CN202957701U

CN202957701U - 一种伺服电动缸

Info

Publication number: CN202957701U
Application number: CN 201220417917
Authority: CN
Inventors: 华岱; 崔明宝
Original assignee: BEIJING MOREGET INNOVATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING MOREGET INNOVATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2012-08-22
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2022-08-22

Abstract

本实用新型涉及一种伺服电动缸，包括一种伺服电动缸，包括缸体；丝杠；丝杠螺母；活塞；和活塞杆；还包括锁定装置，其包括位移限定机构，设置在所述活塞与所述滑动连接部之间，使所述活塞相对所述滑动连接部轴向滑动预定距离；缸体卡槽，设置于所述缸体的周向内侧壁上；和可径向伸缩的卡环，所述卡环在收缩状态下，位于所述活塞与所述滑动连接部之间，且其外圆与所述缸体内壁滑动配合；并在所述活塞和所述滑动连接部靠近移动的配合作用下径向张开嵌入所述缸体卡槽。现有技术中伺服电动缸的锁定装置太过复杂，制造、安装和维修的成本高，从而提供一种结构简单、制造、安装和维修的成本低的伺服电动缸。

Description

一种伺服电动缸

技术领域

本实用新型涉及一种电动缸，具体是一种伺服电动缸，属于电机领域。

背景技术

伺服电动缸是将伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，具有精确转速、位置控制的优点，因而使用广泛。

中国专利文献CN101106297A公开了一种三级滚珠丝杆电动缸，伺服电机通过双向超越离合器带动第一级丝杆转动，第一级螺母通过带有单向超越离合器的自锁机构与第一级内缸体连接，同时第二级空心丝杆与第二级螺母固定连接，第三级螺母与推杆固定连接，推杆的另一端与耳环连接。

上述中国专利文献采用双向离合器和单向离合器及其配合的部件对每一级的滚珠丝杆进行自锁，防止滚珠丝杠受压回退。如果只考虑一级滚珠丝杆时，其工作时自锁的锁定结构是由单向离合器及其配合的部件完成的，但是，即使是单级的滚珠丝杆，其锁定结构太过复杂，即单向超越离合器的内圈固定在第一级螺母上，单向超越离合器的外圈与套筒固定，套筒上安装有推力球轴承，推力球轴承的另一侧安装在滑块上，滑块上套有弹簧，弹簧被滑块和缸体挡块压紧，缸体挡块和中间块固定安装在第一级内缸体上，套筒与中间块能相对轴向滑动，中间块内侧的端面上安装摩擦片，套筒将摩擦片压紧在中间块上。因此，使用上述专利文献中的三级滚珠丝杆电动缸时，一旦某一部件出现损坏需要维修时，因其结构复杂，从而检查费时费力，检查出某一部件出现损坏后维修和替换安装也很费时费力，且这么多部件，制造和安装的费用也很高。

而且，上述中国专利文献采用双向离合器和单向离合器对滚珠丝杆进行自锁时需要电机不断提供动力与耳环所受的载荷进行受力平衡，对于需要长时间在终点位置长期保持的工况，该专利文献所提供的自锁装置长期受到反力，超越离合器磨损大，定位精度低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的第一个技术问题是现有技术中伺服电动缸的锁定装置太过复杂，制造、安装和维修的成本高，从而提供一种结构简单、制造、安装和维修的成本低的伺服电动缸。

本实用新型所要解决的第二个技术问题是现有技术中对于需要长时间在终点位置长期保持的工况的伺服电动缸，其锁定装置磨损大，定位精度低，从而提供一种适用于需要长时间在终点位置长期保持的工况磨损小，定位精度高的伺服电动缸。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种伺服电动缸，包括

缸体，为具有开口端和封闭端的中空管体，所述缸体封闭端具有一开孔；

丝杠，所述丝杠放置于所述缸体内，所述丝杠一端经所述缸体的缸体开口端与传动装置的输出端固定连接；

丝杠螺母，所述丝杠螺母与所述丝杠配合并可沿所述丝杠的轴线作往复运动；

活塞，为管状柱体，所述活塞同轴套接固定在所述丝杠螺母上，所述活塞外侧壁与所述缸体内侧壁滑动配合；和

活塞杆，所述活塞杆穿过所述缸体封闭端的开孔，处于所述缸体内的一端通过固定在该端部上的滑动连接部与所述活塞配合连接；

还包括锁定装置，其包括

位移限定机构，设置在所述活塞与所述滑动连接部之间，使所述活塞相对所述滑动连接部轴向滑动预定距离；

缸体卡槽，设置于所述缸体的周向内侧壁上；和

可径向伸缩的卡环，所述卡环在收缩状态下，位于所述活塞与所述滑动连接部之间，且其外圆与所述缸体内壁滑动配合；并在所述活塞和所述滑动连接部靠近移动的配合作用下径向张开嵌入所述缸体卡槽。

所述活塞和所述卡环两者相对的任一侧面上设有适于所述活塞进入所述卡环内孔的引导面。

所述引导面为斜面或圆弧形面。

所述引导面设置在卡环的内圆周面靠近所述活塞一侧。

所述位移限定机构包括成型在所述滑动连接部上的凹槽和所述活塞靠近所述缸体封闭端一侧设置的回拨装置；所述回拨装置轴向尺度与所述预定距离之和为所述凹槽的轴向尺度；所述回拨装置位于所述凹槽内且通过所述凹槽所述回拨装置可拉动所述滑动连接部沿所述缸体开口端运动。

所述凹槽为环形凹槽。

所述凹槽位于靠近所述缸体封闭端的一侧。

所述回拨装置为设置在所述活塞内腔的内侧壁且朝向所述活塞内腔轴心方向的凸缘；或为设置在所述活塞靠近所述缸体封闭端且其外径与所述活塞外径相等、其内径小于所述活塞内径的环形部件，所述环形部件的内圆与所述凹槽配合。

所述滑动连接部和所述活塞杆一体成型。

在所述活塞上沿其轴向开设有通气孔。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本实用新型所述的伺服电动缸，包括缸体、丝杠、丝杠螺母、活塞和活塞杆；还包括锁定装置，其包括位移限定机构，设置在所述活塞与所述滑动连接部之间，使所述活塞相对所述滑动连接部轴向滑动预定距离；缸体卡槽，设置于所述缸体的周向内侧壁上；可径向伸缩的卡环，所述卡环在收缩状态下，位于所述活塞与所述滑动连接部之间，且其外圆与所述缸体内壁滑动配合；并在所述活塞和所述滑动连接部靠近移动的配合作用下径向张开嵌入所述缸体卡槽；所述卡环通过所述活塞靠近移动被紧紧的卡在缸体卡槽中，从而达到对活塞杆锁定的目的，通过所述活塞远离移动，所述卡环径向收缩，所述位移限定机构的拉动所述滑动连接部，所述滑动连接部推动卡环从缸体卡槽中移出，从而达到对活塞杆解锁的目的，本发明所述伺服电动缸结构简单、制造、安装和维修的成本低，即使需要长时间在终点位置长期保持的工况磨损小，定位精度高。

（2）本实用新型所述的伺服电动缸，所述活塞和所述卡环两者相对的任一侧面上设有适于所述活塞进入所述卡环内孔的引导面，有利于所述活塞插入所述卡环的内孔中，优选所述引导面为斜面或圆弧形面，便于生产制造。

（3）本实用新型所述的伺服电动缸，所述位移限定机构包括成型在所述滑动连接部上的凹槽和所述活塞靠近所述缸体封闭端一侧设置的回拨装置；所述回拨装置轴向尺度与所述预定距离之和为所述凹槽的轴向尺度；所述回拨装置位于所述凹槽内且通过所述凹槽所述回拨装置可拉动所述滑动连接部沿所述缸体开口端运动，该结构简单，位移限定稳定。

（4）本实用新型所述的伺服电动缸，所述缸体卡槽位于靠近所述封闭端的一侧，卡环卡在所述缸体卡槽内，活塞杆受到的力通过卡环传递给缸体，而活塞、丝杠、丝杠螺母不会受力，丝杠螺母磨损小，使用寿命长，配合精度高。

（5）本实用新型所述的伺服电动缸，所述回拨装置为设置在所述活塞内腔的内侧壁且朝向所述活塞内腔轴心方向的凸缘，该结构不占用电动缸的轴向尺寸；或为设置在所述活塞靠近所述缸体封闭端且其外径与所述活塞外径相等、其内径小于所述活塞内径的环形部件，所述环形部件的内圆与所述凹槽配合，该结构，安装方便，制造简单。

（6）本实用新型所述的伺服电动缸，在所述活塞上沿其轴向开设有通气孔，因此活塞在运动时左右腔内空气连通，不会产生压差，减少能量损耗。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，

图1.是本实用新型所述伺服电动缸处于锁定状态时的示意图；

图2.是图1的A部放大图

图3.是本实用新型所述伺服电动缸处于未锁定状态时的示意图；

图4.是图3的B部放大图；

图5.是本实用新型回拨装置为凸缘的所述伺服电动缸中处于锁定状态时的示意图。

图中附图标记表示为：10-伺服电机，20-传动装置，30-缸体，31-缸体封闭端，32-缸体开口端，33-缸体卡槽，40-丝杠，50-丝杠螺母，60-活塞，61-回拨装置，70-卡环，80-活塞杆，90-滑动连接部，91-凹槽。

具体实施方式

实施例1

如图1所示为本实用新型所述伺服电动缸，包括

缸体30，为具有开口端32和封闭端31的中空管体，所述缸体封闭端31具有一开孔；

丝杠40，所述丝杠40放置于所述缸体30内，所述丝杠40一端经所述缸体的缸体开口端32与传动装置20的输出端固定连接；

丝杠螺母50，所述丝杠螺母50与所述丝杠40配合并可沿所述丝杠40的轴线作往复运动；和

活塞60，为管状柱体，所述活塞60同轴套接固定在所述丝杠螺母50上，所述活塞60外侧壁与所述缸体30内侧壁滑动配合；

活塞杆80，所述活塞杆80穿过所述缸体封闭端31的开孔，处于所述缸体30内的一端通过固定在该端部上的滑动连接部90与所述活塞60配合连接；

还包括锁定装置，其包括

位移限定机构，设置在所述活塞60与所述滑动连接部90之间，使所述活塞60相对所述滑动连接部90轴向滑动预定距离，本实施例中所述位移限定机构包括成型在所述滑动连接部90上的凹槽91和所述活塞60靠近所述缸体封闭端31一侧设置的回拨装置61；所述回拨装置61轴向尺度与所述预定距离之和为所述凹槽91的轴向尺度；所述回拨装置61位于所述凹槽91内且通过所述凹槽91所述回拨装置61可拉动所述滑动连接部90沿所述缸体开口端运动，本实施例中的所述回拨装置61为设置在所述活塞60靠近所述缸体封闭端31且其外径与所述活塞60外径相等、其内径小于所述活塞60内径的环形部件，所述环形部件的内圆与所述凹槽91配合；

缸体卡槽33，设置于所述缸体30的周向内侧壁上；

可径向伸缩的卡环70，所述卡环70在收缩状态下，位于所述活塞60与所述滑动连接部90之间，且其外圆与所述缸体30内壁滑动配合；并在所述活塞60和所述滑动连接部90靠近移动的配合作用下径向张开嵌入所述缸体卡槽33。

进一步，本实施例在上述实施例的基础上，所述活塞60和所述卡环70两者相对的任一侧面上设有适于所述活塞60进入所述卡环70内孔的引导面；本实施例中设置所述引导面为斜面，所述引导面设置在卡环70的内圆周面靠近所述活塞60一侧。

作为可变换的实施例，本实施例在上述实施例的基础上，本实施例中设置所述引导面为设置在所述活塞60靠近所述卡环70一侧的圆弧形面。

本实施例所述伺服电动缸工作时，电机正转，其包括如下工作过程：

（a）所述输出轴将动力通过传动装置20传递给所述丝杠40；

（b）所述丝杠40旋转带动所述丝杠螺母50和活塞60沿所述缸体30轴向往所述缸体封闭端31正向移动；

（c）所述活塞60推动所述回拨装置61正向移动；

（d）所述回拨装置61推动所述卡环70移动，所述卡环70推动所述滑动连接部90，所述滑动连接部90带动所述活塞杆80运动，当遇到所述缸体卡槽33时，所述卡环70径向伸展并卡入所述缸体卡槽33，所述滑动连接部90位于所述缸体封闭端31的一侧抵住所述缸体封闭端31时，所述活塞杆80停止移动；

（e）所述活塞继续推动所述回拨装置61正向移动并插入所述卡环70的内孔中，当所述回拨装置61抵住所述滑动连接部90远离所述缸体封闭端31一侧时，所述回拨装置61停止移动，实现对所述伺服电动缸的活塞杆80轴向锁定，见图2所示，本实用新型所述伺服电动缸不仅实现对所述活塞杆80的轴向锁定，而且对所述卡环70进行径向锁定，保证伺服电动缸在锁定状态时活塞杆80轴向受力不会推动所述卡环70径向收缩并从所述缸体卡槽33的斜面滑出，且活塞杆80受到的力通过卡环70传递给缸体30，所述活塞60及丝杠螺母50不会受力，保护丝杠螺母50不受磨损，使用寿命长，配合精度高。

伺服电机10反转时，其包括如下工作过程：

（i）所述丝杠40旋转带动所述丝杠螺母50移动，所述丝杠螺母50拉动所述活塞60移动，所述活塞60拉动所述回拨装置61反向移动并从所述卡环70的内孔中退出，所述卡环70径向收缩，见图3所示；

（ii）所述回拨装置61通过与所述凹槽靠近缸体开口端一侧的配合，拉动所述活塞杆80的滑动连接部90反向移动，见图4所示，所述滑动连接部90推动所述卡环70从所述缸体卡槽33处移出，实现对所述活塞杆80的解锁；

（iii）所述丝杠40旋转带动所述丝杠螺母50沿所述缸体30轴向往所述缸体开口端32继续反向移动。

实施例2

如图5所示为本实施例中伺服电动缸，包括

活塞杆80，所述活塞杆80穿过所述缸体封闭端31的开孔，处于所述缸体30内的一端通过固定在该端部上的滑动连接部90与所述活塞60配合连接，本实施例中设置所述滑动连接部90和所述活塞杆80一体成型；

还包括锁定装置，其包括

位移限定机构，设置在所述活塞60与所述滑动连接部90之间，使所述活塞60相对所述滑动连接部90轴向滑动预定距离，本实施例中所述位移限定机构包括成型在所述滑动连接部90上的凹槽91和所述活塞60靠近所述缸体封闭端31一侧设置的回拨装置61；所述回拨装置61轴向尺度与所述预定距离之和为所述凹槽91的轴向尺度；所述回拨装置61位于所述凹槽91内且通过所述凹槽91所述回拨装置61可拉动所述滑动连接部90沿所述缸体开口端运动，本实施例中的所述凹槽91为环形凹槽，所述回拨装置61为设置在所述活塞60内腔的内侧壁且朝向所述活塞60内腔轴心方向的凸缘；

缸体卡槽33，设置于所述缸体30的周向内侧壁上；本实施例中设置所述凹槽91位于靠近所述缸体封闭端31的一侧；

进一步，本实施例在上述实施例的基础上，在所述活塞60上沿其轴向开设有通气孔。

工作时，伺服电机10通过传动装置20将电机的动力传递给所述伺服电动缸的丝杠40，电机正转时，其包括如下工作过程：

（a）电动机将动力通过传动装置20传递给所述丝杠40；

（b）所述丝杠40旋转带动所述丝杠螺母50沿所述缸体30轴向往所述缸体封闭端31正向移动；

（c）所述丝杠螺母50推动所述活塞60正向移动；

（d）所述活塞60推动所述卡环70移动，所述卡环70推动所述滑动连接部90，所述滑动连接部90推动所述活塞杆80运动，当遇到所述缸体卡槽33时，所述卡环70径向伸展并卡入所述缸体卡槽33，所述滑动连接部90靠近所述缸体封闭端31的一侧抵住所述缸体封闭端31时，所述活塞杆80停止移动；

（e）所述活塞60继续正向移动并插入所述卡环70的内孔中，所述活塞60抵住所述滑动连接部90远离所述缸体封闭端31一侧时，所述活塞60停止移动，实现对所述伺服电动缸的轴向锁定，本实用新型所述伺服电动缸不仅实现对所述活塞杆80的轴向锁定，而且对所述卡环70进行径向锁定，保证伺服电动缸在锁定状态时活塞杆80轴向受力不会推动所述卡环70径向收缩并从所述缸体卡槽33的圆弧形凹面滑出，且活塞杆80受到的力通过卡环70传递给缸体30，所述活塞60及丝杠螺母50不会受力，保护丝杠螺母50不受磨损，使用寿命长，配合精度高。

伺服电机10反转时，其包括如下工作过程：

（i）所述丝杠40旋转带动所述丝杠螺母50移动，所述丝杠螺母50拉动所述活塞60反向移动，所述活塞60从所述卡环70的内孔中退出，所述卡环70径向收缩；

（ii）所述活塞60内腔的所述凸缘与所述凹槽靠近所述缸体开口端一侧的侧壁配合拉动所述活塞杆80的滑动连接部90反向移动，所述滑动连接部90推动所述卡环70从所述缸体卡槽33处移出，实现对所述活塞杆80的解锁；

本实用新型中定义沿所述缸体封闭端31运动为正向运动，沿所述缸体开口端32运动为反向运动。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims

1.一种伺服电动缸，包括

缸体（30），为具有开口端（32）和封闭端（31）的中空管体，所述缸体封闭端（31）具有一开孔；

丝杠（40），所述丝杠（40）放置于所述缸体（30）内，所述丝杠（40）一端经所述缸体的缸体开口端（32）与传动装置（20）的输出端固定连接；

丝杠螺母（50），所述丝杠螺母（50）与所述丝杠（40）配合并可沿所述丝杠（40）的轴线作往复运动；

活塞（60），为管状柱体，所述活塞（60）同轴套接固定在所述丝杠螺母（50）上，所述活塞（60）外侧壁与所述缸体（30）内侧壁滑动配合；和

活塞杆（80），所述活塞杆（80）穿过所述缸体封闭端（31）的开孔，处于所述缸体（30）内的一端通过固定在该端部上的滑动连接部（90）与所述活塞（60）配合连接；

其特征在于，还包括

锁定装置，其包括

位移限定机构，设置在所述活塞（60）与所述滑动连接部（90）之间，使所述活塞（60）相对所述滑动连接部（90）轴向滑动预定距离；

缸体卡槽（33），设置于所述缸体（30）的周向内侧壁上；

可径向伸缩的卡环（70），所述卡环（70）在收缩状态下，位于所述活塞（60）与所述滑动连接部（90）之间，且其外圆与所述缸体（30）内壁滑动配合；并在所述活塞（60）和所述滑动连接部（90）靠近移动的配合作用下径向张开嵌入所述缸体卡槽（33）。

2.根据权利要求1所述的伺服电动缸，其特征在于，所述活塞（60）和所述卡环（70）两者相对的任一侧面上设有适于所述活塞（60）进入所述卡环（70）内孔的引导面。

3.根据权利要求2所述的伺服电动缸，其特征在于，所述引导面为斜面或圆弧形面。

4.根据权利要求2-3任一所述的伺服电动缸，其特征在于，所述引导面设置在卡环（70）的内圆周面靠近所述活塞（60）一侧。

5.根据权利要求1-3任一所述的伺服电动缸，其特征在于，所述位移限定机构包括成型在所述滑动连接部（90）上的凹槽（91）和所述活塞（60）靠近所述缸体封闭端（31）一侧设置的回拨装置（61）；所述回拨装置（61）轴向尺度与所述预定距离之和为所述凹槽（91）的轴向尺度；所述回拨装置（61）位于所述凹槽（91）内且通过所述凹槽（91）所述回拨装置（61）可拉动所述滑动连接部（90）沿所述缸体开口端运动。

6.根据权利要求5所述的伺服电动缸，其特征在于，所述凹槽（91）为环形凹槽。

7.根据权利要求5所述的伺服电动缸，其特征在于，所述凹槽（91）位于靠近所述缸体封闭端（31）的一侧。

8.根据权利要求6或7所述的伺服电动缸，其特征在于，所述回拨装置（61）为设置在所述活塞（60）内腔的内侧壁且朝向所述活塞（60）内腔轴心方向的凸缘；或为设置在所述活塞（60）靠近所述缸体封闭端（31）且其外径与所述活塞（60）外径相等、其内径小于所述活塞（60）内径的环形部件，所述环形部件的内圆与所述凹槽（91）配合。

9.根据权利要求1或2或3或6或7所述的伺服电动缸，其特征在于，所述滑动连接部（90）和所述活塞杆（80）一体成型。

10.根据权利要求1或2或3或6或7所述的伺服电动缸，其特征在于，在所述活塞（60）上沿其轴向开设有通气孔。