CN116722696A - 行星滚柱丝杠直线执行器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了行星滚柱丝杠直线执行器，包括具有收容腔的外壳、固定于收容腔内的驱动组件、以及收容于收容腔内并由驱动组件驱动转动的转子，转子包括转动连接于外壳的两端的空心轴、传动连接于空心轴内的行星丝杠转动体以及传动连接于行星丝杠内的伸出杆，空心轴采用导磁材料制成，直线执行器还包括固定于空心轴的远离伸出杆伸出方向的一端的检测位置磁体、以及固定于外壳且与检测位置磁体间隔设置的感应组件，检测位置磁体的轴向投影位于空心轴内。本方案中检测位置磁体的磁场不会被外界磁场影响，可以由感应组件精确检测出检测位置磁体的具体位置，从而精准确定直线执行器转子的位置。
Description
【技术领域】
本发明属于直线执行器技术领域，尤其涉及行星滚柱丝杠直线执行器。
【背景技术】
行星滚柱丝杠又称行星滚柱丝杠或卫星滚柱丝杠，是一种低摩擦式精密丝杠式传动装置，是一种将旋转运动转换为直线运动或反之亦然的机械装置。行星滚柱丝杠在许多机电直线执行器中用作执行器。
在相关技术中，传感器安装于电机轴圆周外侧，受电机磁场影响，精确度受到影响，而且传感器多为开关型霍尔或旋变或编码器，体积大，可靠性低。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种行星滚柱丝杠直线执行器，检测位置磁体的磁场不易受影响，能精确地反映磁体位置，从而精准确定直线执行器转子的位置。
本发明的技术方案如下：提供一种行星滚柱丝杠直线执行器，包括具有收容腔的外壳、固定于所述收容腔内的驱动组件、以及收容于所述收容腔内并由所述驱动组件驱动转动的转子，所述转子包括转动连接于所述外壳的两端的空心轴、传动连接于所述空心轴内的行星丝杠转动体以及传动连接于所述行星丝杠内的伸出杆，所述空心轴采用导磁材料制成，所述直线执行器还包括固定于所述空心轴的远离所述伸出杆伸出方向的一端的检测位置磁体、以及固定于所述外壳且与所述检测位置磁体间隔设置的感应组件，所述检测位置磁体的轴向投影位于所述空心轴内。
进一步地，所述转子还包括固定于所述空心轴的一端的轴端支架，所述轴端支架采用不导磁材料制成，所述检测位置磁体固定于所述轴端支架。
进一步地，所述检测位置磁体至少部分伸入所述空心轴内。
进一步地，所述直线执行器还包括固定于所述外壳的一端的轴承支架、以及外圈固定于所述轴承支架且内圈套设固定于所述空心轴外侧的第一轴承，所述感应组件包括固定于所述轴承支架的pcb电路板以及固定于所述pcb电路板的磁场感应位置传感器。
进一步地，所述轴承支架的内侧设有嵌槽，所述第一轴承嵌置于所述嵌槽内且其外侧抵接于所述嵌槽的槽壁；
所述直线执行器还包括固定于所述外壳且抵接于所述轴承支架的背离所述转子的一侧的第一端盖。
进一步地，所述轴承支架为镂空结构，所述第一端盖设有连通所述收容腔的出线孔，所述出线孔的边缘朝外突出形成加强缘。
进一步地，所述轴承支架设有环绕所述pcb电路板外侧且间隔设置的多个镂空孔。
进一步地，所述直线执行器还包括内圈套设于所述空心轴的靠近所述伸出杆伸出方向的一端的外侧且外圈固定于所述外壳的第二轴承、以及固定于所述外壳的一端且抵接于所述第二轴承的外侧的第二端盖。
进一步地，所述空心轴径向突出形成环绕其外侧的轴肩承挡，所述第二轴承的内圈抵接于所述轴肩的朝外侧，所述直线执行器还包括固定于所述空心轴的一端且抵接于所述第二轴承的内圈的背离所述轴肩承挡的一侧的承挡螺母。
进一步地，所述轴肩承挡的外壁和所述承挡螺母的外壁均设有卡位面。
本发明的有益效果在于：空心轴、行星丝杠转动体和伸出杆构成行星滚柱丝杠，驱动组件用于驱动空心轴转动，空心轴带动行星丝杠转动体运动进而驱动伸出杆进行直线伸缩，其中，空心轴采用导磁材料制成，检测位置磁体装配于空心轴的一端且轴向投影位于空心轴内，如此，空心轴屏蔽了外侧的磁场，使得空心轴内部及端部范围的磁场纯净，检测位置磁体的磁场不会被外界磁场影响，可以由感应组件精确检测出检测位置磁体的具体位置，从而精准确定直线执行器转子的位置。
【附图说明】
图1为本发明行星滚柱丝杠直线执行器的整体结构示意图；
图2为本发明行星滚柱丝杠直线执行器在图1中A-A方向的剖视图；
图3为本发明行星滚柱丝杠直线执行器的立体分解结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
结合图1-3，提供一种行星滚柱丝杠直线执行器，包括具有收容腔的外壳1、固定于收容腔内的驱动组件2、以及收容于收容腔内并由驱动组件2驱动转动的转子3，转子3包括转动连接于外壳1的两端的空心轴31、传动连接于空心轴31内的行星丝杠转动体32以及传动连接于行星丝杠内的伸出杆33，空心轴31采用导磁材料制成，直线执行器还包括固定于空心轴31的远离伸出杆33伸出方向的一端的检测位置磁体4、以及固定于外壳1且与检测位置磁体4间隔设置的感应组件5，检测位置磁体4的轴向投影位于空心轴31内。
在本方案中，空心轴31、行星丝杠转动体32和伸出杆33构成行星滚柱丝杠，驱动组件2用于驱动空心轴31转动，空心轴31带动行星丝杠转动体32运动进而驱动伸出杆33进行直线伸缩，其中，空心轴31采用导磁材料制成，检测位置磁体4装配于空心轴31的一端且轴向投影位于空心轴31内，如此，空心轴31屏蔽了外侧的磁场，使得空心轴31内部及端部范围的磁场纯净，检测位置磁体4的磁场不会被外界磁场影响，可以由感应组件5精确检测出检测位置磁体4的具体位置，从而精准确定直线执行器转子3的位置。
在本实施例中，空心轴31呈圆管状，作为行星滚柱丝杠的壳体螺母，其内设置由多头螺纹，行星丝杠转动体32包括多个环绕于伸出杆33外的丝杠，各丝杠和空心轴31的内侧以及伸出杆33的外侧啮合。空心轴31的外侧固定有环绕其外周的多个永磁体312，驱动组件2包括固定于外壳1的内侧且套设于空心轴31外的定子支架21、以及绕设于定子支架21上且环绕于转子3外周的多个绕组22，如此，驱动组件2可以驱动转子3转动从而带动伸出杆33伸缩。由于永磁体312和驱动组件2均在空心轴31的外侧，而空心轴31为导磁材料，可以屏蔽永磁体312和驱动组件2的磁场，从而保证检测位置磁体4的磁场环境纯净，位置检测更加精准。
进一步地，转子3还包括固定于空心轴31的一端的轴端支架34，轴端支架34采用不导磁材料制成，检测位置磁体4固定于轴端支架34。具体的，轴端支架34内嵌于空心轴31的一端，轴端支架34可以通过和空心轴31内螺纹安装的方式固定，也可以通过胶粘或注塑的方式固定在空心轴31的端部，检测位置磁体4嵌设于轴端支架34的中部，其磁极排布方向在轴端支架34的径向方向上。
为了保证外部磁场的屏蔽效果，检测位置磁体4至少部分伸入空心轴31内。具体的，在本方案中，检测位置磁体4一部分在空心轴31的端面以内而另一部分在空心轴31的端面以外，从而获得良好的磁场屏蔽效果。在一些实施例中，检测位置磁体4可以完全在空心轴31的端面以内。应当理解，检测位置磁体4也可以完全在空心轴31的端面以外，只要还在空心轴31对外界磁场的屏蔽范围内即可。
进一步地，直线执行器还包括固定于外壳1的一端的轴承支架6、以及外圈固定于轴承支架6且内圈套设固定于空心轴31外侧的第一轴承7，感应组件5包括固定于轴承支架6的pcb电路板51以及固定于pcb电路板51的磁场感应位置传感器52。具体的，pcb电路板51固定于轴承支架6的中部区域，磁场感应位置传感器52和检测位置磁体4正对，其中，磁场感应位置传感器52可以采用霍尔传感器。
进一步地，轴承支架6的内侧设有嵌槽61，第一轴承7嵌置于嵌槽61内且其外侧抵接于嵌槽61的槽壁；直线执行器还包括固定于外壳1且抵接于轴承支架6的背离转子3的一侧的第一端盖11。具体的，第一端盖11可以通过螺钉固定的方式和外壳1装配，第一端盖11和轴承支架6构成双重前端盖结构，轴承支架6可以对第一轴承7传递径向力以及定位第一轴承7和空心轴31的径向位置，第一端盖11抵接于轴承端盖的外侧从而向第一轴承7提供轴向推拉力，位置精准且传动效果可靠。
进一步地，轴承支架6为镂空结构，第一端盖11设有连通收容腔的出线孔111，出线孔111的边缘朝外突出形成加强缘112。具体的，轴承支架6设有环绕pcb电路板51外侧且间隔设置的多个镂空孔62，如此，驱动组件2中绕组22出线时可以通过镂空孔62和出线孔111，其中出线孔111处设置加强缘112可以提升强度且不降低端盖强度，为了方便排线，轴承支架6的靠近驱动组件2的一侧可以设置卡位，以固定直线执行器的集线排，集线排用于绕组22线的分组连接，以固定绕组22出线及平衡其各相电阻，当然，也可以在驱动组件2的出线端设置集线排支架，用于绕组22线的分组连接。
进一步地，直线执行器还包括内圈套设于空心轴31的靠近伸出杆33伸出方向的一端的外侧且外圈固定于外壳1的第二轴承8、以及固定于外壳1的一端且抵接于第二轴承8的外侧的第二端盖12。通过第一轴承7和第二轴承8的配合，可以实现转子3的可靠转动。
进一步地，空心轴31径向突出形成环绕其外侧的轴肩承挡311，第二轴承8的内圈抵接于轴肩的朝外侧，直线执行器还包括固定于空心轴31的一端且抵接于第二轴承8的内圈的背离轴肩承挡311的一侧的承挡螺母9。即相当于第二轴承8的内圈的内外两侧分别被轴肩承挡311和承挡螺母9夹持，以保证第二轴承8和空心轴31的位置关系，而第二轴承8的外圈被外壳1和第二端盖12固定，如此，即可以保证空心轴31的径向位置和轴向位置。
进一步地，轴肩承挡311的外壁和承挡螺母9的外壁均设有卡位面10。具体的，轴肩承挡311和承挡螺母9的外周面均呈正多边形状，构成了类似螺母外侧的多个卡位面10，方便使用工具拆卸。
承挡螺母9的中部开设有供伸出杆33穿过的通孔，空心轴31端部的外侧和承挡螺母9的内侧均设有配合面20，承挡螺母9和空心轴31的外侧螺纹装配，装配到位时空心轴31和承挡螺母9的配合面20匹配，从而定位承挡螺母9的中心，起到滑动轴承的作用，为伸出杆33提供支撑，避免伸出杆33偏斜，提高整体的可靠性。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种行星滚柱丝杠直线执行器，包括具有收容腔的外壳、固定于所述收容腔内的驱动组件、以及收容于所述收容腔内并由所述驱动组件驱动转动的转子，所述转子包括转动连接于所述外壳的两端的空心轴、传动连接于所述空心轴内的行星丝杠转动体以及传动连接于所述行星丝杠内的伸出杆，其特征在于，所述空心轴采用导磁材料制成，所述直线执行器还包括固定于所述空心轴的远离所述伸出杆伸出方向的一端的检测位置磁体、以及固定于所述外壳且与所述检测位置磁体间隔设置的感应组件，所述检测位置磁体的轴向投影位于所述空心轴内。
2.根据权利要求1所述的行星滚柱丝杠直线执行器，其特征在于，所述转子还包括固定于所述空心轴的一端的轴端支架，所述轴端支架采用不导磁材料制成，所述检测位置磁体固定于所述轴端支架。
3.根据权利要求2所述的行星滚柱丝杠直线执行器，其特征在于，所述检测位置磁体至少部分伸入所述空心轴内。
4.根据权利要求2所述的行星滚柱丝杠直线执行器，其特征在于，所述直线执行器还包括固定于所述外壳的一端的轴承支架、以及外圈固定于所述轴承支架且内圈套设固定于所述空心轴外侧的第一轴承，所述感应组件包括固定于所述轴承支架的pcb电路板以及固定于所述pcb电路板的磁场感应位置传感器。
5.根据权利要求4所述的行星滚柱丝杠直线执行器，其特征在于，所述轴承支架的内侧设有嵌槽，所述第一轴承嵌置于所述嵌槽内且其外侧抵接于所述嵌槽的槽壁；
所述直线执行器还包括固定于所述外壳且抵接于所述轴承支架的背离所述转子的一侧的第一端盖。
6.根据权利要求5所述的行星滚柱丝杠直线执行器，其特征在于，所述轴承支架为镂空结构，所述第一端盖设有连通所述收容腔的出线孔，所述出线孔的边缘朝外突出形成加强缘。
7.根据权利要求6所述的行星滚柱丝杠直线执行器，其特征在于，所述轴承支架设有环绕所述pcb电路板外侧且间隔设置的多个镂空孔。
8.根据权利要求1所述的行星滚柱丝杠直线执行器，其特征在于，所述直线执行器还包括内圈套设于所述空心轴的靠近所述伸出杆伸出方向的一端的外侧且外圈固定于所述外壳的第二轴承、以及固定于所述外壳的一端且抵接于所述第二轴承的外侧的第二端盖。
9.根据权利要求8所述的行星滚柱丝杠直线执行器，其特征在于，所述空心轴径向突出形成环绕其外侧的轴肩承挡，所述第二轴承的内圈抵接于所述轴肩的朝外侧，所述直线执行器还包括固定于所述空心轴的一端且抵接于所述第二轴承的内圈的背离所述轴肩承挡的一侧的承挡螺母。
10.根据权利要求9所述的行星滚柱丝杠直线执行器，其特征在于，所述轴肩承挡的外壁和所述承挡螺母的外壁均设有卡位面。
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