錐形鎖設(shè)備的制造方法
【專利說明】錐形鎖設(shè)備
[0001]優(yōu)先權(quán)
[0002]本申請(qǐng)要求2013年7月1日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)枮?1/841，913的權(quán)益，該申請(qǐng)的內(nèi)容以引用方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明大體上涉及線性致動(dòng)器，并且更具體地涉及外部線性動(dòng)力螺桿致動(dòng)器，該致動(dòng)器具有在螺桿和馬達(dá)之間的定制接口。
【背景技術(shù)】
[0004]相比常規(guī)的電動(dòng)馬達(dá)的圓形運(yùn)動(dòng)，線性致動(dòng)器形成直線運(yùn)動(dòng)。這樣的致動(dòng)器設(shè)計(jì)用于這樣的情形:其中，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)帶螺紋的軸和對(duì)應(yīng)的螺紋聯(lián)接的螺母，使得控制旋鈕或柄部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)由螺桿、齒輪或其它類似的裝置被轉(zhuǎn)化為線性位移。大多數(shù)機(jī)電式線性致動(dòng)器設(shè)計(jì)采用滾珠螺桿和滾珠螺母。螺桿可以直接地或通過一系列齒輪連接到馬達(dá)或手動(dòng)控制旋鈕。齒輪通常用來允許以較高旋轉(zhuǎn)速度自旋的相對(duì)小的馬達(dá)通過齒輪減速，以提供使螺桿在比馬達(dá)本來能夠直接驅(qū)動(dòng)的負(fù)載更重的負(fù)載下自旋所需的扭矩。
[0005]已嘗試各種方法將螺桿連接至馬達(dá)轉(zhuǎn)子，該馬達(dá)轉(zhuǎn)子保持軸向負(fù)載能力并控制繼而影響系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可再現(xiàn)性的重要徑向跳動(dòng)。這些現(xiàn)有技術(shù)連接嘗試包括壓力配合、焊接和粘合。
[0006]壓力配合需要在軸和孔之見的臨界公差，這增加了成本并且在考慮到較小直徑內(nèi)孔和較長(zhǎng)跨度的情況下難以在馬達(dá)軸中保持。壓力配合也將高負(fù)載施加到馬達(dá)軸承，這可能損壞軸承或影響系統(tǒng)準(zhǔn)確性。
[0007]焊接需要焊接接頭具有類似的金屬和精確的機(jī)加工接口，以確保準(zhǔn)確性和徑向跳動(dòng)。焊接方法是勞動(dòng)密集型的，需要專門的設(shè)備和工具，并且必須在馬達(dá)組裝之前組裝以防止馬達(dá)受到焊接電流的損害。
[0008]粘合方法涉及可用來將螺桿結(jié)合到馬達(dá)的粘合劑，但需要精密接口連接、額外的表面制備和固化時(shí)間。粘合方法也實(shí)現(xiàn)最低的強(qiáng)度和扭矩傳遞能力。
[0009]這些用于將螺桿附接到馬達(dá)的現(xiàn)有技術(shù)方法中的每一種都被視為永久性解決方案，因?yàn)橐坏┇@得接口，系統(tǒng)損壞的風(fēng)險(xiǎn)就使得不能拆卸和繼續(xù)使用用過的部件。
[0010]遺憾的是，線性致動(dòng)器通常需要在螺桿和馬達(dá)轉(zhuǎn)子之間相對(duì)復(fù)雜的接口，這使得系統(tǒng)的組裝和拆卸成為一個(gè)耗時(shí)的過程。此外，典型的線性致動(dòng)器在操作期間不提供高的精度水平。
[0011]本發(fā)明描述了對(duì)這些現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]相應(yīng)地，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的線性致動(dòng)器，并且克服目前可用的裝置的缺點(diǎn)和問題。
[0013]相應(yīng)地，提供了一種線性致動(dòng)器系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于傳遞扭矩，但保持動(dòng)力螺桿致動(dòng)器所需的重要準(zhǔn)確度和徑向跳動(dòng)。
[0014]相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明的線性致動(dòng)器包括一種鎖設(shè)備，該鎖設(shè)備包括:螺桿，其限定縱向軸線且在其一個(gè)端部處具有漸縮的端部，漸縮的端部包括沿著縱向軸線部分地延伸的帶螺紋的內(nèi)孔；壓縮配件，其具有膨脹部，該配件限定具有內(nèi)部錐形的內(nèi)部空間，該內(nèi)部空間被構(gòu)造成與螺桿的漸縮的端部至少部分地配合；以及定位螺釘，其被構(gòu)造成與帶螺紋的內(nèi)孔配合，其中，定位螺釘向內(nèi)孔內(nèi)的緊固使螺桿的漸縮的端部與配件的內(nèi)部錐形接合，徑向向外擠壓膨脹部。
[0015]相應(yīng)地，提供了一種錐形鎖設(shè)備。該錐形鎖設(shè)備包括:螺桿，其具有漸縮的端部；壓縮配件，其具有可膨脹的端部和固定的端部并且包括至少兩個(gè)狹縫，該至少兩個(gè)狹縫定位成基本上平行于配件的縱向軸線且從可膨脹的端部朝固定的端部延伸，該配件限定具有內(nèi)部錐形的內(nèi)部空間，該內(nèi)部錐形沿著縱向軸線從固定的端部至少部分地延伸至可膨脹的端部；以及裝置，該裝置用于使螺桿的漸縮的端部與配件的內(nèi)部錐形接合，以使配件的可膨脹的端部膨脹。
[0016]相應(yīng)地，提供了一種線性驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和螺桿組件。線性驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和螺桿組件包括:線性驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，其包括馬達(dá)軸，該馬達(dá)軸限定沿著軸的縱向軸線穿過該軸的內(nèi)孔；以及螺桿，其限定縱向軸線并且具有在該螺桿的一個(gè)端部處的漸縮的端部，該漸縮的端部包括沿著縱向軸線部分地延伸的帶螺紋的內(nèi)孔。
【附圖說明】
[0017]根據(jù)具體描述并結(jié)合以下附圖，本發(fā)明將變得更為顯而易見，在附圖中:
[0018]圖1A是根據(jù)本發(fā)明的壓縮配件的側(cè)視平面圖；
[0019]圖1B是根據(jù)本發(fā)明的壓縮配件的仰視平面圖；
[0020]圖1C是根據(jù)本發(fā)明的壓縮配件的側(cè)視頂部立體圖；
[0021]圖1D是根據(jù)本發(fā)明的壓縮配件的側(cè)視剖視圖；
[0022]圖2A是根據(jù)本發(fā)明的螺桿的側(cè)視剖視圖；
[0023]圖2B是根據(jù)本發(fā)明的螺桿的側(cè)視平面圖；
[0024]圖2C是根據(jù)本發(fā)明的螺桿的立體圖；
[0025]圖3A是根據(jù)本發(fā)明的錐形鎖設(shè)備系統(tǒng)的立體圖；
[0026]圖3B是根據(jù)本發(fā)明的錐形鎖設(shè)備系統(tǒng)的側(cè)視平面圖；
[0027]圖3C是根據(jù)本發(fā)明的錐形鎖設(shè)備系統(tǒng)的側(cè)視剖視圖；
[0028]圖3D是根據(jù)本發(fā)明的錐形鎖設(shè)備系統(tǒng)的展開圖；
[0029]圖4是根據(jù)本發(fā)明的錐形鎖設(shè)備的剖視圖；
[0030]圖5是根據(jù)本發(fā)明的錐形鎖設(shè)備系統(tǒng)的側(cè)視剖視圖；
[0031]圖6是根據(jù)本發(fā)明的錐形鎖設(shè)備系統(tǒng)的側(cè)視剖視圖；以及
[0032]圖7是根據(jù)本發(fā)明的錐形鎖設(shè)備系統(tǒng)的側(cè)視剖視圖；以及
[0033]圖8是根據(jù)本發(fā)明的錐形鎖設(shè)備系統(tǒng)的側(cè)視剖視圖。
[0034]貫穿附圖，相同的附圖標(biāo)記表示相同部件。
【具體實(shí)施方式】
[0035]參照本發(fā)明的以下詳細(xì)描述并結(jié)合形成本發(fā)明的一部分的附圖，可以更容易理解本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于本文所述和/或所示的具體裝置、方法、條件或參數(shù)，并且本文所用術(shù)語的目的在于僅以舉例的方式描述具體實(shí)施例，并非旨在限制受權(quán)利要求書保護(hù)的本發(fā)明。
[0036]而且，如說明書中所用且包括所附權(quán)利要求所用，單數(shù)形式“一種”、“一個(gè)”和“該”包括復(fù)數(shù)，并且提及的具體數(shù)值至少包括該具體值，除非上下文另外清楚地指明。在本文中，范圍可表示為從“約”或“大約” 一個(gè)特定值和/或至“約”或“大約”另一個(gè)特定值。當(dāng)表示這樣的范圍時(shí)，另一個(gè)實(shí)施例包括從一個(gè)特定值和/或至另一個(gè)特定值。類似地，當(dāng)通過使用先行詞“約”將值表示為近似值時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解該特定值形成另一個(gè)實(shí)施例。還應(yīng)當(dāng)理解，所有空間參考，例如“水平”、“豎直”、“頂部”、“上部”、“下部”、“底部”、“左側(cè)”和“右側(cè)”僅為了進(jìn)行示意性的說明，并且可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)變化。
[0037]為了提供改進(jìn)的線性致動(dòng)器并克服目前可用的裝置的缺點(diǎn)和問題，提供了一種線性致動(dòng)器系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于傳遞扭矩，但保持動(dòng)力螺桿致動(dòng)器所需的重要準(zhǔn)確度和徑向跳動(dòng)。
[0038]本文所述新型致動(dòng)器系統(tǒng)簡(jiǎn)化了螺桿和馬達(dá)轉(zhuǎn)子之間的接口。馬達(dá)內(nèi)孔為非重要的，因此公差不必保持到鉸刀或磨石公差。本發(fā)明允許快速組裝和拆卸所有部件，以使得螺桿能夠基于應(yīng)用測(cè)試容易地調(diào)換。
[0039]螺桿接口的簡(jiǎn)單機(jī)加工確保可靠的組裝并且固有地實(shí)現(xiàn)精確的徑向跳動(dòng)和同心度。還消除了對(duì)后期螺桿校直過程的需求。此外，不需要組裝夾具或工具，導(dǎo)致更快速且更容易的安裝，同時(shí)提供優(yōu)異的性能。
[0040]錐形鎖接頭是用于連接諸如滑輪和皮帶輪的多個(gè)動(dòng)力系部件的常用方法，但旨在僅提供扭矩傳輸。無鍵襯套為類似的裝置，但不能在線性致動(dòng)器中使用。本發(fā)明能夠傳輸扭矩、保持軸向負(fù)載、控制徑向準(zhǔn)確度并且具有與更柔性的連接接口相關(guān)聯(lián)的益處。
[0041]如圖3A-3D所示，本發(fā)明的致動(dòng)器系統(tǒng)包括馬達(dá)30、壓縮配件10和螺桿20。馬達(dá)30限定穿過其的中空軸31。中空軸31是在馬達(dá)30的兩個(gè)端部處是開放的。壓縮配件10限定穿過其的中空芯部16。中空芯部16在配件10的兩個(gè)端部處是開放的。在操作中，壓縮配件10定位在馬達(dá)30的中空軸31中。螺桿20定位在壓縮配件10的中空內(nèi)孔16中。當(dāng)螺桿20被進(jìn)一步插入壓縮配件10中時(shí)，壓縮配件10膨脹，在中空軸31內(nèi)形成向外的徑向力，該徑向力使壓縮配件10與馬達(dá)30接合。
[0042]中空軸31的內(nèi)徑和壓縮配件10的外徑匹配成最小滑動(dòng)配合狀態(tài)。中空軸31的內(nèi)徑可以是具有機(jī)加工表面光潔度的標(biāo)準(zhǔn)通孔公差。壓縮配件10的外徑優(yōu)選地被機(jī)器精加工，以使得接口能夠?qū)崿F(xiàn)增加的摩擦力和較高的扭矩能力。
[0043]如圖1A-1D所示，壓縮配件10包括位于可膨脹的端部18處的膨脹部11和位于固定的端部17處的凸緣12。膨脹部11由平行于壓縮配件10的縱向軸線A延伸的至少兩個(gè)縱向狹縫13產(chǎn)生，這允許此直徑部段在內(nèi)部力下膨脹。狹縫13被構(gòu)造成限定膨脹部11，狹縫13產(chǎn)生相等的向外力以確保螺桿20、配件10和馬達(dá)30的對(duì)齊。例如，單個(gè)狹縫將產(chǎn)生不均勻的向外力，并且因此造成元件的不對(duì)齊。
[0044]壓縮配件10包括凸緣12，凸緣12設(shè)計(jì)成與馬達(dá)徑向軸承33的內(nèi)座圈32配合。這控制配件10進(jìn)入到馬達(dá)30的深度。
[0045]中空芯部16的內(nèi)表面14從固定的端部17向內(nèi)漸縮至可膨脹的端部18。螺紋15位于中空芯部16內(nèi)部的可膨脹的端部18處，并且將在下文中更詳細(xì)地描述。
[0046]螺桿20在圖2A-2C中示出。螺桿20包括漸縮的端部21、螺紋22和內(nèi)孔23。內(nèi)孔23的內(nèi)表面為帶螺紋的。螺紋22被構(gòu)造成與將由線性致動(dòng)器(未示出)移動(dòng)的元件連接。螺桿20的漸縮的端部21的角度被構(gòu)造成與中空芯部16的錐形配合。如上所述，錐形用來使螺桿居中并控制同心度和徑向跳動(dòng)。錐形也允許配件10在拉伸負(fù)載下膨脹。雖然螺紋22示出為沿著漸縮的端部21延伸，但不要求螺紋沿著螺桿20的此部段延伸。例如，漸縮的端部21可包括平滑的機(jī)加工、凹槽和/或脊。
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