CN205278107U - 一种机电作动器的导向结构及包含它的机电作动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机电作动器的导向结构及包含它的机电作动器，属于一种适应长距离直线往复运动的导向结构，具体应用于机电作动器的一种结构简单，承载能力强，体积小的导向结构。导向结构包括作动杆、作动缸壳体、设于所述作动缸壳体上的导向条以及设于所述作动杆上的凹槽，所述导向条为长条形，与所述作动缸内壁的相邻面为同直径的圆弧形面，尖棱倒钝，安装于所述作动缸壳体的内腔并与所述作动缸壳体固定连接在一起，所述作动杆上具有与所述导向条等宽的槽口，并与所述导向条构成移动副，所述作动杆沿所述导向条作直线往复运动。导向结构采用移动副，移动副直线运动时，可以承受沿轴线方向的扭矩，在相同承载的条件下，导向结构所需安装空间小，简单可靠，成本低。

Description

一种机电作动器的导向结构及包含它的机电作动器

技术领域

本实用新型涉及一种适应于长距离直线往复运动的导向结构，具体涉及一种机电作动器上的简单可靠的导向结构。

背景技术

机电伺服系统同柔性喷管一起构成发动机推力矢量控制系统，两个机电作动器成90度安装，通过机电作动器的伸缩，使得喷管能够全轴摆动，用以实现飞行的俯仰、偏航控制。

机电作动器的主要工作方式是直线往复运动，通常采用丝杠螺母组件、滚珠丝杠或滚柱丝杠作为直线位移转换装置，将电机的旋转运动转换为直线往复运动。当机电作动器的功率较大且应用于航天领域时，短时工作制和狭小的安装空间，对机电作动器的导向结构提出高承载，体积小的要求。

在现有技术中，一般采用深沟球轴承10和作动缸壳体槽口12组成的导向结构，请参考图6，图7，图6是现有技术中导向结构的示意图，图7是现有技术中的导向结构承载能力最差时的示意图。作动缸壳体内腔开有槽口12，深沟球轴承10安装在一体化设计的螺母和作动杆11(整体螺母)的凸出轴上，当丝杠旋转时，整体螺母轴向直线移动，深沟球轴承10在作动缸壳体槽口12内转动。显而易见地，这种导向结构属于滚动摩擦，滚动摩擦的摩擦系数小于滑动摩擦的摩擦系数，滚动摩擦需要克服的摩擦力小于滑动摩擦。但是，由于导向结构还要承担丝杆侧传递过来的转矩，现有技术中导向结构的刚度小，承载能力差，尤其在如图7所示位置时，由于转矩的作用，在两个钢球的中间位置受力，使得刚度和承载能力更差。这种结构需要一体化设计螺母和作动杆11，(如果不一体设计加工，体积会更大)，磨制加工，成本高，加工周期长。这种导向结构还需要在作动缸壳体内腔加工内槽口12，内槽口12贯穿在整个行程范围内，长度尺寸较大，加工难度大，而且导向轴承安装轴一旦加工完成，与内槽口12相对位置就固定，不能再调整，这就可能带来间隙，对于频繁正反转运动的伺服系统，会带来碰撞，影响系统的动态响应性能。

现有技术中的导向结构，体积大，承载差，加工困难，系统的动态响应性能差。应用于机电作动器时，在相同的承载条件下，导向结构需要更大的安装空间，势必会导致整个机电作动器的体积增大。这对于应用于航天领域的机电作动器来说，缺点是严重的。

为了克服现有导向结构的缺点，现有技术中另外一种导向结构，在作动缸壳体的内腔安装导向条。请参考图4，图4是现有技术中导向条结构示意图。导向条与作动缸相邻面为平面8，与作动缸之间的接触为两条线。这种结构，虽然在一定程度上减少了导向结构的体积，但由于是线接触，导向条的承载能力差。

发明内容

本实用新型的目的是，提供一种机电作动器导向结构，具有承载大、体积小、结构简单、成本低、系统的响应性能好的特点，适用于大承载高功率，短时工作制、狭小空间的场合使用的机电作动器。

本实用新型提供的机电作动器的导向结构，包括作动杆、作动缸壳体,设于所述作动缸壳体上的导向条以及设于所述作动杆上的凹槽，导向条为长条形，其与作动缸壳体的内壁相邻面为同直径的圆弧形面，尖棱导钝，安装于作动缸壳体的内腔并与作动缸壳体固定连接在一起，作动杆上具有与导向条等宽的槽口，作动杆上的槽口与导向条构成移动副；作动杆在作动缸壳体内作直线往复运动。还包括支撑环，支撑环安装在作动杆外径圆周方向的凹槽内，支撑环和作动缸壳体也构成移动副。移动副属于滑动摩擦副，面接触与线接触相比，在同样的承载下，体积小。作动缸壳体的内腔与作动杆没有接触，移动的过程中，只有支撑环与作动缸壳体内腔接触，减少了摩擦面积，提高效率，改善了滑动摩擦力较大的问题。在直线运动的同时，作动杆还承受沿轴线方向的转矩，由于是面接触，能承受的扭矩较大。螺母与作动杆分体加工，结构简单，成本低，加工时间短，具有大承载，体积小的特点。槽口是作动杆上的外槽口，长度短，易于加工。导向条与作动缸的相邻面为同直径的圆弧形面，与作动缸壳体之间是弧面接触，导向条在安装时，具有自动调心功能。

在进一步的技术方案中，导向条的上表面和侧表面喷涂有耐磨材料，并涂有润滑油。用于减少接触面上的摩擦力，提高效率。

在进一步的技术方案中，支撑环的个数为两个，且两个支撑环之间具有一定的间隔。跨距支撑具有良好的导向作用，还能承受来自上下支耳的径向力。

在进一步的技术方案中，作动杆的竖向棱边加工有倒圆角R0.5,槽口两内侧面喷涂有耐磨材料，并涂有润滑油。导圆角避免在整个行程范围内，导向条和作动杆槽口竖向棱边之间的刮蹭，采用耐磨材料涂层，使作动杆更耐磨，涂覆的润滑油，减少接触面上的摩擦力。

在进一步的技术方案中，作动杆与直线位移转换装置中的轴向移动的零件固定连接。作动杆是直线位移的输出件，可以同丝杠螺母部件、滚珠丝杠或滚柱丝杠等运动副的轴向移动的零件固定连接。

可选地，支撑环可以安装在直线位移转换装置中的轴向移动的零件的外径圆周方向的凹槽内上。例如，丝杠螺母部件中的丝杠转动，螺母做轴向移动，支撑环安装在螺母的外径圆周方向凹槽内。

在进一步的技术方案中，作动杆与丝杠螺母组件中的螺母通过螺钉固定连接。

在进一步的技术方案中，长条导向条的长度小于作动缸壳体的长度，且导向条与作动缸壳体通过一定数量的螺钉固定连接。丝杠侧的转矩会传递到导向条的侧面，转化为正压力，进而通过导向条与作动缸壳体的连接螺钉、弹簧垫圈和平垫圈，传递到作动缸壳体的环形面上，成为环面和平垫圈之间的摩擦力，承载的面积大，承载的应力小。还可以通过连接螺钉调整导向条与作动杆槽口在整个行程范围内动行平顺，减少作动杆槽口不对称误差带来的影响，提高系统的动态响应性能。

一种机电作动器，使用了本实用新型提供的机电作动器的导向结构。

附图说明

图1是本实用新型提供的导向结构的主视图；

图2是图1中以A为剖切面的剖视结构示意图；

图3是本实用新型提供的导向结构的左视图；

图4是现有技术导向条的结构示意图；

图5是本实用新型导向条的结构示意图；

图6是现有技术的导向结构的局部剖视图；

图7是现有技术中的导向结构承载能力最差时的示意图；

图8是本实用新型中的作动杆槽口竖向棱边倒圆角的结构示意图，

图9是本实用新型中的作动缸壳体的结构示意图。

图中，1-作动杆，2-作动缸壳体，3-螺钉，4-导向条，5-丝杠螺母组件，6-支撑环，7-螺钉，8-现有技术中导向条的表面，9-本实用新型中导向条的表面，10-深沟球轴承，11-一体化设计的螺母和作动杆，12-作动缸壳体槽口，13-作动缸壳体上的圆环面。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对于本实用新型的保护范围有任何限制作用。

本实用新型提供的机电作动器导向结构，包括作动杆1,作动缸壳体2,螺钉3,导向条4,丝杠螺母组件5,支撑环6,螺钉7。请参考图1、图2,图1是本实用新型提供的导向结构的主视图，图2是图1中以A为剖切面的剖视结构示意图。导向条4为长条形，导向条4与作动缸壳体2相邻面为同直径的圆弧形面，导向条4通过6个螺钉3与作动缸壳体2固定连接，这样导向条4在安装时，具有自动调心功能。还可能通过连接螺钉3调整导向条4与作动杆1槽口在整个行程范围内动行平顺，减少作动杆1槽口不对称误差带来的影响，提高系统的动态响应性能。导向条4与作动缸壳体2的相邻面为同直径的圆弧形面，使得导向条4与作动缸壳体2由原来的线接触变为面接触，提高了承载能力。导向条4的上表面和两个侧面喷涂有耐磨材料，并涂有润滑油，作动杆1槽口两内侧面喷涂有耐磨材料，并涂覆有润滑油，使得移动副更加耐磨，同时降低接触面上的摩擦力。作动杆1所有的竖向棱边加工有圆倒角R0.5,避免在整个行程过程中，导向条4与作动杆槽口竖向棱边之间的刮蹭。作动杆1上的槽口与导向条4构成移动副。槽口是作动杆上的外槽口，长度短，易于加工。本实施例中支撑环6的个数为两个。两个支撑环6安装在作动杆1外径上圆周方向的凹槽内，安装完成后，支撑环6的外径大于作动杆1的外径，这样使得作动杆1与作动缸壳体2的内腔没有接触，支撑环6与作动缸壳体2的内腔构成另外一个移动副，减少了摩擦面积，提高了效率。具有一定跨距的两个支撑环6，具有良好的导向作用，同时承受来自上下支耳的径向力。

请参考图3,图9，图3本实用新型提供的导向结构的左视图，图9是本实用新型中的作动缸壳体的结构示意图。作动杆1与丝杠螺母组件5中的螺母通过6个螺钉7连接在一起，螺母与作动杆1同步运动。作动杆槽口与导向条4构成移动副。丝杠侧的转矩传递到导向条4的侧面,转换为正压力，进而通过6个螺钉3、弹簧垫圈和平垫圈传递到作动缸壳体2的环形面13上，成为6个环面和6个平垫圈之间的摩擦力。增大了承载面积，减小了局部应力。

当驱动单元驱动丝杠螺母部件5中的丝杠旋转时，螺母作轴向移动。螺母与作动杆1通过螺钉7固定连接，作动杆槽口与导向条4构成移动副，螺母带动作动杆1同步的轴向移动，同时，安装在作动杆1圆周方向的凹槽内的两个具有一定跨距的支撑环6与作动缸壳体2构成另外一个移动副，在两个移动副的共同导向下，作动杆1沿导向条4做直线往复运动。

在同样的承载条件下，导向条4的体积远远小于深沟球轴承10，所需安装空间小。移动副在直线运动时，还承受沿轴线方向的转矩，由于是面接触，能承受较大的压力。转矩以摩擦力的方式，通过螺钉传递到作动缸壳体的圆环面上，承载面积大，承载应力小。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，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，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种机电作动器的导向结构，包括作动杆(1)及作动缸壳体(2),其特征在于：还包括设于所述作动缸壳体(2)上的导向条(4)和设于所述作动杆(1)上的凹槽，所述导向条(4)为长条形，与所述作动缸内壁的相邻面为同直径的圆弧形面，尖棱倒钝，安装于所述作动缸壳体(2)的内腔并与所述作动缸壳体(2)固定连接在一起，所述作动杆(1)上具有与所述导向条(4)等宽的槽口，并与所述导向条(4)构成移动副；所述作动杆(1)沿所述导向条(4)作直线往复运动。

2.根据权利要求1所述的机电作动器的导向结构，其特征在于：

还包括支撑环(6)；所述支撑环(6)安装在作动杆(1)外径上的凹槽内，所述支撑环(6)和所述作动缸壳体(2)内腔构成移动副。

3.根据权利要求2所述的机电作动器的导向结构，其特征在于：

所述支撑环(6)的个数为两个，且两个所述支撑环(6)之间有一定的间隔。

4.根据权利要求1所述的机电作动器的导向结构，其特征在于：

所述导向条(4)的上表面和两侧表面喷涂有耐磨材料，并涂有润滑油。

5.根据权利要求3所述的机电作动器的导向结构，其特征在于：

所述作动杆(1)所有的竖向棱边加工有倒圆角，槽口两内侧面具有耐磨材料涂层，并涂有润滑油。

6.根据权利要求5所述的机电作动器的导向结构，其特征在于：

所述作动杆(1)与直线位移转换装置中的轴向移动的零件固定连接。

7.根据权利要求6所述的机电作动器的导向结构，其特征在于：

两个所述支撑环(6)安装在所述直线位移转换装置中的轴向移动的零件的外径圆周方向的凹槽中。

8.根据权利要求1所述的机电作动器的导向结构，其特征在于：

所述作动杆(1)与丝杠螺母组件(5)中的螺母通过一定数量的螺钉(7)固定连接。

9.根据权利要求1～7任一项所述的机电作动器的导向结构，其特征在于：

所述导向条(4)的长度小于所述作动缸壳体(2)的长度，且所述导向条(4)与所述作动缸壳体(2)通过一定数量的螺钉(3)固定连接。

10.一种机电作动器，其特征在于：

包括权利要求1～8任一项所述的机电作动器的导向结构。