電機直驅(qū)式精密位移促動器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機直驅(qū)式精密位移促動器，用于精密直線調(diào)整機構、高精度運動控制的機器人、高精度六自由度并聯(lián)平臺、工業(yè)自動化等領域。
【背景技術】
[0002]電動直線促動器是將電機與絲杠一體化設計的產(chǎn)品，將電機的旋轉運動轉換成直線運動，通過編碼器精確控制電機的旋轉，從而精確控制輸出端的位置。促動器通常包括電機式驅(qū)動器、傳動機構和執(zhí)行機構。其輸出端的位置可以通過電機經(jīng)由傳動機構設定。促動器通常都配置有傳感器，從而可以根據(jù)其檢測到的實際位置對輸出端的位置進行實時調(diào)節(jié)。常見的精密直線促動器包括壓電型促動器、步進電機/伺服電機驅(qū)動+減速器型促動器。
[0003]壓電型促動器是利用壓電材料的逆壓電效應，具有穩(wěn)定性好，相應速度快、定位精度高和驅(qū)動力大等優(yōu)點，但是其不足之處是驅(qū)動行程小，約是其驅(qū)動器長度的千分之一，而且具有遲滯和非線性等特點。步進電機/伺服電機驅(qū)動+減速器型促動器是由步進電機/伺服電機帶動減速器通過聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動絲杠轉動，其優(yōu)點是結構簡單，成本低，設計靈活，但是其不足之處是減速器的空回影響系統(tǒng)的控制精度，聯(lián)軸節(jié)的使用影響結構的剛度，而且容易導致驅(qū)動軸和傳動軸的同軸度誤差較大，從而影響系統(tǒng)的傳動精度。
[0004]隨著現(xiàn)代化技術的不斷進步，對位移促動器的要求也越來越高，要求高精度的同時，還需要具有高剛度、大行程和體積小等特點。傳統(tǒng)的直線促動器由于自身的特點使用存在很大的局限性，因此必須采用新的結構形式。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明為解決現(xiàn)有精密直線促動器中使用聯(lián)軸節(jié)，影響其結構的剛度，同時由于驅(qū)動軸和傳動軸的同軸度誤差較大，進而影響系統(tǒng)的傳動精度等問題，提供一種電機直驅(qū)式精密位移促動器。
[0006]電機直驅(qū)式精密位移促動器，包括底座、連接基座、過渡支撐座、制動器、旋轉編碼器、電機和絲杠軸，所述底座和過渡支撐座連接固定；還包括防轉導向器、鎖緊螺母、推桿輸出端、左右限位元件、深溝球軸承和角接觸球軸承，
[0007]所述絲杠軸的一端包含驅(qū)動軸和支撐軸，絲杠軸、驅(qū)動軸和支撐軸同軸，所述支撐軸通過一對角接觸球軸承和一個深溝球軸承支撐固定；
[0008]所述角接觸球軸承固定在連接基座上，通過調(diào)節(jié)鎖緊螺母調(diào)節(jié)角接觸球軸承的預緊力；所述深溝球軸承固定于底座上，電機通過驅(qū)動和支撐軸直接驅(qū)動絲杠軸，所述電機定子的兩端分別與連接基座和過渡支撐座配合并連接固定；
[0009]所述編碼器和制動器固定于過渡支撐座上，所述防轉導向器使螺母沿絲杠軸直線運動，帶動推桿輸出端運動，左右限位元件用于限定推桿輸出端的直線位移。
[0010]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所述的電機直驅(qū)式精密位移促動器，結構簡單，剛度大，精度高，而且可以進行大行程運動，輸出端運動自由度設計靈活，適用于各種類型的精密直線調(diào)整機構。
[0011]本發(fā)明中將驅(qū)動軸和傳動軸合二為一，從而消除聯(lián)軸節(jié)對結構精度和剛度的影響。同時更換驅(qū)動器，使用中空的直流力矩電機，其響應性能好，輸出力矩與輸入電流成正比，可以在接近堵轉的狀態(tài)下直接和負載連接，而且可以低速運行不使用減速器，從而消除減速器產(chǎn)生的誤差。此外，使用兩組軸承可以延長對傳動軸的支撐跨度，從而提高促動器的支撐剛度。
[0012]本發(fā)明在大行程動作時提高直線促動器的精度和剛度。所述的位移促動器同時具有大位移的特點，擴大了直線推桿的使用范圍，而且結構簡單，裝調(diào)便利，適用于各種類型的精密直線調(diào)整機構，以及多自由度并聯(lián)精密調(diào)整平臺。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明所述的電機直驅(qū)式精密位移促動器的裝置總體結構示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明所述的電機直驅(qū)式精密位移促動器中絲杠軸的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]【具體實施方式】一、結合圖1和圖2說明本實施方式，電機直驅(qū)式精密位移促動器，包括底座1、深溝球軸承2、第一軸承壓蓋3、制動器4、過渡支撐座5、旋轉編碼器6、電機7、連接基座8、絲杠9、防轉導向器10、角接觸球軸承11、鎖緊螺母12、第二軸承壓蓋13、螺母連接套14、推桿輸出端15，左右限位元件16。
[0016]本實施方式中所述的絲杠軸9不僅起傳動作用，而且與驅(qū)動軸18和支撐軸19同軸，為直線推桿的高精度和大剛度奠定了基礎，所述支撐軸19通過一對高精度0型結構的角接觸球軸承11和深溝球軸承2支撐。角接觸球軸承11通過第二軸承壓蓋13固定于連接基座8，通過調(diào)節(jié)鎖緊螺母12使角接觸球軸承11的預緊力達到預設值；所述的預設值，與設計要求有關。
[0017]所述深溝球軸承2通過第一軸承壓蓋3固定于底座1。電機7通過驅(qū)動和支撐軸直接驅(qū)動絲杠軸9，電機定子的一側通過支口與連接基座8配合并連接固定，另外一側同樣通過支口與過渡支撐座5配合并連接固定，定子兩側的支口使連接基準得到了有效傳遞。編碼器6和制動器4固定于過渡支撐座5，底座1和過渡支撐座5連接固定，構成直線推桿的基礎。
[0018]防轉導向器10使螺母17可以實現(xiàn)直線運動。推桿輸出端15的運動自由度可以根據(jù)需要設計為直線運動或螺旋運動。左右限位元件16限定推桿輸出端15的直線位移達到額定極限值(設計要求的位移大小)。
[0019]本實施方式中所述底座1、過渡支撐座5和連接基座8是直線促動器的連接基礎，各零件均設有定位支口，作為加工和安裝基準。
[0020]本實施方式中所述的深溝球軸承2和角接觸球軸承11均為精密級，一對雙聯(lián)角接觸球軸承，以0型結構預調(diào)支撐，與深溝球軸承以一端固定另一端游動的方式支撐絲杠軸9，以適應雙向作用較大載荷的場合。所述絲杠為滾珠絲杠，導程1mm，公稱直徑8mm，軸向間隙小于2 μ m，剛度80N/ μ m。
[0021]本實施方式中所述的電機7為中空有刷直流力矩電機，電機轉子通過電機連接鍵20與絲桿軸9連接進行徑向定位，電機定子兩端設計有定位支口，分別與連接基座8和過渡支撐座5配合并連接固定，從而使連接基準得到了有效傳遞。
[0022]本實施方式中所述的制動器4為常閉式直流永磁制動器，電磁間隙為0.2mm?0.3mm,額定轉矩0.4N.m。所述推桿輸出端15的運動自由度設計為直線運動或螺旋運動。
【主權項】
1.電機直驅(qū)式精密位移促動器，包括底座(1)、連接基座(8)、過渡支撐座(5)、制動器(4)、旋轉編碼器(6)、電機(7)和絲杠軸(9)，所述底座⑴和過渡支撐座(5)連接固定；其特征是，還包括防轉導向器(10)、鎖緊螺母(12)、推桿輸出端(15)、左右限位元件(16)、深溝球軸承(2)和角接觸球軸承(11)，其特征是； 所述絲杠軸(9)的一端包含驅(qū)動軸(18)和支撐軸(19)，所述絲杠軸(9)、驅(qū)動軸(18)和支撐軸(19)同軸，所述支撐軸(19)通過一對角接觸球軸承(11)和一個深溝球軸承(2)支撐固定； 所述角接觸球軸承(11)固定在連接基座(8)上，通過調(diào)節(jié)鎖緊螺母(12)調(diào)節(jié)角接觸球軸承(11)的預緊力； 所述深溝球軸承(2)固定于底座(1)上，電機(7)通過驅(qū)動軸(18)直接驅(qū)動絲杠軸(9)，所述電機(7)定子的兩端分別與連接基座(8)和過渡支撐座(5)配合并連接固定； 所述編碼器(6)和制動器(4)固定于過渡支撐座(5)上， 所述防轉導向器(10)使螺母沿絲杠軸(9)直線運動，帶動推桿輸出端(15)運動，左右限位元件(16)用于限定推桿輸出端(15)的直線位移。2.根據(jù)權利要求1所述的電機直驅(qū)式精密位移促動器，其特征在于，還包括第一軸承壓蓋(3)和第二軸承壓蓋(13)，所述角接觸球軸承(11)通過第二軸承壓蓋(13)固定在連接基座(8)上，所述深溝球軸承(2)通過第一軸承壓蓋(3)固定于底座(1)上。3.根據(jù)權利要求1或2所述的電機直驅(qū)式精密位移促動器，其特征在于，還包括螺母連接套(14)，所述推桿輸出端(15)通過螺母連接套(14)與螺母(17)連接，左右限位開關(16)同時限定螺母(17)及螺母連接套(14)的位置。4.根據(jù)權利要求1所述的電機直驅(qū)式精密位移促動器，其特征在于，所述絲杠軸(9)為滾珠絲杠或滾柱絲杠，所述絲杠軸(9)與螺母(17)之間進行消間隙處理。5.根據(jù)權利要求1所述的電機直驅(qū)式精密位移促動器，其特征在于，對角接觸球軸承(11)施加預緊力，用于保證直線推桿輸出端(15)的支撐剛度。6.根據(jù)權利要求1所述的電機直驅(qū)式精密位移促動器，其特征在于，所述電機(7)為中空有刷直流力矩電機，電機轉子通過電機連接鍵槽(20)與絲桿軸(9)連接進行徑向定位，電機定子的兩側設置有定位支口，并通過定位支口分別與連接基座(8)和過渡支撐座(5)配合并連接固定。7.根據(jù)權利要求1所述的電機直驅(qū)式精密位移促動器，其特征在于，所述制動器為常閉式制動器。8.根據(jù)權利要求1所述的電機直驅(qū)式精密位移促動器，其特征在于，所述推桿輸出端(15)的運動自由度設計為直線運動或螺旋運動。
【專利摘要】電機直驅(qū)式精密位移促動器，涉及電機直驅(qū)式精密位移促動器，解決現(xiàn)有精密直線促動器中使用聯(lián)軸節(jié)，影響其結構的剛度，同時由于驅(qū)動軸和傳動軸的同軸度誤差較大，進而影響系統(tǒng)的傳動精度等問題，包括底座、連接基座、過渡支撐座、制動器、旋轉編碼器、電機和絲杠軸，防轉導向器、鎖緊螺母、推桿輸出端、限位元件、深溝球軸承和角接觸球軸承，絲杠軸不僅起傳動作用，而且與驅(qū)動軸和支撐軸同軸，本發(fā)明將驅(qū)動軸和傳動軸合二為一，消除聯(lián)軸節(jié)對結構精度和剛度的影響。使用中空直流力矩電機，其響應性能好，輸出力矩與輸入電流成正比，在接近堵轉的狀態(tài)下直接和負載連接，而且可以低速運行不使用減速器，消除減速器產(chǎn)生的誤差。提高促動器的支撐剛度。
【IPC分類】H02K7/10, H02K7/06
【公開號】CN105375674
【申請?zhí)枴緾N201510760604
【發(fā)明人】張麗敏, 趙勇志, 張耀祖, 宋云奪
【申請人】中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月10日