CN117294067B - 一种集成式步进电机及其驱动平移机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成式步进电机，在本申请的方案中，通过在集成式步进电机的丝杆上沿其轴向开设导向槽，第二中心孔内对应导向槽设置导向块，导向块卡入在导向槽内，使得在工作中丝杆由转子驱动作直线运动时，导向块和导向槽的配合，能够阻止丝杆作旋转运动；与传统用于阻止丝杆转动而增加的导向套结构相比，本方案直接对电机内部的丝杆结构进行改进，同时将用于限位的导向块集成在电机的前端盖上，在电机外部没有额外的结构设置，整体的设计更加紧凑；对于集成式步进电机的驱动平移机构，将用于导向的导杆与电机前端盖处的螺杆相连，电机上不用再额外进行开孔或加装用于固定导杆的机构，固定方式更加简单便捷。

Description

一种集成式步进电机及其驱动平移机构

技术领域

本发明涉及电机领域，具体涉及一种集成式步进电机。

背景技术

直线步进电机是一种将旋转运动转换为直线运动的特殊电机。它通过转子和丝杆的相互作用以及驱动电路的控制来实现精确的直线运动。通过正确选择和配置电机和驱动电路，可以使直线步进电机在各种应用中发挥出其独特的优势和功能。

在现有相关技术中，例如中国专利申请号为：CN202022981544.4，名称为一种集成式推杆步进电机的专利文本中所公开的集成式步进电机结构中，包括了依次设置的前端盖、定子和后端盖，定子内转动设置有带第一内螺纹孔的转子，转子内配合有一丝杆，在转子和前端盖之间设置有直线运动机构，前端盖和后端盖分别设置有同心的第一中心孔和第二中心孔，直线运动机构包括于前端盖外壁固定设置的与第一中心孔同心且开口朝向第一中心孔的导向套、于丝杆靠近导向套的一端固定设置的局部伸出至导向套外部的推杆、于导向套远离前端盖的一端设置的限位推杆转动的导向孔以及于推杆远离丝杆的一端设置的固定部，随着转子的转动，推杆进行伸缩往复运动，该电机结构结构简化且更为紧凑。

但在上述电机结构中，用于导向的导向套和设置在推杆上的导向结构增加了电机整体的零部件数量，且重量和占用体积都相对较大，在紧凑程度上仍然有改进之处。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种集成式步进电机。

为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：本申请公开了一种集成式步进电机，包括依次设置的推杆、前端盖、定子以及后端盖，所述定子内转动设置有转子，所述转子内沿其轴向开设有具有内螺纹的第一中心孔，所述前端盖上开设有与所述第一中心孔同心的第二中心孔，所述转子内通过螺纹配合有一丝杆，该丝杆的外端穿过所述第二中心孔与所述推杆相连，所述丝杆上沿其轴向开设有导向槽，所述第二中心孔内对应所述导向槽成型有导向块，所述导向块卡入在所述导向槽内，以此阻止所述丝杆作旋转运动。

上述方案中，所述丝杆上对应所述导向槽的两端分别成型有一限位部，所述导向块位于所述导向槽两端的限位部之间；当所述限位部与所述导向块相接触时，通过所述限位部阻挡所述丝杆运动。

上述方案中，位于所述丝杆周向的外螺纹被所述导向槽分割形成多段，各段所述外螺纹中的沟槽在所述导向槽的侧面处呈逐渐向外扩张的喇叭口状。

上述方案中，所述导向块内沿朝向所述丝杆的方向开设有插孔，所述插孔的两端分别贯穿所述导向块和前端盖的侧部，所述插孔中可拆卸的插入有石墨棒，所述石墨棒的一端通过所述插孔与所述丝杆的导向槽相接触，其另一端连接在一位于插孔内的弹簧上，所述弹簧的另一端与一通过螺纹拧入在所述前端盖上的螺钉相连。

上述方案中，所述导向槽沿所述丝杆的轴向均匀的布置有多个，所述第二中心孔内对应各所述导向槽分别设置有一导向块。

上述方案中，所述后端盖的外侧沿远离所述定子的一端延伸形成一容置腔体，所述容置腔体用于安装所述集成式步进电机的控制装置，所述容置腔体与所述后端盖之间设置有隔热垫。

上述方案中，所述前端盖的四周边角分别通过一螺杆与定子的外壳体相连，所述前端盖的其中两个螺杆外端设置有与所述推杆平行设置的导杆，所述导杆上沿其轴向滑动套设有导套，所述导杆的导套与所述推杆之间通过连杆相连。

上述方案中，所述导套的一端内设置有C形弹性卡套，所述C形弹性卡套半包围所述导杆，在所述C形弹性卡套的开口处的两端分别通过螺纹配合有锁紧杆，通过转动所述锁紧杆以使所述C形弹性卡套开口处的两端相互靠近并抱紧所述导杆。

上述方案中，位于两个所述导杆上的锁紧杆共用一个，该锁紧杆上对应各所述C形弹性卡套的开口处分别设置有一双向螺纹段，所述C形弹性卡套开口处的两端分别位于双向螺纹段的两个螺纹段上。

上述方案中，所述导杆与螺杆的外端之间通过螺纹进行可拆卸的连接。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：本申请的方案中，通过在集成式步进电机的丝杆上沿其轴向开设导向槽，第二中心孔内对应导向槽设置导向块，导向块卡入在导向槽内，使得在工作中丝杆由转子驱动作直线运动时，导向块和导向槽的配合，能够阻止丝杆作旋转运动；与传统用于阻止丝杆转动而增加的导向套结构相比，本方案直接对电机内部的丝杆结构进行改进，同时将用于限位的导向块集成在电机的前端盖上，在电机外部没有额外的结构设置，整体的设计更加紧凑，有利于降低重量并减小体积；对于集成式步进电机的驱动平移机构，将用于导向的导杆与电机前端盖处的螺杆相连，电机上不用再额外进行开孔或加装用于固定导杆的机构，固定方式更加简单便捷。

附图说明

图1为本申请实施例中集成式步进电机的爆炸图；

图2为本申请实施例中丝杆的结构示意图；

图3为本申请实施例中外螺纹处喇叭口的示意图；

图4为本申请实施例中石墨棒的位置示意图；

图5为本申请实施例中导向块与导向槽的配合示意图；

图6为本申请实施例中集成式步进电机的驱动平移机构的结构示意图；

图7为本申请实施例中锁紧杆的位置示意图；

图8为本申请实施例中锁紧杆与C形弹性卡套的配合示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例1：参见图1-5，一种集成式步进电机，包括依次设置的推杆100、前端盖101、定子102以及后端盖103，所述定子102内转动设置有转子104，所述转子104内沿其轴向开设有具有内螺纹的第一中心孔141，所述前端盖101上开设有与所述第一中心孔141同心的第二中心孔111，所述转子104内通过螺纹配合有一丝杆105，该丝杆105的外端穿过所述第二中心孔111与所述推杆100相连；其中，推杆100位于电机外部用于跟待驱动作直线运动的部件相连，以驱动其作直线运动；定子102及转子104的结构与现有结构相一致，在转子104的内部设置有一内螺纹套，丝杆105外周设置有与内螺纹套相配合的外螺纹153，电机工作时，转子104转动，丝杆105被限制作旋转运动，因此在转子104转动下能够驱动丝杆105的外端带动推杆100沿直线运动；

具体限制丝杆105转动的结构包括在所述丝杆105上沿其轴向开设导向槽151，以及在所述第二中心孔111内对应所述导向槽151成型的导向块112，其中，所述导向块112卡入在所述导向槽151内；在丝杆105伸出或缩回电机时，导向块112始终位于导向槽151内，丝杆105仅能够沿导向槽151长度方向滑动，周向的运动趋势被导向块112所阻挡，从而能够阻止所述丝杆105作旋转运动；较佳的是，所述导向槽151沿所述丝杆105的轴向均匀的布置多个，所述第二中心孔111内对应各所述导向槽151分别设置有一导向块112，例如本实施例中，导向槽151和导向块112布置有三对，可在丝杆105的周向上形成较好的限位效果；

通过直接对电机内部的丝杆105结构进行改进，同时将用于限位的导向块112集成在电机的前端盖101上，在电机外部没有额外的结构设置，使得整体的设计更加紧凑，有利于降低重量并减小体积。

为了能够对丝杆105位移作进一步的限位，避免丝杆105运动时脱开转子104，所述丝杆105上对应所述导向槽151的两端分别成型有一限位部152，所述导向块112位于所述导向槽151两端的限位部152之间；当所述限位部152与所述导向块112相接触时，通过所述限位部152阻挡所述丝杆105运动；在一种可能的实施方式中，限位部152可以是导向槽151两端处的侧壁部分，而无需增加额外的结构；例如中国专利申请号为：CN202022981544.4，名称为一种集成式推杆步进电机的专利说明书的0027段中所述的限位环，本方案中的导向槽151不仅能够起到限制丝杆105转动的效果，且导向槽151两端的侧壁还能限制丝杆105的位移行程，而无需增加限位环这一部件，整体的零件数量更少。

位于所述丝杆105周向的外螺纹153被所述导向槽151分割形成多段，各段所述外螺纹153中的沟槽在所述导向槽151的侧面处呈逐渐向外扩张的喇叭口状；丝杆105与转子104中的内螺纹配合时，在由导向槽151向各段外螺纹153过渡时，可经过外部开口较大喇叭口进入外螺纹153中的沟槽与其啮合，以此使两者之间过渡更加顺畅。

实施例2：与实施例1不同的是，所述导向块112内沿朝向所述丝杆105的方向开设有插孔113，所述插孔113的两端分别贯穿所述导向块112和前端盖101的侧部，所述插孔113中可拆卸的插入有石墨棒154，所述石墨棒154的一端通过所述插孔113与所述丝杆105的导向槽151相接触，其另一端连接在一位于插孔113内的弹簧155上，所述弹簧155的另一端与一通过螺纹拧入在所述前端盖101上的螺钉相连；石墨棒154采用纯度较高的石墨制成，在与导向槽151相接触过程中可起到润滑作用；插孔113中的弹簧155可将石墨棒154另一端抵压在导向槽151内，以保证两者接触良好；通过松紧外部的螺钉可对其进行拆卸和更换。

实施例3：为了进一步提高电机整体的紧凑程度，在后端盖103的外侧沿远离所述定子102的一端延伸形成一容置腔体131，所述容置腔体131用于安装所述集成式步进电机的控制装置，所述容置腔体131与所述后端盖103之间设置有隔热垫132，隔热垫132可采用岩棉或石棉等材质；其中，控制装置可以是编码器和驱动控制模块等；隔热垫132将容置腔体131与电机部分隔绝开来，以隔绝两者之间产生的热量，避免电机工作时可能产生的高温对容置腔体131内的控制装置造成影响。

实施例4：参见图6-8，所述前端盖101的四周边角分别通过一螺杆与定子102的外壳体相连，所述前端盖101的其中两个螺杆外端设置有与所述推杆100平行设置的导杆200，所述导杆200上沿其轴向滑动套设有导套201，所述导杆200的导套201与所述推杆100之间通过连杆202相连；推杆100伸缩运动时，位于其两侧的连杆202和导杆200对其进行支撑，避免其运动过程中产生偏移，以提高其运动稳定性；连接导杆200时，所述导杆200与螺杆的外端之间通过螺纹进行可拆卸的连接，具体可在螺杆的外端设置有一段具有外螺纹的连接段，导杆200的连接段开设相应的内螺纹，以此连接两者；通过将用于导向的导杆200与电机前端盖101处的螺杆相连，电机上不用再额外进行开孔或加装用于固定导杆200的机构，固定方式更加简单便捷。

有时推杆100到达某一位置时需要保持该位置并提供支撑作用，为了在作业时能够进一步锁紧推杆100，所述导套201的一端内设置有C形弹性卡套203，所述C形弹性卡套203半包围所述导杆200，在所述C形弹性卡套203的开口处的两端分别通过螺纹配合有锁紧杆231，通过转动所述锁紧杆231以使所述C形弹性卡套203开口处的两端相互靠近并抱紧所述导杆200，以此将导套201锁紧在导杆200上，并限制与其相连的推杆100，避免其产生位移；C形弹性卡套203可采用不锈钢弹性夹或塑料卡夹等；

本实施例中位于两个所述导杆200上的锁紧杆231共用一个，该锁紧杆231上对应各所述C形弹性卡套203的开口处分别设置有一双向螺纹段232，所述C形弹性卡套203开口处的两端分别位于双向螺纹段232的两个螺纹段上，双向螺纹段232的螺纹旋向相反，在转动时能够驱动C形弹性卡套203开口处的两端相互靠近或分离，两者相互靠近时能够抱紧导杆200，反向运动时可与导杆200相分离，解除锁紧状态；具体锁紧时，通过转动同一个锁紧杆231即可对两个导杆200上的C形弹性卡套203进行锁紧或释放的操作，使用更加简单便捷。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种集成式步进电机，包括依次设置的推杆（100）、前端盖（101）、定子（102）以及后端盖（103），所述定子（102）内转动设置有转子（104），所述转子（104）内沿其轴向开设有具有内螺纹的第一中心孔（141），所述前端盖（101）上开设有与所述第一中心孔（141）同心的第二中心孔（111），所述转子（104）内通过螺纹配合有一丝杆（105），该丝杆（105）的外端穿过所述第二中心孔（111）与所述推杆（100）相连，其特征在于：所述丝杆（105）上沿其轴向开设有导向槽（151），所述第二中心孔（111）内对应所述导向槽（151）成型有导向块（112），所述导向块（112）卡入在所述导向槽（151）内，以此阻止所述丝杆（105）作旋转运动；

所述前端盖（101）的四周边角分别通过一螺杆与定子（102）的外壳体相连，所述前端盖（101）的其中两个螺杆外端设置有与所述推杆（100）平行设置的导杆（200），所述导杆（200）上沿其轴向滑动套设有导套（201），所述导杆（200）的导套（201）与所述推杆（100）之间通过连杆（202）相连；

所述导套（201）的一端内设置有C形弹性卡套（203），所述C形弹性卡套（203）半包围所述导杆（200），在所述C形弹性卡套（203）的开口处的两端分别通过螺纹配合有锁紧杆（231），通过转动所述锁紧杆（231）以使所述C形弹性卡套（203）开口处的两端相互靠近并抱紧所述导杆（200）；

位于两个所述导杆（200）上的锁紧杆（231）共用一个，该锁紧杆（231）上对应各所述C形弹性卡套（203）的开口处分别设置有一双向螺纹段（232），所述C形弹性卡套（203）开口处的两端分别位于双向螺纹段（232）的两个螺纹段上。

2.根据权利要求1所述的一种集成式步进电机，其特征在于：所述丝杆（105）上对应所述导向槽（151）的两端分别成型有一限位部（152），所述导向块（112）位于所述导向槽（151）两端的限位部（152）之间；当所述限位部（152）与所述导向块（112）相接触时，通过所述限位部（152）阻挡所述丝杆（105）运动。

3.根据权利要求1或2所述的一种集成式步进电机，其特征在于：位于所述丝杆（105）周向的外螺纹（153）被所述导向槽（151）分割形成多段，各段所述外螺纹（153）中的沟槽在所述导向槽（151）的侧面处呈逐渐向外扩张的喇叭口状。

4.根据权利要求1所述的一种集成式步进电机，其特征在于：所述导向块（112）内沿朝向所述丝杆（105）的方向开设有插孔（113），所述插孔（113）的两端分别贯穿所述导向块（112）和前端盖（101）的侧部，所述插孔（113）中可拆卸的插入有石墨棒（154），所述石墨棒（154）的一端通过所述插孔（113）与所述丝杆（105）的导向槽（151）相接触，其另一端连接在一位于插孔（113）内的弹簧（155）上，所述弹簧（155）的另一端与一通过螺纹拧入在所述前端盖（101）上的螺钉相连。

5.根据权利要求1所述的一种集成式步进电机，其特征在于：所述导向槽（151）沿所述丝杆（105）的轴向均匀的布置有多个，所述第二中心孔（111）内对应各所述导向槽（151）分别设置有一导向块（112）。

6.根据权利要求1所述的一种集成式步进电机，其特征在于：所述后端盖（103）的外侧沿远离所述定子（102）的一端延伸形成一容置腔体（131），所述容置腔体（131）用于安装所述集成式步进电机的控制装置，所述容置腔体（131）与所述后端盖（103）之间设置有隔热垫（132）。

7.根据权利要求1所述的一种集成式步进电机，其特征在于：所述导杆（200）与螺杆的外端之间通过螺纹进行可拆卸的连接。