CN115632516A - 一种高精度伺服直线驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种高精度伺服直线驱动装置，包括基体以及安装在基体上的驱动组件、传动组件、导向组件，传动组件和导向组件之间传动连接，且传动组件的末端连接有用于推动的直线推板；基体上还固定设置有用于为直线推板运动提供距离反馈的光栅尺。动力源为整个装置提供动力，导向组件为装置引导方向，传动组件转化完成直线运动，上面设置的光栅尺可以实时反馈检测直线的绝对距离，整个结构设置在基体的内部，结构简单，并且从驱动组件到传动组件以及导向组件，可以完成一个闭环控制；另外光栅尺的物理测距也可以更加精确的保证装置的定位，从而实现装置内部的控制系统闭环，也解决了现有的直线驱动装置定位精度较低的问题。

Description

一种高精度伺服直线驱动装置

技术领域

本发明属于机械传动设备技术领域，具体涉及一种高精度伺服直线驱动装置。

背景技术

现有直线驱动装置主要由驱动电机、减速齿轮、丝杠、螺母、导套、推杆、滑座、外壳、微动控制开关等组成，电动机经减速齿轮减速后，带动安装于内管的一对丝杠螺母，至所设定的行程时螺母触角压住微动开关断开电源，电机停止运动，螺母与推杆连接，滑座固定于推杆上，滑座与外壳限位槽配合沿轴向滑移，螺母最终带动推杆实现产品的直线运动，但是现有推杆的内部结构复杂，装配麻烦、加工物料众多，当内部有损坏，会影响整个装置使用的精度，且无法实现控制系统全闭环，定位精度较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高精度伺服直线驱动装置，实现控制系统闭环，解决现有的直线驱动装置定位精度较低的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种高精度伺服直线驱动装置，包括：基体，基体包括基体板和基体板围合的容纳空间；基体板上固定设置有提供动力源的驱动组件，容纳空间内部设置有传动组件和导向组件，传动组件和导向组件之间配合连接，导向组件用于为传动组件的运动方向导向，且传动组件的末端连接有用于推动的直线推板；基体上还固定设置有用于为直线推板运动提供距离反馈的光栅尺。

本发明的有益效果是：动力源为整个装置提供动力，导向组件为装置引导方向，传动组件转化完成直线运动，上面设置的光栅尺可以保证精确的看清推出直线的精确距离，整个结构设置在基体的内部，结构简单，并且从驱动组件到传动组件以及导向组件，可以完成一个闭环控制；另外光栅尺的物理测距也可以更加精确的保证装置的定位，从而实现装置内部的控制系统闭环，也解决了现有的直线驱动装置定位精度较低的问题。

进一步地，为了保证伺服电机输出稳定，驱动组件包括行星减速器和伺服电机，伺服电机输出轴连接行星减速器并固定于基体上。

进一步地，为了完成将伺服电机的转动转化为装置需要的直线运动，驱动组件包括行星减速器和伺服电机，伺服电机输出轴连接行星减速器并固传动组件包括同步带传动组和丝杠螺母传动组；

同步带传动组包括连接在行星减速器的输出轴上的主同步轮、通过同步带连接在主同步轮上的从同步轮，主同步轮与从同步轮通过同步带连接；

丝杠螺母传动组包括设连接在从同步轮上的丝杠以及连接在丝杠上的丝杠螺母，丝杠螺母随丝杠的转动沿丝杠轴线方向运动。

进一步地，为了方便调节同步带的松紧，同步轮与主同步轮之间设置有连接在基体上的惰轮，惰轮通过设置在基体上的惰轮轴连接在基体上。

进一步地，为了方便安装导向轴，丝杠螺母上设置有安装座，安装座随丝杠螺母运动，且安装座上固定设置有导向轴，导向轴的轴心线与丝杠的轴心线之间平行，导向轴的远离安装座的一端连接直线推板。

进一步地，基体上固定设置有直线轴承，导向轴与直线轴承适配且穿过轴承。作为给导向轴的导向作用。

进一步地，为了保证安装座具有承力点，可以在导轨上滑动。向组件包括导轨和套接在导轨上的滑块，滑块与安装座之间固定连接。

进一步地，丝杠靠近从同步轮的一端通过角接触轴承连接于基体上，丝杠远离从同步轮的一端通过深沟球轴承连接于基体上。

进一步地，为了直观的读出直线推板移动的距离，光栅尺包括主尺与读头，主尺固定连接在基体上，主尺设置有标注；读头通过设置光栅尺转接板固定安装在安装座上，且读头随安装座移动，读头靠近主尺具有标注的一端。

进一步地，为了更方便光栅尺的读数，主尺具有标注的一侧设置有凹槽，读头与主尺靠近 的一侧具有与凹槽适配的突起，且突起可在凹槽内滑动。

附图说明

图1为本发明实施例提供的本装置的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的本装置的结构爆炸图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、基体；2、驱动组件；3、传动组件；4、导向组件；5、光栅尺；6、直线推板；7、伺服电机；8、行星减速器；9、主同步轮；10、同步带；11、惰轮；12、从同步轮；13、惰轮轴；14、支座螺母；15、角接触轴承；16、丝杠螺母；17、安装座；18、丝杠；19、直线轴承；20、导向轴；21、轴承盖板；22、卡簧；23、深沟球轴承；24、导轨；25、滑块；26、固定盖板；27、光栅尺转接板。

具体实施方式

以下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。

实施例1

一种高精度伺服直线驱动装置，如图1和图2所示，包括：基体1，基体1包括基体板和基体板围合的容纳空间；基体板上固定设置有提供动力源的驱动组件2，容纳空间内部设置有传动组件3和导向组件4，传动组件3和导向组件4之间传动连接，且传动组件3的末端连接有用于推动的直线推板6；基体1上还固定设置有用于为直线推板6运动提供距离反馈的光栅尺5。

基体1为整个装置的安装基准，驱动组件2通过传动组件3将旋转运动转化为直线运动，并在导向组件4的作用下沿直线移动，光栅尺5与传动组件3移动部分相连，传动组件3末端与直线推板6固定。

基体1为装置的主体结构，其目的是为装置其他机构安装的提供安装基准，保证装置整体装配质量。驱动组件2为装置驱动机构，包括伺服电机7与行星减速器8，其为装置的运行提供动力。传动组件3为装置传力机构，包括同步带10传动和丝杠18传动组成，其将驱动组件2旋转运动通过同步带10传力至丝杠18末端，丝杠18传动将旋转运动转化为直线运动，丝杠18转动，丝杠螺母16进行直线运动，提高装置精度和稳定性。导向组件4为直线运动提供导向，包括导轨24、滑块25和直线轴承19，其中滑块25与安装座17固定，导轨24和直线轴承19固定在基体1，其中滑块25在导轨24上沿导向槽做往复运动，直线轴承19与导向柱组合沿直线轴承19开口方向做往复直线运动。光栅尺5为直线运动提供反馈光栅尺5采集头安装在安装座17上，尺体固定在基体1上，提供实时采集光栅尺5读数，指导装置直线运动。

实施例2

一种高精度伺服直线驱动装置，其有一伺服电机7；一行星减速器8，与前述伺服电机7输出轴传动连接，伺服电机7的输出轴探入行星减速器8的输入端；行星减速器8输出端与主同步轮9固定，行星减速器8固定在基体1上，且有惰轮11与前述基体1固定；两导轨24固定在前述基体1内部，两滑块25安装在前述两导轨24上，丝杠18穿过前述基体1，其中一端设置一对角接触轴承15在该侧有一固定盖板26，支撑角接触轴承15外圈，示出有一支座螺母14与前述丝杠18套接，安装于前述固定盖板26侧角接触轴承15内圈处，同侧有一从同步轮12固定于丝杠18上，示出有一深沟球轴承23支撑前述丝杠18另一端，深沟球轴承23有一轴承盖板21压住密封，深沟球轴承23与基体1之间连接有防止深沟球轴承23轴向窜动的卡簧22，角接触球轴承极限转速较高，可以同时承受径向载荷和轴向载荷，深沟球轴承23主要用来承受径向载荷。安装座17与前述丝杠18丝杠螺母16套接，同时与前述滑块25连接，光栅尺5转接件与前述安装座17上部连接，光栅尺5主尺，固定于前述基体1上，光栅尺5读头与前述光栅尺5转接件连接，直线轴承19，固定于前述基体1上，示出有两导向轴20，其中一端固定于前述安装座17上，穿过直线轴承19，伸出基体1，直线推板6固定安装于两导向轴20另一端面，前述丝杠18能带动丝杠螺母16从而带动安装座17在基体1内沿导轨24滑块25方向往复直线运动，前述安装座17能带动前述导向轴20沿直线轴承19方向往复直线运动。

伺服电机7经行星减速器8为装置运行提供动力，可以保证动力的稳定；动力经同步带10传动带动丝杠18旋转，丝杠18传动将旋转运动转换为直线运动，所述导向组件4为直线运动提供导向，光栅尺5实时采集螺母绝对位置信息构成闭环位置检测，从而实现高精度的直线控制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种高精度伺服直线驱动装置，其特征在于，包括：

基体（1），基体（1）包括基体板和基体板围合的容纳空间；所述基体板上固定设置有为传动组件提供动力源的驱动组件（2），容纳空间内部设置有传动组件（3）和导向组件（4），传动组件（3）和导向组件（4）之间配合连接，导向组件（4）用于为传动组件（3）的运动方向导向，且传动组件（3）的末端连接有用于推动的直线推板（6）；

基体（1）上还固定设置有用于为直线推板（6）运动提供距离反馈的光栅尺（5）。

2.根据权利要求1所述的一种高精度伺服直线驱动装置，其特征在于，驱动组件（2）包括行星减速器（8）和伺服电机（7），所述伺服电机（7）固定于基体（1）上，所述行星减速器（8）连接于所述伺服电机（7）的输出轴上，所述行星减速器（8）的输出轴与传动组件连接。

3.根据权利要求2所述的一种高精度伺服直线驱动装置，其特征在于，所述传动组件（3）包括同步带传动组和丝杠螺母传动组；

所述同步带传动组包括连接在行星减速器（8）的输出轴上的主同步轮（9）、同步带（10）和从同步轮（12），所述主同步轮（9）与从同步轮（12）之间通过同步带（10）连接；

所述丝杠螺母传动组包括连接在从同步轮（12）上的丝杠（18）以及连接在丝杠（18）上的丝杠螺母（16），丝杠螺母（16）与导向组件连接，丝杠螺母（16）在导向组件的导向下随丝杠（18）的转动沿丝杠（18）轴线方向运动。

4.根据权利要求3所述的一种高精度伺服直线驱动装置，其特征在于，所述从同步轮（12）与所述主同步轮（9）之间设置有连接在基体（1）上的惰轮（11），所述惰轮（11）通过设置在基体（1）上的惰轮轴（13）连接在基体（1）上。

5.根据权利要求3所述的一种高精度伺服直线驱动装置，其特征在于，所述丝杠螺母（16）上设置有安装座（17），安装座（17）随丝杠螺母（16）运动，且所述安装座（17）上固定设置有导向轴（20），所述导向轴（20）的轴心线与所述丝杠（18）的轴心线之间平行，所述导向轴（20）的远离所述安装座（17）的一端连接直线推板（6）。

6.根据权利要求5所述的一种高精度伺服直线驱动装置，其特征在于，所述基体（1）上固定设置有直线轴承（19），所述导向轴（20）与所述直线轴承（19）适配且穿过所述直线轴承（19）。

7.根据权利要求5所述的一种高精度伺服直线驱动装置，其特征在于，所述导向组件（4）包括导轨（24）和套接在导轨（24）上的滑块（25），所述滑块（25）与所述安装座（17）之间固定连接。

8.根据权利要求3所述的一种高精度伺服直线驱动装置，其特征在于，所述丝杠（18）靠近所述从同步轮（12）的一端通过角接触轴承（15）连接于基体（1）上，所述丝杠（18）远离所述从同步轮（12）的一端通过深沟球轴承（23）连接于基体（1）上。

9.根据权利要求5所述的一种高精度伺服直线驱动装置，其特征在于，所述光栅尺（5）包括主尺与读头，所述主尺固定连接在基体（1）上且与丝杠平行布置，所述主尺设置有标注；所述读头通过设置光栅尺转接板（27）固定安装在所述安装座（17）上，且读头随安装座（17）移动，所述读头靠近所述主尺具有标注的一端。

10.根据权利要求9所述的一种高精度伺服直线驱动装置，其特征在于，所述主尺具有标注的一侧设置有沿自身长度方向延伸布置的凹槽，所述读头与主尺靠近的一侧具有与凹槽适配的突起，且所述突起可在凹槽内移动。

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