CN208546498U - 一种滚珠花键式机电作动器导向机构 - Google Patents

Abstract

一种滚珠花键式机电作动器导向机构，所述导向机构由滚珠花键；滚珠外筒；滚珠循环器；滚珠列和歌德型滚道组成；所述滚珠列安装在滚珠外筒的滚道内，滚珠循环器装配在滚珠外筒的端面，沿着滚珠花键上的歌德型滚道将装配好的滚珠外筒、滚珠列、滚珠循环器套在滚珠花键组成所述导向机构。此方案与现有国内外现有方案相比，可有效实现机电作动器的导向功能，该结构形式在目前国内外相关报道中尚未发现。

Description

一种滚珠花键式机电作动器导向机构

技术领域

本发明属于机电作动器领域，具体涉及一种应用于航天机电作动器滚珠丝杠传动导向机构。

背景技术

机电伺服系统是应用于航天运载飞行器的重要飞行控制机构，相比液压伺服系统，机电伺服系统高可靠性、使用方便性、维护简单、贮存时间长、测试便捷的特点，都已经得到了很多成功飞行试验验证，同时随着机电伺服系统功率级别的不断提升，机电伺服系统具有更为广阔的应用前景。

机电伺服系统主要包括伺服电机、传动机构等。其中传动机构主要承受负载载荷、传递力矩。目前伺服传动机构中，滚珠丝杠或滚柱丝杠是将旋转运动转化为直线运动，其中就必须依靠导向机构来实现该运动的转化。而滚珠丝杠导向机构目前主要有导向条导向、滚动轴承导向，但是这些导向机构都存在一定的缺陷。其中，导向条导向机构是通过作动器壳体内固连的铍青铜导向条与滚珠丝杠的导向槽之间的相对摩擦运动实现导向，由于摩擦形式是滑动摩擦，摩擦力较大，特别是存在加工装配误差会导致较大的能量损耗，降低了传动机构的效率；滚动轴承导向机构是通过滚珠丝杠上安装的滚动轴承与作动器壳体上的导向槽之间配合实现导向，但是对导向槽的尺寸精度、表面光洁度、硬度均有较高的要求，加工工艺存在一定难度和局限性，同时由于壳体尺寸限制，滚动轴承无法选取较大的尺寸，小轴承致使导向机构承载能力有限。

发明内容

本发明提出一种滚珠花键式导向机构，该机构的主要特点是将作动器的前端盖与滚珠花键的外筒组合为一体，在作动器的作动杆加工滚珠滚道兼作花键轴，装配时在滚道内装有滚珠，然后沿着滚道安装花键外筒与前端盖的组合体。滚珠花键式导向机构具有高承载、小摩擦力、效率高、噪音低、工艺性好等特点。

本发明公开了：一种滚珠花键式导向机构，所述导向机构由滚珠花键；滚珠外筒；滚珠循环器；滚珠列和歌德型滚道组成；所述滚珠列安装在滚珠外筒的滚道内，滚珠循环器装配在滚珠外筒的端面，沿着滚珠花键上的歌德型滚道将装配好的滚珠外筒、滚珠列、滚珠循环器套在滚珠花键组成所述导向机构。

进一步的，所述滚珠花键兼为作动器作动杆，在滚珠花键圆柱面Φd上加工有2列轴向对称的歌德型滚道；所述歌德型滚道列数根据作动器所承受的负载可以增加到3列或者4列，但是必须沿轴线均布，列数越多，承载越大。

进一步的，可以根据负载，调节滚珠列中滚珠直径，调节范围一般为2mm-5mm，滚珠增大，滚珠花键尺寸ΦD也要增大，承载也增大。

进一步的，所述滚珠外筒兼为作动器端盖，在滚珠外筒内加工与滚珠花键相同列数的歌德型滚道，并在滚珠外筒法兰端内侧加工滚珠循环滚道，使滚珠滚道到尽头时循环到另一列滚道。

进一步的，所述滚珠循环器兼作作动器防尘密封环，由非金属材料加工而成，在滚珠循环器内侧加工滚珠循环滚道，使滚珠滚道到尽头时循环到另一列滚道。

进一步的，所述滚珠列的滚珠与歌德型滚道呈现4点式接触，接触角为40°，具有高承载、高刚度等特点。

进一步的，所述歌德型滚道内涂抹航空润滑脂。

进一步的，将丝杠、丝杠螺母装配成滚珠丝杠副，将装配好的导向机构装配体通过6组M6螺钉9与滚珠丝杠副的丝杠螺母连接；整个导向机构和滚珠丝杠副装入作动器壳体，滑动滚珠外筒法兰面与壳体端面重合，用4组M6螺钉将滚珠外筒法兰面和壳体连接。

本发明的有益效果：(1)使用滚珠花键作为机电作动器的导向机构，将滚珠列的滚动摩擦代替普通的滑动摩擦，在相同扭矩负载下减少了导向机构的摩擦力，降低了噪音；(2)滚道设计为歌德型沟槽，与滚珠40°接触，因此较大的接触角，保证在扭矩方向能够承载很大的载荷；同时，根据实际负载情况，可以调节滚道的列数、滚道的长度、滚珠的直径等数据，以适应作动器的零位安装尺寸和负载；(3)通过设计为接触角度为40°的2-4列滚珠排列，花键轴通过钢珠与花键外筒紧密接触，也可通过采用增大钢球等预紧方式，使旋转方向的间隙为零，可以大幅提高作动器的刚度；(4)由于钢珠与滚道之间为球副接触和滚动摩擦，钢珠在负载下的微量弹性变形，使导向机构不会发生卡滞现象；(5)将花键外筒与作动器前端盖集成化设计，将作动杆与花键轴集成化设计，结构简单，对于装配、检测、维修等工艺方面具有优势；(6)在滚珠循环器兼作防尘密封圈，可以防止多余物进入滚道，也可兼作作动器的防尘密封圈，防止多余物进入整机内部；(7)此技术方案与现有国内外现有方案相比，可有效实现机电作动器的导向功能，该结构形式在目前国内外相关报道中尚未发现。

附图说明

图1滚珠花键式导向机构整体结构图；

图2导向机构与机电作动器整体连接图；

图3滚珠外筒结构图；

图4歌德型滚道结构图；

其中，滚珠花键1、滚珠外筒2、滚珠循环器3、滚珠列4、歌德型滚道5、丝杠6、壳体7、丝杠螺母8、M6螺钉9。

具体实施方式

除了下面所述的实施例，本发明还可以有其它实施例或以不同方式来实施。因此，应当知道，本发明并不局限于在下面的说明书中所述或在附图中所示的部件的结构的详细情况。当这里只介绍一个实施例时，权利要求并不局限于该实施例。

如图1所示，该导向机构主要由滚珠花键(兼作作动器作动杆)1；滚珠外筒(兼作作动器端盖)2；滚珠循环器(兼作防尘密封环)3；滚珠列4和歌德型滚道5组成。

按照图1将滚珠列4安装在滚珠外筒2的滚道内，然后将滚珠循环器3装配滚珠外筒2的端面，最后沿着滚珠花键1上的歌德型滚道5将装配好的滚珠外筒2、滚珠列4、滚珠循环器3套在滚珠花键1组成导向机构；为保证滚动顺畅、减小摩擦，在歌德型滚道5内涂抹航空润滑脂；固定滚珠花键1，沿着滚道滑动滚珠外筒2，保证装配后的导向机构直线运动平稳，不出现卡滞、发涩、滑动不畅等现象。

如图2所示，对该导向机构加工到装配进行简要说明：

滚珠花键1同时兼为作动器作动杆，在滚珠花键1圆柱面Φd上加工有2列轴向对称的歌德型滚道5，列数根据作动器所承受的负载可以增加到3列或者4列，但是必须沿轴线均布，列数越多，承载越大。如图3所示，也可以根据负载、作动器安装空间调节导向机构长度L，L的长度为25mm-50mm，L越长，承载越大；也可以根据负载，调节滚珠列4中滚珠直径，调节范围一般为2mm-5mm，滚珠增大，滚珠花键1尺寸ΦD也要增大，承载也增大。

滚珠外筒2同时兼为作动器端盖，在滚珠外筒2内加工与滚珠花键1相同列数的歌德型滚道5，并在滚珠外筒2法兰端内侧加工滚珠循环滚道，使滚珠滚道到尽头时循环到另一列滚道。

滚珠循环器3同时兼作作动器防尘密封环，由非金属材料加工而成，在滚珠循环器3内侧加工滚珠循环滚道，使滚珠滚道到尽头时循环到另一列滚道。

如图4所示，滚珠列4的滚珠与歌德型滚道呈现4点式接触，接触角为40°，具有高承载、高刚度等特点。

装配滚珠丝杠(滚柱丝杠)，将丝杠6、丝杠螺母8装配成滚珠丝杠(滚柱丝杠)副，保证装配后的滚珠丝杠副运转平稳，不出现卡滞、发涩、滑动不畅等现象；将装配好的导向机构装配体通过6组M6螺钉9与滚珠丝杠(滚柱丝杠)副的丝杠螺母8连接。

然后将整个导向机构和滚珠丝杠(滚柱丝杠)副装入作动器壳体7，滑动滚珠外筒2法兰面与壳体7端面重合，用4组M6螺钉9将滚珠外筒2法兰面和壳体7连接；装配好后，旋转丝杠6，保证导向机构直线运动顺滑。至此，该机构的安装就完成，可以将整个机构安装在电机上构成机电作动器。

对于上述本发明所提出的方法，还可以在不脱离本发明内容上作出各种改进，因此本发明的保护范围应该由所附的权利要求书内容确定。

Claims (8)

1.一种滚珠花键式导向机构，其特征在于，所述导向机构由滚珠花键；滚珠外筒；滚珠循环器；滚珠列和歌德型滚道组成；所述滚珠列安装在滚珠外筒的滚道内，滚珠循环器装配在滚珠外筒的端面，沿着滚珠花键上的歌德型滚道将装配好的滚珠外筒、滚珠列、滚珠循环器套在滚珠花键组成所述导向机构。

2.如权利要求1所述的导向机构，其特征在于，所述滚珠花键兼为作动器作动杆，在滚珠花键圆柱面Φd上加工有2列轴向对称的歌德型滚道；所述歌德型滚道列数根据作动器所承受的负载可以增加到3列或者4列，但是必须沿轴线均布，列数越多，承载越大。

3.如权利要求1所述的导向机构，其特征在于，可以根据负载，调节滚珠列中滚珠直径，调节范围一般为2mm-5mm，滚珠增大，滚珠花键尺寸ΦD也要增大，承载也增大。

4.如权利要求1所述的导向机构，其特征在于，所述滚珠外筒兼为作动器端盖，在滚珠外筒内加工与滚珠花键相同列数的歌德型滚道，并在滚珠外筒法兰端内侧加工滚珠循环滚道，使滚珠滚道到尽头时循环到另一列滚道。

5.如权利要求1所述的导向机构，其特征在于，所述滚珠循环器兼作作动器防尘密封环，由非金属材料加工而成，在滚珠循环器内侧加工滚珠循环滚道，使滚珠滚道到尽头时循环到另一列滚道。

6.如权利要求1所述的导向机构，其特征在于，所述滚珠列的滚珠与歌德型滚道呈现4点式接触，接触角为40°，具有高承载、高刚度等特点。

7.如权利要求6所述的导向机构，其特征在于，所述歌德型滚道内涂抹航空润滑脂。

8.如权利要求6所述的导向机构，其特征在于，将丝杠、丝杠螺母装配成滚珠丝杠副，将装配好的导向机构装配体通过6组M6螺钉9与滚珠丝杠副的丝杠螺母连接；整个导向机构和滚珠丝杠副装入作动器壳体，滑动滚珠外筒法兰面与壳体端面重合，用4组M6螺钉将滚珠外筒法兰面和壳体连接。