做出调整。

Description

一种线性致动器

技术领域

本发明涉及一种驱动装置，特别涉及一种线性致动器。

背景技术

线性致动器，又名电动螺杆或电动缸或电动推杆，最主要的功能是将负载作直线的移动，类似气缸或液压缸。主要包括电机和推杆，通过传动结构，将电机的旋转运动转换为推杆的直线运动，一般有额定运转率要求。

线性致动器广泛用于可调节家具领域，例如床、桌或椅，其中，线性致动器用于调节例如桌的高度或床的垫子表面的高度。在线性致动器进行调节的过程中，若是调节受到的阻力过大，容易导致致动器过载和受损；同时，若阻碍致动器运行的为人体，线性致动器持续工作也容易对人体造成伤害。

发明内容

为了减小致动器因受阻而过载和受损的几率，避免致动器持续工作而对阻碍的人体造成伤害，本申请提供一种线性致动器。

本申请提供一种线性致动器，采用如下方案：

一种线性致动器，包括电机总成，以及至少一根丝杆，所述丝杆周向固定，且所述丝杆外螺纹连接有螺母，所述电机总成驱动所述丝杆和所述螺母相对旋转，所述丝杆由所述电机总成驱动而沿自身轴向移动，所述电机总成的一侧设置有压电元件，所述电机总成驱动所述丝杆移动时直接或间接给所述压电元件施加作用力。

通过采用上述方案，在电机总成开始工作时，电机总成驱动丝杆和螺母相对旋转，丝杆和螺母之间构成丝杠螺母机构，限制螺母位置，使得丝杆可以沿轴向移动，电机总成正常工作过程中压电片读数不变，若是丝杆伸缩受到阻碍，所受阻力传导给电机总成，电机总成所受的力再直接或间接作用到压电元件上，会使得压电元件的读数发生变化，此时可以设置提醒器进行提醒，使用人员再根据需要停止致动器或者采取其他措施；压电元件的读数侧面反映了电机总成工作时所受的力大小，电机总成的正常承受力存在一个范围，此范围对应压电元件的一个读数范围，若是压电元件的读数超出此范围，则表明电机总成的受力超出其正常承受范围，可以设置提醒器进行提醒，使用人员再根据需要停止致动器或采取措施，避免致动器过载损坏；同时，若阻碍致动器工作的为人体，也能够避免致动器持续工作而对造成阻碍的人体造成伤害。

可选地，所述压电元件的一侧设置有缓冲垫，所述压电元件的受力直接或间接作用于所述缓冲垫。

通过采用上述方案，缓冲垫可以设置在压电元件的任意一边，缓冲垫对压电元件起到缓冲作用，避免电机总成施加给压电元件的力过大而导致压电元件损坏。

可选地，所述电机总成包括底座，所述压电元件的两侧分别抵接于所述底座和所述缓冲垫，所述缓冲垫背向所述压电元件的一侧还设置有外端盖，所述外端盖固定设置，所述缓冲垫安装固定在所述外端盖上。

通过采用上述方案，利用底座和外端盖将压电元件和缓冲垫保护在两者之间，使得压电元件和缓冲垫不易受到外部影响。

可选地，所述外端盖上设置有嵌槽，所述缓冲垫嵌设在所述嵌槽内。

通过采用上述方案，在外端盖上设置嵌槽以嵌设缓冲垫，方便定位缓冲垫，防止缓冲垫的位置发生偏移。

可选地，所述外端盖上设置有连接柱，所述底座上对应设置有穿孔，所述连接柱嵌设在所述穿孔内，所述外端盖和所述底座之间留有间隙。

通过采用上述方案，方便定位外端盖和底座的相对位置，使得压电元件和缓冲垫位于指定位置。

可选地，还包括外套管，所述电机总成周向固定在所述外套管内，所述丝杆包括一级丝杆和二级丝杆，所述螺母包括一级螺母和二级螺母，所述外套管内设置有驱动铝管，所述驱动铝管由所述电机总成直接驱动旋转，所述一级丝杆套接在所述驱动铝管内并与其周向固定，所述一级丝杆内部空心，所述二级丝杆套接在所述一级丝杆内，所述一级螺母套接在所述一级丝杆外并与其螺纹连接，所述一级螺母与所述外套管固定连接，所述二级螺母固定连接于所述一级丝杆，所述二级螺母套接在所述二级丝杆上并与其螺纹连接，所述二级丝杆的端部固定连接有外顶板，所述外顶板上固定连接有外管，所述外管套接在所述外套管外并与其周向固定。

通过采用上述方案，电机总成直接带动驱动铝管转动，外套管和电机总成固定连接，一级螺母又与外套管固定连接，一级丝杆与驱动铝管周向固定，所以一级丝杆随着驱动铝管一同转动，一级丝杆转动过程中与一级螺母构成丝杆螺母机构，使得一级丝杆沿着轴向伸缩，同理，一级丝杆带动二级螺母转动，二级丝杆由于外顶板和外管的限位而无法转动，使得二级螺母和二级丝杆之间构成丝杆螺母机构，使得二级丝杆同时沿着轴向伸缩，同理可以设置多根丝杆同时进行伸缩；同时，由于一级丝杆与一级螺母构成丝杆螺母机构，一级螺母又与外套管固定连接，所以在丝杆受到阻碍时，力从丝杆上传导到一级螺母和外套管上，力由外套管内进行传导，电机总成被保护在外套管内，从而可以有效保护电机总成。

可选地，所述外管内还依次套接有中管和内管，所述外套管套接在所述内管内，所述二级螺母轴向固定于所述中管的一端，所述二级螺母与所述中管转动连接，所述内管的端部固定连接有内顶板，所述外端盖与所述外顶板固定连接，所述外管滑动连接于所述中管的外壁，所述中管滑动连接于所述内管的外壁。

通过采用上述方案，设置中管和内管，使得一级丝杆和二级丝杆在伸缩过程中都被管包住，起到保护致动器内部结构的作用。

可选地，所述中管和所述内管的外壁上皆安装固定有滑块。

通过采用上述方案，方便一级丝杆和二级丝杆伸缩过程中外管与中管之间、中管与内管之间相对滑动。

可选地，所述外管和所述中管的端部皆安装固定有衬套。

通过采用上述方案，设置衬套进行密封，避免杂质进入到致动器内部。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、实时监测电机总成所受到的反作用力，避免致动器因受到阻碍而过载和受损；

2、可以设置多根丝杆，同步进行伸缩，使得致动器的控制距离大。

附图说明

图1是实施例的总体结构示意图；

图2是图1中A部分的放大图；

图3是图1中B部分的放大图；

图4是图1中C部分的放大图；

图5是实施例的部分结构爆炸图。

附图标记：1、电机总成；2、丝杆；3、螺母；4、压电元件；5、缓冲垫；6、底座；7、外端盖；8、嵌槽；9、连接柱；10、穿孔；11、外套管；12、一级丝杆；13、二级丝杆；14、一级螺母；15、二级螺母；16、驱动铝管；17、外顶板；18、外管；19、中管；20、内管；21、内顶板；22、滑块；23、衬套；24、连接件；25、滑动卡环；26、中管座；27、滑动圈。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本发明实施例公开了一种线性致动器，如图1所示，包括电机总成1，电机总成1可以是电机和行星齿轮组，也可以单单就是电机，本实施例中为电机和行星齿轮组的组合，同时，设置有至少一根丝杆2，本实施例中丝杆2设置有两根，分别为一级丝杆12和二级丝杆13，设置有两个螺母3，分别为一级螺母14和二级螺母15，由电机总成1提供动力，一级螺母14和一级丝杆12之间构成丝杠螺母3机构，二级螺母15和二级丝杆13之间构成丝杠螺母3机构，在一级螺母14、二级螺母15相对于一级丝杆12、二级丝杆13转动时，一级丝杆12和二级丝杆13则可以对应伸缩。

结合图1和图3所示，行星齿轮组为行星减速器，电机转轴经过行星齿轮组的减速后连接有连接件24，一级丝杆12和二级丝杆13外套接有驱动铝管16，一级丝杆12套接在驱动铝管16内，一级丝杆12内部中空，并且二级丝杆13套接在一级丝杆12内，连接件24套接在驱动铝管16的一端，在驱动铝管16的外壁上设置有沿其轴向设置的凹槽，在连接件24的内壁上对应设置有凸起，凸起嵌设在凹槽内，从而使得连接件24和驱动铝管16周向固定，在电机总成1工作时，通过连接件24的传动，能够带动驱动铝管16转动。

在一级丝杆12和驱动铝管16之间设置有滑动卡环25，滑动卡环25套接在一级丝杆12的端部，并且一级丝杆12上设置有孔，滑动卡环25部分嵌入孔内，从而使得滑动卡环25和一级丝杆12相对固定，在驱动铝管16的内壁上也设置有沿其轴向设置的凹槽，滑动卡环25的外壁上也设置有凸起，凸起嵌设在凹槽内，使得滑动卡环25和驱动铝管16周向固定。

结合图1和图4所示，电机总成1外套接有外套管11，外套管11的内壁上设置有沿其轴向设置的凹槽，电机总成1的外壁上对应设置有凸起，凸起嵌设在凹槽内，使得外套管11和电机总成1周向固定，一级螺母14设置在驱动铝管16背离连接件24的一端，并且一级螺母14固定连接在外套管11上，一级螺母14套接在一级丝杆12上并与其螺纹连接。

当电机总成1工作时，电机总成1的转轴带动连接件24转动，由于连接件24和驱动铝管16周向固定，使得驱动铝管16随之转动；而滑动卡环25又固定在一级丝杆12上，滑动卡环25和驱动铝管16周向固定，但是滑动卡环25又可以沿着驱动铝管16的轴向滑动，所以在驱动铝管16转动时一级丝杆12随之转动；由于外套管11和电机总成1周向固定，并且一级螺母14卡接固定在外套管11的一端，所以一级螺母14相对于电机总成1不转动，则在一级丝杆12转动时一级螺母14不转动，一级螺母14和一级丝杆12之间构成丝杠螺母机构，使得一级丝杆12沿轴向移动，即一级丝杆12伸缩，此时滑动卡环25沿驱动铝管16的轴向滑动。

结合图2和图5所示，电机总成1设置有底座6，底座6部分套接在外套管11内，底座6一侧设置有外端盖7，外端盖7固定连接在外套管11上，并且底座6部分被限位夹在外套管11的端壁和外端盖7之间；外端盖7上设置有多根连接柱9，底座6上对应设置有多个穿孔10，连接柱9穿过穿孔10，并且连接柱9上设置有螺纹孔，螺纹孔内螺纹连接有螺栓，螺栓上套接有垫片，垫片压住底座6，外端盖7和底座6之间留有间隙。在底座6和外端盖7之间设置有压电元件4，压电元件4与底座6抵接，并且压电元件4背向底座6的一侧抵接有缓冲垫5，外端盖7上设置有嵌槽8，缓冲垫5嵌设在嵌槽8内。

在致动器运动受阻时，力通过一级丝杆12传递到一级螺母14上，再从一级螺母14传递到外套管11上，外套管11的受力再传递到底座6上，使得底座6向外端盖7侧移动以压迫压电元件4，此时驱动铝管16和电机总成1设置在外套管11内，三者轴向保持不动，或者说三者是一同轴向移动的，所以力是通过外套管11传递给底座6，再带动底座6向外端盖7移动，使得压电元件4受到挤压而引起读数变化。

结合图1和图4所示，二级螺母15固定连接在一级丝杆12背离滑动卡环25的一端，二级螺母15套接在二级丝杆13的一端并与其螺纹连接，二级丝杆13背离二级螺母15的一端固定有滑动圈27，滑动圈27套接在一级丝杆12内。二级丝杆13连接有二级螺母15的一端通过螺栓固定连接有外顶板17，并且二级丝杆13的端部为非圆形而与外顶板17周向固定，外顶板17上固定连接有外管18，外管18套接在外套管11外以起到保护作用，外管18内依次套接有中管19和内管20，外套管11套接在内管20内，外管18、中管19和内管20皆为方管，所以三者皆和电机总成1周向固定，当二级螺母15随着一级丝杆12一同转动时，二级丝杆13受到外顶板17和外管18的限制而周向固定，二级螺母15和二级丝杆13之间构成丝杠螺母机构，使得二级丝杆13同时伸缩，一级丝杆12和二级丝杆13同时伸出或缩回。

结合图3和图5所示，内管20的一端内部固定连接有内顶板21，内顶板21上也设置有多个穿孔10，外端盖7上的连接柱9穿过穿孔10并螺纹连接有螺栓，螺栓上套接有垫片并压住内顶板21，则内管20和电机总成1周向固定，并且外端盖7和内顶板21抵接。

在安装时，内管20或内顶板21安装固定，电机总成1工作以驱动一级丝杆12和二级丝杆13伸出，外顶板17和外管18随之移动，当移动受到阻碍时，或者说一级丝杆12和二级丝杆13的伸出受到阻碍时，反作用力作用到电机总成1和外套管11上，通过底座6的传递而挤压压电元件4，从而通过压电元件4的数据读数即可反应出电机总成1所受的反作用力大小，及时关闭电机总成1或采取其他措施，避免电机总成1过载和损坏。

结合图1和图4所示，中管19的端部安装固定有中管座26，二级螺母15转动连接在中管座26上，二级丝杆13伸出时，带动外顶板17和外管18移动；一级丝杆12伸出时，带动中管19移动；从而使得二级丝杆13始终保护在外管18和外套管11内，一级丝杆12始终保护在中管19和外套管11内。

结合图1和图2所示，为了减小外管18、中管19伸缩时的摩擦，在中管19的外壁和内管20的外壁上皆安装固定了滑块22，外管18伸缩时与滑块22滑动连接，中管19伸缩时与滑块22滑动连接。

为了避免杂质从外管18和中管19之间的间隙、中管19和内管20之间的间隙进入，亦为了避免外管18和中管19在伸缩时因间隙而摆动不稳，在外管18背离外顶板17的一端、中管19背离二级螺母15的一端皆安装固定了衬套23，外管18上的衬套23滑动连接在中管19上，中管19上的衬套23滑动连接在内管20上。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种线性致动器，包括电机总成（1），以及至少一根丝杆（2），所述丝杆（2）周向固定，且所述丝杆（2）外螺纹连接有螺母（3），所述电机总成（1）驱动所述丝杆（2）和所述螺母（3）相对旋转，所述丝杆（2）由所述电机总成（1）驱动而沿自身轴向移动，其特征在于：所述电机总成（1）的一侧设置有压电元件（4），所述电机总成（1）驱动所述丝杆（2）移动时直接或间接给所述压电元件（4）施加作用力。

2.根据权利要求1所述的一种线性致动器，其特征在于：所述压电元件（4）的一侧设置有缓冲垫（5），所述压电元件（4）的受力直接或间接作用于所述缓冲垫（5）。

3.根据权利要求2所述的一种线性致动器，其特征在于：所述电机总成（1）包括底座（6），所述压电元件（4）的两侧分别抵接于所述底座（6）和所述缓冲垫（5），所述缓冲垫（5）背向所述压电元件（4）的一侧还设置有外端盖（7），所述外端盖（7）固定设置，所述缓冲垫（5）安装固定在所述外端盖（7）上。

4.根据权利要求3所述的一种线性致动器，其特征在于：所述外端盖（7）上设置有嵌槽（8），所述缓冲垫（5）嵌设在所述嵌槽（8）内。

5.根据权利要求3所述的一种线性致动器，其特征在于：所述外端盖（7）上设置有连接柱（9），所述底座（6）上对应设置有穿孔（10），所述连接柱（9）嵌设在所述穿孔（10）内，所述外端盖（7）和所述底座（6）之间留有间隙。

6.根据权利要求1所述的一种线性致动器，其特征在于：还包括外套管（11），所述电机总成（1）周向固定在所述外套管（11）内，所述丝杆（2）包括一级丝杆（12）和二级丝杆（13），所述螺母（3）包括一级螺母（14）和二级螺母（15），所述外套管（11）内设置有驱动铝管（16），所述驱动铝管（16）由所述电机总成（1）直接驱动旋转，所述一级丝杆（12）套接在所述驱动铝管（16）内并与其周向固定，所述一级丝杆（12）内部空心，所述二级丝杆（13）套接在所述一级丝杆（12）内，所述一级螺母（14）套接在所述一级丝杆（12）外并与其螺纹连接，所述一级螺母（14）与所述外套管（11）固定连接，所述二级螺母（15）固定连接于所述一级丝杆（12），所述二级螺母（15）套接在所述二级丝杆（13）上并与其螺纹连接，所述二级丝杆（13）的端部固定连接有外顶板（17），所述外顶板（17）上固定连接有外管（18），所述外管（18）套接在所述外套管（11）外并与其周向固定。

7.根据权利要求6所述的一种线性致动器，其特征在于：所述外管（18）内还依次套接有中管（19）和内管（20），所述外套管（11）套接在所述内管（20）内，所述二级螺母（15）轴向固定于所述中管（19）的一端，所述二级螺母（15）与所述中管（19）转动连接，所述内管（20）的端部固定连接有内顶板（21），所述外端盖（7）与所述外顶板（17）固定连接，所述外管（18）滑动连接于所述中管（19）的外壁，所述中管（19）滑动连接于所述内管（20）的外壁。

8.根据权利要求7所述的一种线性致动器，其特征在于：所述中管（19）和所述内管（20）的外壁上皆安装固定有滑块（22）。

9.根据权利要求7所述的一种线性致动器，其特征在于：所述外管（18）和所述中管（19）的端部皆安装固定有衬套（23）。

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