一種絲母絲杠式雙行程電動缸的制作方法
【專利摘要】一種絲母絲杠式雙行程電動缸，它涉及一種電動缸，以解決傳統電動缸機構占用工作空間較大，剛度低，維護成本高且無法充分利用絲杠長度達到最大運動空間問題，它包括電機、支撐套筒、底座、傳動套筒、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，電機安裝在支撐套筒的上端，第一錐齒輪安裝在電機的輸出軸上，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，絲母轉動安裝在傳動套筒內，第四錐齒輪與第五錐齒輪嚙合，絲杠穿過第五錐齒輪和傳動套筒并與絲母螺紋連接。本發明用于執行器的直線位移驅動。
【專利說明】一種絲母絲杠式雙行程電動缸
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電動缸，具體涉及一種絲母絲杠方式實現的直線位移驅動裝置。【背景技術】
[0002]目前，做直線運動的電動缸機構有多種設計方案。最為普遍的一種實現直線運動目的的電動缸機構的直線運動實現部分是由兩只螺母及一根絲缸組成的。在該構型的電動缸實現直線運動的過程中，一只螺母保持相對于驅動端的靜止狀態，該螺母與絲缸保持螺旋傳動，帶動絲缸做旋轉運動。絲缸的旋轉運動帶動第二只螺母延絲缸軸向做直線運動，從而使與螺母固聯的套筒伸出絲缸外圈，延軸向做直線運動。該類型的電動缸不僅占用較大的工作空間，且在運動過程中套筒會受到較大的彎矩，使機構受扭矩產生易彎折等問題。同時，該方案中第二只螺母在絲杠上的運動范圍有限，僅能在絲杠一半長度的尺寸內做軸向直線運動，導致機構整體運動范圍有限。同時，該絲杠長期承受運動過程中螺母和套筒機構所產生的慣性力和慣性力矩，因此，機構長期工作磨損較大，維護成本高。
【發明內容】
[0003]本發明為解決傳統電動缸機構占用工作空間較大，剛度低，維護成本高且無法充分利用絲杠長度達到最大運動空間問題，進而提供一種絲母絲杠式雙行程電動缸。
[0004]本發明為解決上述問題采取的技術方案是:本發明的一種絲母絲杠式雙行程電動缸包括電機、支撐套筒、底座、傳動套筒、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]電機的輸出軸水平布置，支撐套筒安裝在底座上，電機安裝在支撐套筒的上端，第一錐齒輪安裝在電機的輸出軸上，第二錐齒輪與第三錐齒輪轉動安裝在支撐套筒內，第二錐齒輪和第三錐齒輪同軸設置且二者連接為一體，第一錐齒輪與第二錐齒輪嚙合，齒輪軸水平設置，齒輪軸的一端轉動安裝在支撐套筒上，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，絲母轉動安裝在傳動套筒內，第四錐齒輪與第五錐齒輪嚙合，絲杠穿過第五錐齒輪和傳動套筒并與絲母螺紋連接。
[0006]本發明的有益效果是:一、本發明通過錐齒輪傳動系驅動絲母，絲母固定在傳統套筒內的錐齒輪傳動系上，它們保持相對于電機的固定位置關系，當絲杠延螺母軸向直線運動時，可以延雙向運動，到達雙行程的直線運動，因此，絲杠承受的彎矩較小，使該機構具有較強的穩定性，絲杠在絲母轉動過程中可以延軸向運動的范圍為螺母軸向兩側的絲杠全長，達到了最大的工作空間利用，絲杠可延螺母軸向實現雙行程即兩個方向上的運動，該本發明絲杠的運動范圍超出普通的電動缸類運動機構，對于節約電動缸內部的工作空間和提高驅動機構工作效率有較大改進，利用絲母作為傳動環節，可以提高整體機構的剛度，使機構運動過程中更加穩定，絲杠幾何尺寸較長，一端連接絲母，一端連接其它執行器等機構，擴大了運動空間且不易使整體機構產生運動干涉；二、本發明中的電機與絲母絲杠式傳動部分通過錐齒輪傳動系進行連接，巧妙地利用了有限的工作空間實現了電動缸的三自由度被動轉動，實現了類似于球鉸的功能，從而此種類型的電動缸在絲杠直線運動時可以自由運動；三、本發明結構緊湊，維護成本降低了 60%以上；四、絲杠末端能與末端執行器連接，當由電機驅動的絲母絲杠機構延軸向做直線運動時，該電動缸可以繞支撐套筒所連接的固定端做三自由度的被動轉動，從而調節絲杠末端機構的姿態，利用三級錐齒輪傳動提供的三軸轉動自由度，實現了電動缸繞固定端的自由轉動，從而可以通過絲杠的直線運動被動調節絲杠末端連接機構的空間姿態。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是本發明的整體結構主剖視結構示意圖，圖2是本發明的整體結構示意圖，圖3是第四錐齒輪、第五錐齒輪、絲杠和絲母連接結構的側視示意圖，圖4是第四錐齒輪、第五錐齒輪、絲杠和絲母連接結構主視示意圖。
【具體實施方式】
[0008]【具體實施方式】一:結合圖1-圖4說明，本實施方式的一種絲母絲杠式雙行程電動缸包括電機1、支撐套筒2、底座3、傳動套筒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I的輸出軸水平布置，支撐套筒2安裝在底座3上，電機I安裝在支撐套筒2的上端，第一錐齒輪5安裝在電機I的輸出軸上，第二錐齒輪6與第三錐齒輪7轉動安裝在支撐套筒2內，第二錐齒輪6和第三錐齒輪7同軸設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水平設置，齒輪軸16的一端轉動安裝在支撐套筒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轉動安裝在傳動套筒4內，第四錐齒輪8與第五錐齒輪9嚙合，絲杠10穿過第五錐齒輪9和傳動套筒4并與絲母11螺紋連接。
[0010]本實施方式的支撐套筒可為口型架，傳動套筒可為叉型架。本實施方式的第五錐齒輪9與絲母10 —起能沿傳動套筒4的周向轉動，絲母10水平設置。
[0011]【具體實施方式】二:結合圖1和圖2說明，本實施方式所述電機I為伺服電機。如此設置，滿足控制速度，位置精度準確，滿足實際需要。其它與【具體實施方式】一相同。
[0012]【具體實施方式】三:結合圖1和圖4說明，本實施方式所述絲母11為二階梯式圓柱形絲母。如此設置，剛度大，能絲杠承受的彎矩較小，使該機構具有較強的穩定性，保證了運動范圍可以接近于絲杠的整體長度，絲杠在絲母轉動過程中可以延軸向運動的范圍為螺母軸向兩側的絲杠全長。其它與【具體實施方式】一或二相同。
[0013]【具體實施方式】四:結合圖1說明，本實施方式所述雙行程電動缸還包括外軸套12和兩個第一滾珠軸承13，電機I的輸出軸穿過安裝在外軸套12內的兩個第一滾珠軸承13與第一錐齒輪5連接。如此設置，連接方便可靠，運行穩定。其它與【具體實施方式】三相同。
[0014]【具體實施方式】五:結合圖1說明，本實施方式所述雙行程電動缸還包括一個第二滾珠軸承14和兩個第三滾珠軸承15，絲母11分別通過安裝在傳動套筒4內的第二滾珠軸承14和兩個第三滾珠軸承15與傳動套筒4轉動連接。如此設置，便于絲母的轉動，減少工作磨損，維護成本降低。其它與【具體實施方式】一、二或四相同。
[0015]工作過程[0016]當電機I轉動時，絲母11與傳動套筒4整體保持相對靜止狀態，電機I帶動錐齒輪系運動進而帶動絲母11轉動，而與該絲母11具有螺旋傳動關系的絲杠10在絲母11運動過程中延軸向做水平直線運動，從而驅動絲杠10末端的下一級執行器運動，當絲杠10延直線運動又帶動三級錐齒輪機構被動轉動，從而調整整體機構的空間姿態，實現電動缸運動目的。
【權利要求】
1.一種絲母絲杠式雙行程電動缸，其特征在于:它包括電機(I)、支撐套筒(2)、底座(3)、傳動套筒(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(I)的輸出軸水平布置，支撐套筒(2)安裝在底座(3)上，電機(I)安裝在支撐套筒(2)的上端，第一錐齒輪(5)安裝在電機(I)的輸出軸上，第二錐齒輪(6)與第三錐齒輪(7)轉動安裝在支撐套筒(2)內，第二錐齒輪(6)和第三錐齒輪(7)同軸設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)水平設置,齒輪軸(16)的一端轉動安裝在支撐套筒(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)轉動安裝在傳動套筒(4)內，第四錐齒輪(8)與第五錐齒輪(9)嚙合，絲杠(10)穿過第五錐齒輪(9)和傳動套筒(4)并與絲母(11)螺紋連接。
2.根據權利要求1所述的一種絲母絲杠式雙行程電動缸，其特征在于:所述電機(I)為伺服電機。
3.根據權利要求1或2所述的一種絲母絲杠式雙行程電動缸，其特征在于:所述絲母(11)為二階梯式圓柱形絲母。
4.根據權利要求3所述的一種絲母絲杠式雙行程電動缸，其特征在于:所述雙行程電動缸還包括外軸套(12)和兩個第一滾珠軸承(13)，電機(I)的輸出軸穿過安裝在外軸套(12)內的兩個第一滾珠軸承(13)與第一錐齒輪(5)連接。
5.根據權利要求1、2或4所述的一種絲母絲杠式雙行程電動缸，其特征在于:所述雙行程電動缸還包括一個第二滾珠軸承(14)和兩個第三滾珠軸承(15)，絲母(11)分別通過安裝在傳動套筒(4)內的第二滾珠軸承(14)和兩個第三滾珠軸承(15)與傳動套筒(4)轉動連接。
【文檔編號】H02K7/06GK103956855SQ201410216346
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月21日 優先權日:2014年5月21日
【發明者】劉剛峰, 朱延河, 臧希喆, 高永生, 樊繼壯, 齊冀, 趙杰 申請人:哈爾濱工業大學