CN114593185A - 一种大行程多级自锁防粘死电动伸缩机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于电动伸缩机构领域并提供了一种大行程多级自锁防粘死电动伸缩机构。它是使用多级伸缩套和多级丝杠相互配合的方式来同时实现侧向大行程和大负载的功能，能有效的解决工程中侧向大负载工况。多级伸缩套设计有楔形导向装置和锁紧装置，能保证在运动过程中的平稳性和同心度，在运动到限位时楔形导向装置和锁紧装置通过斜面接触锁紧并接触长度足够长保证机构的刚度并实现自锁功能。多级丝杠和多级伸缩套通过法兰连接为一体共同运动，提高其承受侧向大负载能力和刚度。在法兰上安装力传感器，对运动过程中的轴向力进行监测，相邻的丝杠之间装有滚珠装置，能防止因轴向力过大造成丝杠粘死问题，提高整个机构的可靠性和寿命，拓展其应用领域。

Description

一种大行程多级自锁防粘死电动伸缩机构

技术领域

本发明涉及一种可以进行伸缩承载大负载大行程的多级电动丝杠伸缩机构。

背景技术

电动伸缩机构一般是用丝杠作为驱动载体，利用电机提供驱动力将丝杠的螺旋运动转换为直线运动从而完成对负载的移动。电动伸缩机构可以用单级或者多级的丝杠组合满足多种不同大小的行程，因此在航空航天、汽车制造、冶金化工等多个领域得到广泛应用。利用丝杠作为伸缩载体的电动伸缩机构，在需要水平运动的工作状态时，随着丝杠逐渐的伸出整体的重心会向伸出的一侧偏移，丝杠的同心性会在重力的作用下产生偏离，增加丝杠螺纹之间的摩擦力和相邻两级丝杠间的轴向锁紧力，造成丝杠磨损、螺纹损坏、丝杠粘死等机械故障，这不仅会令伸缩机构有效工作时间下降，而且会令伸缩机构可靠性和寿命降低。而目前使用的丝杠伸缩机构一般只能承受轴向载荷，无法承受侧向载荷，这就限制了电动伸缩机构在很多重要领域的应用，例如在无人机探测试验中提供空域背景的空中目标。因此，研制出具有大行程且能承受较大侧向负载的多级自锁防粘死的电动伸缩机构，是实现其多工况工作的关键所在，而且这将极大的拓展其应用领域。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种大行程多级自锁防粘死电动伸缩机构，该机构是使用多级丝杠机构和多级伸缩套机构相互配合的方式进行大行程、大负载的伸缩运动，在相邻的丝杠之间加装滚珠装置，多级丝杠上设计有梯形槽，多级伸缩套上设计有楔形导向块和锁紧装置，从而实现大行程、大刚度、大负载和防粘死的伸缩功能。这不仅克服了传统的电动伸缩机构负载能力小、行程小、刚度不足、侧向承载能力差等缺点，而且增加了电动伸缩机构的横向工作能力，拓展了其应用范围。

为实现上述目的，本发明为一种大行程多级自锁防粘死电动伸缩机构，并以一种大行程四级自锁防粘死电动伸缩机构为例，但不限于大行程四级自锁防粘死电动伸缩机构，该机构包括：电机、丝杠传动机构、伸缩套机构、支撑法兰、外壳、力传感器、连接法兰。电机为整个机构提供动力，丝杠传动机构构成了整个机构的运动载体能大大提升伸缩机构的行程。伸缩套机构通过连接法兰与丝杠传动机构连接在一起并共同运动，伸缩套开有矩形槽与挡圈的平面键啮合，伸缩套设计有楔形导向块和圆锥形的锁紧装置，楔形导向块能和锁紧装置相互卡紧自锁，能在运动过程中保证机构的同心度，同时邻级丝杠和邻级伸缩套之间有充足的重合度，丝杠和伸缩套相互配合，增强机构的刚度和侧向负载承受能力。连接法兰处装有力传感器，用来对运动过程中的轴向力进行监测，在相邻的丝杠螺母之间装有滚珠装置，具有防止丝杠螺母粘死的功能。

电机驱动传动轴转动，传动轴与丝杠通过螺母配旋并带动丝杠转动，丝杠传动机构通过连接法兰带动伸缩套机构共同转动，挡圈上的平面键与伸缩套上的矩形槽相互啮合迫使旋转运动转化为直线运动。相邻丝杠和相邻伸缩套之间充分重合接触，二者相互配合共同保证机构伸出时的刚度和稳定性。丝杠上设计有梯形截面槽既能保证丝杠的完全伸出又能防止丝杠收回时脱节，伸缩套上的楔形导向块在外壳和上级伸缩套的内壁之间滑动起到导向的作用，同时与上级的锁紧装置卡紧自锁起到伸缩套完全伸出和限位的作用。相邻的丝杠之间的丝杠螺母装有滚珠装置，通过滚珠的滚动减小相邻丝杠螺母接触时的摩擦力，同时防止因轴向压力过大丝杠粘死的问题。

大行程多级自锁防粘死电动伸缩机构工作过程：伸出时，电机带动传动轴旋转并将该力矩传递给丝杠传动机构，各级丝杠通过螺母配旋成为一体，当一级丝杠完全伸出时，该丝杠上的梯形槽端面抵住上一级丝杠螺母的端面并拧紧为一体共同伸出，以此循环直至所有丝杠完全伸出。丝杠传动机构通过连接法兰与伸缩套机构连接为一体共同旋转，伸缩套上开有矩形槽，与挡圈上的平面键相互配合阻止机构旋转并将旋转运动转换为直线运动，直至伸缩套机构完全伸出；收回时，电机提供反向的旋转力矩，同样由传动轴带动丝杠传动机构和伸缩套机构旋转，并由伸缩套上的矩形槽和挡圈上的平面键迫使旋转运动变为直线运动，当一级的丝杠完全收回时，螺母的端面顶到上一级丝杠螺母的端面形成一个整体进行旋转，当一级的伸缩套完全收回时，挡圈会将抵住上一级挡圈进行收回运动，丝杠螺母与梯形槽抵住进行收回，如此循环将所有丝杠和伸缩套完全收回。

优选地，多级伸缩机构采用丝杠传动机构和伸缩套机构相互配合的方式，在提供大行程运动的同时，保证运动过程中的同心度和刚度，但不限于四级丝杠传动机构和四级伸缩套机构；

优选地，丝杠之间装有滚珠装置，通过滚珠的滚动减小丝杠螺母间的摩擦，有效防止相邻丝杠之间轴向力过大粘死两根丝杠；

优选地，丝杠传动机构和伸缩套机构共同支撑，能起到导向的作用同时加强丝杠的稳固和稳定性；

优选地，丝杠传动机构和伸缩套机构连接处安装力传感器，监测伸出和收回过程中的轴向拉力和压力；

优选地，相邻丝杠和相邻伸缩套之间有足够的重合度，能提高整体的刚度和侧向负载承受能力；

优选地，伸缩套上设计的楔形导向块与伸缩套和外壳内壁滑动进行导向；

优选地，丝杠上设计的梯形槽的特征，能保证所有丝杠完全伸出并防止脱节；

优选地，伸缩套上的矩形槽与挡圈的平面键配合，迫使旋转运动变为直线运动。

本发明为一种大行程多级自锁防粘死电动伸缩机构，通过采用多级丝杠传动机构和多级伸缩套机构配合连接的方式增加运动行程，提高运动同心度、刚度和承受侧向大负载能力，加装防粘死滚珠装置、楔形导向块和锁紧装置，进行导向和自锁，提高侧向负载能力和行程。

附图说明

下面结合附图对本发明进行说明。其中：

图1是根据本发明一个实施方式的大行程多级自锁防粘死电动伸缩机构结构示意图；

图2是根据本发明一个实施方式的伸缩套机构和挡圈示意图；

图3是根据本发明一个实施方式的丝杠传动机构的剖面结构示意图；

具体实施方式

下文将结合附图详细说明本发明的具体实施方式。应当理解，下面说明的实施方式仅仅是示例性的，而非限制性。

如图1所示，大行程多级自锁防粘死电动伸缩机构包括：电机1、圆锥滚子轴承2、支撑法兰3、外壳4、伸缩机构5、挡圈6、力传感器7、连接法兰8、丝杠传动机构9、传动轴10、锁紧装置11，电机1与传动轴10连接并固定在支撑法兰3上，连接法兰8将丝杠传动机构9和伸缩套机构5连接为一整体固定在支撑法兰4上共同运动，力传感器7安装在连接法兰8上对运动过程中轴向压力和拉力监测。

如图2所示，是伸缩套机构5结构示意图，包括：楔形导向块12、矩形槽13、平面键14；在伸缩套表面开有矩形槽13与挡圈6上的平面键14啮合阻止伸缩套机构5和丝杆传动机构9的旋转，从而将旋转运动转换为直线运动；伸缩套机构5设计的楔形导向块12能沿着上级伸缩套的内壁进行滑动，在运动过程中起到导向和支撑的作用，当滑动到限位时楔形导向块12的斜面将插入上级伸缩套的锁紧装置11的斜面中并相互卡紧，使机构完全伸出并限位。

如图3所示，为丝杠传动机构9结构示意图，包括：梯形槽15、滚珠16、滚珠架17、丝杠螺母18；丝杠上设计有梯形槽15，梯形槽15的一端面较高能与上级丝杠螺母端面接触，伸出时使丝杠完全伸出，收回时防止丝杠脱节；丝杠螺母18与丝杠通过螺纹啮合，滚珠架17固定在丝杠螺母18外面，滚珠16镶嵌在滚珠架17上，能通过滚动减小相邻丝杠螺母接触时的摩擦力并防止因轴向压力过大导致丝杠粘死。

基于该公开，在图示和说明特征的配置和操作序列中的许多变形例对于本领域技术人员而言是明显的。因而，应当领略的是，在不偏离权利要求主题的精神和范畴的情况下，可以对本专利做出各种改变。

Claims (1)

1.一种大行程多级自锁防粘死电动伸缩机构包括：电机(1)、圆锥滚子轴承(2)、支撑法兰(3)、外壳(4)、伸缩套机构(5)、挡圈(6)、力传感器(7)、连接法兰(8)、丝杠传动机构(9)、传动轴(10)、锁紧装置(11)；电机(1)与传动轴(10)连接并固定在支撑法兰(3)上，连接法兰(8)将丝杠传动机构(9)和伸缩套机构(5)连接为一整体固定在支撑法兰(3)上共同运动，力传感器(7)安装在连接法兰(8)上对运动过程中轴向压力和拉力监测；

伸缩套机构(5)包括：楔形导向块(12)、矩形槽(13)、平面键(14)，在伸缩套表面开有矩形槽(13)与挡圈(6)上的平面键(14)啮合阻止伸缩套机构(5)和丝杆传动机构(9)的旋转，从而将旋转运动转换为直线运动，伸缩套机构(5)设计的楔形导向块(12)能沿着上级伸缩套的内壁进行滑动，在运动过程中起到导向和支撑的作用，当滑动到限位时楔形导向块(12)的斜面与上级伸缩套锁紧装置(11)的斜面中相互卡紧自锁，使机构完全伸出并限位；

丝杠传动机构(9)包括：梯形槽(15)、滚珠(16)、滚珠架(17)、丝杠螺母(18)，丝杠上设计有梯形槽(15)，梯形槽(15)的一端与上级丝杠螺母端面接触进行导向，伸出时使丝杠完全伸出，收回时防止丝杠脱节，丝杠螺母(18)与丝杠通过螺纹啮合，滚珠架(17)固定在丝杠螺母(18)上面，滚珠(16)镶嵌在滚珠架(17)，通过滚珠(16)的滚动减小相邻丝杠螺母接触时的摩擦力，同时防止因轴向压力过大导致丝杠粘死。

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