一種絲母絲杠式雙行程電動(dòng)缸的制作方法
【專利摘要】一種絲母絲杠式雙行程電動(dòng)缸，它涉及一種電動(dòng)缸，以解決傳統(tǒng)電動(dòng)缸機(jī)構(gòu)占用工作空間較大，剛度低，維護(hù)成本高且無(wú)法充分利用絲杠長(zhǎng)度達(dá)到最大運(yùn)動(dòng)空間問(wèn)題，它包括電機(jī)、支撐套筒、底座、傳動(dòng)套筒、第一錐齒輪、第二錐齒輪、第三錐齒輪、第四錐齒輪、第五錐齒輪、絲杠、絲母和齒輪軸；支撐套筒安裝在底座上，電機(jī)安裝在支撐套筒的上端，第一錐齒輪安裝在電機(jī)的輸出軸上，第一錐齒輪與第二錐齒輪嚙合，第三錐齒輪與第四錐齒輪嚙合，絲母轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在傳動(dòng)套筒內(nèi)，第四錐齒輪與第五錐齒輪嚙合，絲杠穿過(guò)第五錐齒輪和傳動(dòng)套筒并與絲母螺紋連接。本發(fā)明用于執(zhí)行器的直線位移驅(qū)動(dòng)。
【專利說(shuō)明】一種絲母絲杠式雙行程電動(dòng)缸
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動(dòng)缸，具體涉及一種絲母絲杠方式實(shí)現(xiàn)的直線位移驅(qū)動(dòng)裝置。【背景技術(shù)】
[0002]目前，做直線運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)缸機(jī)構(gòu)有多種設(shè)計(jì)方案。最為普遍的一種實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)目的的電動(dòng)缸機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)部分是由兩只螺母及一根絲缸組成的。在該構(gòu)型的電動(dòng)缸實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，一只螺母保持相對(duì)于驅(qū)動(dòng)端的靜止?fàn)顟B(tài)，該螺母與絲缸保持螺旋傳動(dòng)，帶動(dòng)絲缸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。絲缸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)第二只螺母延絲缸軸向做直線運(yùn)動(dòng)，從而使與螺母固聯(lián)的套筒伸出絲缸外圈，延軸向做直線運(yùn)動(dòng)。該類型的電動(dòng)缸不僅占用較大的工作空間，且在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中套筒會(huì)受到較大的彎矩，使機(jī)構(gòu)受扭矩產(chǎn)生易彎折等問(wèn)題。同時(shí)，該方案中第二只螺母在絲杠上的運(yùn)動(dòng)范圍有限，僅能在絲杠一半長(zhǎng)度的尺寸內(nèi)做軸向直線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)整體運(yùn)動(dòng)范圍有限。同時(shí)，該絲杠長(zhǎng)期承受運(yùn)動(dòng)過(guò)程中螺母和套筒機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩，因此，機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期工作磨損較大，維護(hù)成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決傳統(tǒng)電動(dòng)缸機(jī)構(gòu)占用工作空間較大，剛度低，維護(hù)成本高且無(wú)法充分利用絲杠長(zhǎng)度達(dá)到最大運(yùn)動(dòng)空間問(wèn)題，進(jìn)而提供一種絲母絲杠式雙行程電動(dòng)缸。
[0004]本發(fā)明為解決上述問(wèn)題采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明的一種絲母絲杠式雙行程電動(dòng)缸包括電機(jī)、支撐套筒、底座、傳動(dòng)套筒、第一錐齒輪、第二錐齒輪、第三錐齒輪、第四錐齒輪、第五錐齒輪、絲杠、絲母和齒輪軸；
[0005]電機(jī)的輸出軸水平布置，支撐套筒安裝在底座上，電機(jī)安裝在支撐套筒的上端，第一錐齒輪安裝在電機(jī)的輸出軸上，第二錐齒輪與第三錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在支撐套筒內(nèi)，第二錐齒輪和第三錐齒輪同軸設(shè)置且二者連接為一體，第一錐齒輪與第二錐齒輪嚙合，齒輪軸水平設(shè)置，齒輪軸的一端轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在支撐套筒上，齒輪軸的另一端固裝有第四錐齒輪，第三錐齒輪與第四錐齒輪嚙合，絲母與第五錐齒輪連接，絲母轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在傳動(dòng)套筒內(nèi)，第四錐齒輪與第五錐齒輪嚙合，絲杠穿過(guò)第五錐齒輪和傳動(dòng)套筒并與絲母螺紋連接。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:一、本發(fā)明通過(guò)錐齒輪傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)絲母，絲母固定在傳統(tǒng)套筒內(nèi)的錐齒輪傳動(dòng)系上，它們保持相對(duì)于電機(jī)的固定位置關(guān)系，當(dāng)絲杠延螺母軸向直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以延雙向運(yùn)動(dòng)，到達(dá)雙行程的直線運(yùn)動(dòng)，因此，絲杠承受的彎矩較小，使該機(jī)構(gòu)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，絲杠在絲母轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中可以延軸向運(yùn)動(dòng)的范圍為螺母軸向兩側(cè)的絲杠全長(zhǎng)，達(dá)到了最大的工作空間利用，絲杠可延螺母軸向?qū)崿F(xiàn)雙行程即兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)，該本發(fā)明絲杠的運(yùn)動(dòng)范圍超出普通的電動(dòng)缸類運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)于節(jié)約電動(dòng)缸內(nèi)部的工作空間和提高驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作效率有較大改進(jìn)，利用絲母作為傳動(dòng)環(huán)節(jié)，可以提高整體機(jī)構(gòu)的剛度，使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中更加穩(wěn)定，絲杠幾何尺寸較長(zhǎng)，一端連接絲母，一端連接其它執(zhí)行器等機(jī)構(gòu)，擴(kuò)大了運(yùn)動(dòng)空間且不易使整體機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉；二、本發(fā)明中的電機(jī)與絲母絲杠式傳動(dòng)部分通過(guò)錐齒輪傳動(dòng)系進(jìn)行連接，巧妙地利用了有限的工作空間實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)缸的三自由度被動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了類似于球鉸的功能，從而此種類型的電動(dòng)缸在絲杠直線運(yùn)動(dòng)時(shí)可以自由運(yùn)動(dòng)；三、本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)成本降低了 60%以上；四、絲杠末端能與末端執(zhí)行器連接，當(dāng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的絲母絲杠機(jī)構(gòu)延軸向做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，該電動(dòng)缸可以繞支撐套筒所連接的固定端做三自由度的被動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)絲杠末端機(jī)構(gòu)的姿態(tài)，利用三級(jí)錐齒輪傳動(dòng)提供的三軸轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)缸繞固定端的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以通過(guò)絲杠的直線運(yùn)動(dòng)被動(dòng)調(diào)節(jié)絲杠末端連接機(jī)構(gòu)的空間姿態(tài)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)主剖視結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是第四錐齒輪、第五錐齒輪、絲杠和絲母連接結(jié)構(gòu)的側(cè)視示意圖，圖4是第四錐齒輪、第五錐齒輪、絲杠和絲母連接結(jié)構(gòu)主視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1-圖4說(shuō)明，本實(shí)施方式的一種絲母絲杠式雙行程電動(dòng)缸包括電機(jī)1、支撐套筒2、底座3、傳動(dòng)套筒4、第一錐齒輪5、第二錐齒輪6、第三錐齒輪7、第四錐齒輪8、第五錐齒輪9、絲杠10、絲母11和齒輪軸16 ；
[0009]電機(jī)I的輸出軸水平布置，支撐套筒2安裝在底座3上，電機(jī)I安裝在支撐套筒2的上端，第一錐齒輪5安裝在電機(jī)I的輸出軸上，第二錐齒輪6與第三錐齒輪7轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在支撐套筒2內(nèi)，第二錐齒輪6和第三錐齒輪7同軸設(shè)置且二者連接為一體，第一錐齒輪5與第二錐齒輪6嚙合，齒輪軸16水平設(shè)置，齒輪軸16的一端轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在支撐套筒2上，齒輪軸16的另一端固裝有第四錐齒輪8，第三錐齒輪7與第四錐齒輪8嚙合，絲母10與第五錐齒輪9連接，絲母11轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在傳動(dòng)套筒4內(nèi)，第四錐齒輪8與第五錐齒輪9嚙合，絲杠10穿過(guò)第五錐齒輪9和傳動(dòng)套筒4并與絲母11螺紋連接。
[0010]本實(shí)施方式的支撐套筒可為口型架，傳動(dòng)套筒可為叉型架。本實(shí)施方式的第五錐齒輪9與絲母10 —起能沿傳動(dòng)套筒4的周向轉(zhuǎn)動(dòng)，絲母10水平設(shè)置。
[0011]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明，本實(shí)施方式所述電機(jī)I為伺服電機(jī)。如此設(shè)置，滿足控制速度，位置精度準(zhǔn)確，滿足實(shí)際需要。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0012]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1和圖4說(shuō)明，本實(shí)施方式所述絲母11為二階梯式圓柱形絲母。如此設(shè)置，剛度大，能絲杠承受的彎矩較小，使該機(jī)構(gòu)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，保證了運(yùn)動(dòng)范圍可以接近于絲杠的整體長(zhǎng)度，絲杠在絲母轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中可以延軸向運(yùn)動(dòng)的范圍為螺母軸向兩側(cè)的絲杠全長(zhǎng)。其它與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0013]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖1說(shuō)明，本實(shí)施方式所述雙行程電動(dòng)缸還包括外軸套12和兩個(gè)第一滾珠軸承13，電機(jī)I的輸出軸穿過(guò)安裝在外軸套12內(nèi)的兩個(gè)第一滾珠軸承13與第一錐齒輪5連接。如此設(shè)置，連接方便可靠，運(yùn)行穩(wěn)定。其它與【具體實(shí)施方式】三相同。
[0014]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖1說(shuō)明，本實(shí)施方式所述雙行程電動(dòng)缸還包括一個(gè)第二滾珠軸承14和兩個(gè)第三滾珠軸承15，絲母11分別通過(guò)安裝在傳動(dòng)套筒4內(nèi)的第二滾珠軸承14和兩個(gè)第三滾珠軸承15與傳動(dòng)套筒4轉(zhuǎn)動(dòng)連接。如此設(shè)置，便于絲母的轉(zhuǎn)動(dòng)，減少工作磨損，維護(hù)成本降低。其它與【具體實(shí)施方式】一、二或四相同。
[0015]工作過(guò)程[0016]當(dāng)電機(jī)I轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，絲母11與傳動(dòng)套筒4整體保持相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，電機(jī)I帶動(dòng)錐齒輪系運(yùn)動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)絲母11轉(zhuǎn)動(dòng)，而與該絲母11具有螺旋傳動(dòng)關(guān)系的絲杠10在絲母11運(yùn)動(dòng)過(guò)程中延軸向做水平直線運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)絲杠10末端的下一級(jí)執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)，當(dāng)絲杠10延直線運(yùn)動(dòng)又帶動(dòng)三級(jí)錐齒輪機(jī)構(gòu)被動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)整整體機(jī)構(gòu)的空間姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)缸運(yùn)動(dòng)目的。
【權(quán)利要求】
1.一種絲母絲杠式雙行程電動(dòng)缸，其特征在于:它包括電機(jī)(I)、支撐套筒(2)、底座(3)、傳動(dòng)套筒(4)、第一錐齒輪(5)、第二錐齒輪(6)、第三錐齒輪(7)、第四錐齒輪(8)、第五錐齒輪(9)、絲杠(10)、絲母(11)和齒輪軸(16)；電機(jī)(I)的輸出軸水平布置，支撐套筒(2)安裝在底座(3)上，電機(jī)(I)安裝在支撐套筒(2)的上端，第一錐齒輪(5)安裝在電機(jī)(I)的輸出軸上，第二錐齒輪(6)與第三錐齒輪(7)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在支撐套筒(2)內(nèi)，第二錐齒輪(6)和第三錐齒輪(7)同軸設(shè)置且二者連接為一體，第一錐齒輪(5)與第二錐齒輪(6)哨合,齒輪軸(16)水平設(shè)置,齒輪軸(16)的一端轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在支撐套筒(2)上，齒輪軸(16)的另一端固裝有第四錐齒輪(8)，第三錐齒輪(7)與第四錐齒輪(8)嚙合，絲母(10)與第五錐齒輪(9)連接，絲母(11)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在傳動(dòng)套筒(4)內(nèi)，第四錐齒輪(8)與第五錐齒輪(9)嚙合，絲杠(10)穿過(guò)第五錐齒輪(9)和傳動(dòng)套筒(4)并與絲母(11)螺紋連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種絲母絲杠式雙行程電動(dòng)缸，其特征在于:所述電機(jī)(I)為伺服電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種絲母絲杠式雙行程電動(dòng)缸，其特征在于:所述絲母(11)為二階梯式圓柱形絲母。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種絲母絲杠式雙行程電動(dòng)缸，其特征在于:所述雙行程電動(dòng)缸還包括外軸套(12)和兩個(gè)第一滾珠軸承(13)，電機(jī)(I)的輸出軸穿過(guò)安裝在外軸套(12)內(nèi)的兩個(gè)第一滾珠軸承(13)與第一錐齒輪(5)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的一種絲母絲杠式雙行程電動(dòng)缸，其特征在于:所述雙行程電動(dòng)缸還包括一個(gè)第二滾珠軸承(14)和兩個(gè)第三滾珠軸承(15)，絲母(11)分別通過(guò)安裝在傳動(dòng)套筒(4)內(nèi)的第二滾珠軸承(14)和兩個(gè)第三滾珠軸承(15)與傳動(dòng)套筒(4)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
【文檔編號(hào)】H02K7/06GK103956855SQ201410216346
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】劉剛峰, 朱延河, 臧希喆, 高永生, 樊繼壯, 齊冀, 趙杰 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)