CN202690935U - 一种长寿命低成本的直线驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种长寿命低成本的直线驱动装置，包括电机、电磁制动器、联轴器、丝杠副、推杆和壳体，丝杠副包括丝杠、丝杠螺母、螺旋柱、内齿圈、螺旋柱定位圈、弹性挡圈和防护圈，丝杠的一端与联轴器连接，丝杠螺母套装于丝杠的外面，丝杠与丝杠螺母之间安装有至少两个螺旋柱，丝杠螺母中段的内壁设置有内凸环，丝杠与螺旋柱之间、螺旋柱的中段与内凸环之间通过螺纹连接，内齿圈的内齿与螺旋柱的两端外齿连接；螺旋柱定位圈、弹性挡圈和防护圈分别由内而外安装于螺旋柱的两端，内齿圈和防护圈均与丝杠螺母固定连接；丝杠螺母远离电机的一端与推杆连接。本实用新型在确保高效直线传动的前提下显著降低了制造成本，能够实现批量化生产。

Description

一种长寿命低成本的直线驱动装置

技术领域

本实用新型涉及一种直线驱动装置，尤其涉及一种长寿命低成本的直线驱动装置。

背景技术

直线驱动装置，自诞生以来，就以其低能耗、大推力、环保、速度可调等特点，迅速抢占了原有液压驱动的部分市场。随着直线驱动装置技术的不断发展，直线驱动装置的使用领域也在不断地扩大，从汽车行业，到矿山机械，家庭运用，医疗设备，工业控制，机床设备，再到现在的太阳能发电行业，处处都见直线驱动装置的身影。但同时，随着运用行业的深入，对直线驱动装置的要求也越来越高，而对其成本的控制也越来越严。诸如机床设备、太阳能发电行业，不但要求直线驱动装置具有很高的传动精度和较高的传动效率，而且要求其具有长寿命、低成本的特征。对于直线驱动装置行业而言，如何发展高性价比的产品，是摆在我们面前的一道难题。

传统的直线驱动装置，按其核心部件丝杠副的种类分，可以分为三种结构形式：梯形丝杠型直线驱动装置、滚珠丝杠型直线驱动装置和行星滚柱丝杠型直线驱动装置。这三种形式的直线驱动装置的特征如下：

梯形丝杠型直线驱动装置：优点：加工工艺简单，制造成本较低。缺点：传动精度较低，传动效率较低，工作制较小，不能实现连续工作，体积较大，不适宜在对安装空间有要求的场合使用，不能防侧向力，使用寿命很低且无法通过理论进行估算。

滚珠丝杠型直线驱动装置：优点：传动精度较高，传动效率较高，工作制可达100%，可实现连续工作，使用寿命一般。缺点：加工工艺复杂，制造成本较高，体积较大，不适宜在对安装空间有要求的场合使用。

行星滚柱丝杠型直线驱动装置：优点：传动精度较高，传动效率较高，工作制可达100%，可实现连续工作，使用寿命很高，体积较小，可在对安装空间有要求的场合使用。缺点：加工工艺很复杂，对加工设备和加工手段的要求都很高，因此其制造成本非常高。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种长寿命低成本的直线驱动装置。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

本实用新型所述长寿命低成本的直线驱动装置，包括电机、电磁制动器、联轴器、丝杠副、推杆和壳体，电磁制动器安装于电机的尾部，电机的转轴通过联轴器与丝杠副的动力输入端连接，丝杠副的动力输入端的两个轴承通过两个轴承定位安装，丝杠副的动力输出端与推杆连接；丝杠副包括丝杠、丝杠螺母、螺旋柱、内齿圈、螺旋柱定位圈、弹性挡圈和防护圈，丝杠的一端为丝杠副的动力输入端，丝杠螺母套装于丝杠的外面，丝杠与丝杠螺母之间安装有至少两个螺旋柱，丝杠的圆周外表面设置有丝杠外螺纹，螺旋柱中段的圆周外表面设置有螺旋柱外螺纹，丝杠螺母中段的内壁设置有内凸环，内凸环的内壁上设置有内螺纹，丝杠的丝杠外螺纹与螺旋柱中段的螺旋柱外螺纹咬合连接，螺旋柱中段的螺旋柱外螺纹与内凸环的内螺纹咬合连接，螺旋柱两端的圆周外表面设置有外齿，螺旋柱两端的外齿与丝杠之间留有空隙，内齿圈为两个并分别安装于内凸环的两端，内齿圈的内壁上设置有内齿，螺旋柱两端的外齿与内齿圈的内齿咬合连接；螺旋柱定位圈为两个并分别安装于螺旋柱的两端外侧，弹性挡圈为两个并分别安装于螺旋柱定位圈的外侧，防护圈为两个并分别安装于弹性挡圈的外侧，内齿圈和防护圈均与丝杠螺母固定连接；丝杠螺母远离电机的一端为丝杠副的动力输出端。

运行时，在电机启动后，电机通过联轴器带动丝杠旋转，多个螺旋柱围绕在丝杠周围并被丝杠带动旋转，螺旋柱旋转带动丝杠螺母将旋转运动转化为直线运动并带动推杆移动，推杆带动终端设备移动，从而完成直线驱动功能。由于多个螺旋柱围绕在丝杠周围并被丝杠带动旋转，就像卫星围绕恒星旋转一样，所以本实用新型所述丝杠副也适合被称为“卫星式丝杠副”，本实用新型所述直线驱动装置也适合称为“卫星式丝杠型直线驱动装置”。

作为优选，所述丝杠外螺纹、螺旋柱外螺纹和内螺纹的螺距相等且牙形相同；进一步，所述丝杠外螺纹、螺旋柱外螺纹和内螺纹的牙形均为三角形、梯形、矩形、锯形和渐开线中的一种。

具体地，丝杠由光滑轴和螺旋轴连接而成，光滑轴远离螺旋轴的一端为丝杠副的动力输入端；螺旋轴的外螺纹为丝杠的丝杠外螺纹；光滑轴和螺旋轴之间为一体化结构或分体式结构。

进一步，丝杠副的动力输入端的端头螺母为圆锥螺母，所述圆锥螺母包括圆锥螺母凸件和圆锥螺母凹件，圆锥螺母凸件的凸环置于圆锥螺母凹件的凹环内。圆锥螺母不但可以提高丝杠副的轴向定位精度，还可以承受很大的丝杠轴向冲击力。

作为优选，丝杠副的动力输出端与推杆的一端之间通过导向感应螺母连接；导向感应螺母的外壁上设有一个或多个导向槽，壳体的内壁上设有对应的导向条，导向条置于导向槽内；壳体的外壁上与导向感应螺母对应的位置安装有感应限位开关，导向感应螺母上设置有一个用于反射感应限位开关的信号的平面，感应限位开关的信号输出端与控制器的限位信号输入端连接，控制器的控制输出端与电机的控制输入端连接。通过这种结构，使导向感应螺母具有丝杠螺母导向、连接推杆和丝杠螺母以及对推杆运行位置进行限位三重功能。

进一步，两个轴承之间的距离为丝杠副的动力输入端的直径的7～10倍。相比传统装置中的两个轴承之间的距离，本实用新型增大了该距离，以便直线驱动装置能适应较强的侧向力影响。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过卫星式丝杠副实现将电机的旋转运动转换为推杆的直线运动的过程，其控制精度高、传动效率高、体积小、能连续工作，且结构简单、加工方便、制造成本低、寿命长，能够实现批量化生产。

附图说明

图1是本实用新型所述直线驱动装置的轴向剖视图；

图2是本实用新型所述导向感应螺母的侧视图；

图3是本实用新型所述丝杠副的轴向剖视图；

图4是本实用新型所述直线驱动装置应用于光热发电行业的立体结构示意图；

图5是本实用新型所述直线驱动装置应用于光伏发电行业的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，本实用新型所述长寿命低成本的直线驱动装置，包括电机2、电磁制动器1、联轴器3、联轴器壳体14、轴承壳体15、安装耳轴6、轴承7、圆锥螺母凸件4、圆锥螺母凹件5、丝杠副8、导向感应螺母16、推杆10、壳体18、感应限位开关9、防护罩19、喉箍11、联接头12和杆端轴承13，其中，电磁制动器1安装于电机2的尾部，电机2的转轴和丝杠副8的动力输入端（即光滑轴81a远离螺旋轴81b的一端，图3中的光滑轴81a的左端）通过联轴器3联接，丝杠副8的动力输入端通过两个轴承7定位安装，两个轴承7之间的距离为丝杠副8的动力输入端的直径的7～10倍，丝杠副8的动力输入端的端头螺母为圆锥螺母，所述圆锥螺母包括圆锥螺母凸件4和圆锥螺母凹件5，圆锥螺母凸件4的凸环置于圆锥螺母凹件5的凹环内，丝杠副8的动力输出端与推杆10的之间通过导向感应螺母16连接；联轴器3置于联轴器壳体14内，轴承7置于轴承壳体15内，推杆10置于壳体18内，联轴器壳体14与轴承壳体15连接，轴承壳体15与壳体18连接，安装耳轴6安装在轴承壳体15上，感应限位开关9安装于壳体18的外壁上与导向感应螺母16对应的位置，感应限位开关9的信号输出端与控制器（图中未示出）的限位信号输入端连接，控制器的控制输出端与电机2的控制输入端连接；防护罩19通过喉箍11与壳体18的外端连接，推杆10的外端与联接头12连接，联接头12与杆端轴承13连接，杆端轴承13用于与被控制的终端设备连接。

如图1和图3所示，丝杠副8包括丝杠81、丝杠螺母82、螺旋柱83、内齿圈84、螺旋柱定位圈85、弹性挡圈86和防护圈87，丝杠81由光滑轴81a和螺旋轴81b连接而成，光滑轴81a和螺旋轴81b之间为一体化结构或分体式结构；光滑轴81a远离螺旋轴81b的一端为丝杠副8的动力输入端，即光滑轴81a远离螺旋轴81b的一端与联轴器3的输出端连接；螺旋轴81b的圆周外表面设置有丝杠外螺纹（图中未示出），丝杠螺母82套装于螺旋轴81b的外面，螺旋轴81b与丝杠螺母82之间安装有四个螺旋柱83，螺旋柱83也能够设置为2个以上的数量，螺旋柱83中段的圆周外表面设置有螺旋柱外螺纹（图中未示出），丝杠螺母82中段的内壁设置有内凸环88，内凸环88的内壁上设置有内螺纹（图中未示出），丝杠81的丝杠外螺纹与螺旋柱83中段的螺旋柱外螺纹咬合连接，螺旋柱83中段的螺旋柱外螺纹与内凸环88的内螺纹咬合连接，丝杠外螺纹、螺旋柱外螺纹和内螺纹的螺距相等且牙形相同，其牙形均为三角形、梯形、矩形、锯形和渐开线中的一种；螺旋柱83两端的圆周外表面设置有外齿，螺旋柱83两端的外齿与丝杠81之间留有空隙，内齿圈84为两个并分别安装于内凸环88的两端，内齿圈84的内壁上设置有内齿，螺旋柱83两端的外齿与内齿圈84的内齿咬合连接；螺旋柱定位圈85为两个并分别安装于螺旋柱83的两端外侧，弹性挡圈86为两个并分别安装于螺旋柱定位圈85的外侧，防护圈87为两个并分别安装于弹性挡圈86的外侧，内齿圈84和防护圈87均与丝杠螺母82固定连接；丝杠螺母82远离电机2的一端为丝杠副8的动力输出端，即丝杠螺母82远离电机2的一端与推杆10的一端连接。

如图2与图3所示，导向感应螺母16的外壁上设有3个导向槽21，导向槽21的数量也可为一个或其它多个，壳体18的内壁上设有对应的导向条17，导向条17置于导向槽21内；导向感应螺母16上设置有一个用于反射感应限位开关9的信号的平面20。

如图1和图3所示，当电机2接通电源后，电磁制动器1得电脱开，电机2得电正常运转产生扭矩，电机2通过联轴器3将扭矩传递到丝杠副8的丝杠81的光滑轴81a上，带动光滑轴81a和螺旋轴81b一起旋转，螺旋轴81b带动螺旋柱83转动，螺旋柱83转动带动丝杠螺母82作直线运动，因为丝杠螺母82是通过感应限位螺母16与推杆10连接在一起的，因此这个时候丝杠螺母82就带动推杆10作直线运动。在运行过程中，如果在某一时刻需要直线驱动装置停止运行，则通过控制信号给电机2断电，电机2尾部的电磁制动器1断电对电机2进行制动，则直线驱动装置停止运行。在推杆10运行到极限位置时，感应限位开关9的信号投射到导向感应螺母16的平面20上并进行反馈，则控制信号指挥电机2反转，推杆10朝相向的方向进行直线运动，从而实现推杆10的往复直线运动。

如图4所示，图中示出了直线驱动装置22应用于光热发电行业的立体结构，图中直线驱动装置22为两个，其动力输出端（即图1中的杆端轴承13）分别与聚光镜23的支架的不同位置连接，利用直线驱动装置22的电力驱动，实现对聚光镜23的角度调整。

如图5所示，图中示出了直线驱动装置22应用于光伏发电行业的立体结构，图中直线驱动装置22为一个，其动力输出端（即图1中的杆端轴承13）与传动杆连接，传动杆与传动杆与两个（或两个以上数量）光热硅晶板24（或薄膜板）旋转连接，利用直线驱动装置22的电力驱动，实现两个（或两个以上数量）光热硅晶板（或薄膜板）24的同步角度调整。

应用中，直线驱动装置22的电机2的电源输入端还能够配置变频器等控制设备，以实现高/低速运行。

Claims (7)

1.一种长寿命低成本的直线驱动装置，包括电机（2）、电磁制动器（1）、联轴器（3）、丝杠副（8）、推杆（10）和壳体（18），电磁制动器（1）安装于电机（2）的尾部，电机（2）的转轴通过联轴器（3）与丝杠副（8）的动力输入端连接，丝杠副（8）的动力输入端的两个轴承通过两个轴承（7）定位安装，丝杠副（8）的动力输出端与推杆（10）连接；其特征在于：丝杠副（8）包括丝杠（81）、丝杠螺母（82）、螺旋柱（83）、内齿圈（84）、螺旋柱定位圈（85）、弹性挡圈（86）和防护圈（87），丝杠（81）的一端为丝杠副（8）的动力输入端，丝杠螺母（82）套装于丝杠（81）的外面，丝杠（81）与丝杠螺母（82）之间安装有至少两个螺旋柱（83），丝杠（81）的圆周外表面设置有丝杠外螺纹，螺旋柱（83）中段的圆周外表面设置有螺旋柱外螺纹，丝杠螺母（82）中段的内壁设置有内凸环（88），内凸环（88）的内壁上设置有内螺纹，丝杠（81）的丝杠外螺纹与螺旋柱（83）中段的螺旋柱外螺纹咬合连接，螺旋柱（83）中段的螺旋柱外螺纹与内凸环（88）的内螺纹咬合连接，螺旋柱（83）两端的圆周外表面设置有外齿，螺旋柱（83）两端的外齿与丝杠（81）之间留有空隙，内齿圈（84）为两个并分别安装于内凸环（88）的两端，内齿圈（84）的内壁上设置有内齿，螺旋柱（83）两端的外齿与内齿圈（84）的内齿咬合连接；螺旋柱定位圈（85）为两个并分别安装于螺旋柱（83）的两端外侧，弹性挡圈（86）为两个并分别安装于螺旋柱定位圈（85）的外侧，防护圈（87）为两个并分别安装于弹性挡圈（86）的外侧，内齿圈（84）和防护圈（87）均与丝杠螺母（82）固定连接；丝杠螺母（82）远离电机（2）的一端为丝杠副（8）的动力输出端。

2.根据权利要求1所述的长寿命低成本的直线驱动装置，其特征在于：所述丝杠外螺纹、螺旋柱外螺纹和内螺纹的螺距相等且牙形相同。

3.根据权利要求1或2所述的长寿命低成本的直线驱动装置，其特征在于：所述丝杠外螺纹、螺旋柱外螺纹和内螺纹的牙形均为三角形、梯形、矩形、锯形和渐开线中的一种。

4.根据权利要求1所述的长寿命低成本的直线驱动装置，其特征在于：丝杠（81）由光滑轴（81a）和螺旋轴（81b）连接而成，光滑轴（81a）远离螺旋轴（81b）的一端为丝杠副（8）的动力输入端；螺旋轴（81b）的外螺纹为丝杠（81）的丝杠外螺纹；光滑轴（81a）和螺旋轴（81b）之间为一体化结构或分体式结构。

5.根据权利要求1或4所述的长寿命低成本的直线驱动装置，其特征在于：丝杠副（8）的动力输入端的端头螺母为圆锥螺母，所述圆锥螺母包括圆锥螺母凸件（4）和圆锥螺母凹件（5），圆锥螺母凸件（4）的凸环置于圆锥螺母凹件（5）的凹环内。

6.根据权利要求1所述的长寿命低成本的直线驱动装置，其特征在于：丝杠副（8）的动力输出端与推杆（10）的一端之间通过导向感应螺母（16）连接；导向感应螺母（16）的外壁上设有一个或多个导向槽（21），壳体（18）的内壁上设有对应的导向条（17），导向条（17）置于导向槽（21）内；壳体（18）的外壁上与导向感应螺母（16）对应的位置安装有感应限位开关（9），导向感应螺母（16）上设置有一个用于反射感应限位开关（9）的信号的平面（20），感应限位开关（9）的信号输出端与控制器的限位信号输入端连接，控制器的控制输出端与电机（2）的控制输入端连接。

7.根据权利要求1所述的长寿命低成本的直线驱动装置，其特征在于：两个轴承（7）之间的距离为丝杠副（8）的动力输入端的直径的7～10倍。

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