CN111288135B - 一种节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器，包括缸筒、缸杆、伺服电机和丝杠，本发明的节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器运动时，伺服电机驱动丝杠转动，丝杠带动缸杆上下运动，在缸杆的运动过程中，液压油在有杆腔、无杆腔和缸杆内腔中流动，起到润滑和散热的作用，隔离活塞将无杆腔与气腔进行隔离，在缸杆的运动过程中，用于平衡缸筒内油压与气压，避免因油腔内油液窜动产生气泡，缸杆运动到最底端初始位置并停止时，通过气腔内压力对隔离活塞提供一个持续的推力以支撑负载，使伺服电机需要的启动扭矩降低。

Description

一种节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器
技术领域
本发明涉及机电执行机构技术领域，特别是涉及一种节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器。
背景技术
电伺服作动器是伺服电机与滚珠丝杠结合得到的一体化直线执行机构，将伺服电机的旋转运动通过滚珠丝杠转换为丝母与缸杆的直线运动。通过使用伺服电机作为动力源，结合滚珠丝杠的高效传动，将其精确的转速控制、转数控制、扭矩控制转变为电伺服作动器精确输出的速度、位置与推力。鉴于其传动效率高、控制精度高、使用寿命长、节能环保等优点，电伺服作动器被广泛应用于造纸行业、汽车行业、电子行业、机械自动化行业、虚拟现实行业等。传统的电伺服作动器多采用脂润滑方式，其缺点是噪声大、润滑效果差、发热量大、维护繁琐等，且传统电伺服作动器在带负载启动时，伺服电机需要输出极高的启动转矩，所需电机功率较大，能量消耗大。
发明内容
本发明的目的是提供一种节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器，以解决上述现有技术存在的问题，采用液压油进行润滑，润滑、散热效果好，通过在缸筒内设置气腔与隔离活塞来平衡缸筒内的油气压力，避免缸杆运动过程中产生气泡，同时通过隔离活塞的支撑推力可以起到显著的节能效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器，包括缸筒、缸杆、伺服电机和丝杠，所述伺服电机设置在所述缸筒的下端，所述丝杠位于所述缸筒中，所述伺服电机的输出端通过连接结构与所述丝杠的下端传动连接，所述缸杆的下端从所述缸筒的上端伸至所述缸筒中并与所述丝杠通过导向结构螺纹连接，所述丝杠与所述缸筒的内壁通过所述导向结构密封连接，所述导向结构的下端固定连接有隔离活塞，所述隔离活塞设置在所述丝杠的外侧，所述隔离活塞分别与所述丝杠和所述缸筒密封连接，所述缸筒的上端与所述缸杆密封连接，所述丝杠、所述导向结构与所述隔离活塞之间形成无杆腔，所述缸筒、所述导向结构与所述缸杆之间形成有杆腔，所述丝杠、所述导向结构与所述缸杆之间形成缸杆内腔，所述丝杠、所述隔离活塞与所述缸筒之间形成气腔，所述有杆腔分别与所述无杆腔和所述缸杆内腔连通且所述有杆腔、所述无杆腔和所述缸杆内腔内均充有液压油，所述气腔内充有气体，所述隔离活塞将所述无杆腔和所述气腔进行隔离。
优选的，所述导向结构包括由内向外套设在所述丝杠上的丝母和导向活塞，所述丝母和所述导向活塞固定连接，所述丝母与所述丝杠螺纹连接，所述导向活塞的外侧与所述缸筒的内壁密封连接，所述缸杆的下端与所述丝母固定连接，所述隔离活塞的上端与所述导向活塞的下端固定连接。
优选的，所述缸筒的上端连接有缸头法兰，所述缸头法兰与所述缸筒的缸筒壁可拆卸连接，所述缸头法兰与所述缸杆密封连接。
优选的，所述缸筒的下端设置有缸底，所述丝杠与所述缸底通过轴承转动连接，所述缸底的下端设置有密封盖，所述密封盖与所述缸筒可拆卸连接且所述密封盖与所述丝杠密封连接，所述丝杠的下端伸出所述密封盖并与所述伺服电机的输出端传动连接，所述丝杠上套设有与所述丝杠螺纹连接的若干锁紧螺母，若干所述锁紧螺母位于所述密封盖与所述缸底之间。
优选的，所述连接结构包括联轴器和连接筒，所述联轴器的一端与所述伺服电机的输出端连接，所述联轴器的另一端与所述丝杠的下端连接，所述连接筒设置在所述联轴器的外侧，所述连接筒的上端与所述缸筒的下端可拆卸连接，所述连接筒的下端与所述伺服电机可拆卸连接。
优选的，所述缸杆的上端固定连接有端头，所述端头的上端固定连接有缸杆万向节，所述端头的侧壁开设有注油孔，所述注油孔与所述缸杆内腔连通。
优选的，所述伺服电机设置在安装壳体中，所述安装壳体包括底板、立板、侧板和顶板，所述底板与所述侧板的下端可拆卸连接，所述顶板与所述侧板的上端可拆卸连接，所述立板固定在所述底板上，所述伺服电机的下端固定在所述立板上，所述伺服电机的输出端穿过所述顶板上的通孔与所述丝杠传动连接，所述底板的下端固定连接有缸筒万向节。
优选的，所述丝母的下端固定连接有制动环，所述制动环套设在所述丝杠上并与所述丝杠转动连接。
优选的，所述导向活塞上开设有导向活塞通孔，所述导向活塞通孔将所述有杆腔和所述无杆腔连通；所述缸杆的侧壁开设有缸杆通孔，所述缸杆通孔将所述有杆腔和所述缸杆内腔连通；所述缸筒的侧壁开设有气体通孔，所述气体通孔与所述气腔连通，所述气腔内的气体为氮气。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器运动时，伺服电机驱动丝杠转动，丝杠带动缸杆上下运动，在缸杆的运动过程中，液压油在有杆腔、无杆腔和缸杆内腔中流动，起到润滑和散热的作用，隔离活塞将无杆腔与气腔进行隔离，在缸杆的运动过程中，用于平衡缸筒内油压与气压，避免因油腔内油液窜动产生气泡，缸杆运动到最底端初始位置并停止时，通过气腔内压力对隔离活塞提供一个持续的推力以支撑负载，使伺服电机需要的启动扭矩降低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器内部结构示意图；
图2为本发明中的缸杆通孔和导向活塞通孔示意图；
其中：伺服电机1、缸筒2、缸杆3、丝杠4、丝母5、隔离活塞6、导向活塞7、联轴器8、缸筒万向节9、缸杆万向节10、气腔11、无杆腔12-1、有杆腔12-2、缸杆内腔12-3、气体通孔13、注油孔14、缸杆通孔15、导向活塞通孔16、制动环17。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器，以解决上述现有技术存在的问题，采用液压油进行润滑，润滑、散热效果好，通过在缸筒内设置气腔与隔离活塞来平衡缸筒内的油气压力，避免缸杆运动过程中产生气泡，同时通过隔离活塞的支撑推力可以起到显著的节能效果。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图2所示：本实施例提供了一种节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器，特别为一种立式电伺服作动器，包括缸筒2、缸杆3、伺服电机1和丝杠4，丝杠4优选为滚珠丝杠，伺服电机1设置在缸筒2的下端，丝杠4位于缸筒2中，伺服电机1的输出端通过连接结构与丝杠4的下端传动连接，缸杆3的下端从缸筒2的上端伸至缸筒2中并与丝杠4通过导向结构螺纹连接，丝杠4与缸筒2的内壁通过导向结构密封连接，导向结构的下端固定连接有隔离活塞6，隔离活塞6设置在丝杠4的外侧，隔离活塞6分别与丝杠4和缸筒2密封连接，缸筒2的上端与缸杆3密封连接，丝杠4、导向结构与隔离活塞6之间形成无杆腔12-1，缸筒2、导向结构与缸杆3之间形成有杆腔12-2，丝杠4、导向结构与缸杆3之间形成缸杆内腔12-3，丝杠4、隔离活塞6与缸筒2之间形成气腔11，有杆腔12-2分别与无杆腔12-1和缸杆内腔12-3连通且有杆腔12-2、无杆腔12-1和缸杆内腔12-3内均充有液压油，气腔11内充有气体。本实施例的节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器运动时，伺服电机1驱动丝杠4转动，导向结构将丝杠4的转动转化为沿丝杠4轴向的直线运动，进而使得缸杆3沿缸筒2轴向运动，在缸杆3的运动过程中，液压油在有杆腔12-2、无杆腔12-1和缸杆内腔12-3中流动，起到润滑和散热的作用，隔离活塞6将无杆腔12-1与气腔11进行隔离，在缸杆3的运动过程中，用于平衡缸筒2内的油压与气压，避免因油腔内油液窜动产生气泡，缸杆3运动到最底端初始位置并停止时，通过气腔11内压力对隔离活塞6提供一个持续的推力以支撑负载，使伺服电机1需要的启动扭矩降低。
本实施例中，导向结构包括由内向外套设在丝杠4上的丝母5和导向活塞7，丝母5和导向活塞7固定连接，丝母5与丝杠4螺纹连接，导向活塞7的外侧与缸筒2的内壁密封且滑动连接，缸杆3的下端的内侧与丝母5固定连接，隔离活塞6的上端与导向活塞7的下端固定连接。
本实施例中，缸筒2的上端连接有缸头法兰，缸头法兰与缸筒2的缸筒2壁可拆卸连接，缸头法兰与缸杆3密封且滑动连接。
本实施例中，缸筒2的下端设置有缸底，丝杠4与缸底通过轴承转动连接，轴承优选为两个并列设置的圆锥滚子轴承，缸底的下端设置有密封盖，密封盖与缸筒2可拆卸连接且密封盖与丝杠4密封且转动连接，丝杠4的下端伸出密封盖并与伺服电机1的输出端传动连接，丝杠4上套设有与丝杠4螺纹连接的若干锁紧螺母，若干锁紧螺母位于密封盖与缸底之间，锁紧螺母优选为两个，锁紧螺母用于实现丝杠4与轴承的调隙与紧固。
本实施例中，伺服电机1设置在安装壳体中，安装壳体包括底板、立板、侧板和顶板，底板与侧板的下端通过螺纹可拆卸连接，顶板与侧板的上端通过螺纹可拆卸连接，立板固定在底板上，伺服电机1的下端固定在立板上，伺服电机1的输出端穿过顶板上的通孔与丝杠4传动连接，底板的下端固定连接有缸筒万向节9。
本实施例中，连接结构包括联轴器8和连接筒，联轴器8的一端与伺服电机1的输出端连接，联轴器8的另一端与丝杠4的下端连接，连接筒设置在联轴器8的外侧，连接筒的上端与密封盖可拆卸连接，具体地，连接筒的上部与密封盖螺纹连接，连接筒的下部与顶板通过螺栓可拆卸连接。
本实施例中，缸杆3的上端固定连接有端头，端头的上端固定连接有缸杆万向节10，缸筒万向节9和缸杆万向节10均用于将节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器与其他装置连接固定，端头的侧壁开设有注油孔14，注油孔14与缸杆内腔12-3连通；导向活塞7上开设有导向活塞通孔16，导向活塞通孔16将有杆腔12-2和无杆腔12-1连通；缸杆3的侧壁开设有缸杆通孔15，缸杆通孔15将有杆腔12-2和缸杆内腔12-3连通；通过注油孔14向缸杆内腔12-3中注入液压油，优选为耐磨稀液压油，液压油通过缸杆通孔15进入有杆腔12-2后，通过导向活塞通孔16进入无杆腔12-1中。
本实施例中，缸筒2的侧壁开设有气体通孔13，气体通孔13与气腔11连通，气腔11内的气体为氮气，通过气体通孔13向气腔11内通入氮气，在缸杆3运动中平衡气腔11与无杆腔12-1、有杆腔12-2和缸杆内腔12-3的压力。利用气腔11内的气压，对隔离活塞6提供一个持续的推力以支撑负载，使伺服电机1需要的启动扭矩降低。
本实施例中，丝母5的下端固定连接有制动环17，制动环17套设在丝杠4上并与丝杠4转动且密封连接，制动环17用于限制缸杆3运动的最低位置并起到支撑缸杆3的作用，避免因负载过重引起气腔11内氮气的泄漏。
采用液压油润滑相比现有电伺服作动器润滑效果好，缸杆3运动时产生的噪声低；液压油可随着缸杆3上下运动在无杆腔12-1、有杆腔12-2和缸杆内腔12-3中流动，从而达到更好的散热效果；当缸杆3运动到最底端初始位置并停止时，可通过缸筒2内隔离活塞6与缸底之间的气腔11内的气体对缸杆3提供一个持续的推力，使得伺服电机1再次启动时所需的输出转矩降低，起到节能效果，减小了伺服电机1的装机容量；本实施例结构简单，维护方便，可靠性高，应用前景广泛。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器，其特征在于：包括缸筒、缸杆、伺服电机和丝杠，所述伺服电机设置在所述缸筒的下端，所述丝杠位于所述缸筒中，所述伺服电机的输出端通过连接结构与所述丝杠的下端传动连接，所述缸杆的下端从所述缸筒的上端伸至所述缸筒中并与所述丝杠通过导向结构螺纹连接，所述丝杠与所述缸筒的内壁通过所述导向结构密封连接，所述导向结构的下端固定连接有隔离活塞，所述隔离活塞设置在所述丝杠的外侧，所述隔离活塞分别与所述丝杠和所述缸筒密封连接，所述缸筒的上端与所述缸杆密封连接，所述丝杠、所述导向结构与所述隔离活塞之间形成无杆腔，所述缸筒、所述导向结构与所述缸杆之间形成有杆腔，所述丝杠、所述导向结构与所述缸杆之间形成缸杆内腔，所述丝杠、所述隔离活塞与所述缸筒之间形成气腔，所述有杆腔分别与所述无杆腔和所述缸杆内腔连通且所述有杆腔、所述无杆腔和所述缸杆内腔内均充有液压油，所述气腔内充有气体，所述隔离活塞将所述无杆腔和所述气腔进行隔离。
2.根据权利要求1所述的节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器，其特征在于：所述导向结构包括由内向外套设在所述丝杠上的丝母和导向活塞，所述丝母和所述导向活塞固定连接，所述丝母与所述丝杠螺纹连接，所述导向活塞的外侧与所述缸筒的内壁密封连接，所述缸杆的下端与所述丝母固定连接，所述隔离活塞的上端与所述导向活塞的下端固定连接。
3.根据权利要求1所述的节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器，其特征在于：所述缸筒的上端连接有缸头法兰，所述缸头法兰与所述缸筒的缸筒壁可拆卸连接，所述缸头法兰与所述缸杆密封连接。
4.根据权利要求1所述的节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器，其特征在于：所述缸筒的下端设置有缸底，所述丝杠与所述缸底通过轴承转动连接，所述缸底的下端设置有密封盖，所述密封盖与所述缸筒可拆卸连接且所述密封盖与所述丝杠密封连接，所述丝杠的下端伸出所述密封盖并与所述伺服电机的输出端传动连接，所述丝杠上套设有与所述丝杠螺纹连接的若干锁紧螺母，若干所述锁紧螺母位于所述密封盖与所述缸底之间。
5.根据权利要求1所述的节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器，其特征在于：所述连接结构包括联轴器和连接筒，所述联轴器的一端与所述伺服电机的输出端连接，所述联轴器的另一端与所述丝杠的下端连接，所述连接筒设置在所述联轴器的外侧，所述连接筒的上端与所述缸筒的下端可拆卸连接，所述连接筒的下端与所述伺服电机可拆卸连接。
6.根据权利要求1所述的节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器，其特征在于：所述缸杆的上端固定连接有端头，所述端头的上端固定连接有缸杆万向节，所述端头的侧壁开设有注油孔，所述注油孔与所述缸杆内腔连通。
7.根据权利要求1所述的节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器，其特征在于：所述伺服电机设置在安装壳体中，所述安装壳体包括底板、立板、侧板和顶板，所述底板与所述侧板的下端可拆卸连接，所述顶板与所述侧板的上端可拆卸连接，所述立板固定在所述底板上，所述伺服电机的下端固定在所述立板上，所述伺服电机的输出端穿过所述顶板上的通孔与所述丝杠传动连接，所述底板的下端固定连接有缸筒万向节。
8.根据权利要求2所述的节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器，其特征在于：所述丝母的下端固定连接有制动环，所述制动环套设在所述丝杠上并与所述丝杠转动连接。
9.根据权利要求2所述的节能型活塞式稀油润滑电伺服作动器，其特征在于：所述导向活塞上开设有导向活塞通孔，所述导向活塞通孔将所述有杆腔和所述无杆腔连通；所述缸杆的侧壁开设有缸杆通孔，所述缸杆通孔将所述有杆腔和所述缸杆内腔连通；所述缸筒的侧壁开设有气体通孔，所述气体通孔与所述气腔连通，所述气腔内的气体为氮气。
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