CN111614200A - 一种折返行星滚柱丝杠式伺服电动缸 - Google Patents

一种折返行星滚柱丝杠式伺服电动缸 Download PDF

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赵升吨
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张艺铭
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Abstract

本发明涉及一种电动缸，尤其涉及一种折返行星滚柱丝杠式伺服电动缸，包括驱动装置、传动装置和执行装置；驱动装置包括驱动电机和刹车装置，传动装置包括减速器、齿轮副和壳体，减速器和齿轮副设置在壳体内；所述执行装置包括缸体、行星滚柱丝杠副和推杆；行星滚柱丝杠副和推杆设置在缸体内，行星滚柱丝杠副包括丝杠螺母和丝杠，所述推杆与丝杠螺母进行固定连接；所述驱动电机通过减速器、齿轮副驱动丝杠转动，丝杠转动后，带动丝杠螺母做直线往复运动，从而带动推杆进行直线往复运动，所述刹车装置用于对驱动电机进行制动。本发明折返行星滚柱丝杠式伺服电动缸具有轴向尺寸小、大推力、防反转和伺服控制的特点。

Description

一种折返行星滚柱丝杠式伺服电动缸
技术领域
本发明涉及一种电动缸，尤其涉及一种折返行星滚柱丝杠式伺服电动缸。
背景技术
传统的液压缸依靠油泵提供的压力能转换为机械能，从而带动液压缸做直线往复运动；气缸依靠压缩机提供的压缩空气，驱动活塞连杆做直线往复运动；电动缸的工作原理不同于以上两种直线执行机构，电动缸的工作原理则是利用各种类型的电动机作为动力源，如交流伺服电动机、步进电动机、直流无刷电动机；电动机转子带动丝杠或螺母旋转，并通过构件间的螺旋运动转化为螺母或丝杠的直线运动，再由螺母或丝杠带动缸筒或负载做直线往复运动。
随着电动缸应用领域的增加，客户对电动缸的要求越来越高，某些行业由于空间的限制对电动缸本身的轴向尺寸提出了较高要求；另外在有些特殊场合电动缸运动时，要求具备防反转的功能。
发明内容
为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出一种折返行星滚柱丝杠式伺服电动缸，该电动缸具有轴向尺寸小、大推力、防反转和伺服控制的功能。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种折返行星滚柱丝杠式伺服电动缸，其特殊之处在于：
包括驱动装置、传动装置和执行装置；
所述驱动装置包括驱动电机和刹车装置，所述驱动电机为锥形永磁同步电机；
传动装置包括减速器、齿轮副和壳体，所述减速器和齿轮副设置在壳体内；
所述执行装置包括缸体、行星滚柱丝杠副和推杆；行星滚柱丝杠副和推杆设置在缸体内，所述行星滚柱丝杠副包括丝杠螺母和丝杠，所述推杆与丝杠螺母进行固定连接；
所述驱动电机通过减速器、齿轮副驱动丝杠转动，丝杠转动后，带动丝杠螺母做直线往复运动，从而带动推杆进行直线往复运动，所述刹车装置用于对驱动电机进行制动。
进一步地，上述锥形永磁同步电机包括电机后端盖、第一支撑套筒、第二支撑套筒、电机外壳、定子、转子、电机主轴、电机前端盖；
定子固定在电机外壳内，第一支撑套筒和第二支撑套筒分别与电机后端盖和电机前端盖固定连接，第一支撑环和第二支撑环分别套设在第一支撑套筒和第二支撑套筒内，电机主轴通过轴承固定在第一支撑环和第二支撑环上，转子设置在电机主轴上，转子内设有永磁体；
刹车装置包括锁紧螺母、制动轮、制动轮摩擦环、电机后端盖摩擦环和弹簧，制动轮通过锁紧螺母固定在电机主轴的一端，制动轮和电机后端盖上分别固定有制动轮摩擦环和电机后端盖摩擦环，弹簧置于第一支撑环和电机主轴的轴肩之间。
进一步地，上述减速器为行星齿轮减速器。
进一步地，上述行星齿轮减速器包括行星架、行星齿轮减速器输出轴、太阳轮、齿圈、行星轮；齿轮副包括主动齿轮和从动齿轮；
齿圈固定在壳体内，行星轮通过行星轮轴固定在行星架上，电机主轴的输出端与太阳轮连接，行星齿轮减速器的输出端行星齿轮减速器输出轴与主动齿轮连接，主动齿轮和从动齿轮啮合，从动齿轮与丝杠连接。
进一步地，上述行星齿轮减速器输出轴通过第一联轴器将转动传递到主动齿轮，从动齿轮通过第二联轴器将转动传递到丝杠。
进一步地，上述电机主轴的输出端与太阳轮通过键连接。
进一步地，上述缸体与壳体焊接连接。
本发明的优点：
1)本发明提供了一种折返行星滚柱丝杠式伺服电动缸，电动缸整体采用折返式，使电动缸的轴向尺寸较小；
2)通过使用可以承受较大载荷的滚柱丝杠作为执行机构，使电动缸可以输出大推力；
3)本发明一种折返行星滚柱丝杠式伺服电动缸，其驱动电机为带刹车装置的锥形电机，使电动缸具有防反转自锁功能并可灵活解锁；
4)本发明一种折返行星滚柱丝杠式伺服电动缸，其电动缸驱动装置采用永磁同步电机，可实现电动缸的伺服控制。
附图说明
图1是本发明电动缸的结构示意图。
其中：1-锁紧螺母；2-制动轮；3-制动轮摩擦环；4-电机后端盖摩擦环；5-电机后端盖；6-第一支撑套筒；7-第一支撑环；8-电机外壳；9-定子；10-转子；11-电机主轴；12-电机前端盖；13-第二支撑套筒；14-第二支撑环；15-齿圈；16-行星轮；17-太阳轮；18-行星齿轮减速器输出轴；19-第一联轴器；20-齿轮副；21-第二联轴器；22-壳体；23-行星架；24-缸体；25-丝杠螺母；26-端部挡圈；27-丝杠滚柱；28-丝杠；29-推杆；30-弹簧。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
参见图1，一种折返行星滚柱丝杠式伺服电动缸，主要包括三个部分：一是驱动装置；二是传动装置；三是执行装置。
所述驱动装置包括驱动电机和刹车装置，所述驱动电机为锥形永磁同步电机，传动装置包括行星齿轮减速器、齿轮副20和壳体22，所述行星齿轮减速器和齿轮副20设置在壳体22内；所述执行装置包括缸体24、行星滚柱丝杠副和推杆29；行星滚柱丝杠副和推杆29设置在缸体24内，所述行星滚柱丝杠副包括丝杠螺母25、端部挡圈26、丝杠滚柱27和丝杠28，所述推杆29与丝杠螺母25进行固定连接；
所述驱动电机通过行星齿轮减速器、齿轮副20驱动丝杠28转动，丝杠28转动后，带动丝杠螺母25做直线往复运动，从而带动推杆29进行直线往复运动，所述刹车装置用于对驱动电机进行制动。
所述锥形永磁同步电机包括电机后端盖5、第一支撑套筒6、第二支撑套筒13、电机外壳8、定子9、转子10、电机主轴11、电机前端盖12，定子9固定在电机外壳8内，第一支撑套筒6和第二支撑套筒13分别与电机后端盖5和电机前端盖12固定连接，第一支撑环7和第二支撑环14分别套设在第一支撑套筒6和第二支撑套筒13内，电机主轴11通过轴承固定在第一支撑环7和第二支撑环14上，转子10设置在电机主轴11上，转子10内设有永磁体。
刹车装置包括锁紧螺母1、制动轮2、制动轮摩擦环3、电机后端盖摩擦环4和弹簧30，制动轮2通过锁紧螺母1固定在电机主轴11的一端，制动轮2和电机后端盖5上分别固定有制动轮摩擦环3和电机后端盖摩擦环4，弹簧30置于第一支撑环7和电机主轴11的轴肩之间。
行星齿轮减速器主要由齿圈15、行星轮16、太阳轮17、行星齿轮减速器输出轴18、行星架23构成，行星架23通过行星轮轴以及相匹配的轴承固定，齿圈15固定在壳体22上，电机主轴11的输出端与行星齿轮减速器的输入端太阳轮17通过键连接，行星齿轮减速器的输出端行星齿轮减速器输出轴18通过第一联轴器19将转动传递到齿轮20，齿轮20通过第二联轴器21将转动传递到丝杠28，行星齿轮减速器输出轴18、齿轮20和丝杠28分别通过相应的轴承及其轴承座进行支撑。
执行装置为行星滚柱丝杠，主要由缸体24、丝杠螺母25、端部挡圈26、丝杠滚柱27、丝杠28、推杆29构成。壳体22与缸体24焊接连接，丝杠螺母25、丝杠滚柱27以及丝杠28通过螺纹连接，丝杠螺母25固定在端部挡圈26上，丝杠螺母25通过螺栓与推杆29进行连接，推杆29上有用于连接的耳座，推杆29在缸体24中随丝杠螺母25进行往复直线运动。
本发明的工作原理为：
定子9的绕组通电后，转子10在轴向磁拉力的作用下向上运动，使定、转子铁芯对齐，推动制动轮2上的制动轮摩擦环3与电机后端盖5上的电机后端盖摩擦环4分离，电机主轴11通过行星齿轮减速器驱动丝杠28旋转，实现推杆29往复运动；当推杆29到预设位置后，断开定子9的绕组电源，弹簧30克服永磁同步电机固有的轴向磁拉力，推动转子10向下运动，使定、转子铁芯错位，制动轮2上的制动轮摩擦环3被压紧在电机后端盖5上的电机后端盖摩擦环4上，电机主轴11制动，维持推杆29的位置固定，从而实现电动缸防反转的目的。由于行星滚柱丝杠相比普通的滚珠丝杠可以承受较大载荷，因此可以实现电动缸大推力的目的。通过使用锥形永磁同步电机，可以实现电动缸的伺服化，精确控制运动位置。
以上所述仅为本发明的实施例，并非以此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的***领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种折返行星滚柱丝杠式伺服电动缸，其特征在于：
包括驱动装置、传动装置和执行装置；
所述驱动装置包括驱动电机和刹车装置，所述驱动电机为锥形永磁同步电机；
传动装置包括减速器、齿轮副(20)和壳体(22)，所述减速器和齿轮副(20)设置在壳体(22)内；
所述执行装置包括缸体(24)、行星滚柱丝杠副和推杆(29)；行星滚柱丝杠副和推杆(29)设置在缸体(24)内，所述行星滚柱丝杠副包括丝杠螺母(25)和丝杠(28)，所述推杆(29)与丝杠螺母(25)进行固定连接；
所述驱动电机通过减速器、齿轮副(20)驱动丝杠(28)转动，丝杠(28)转动后，带动丝杠螺母(25)做直线往复运动，从而带动推杆(29)进行直线往复运动，所述刹车装置用于对驱动电机进行制动。
2.根据权利要求1所述的一种折返行星滚柱丝杠式伺服电动缸，其特征在于：所述锥形永磁同步电机包括电机后端盖(5)、第一支撑套筒(6)、第二支撑套筒(13)、电机外壳(8)、定子(9)、转子(10)、电机主轴(11)、电机前端盖(12)，
定子(9)固定在电机外壳(8)内，第一支撑套筒(6)和第二支撑套筒(13)分别与电机后端盖(5)和电机前端盖(12)固定连接，第一支撑环(7)和第二支撑环(14)分别套设在第一支撑套筒(6)和第二支撑套筒(13)内，电机主轴(11)通过轴承固定在第一支撑环(7)和第二支撑环(14)上，转子(10)设置在电机主轴(11)上，转子(10)内设有永磁体；
刹车装置包括锁紧螺母(1)、制动轮(2)、制动轮摩擦环(3)、电机后端盖摩擦环(4)和弹簧(30)，制动轮(2)通过锁紧螺母(1)固定在电机主轴(11)的一端，制动轮(2)和电机后端盖(5)上分别固定有制动轮摩擦环(3)和电机后端盖摩擦环(4)，弹簧(30)置于第一支撑环(7)和电机主轴(11)的轴肩之间。
3.根据权利要求2所述的一种折返行星滚柱丝杠式伺服电动缸，其特征在于：所述减速器为行星齿轮减速器。
4.根据权利要求3所述的一种折返行星滚柱丝杠式伺服电动缸，其特征在于：所述行星齿轮减速器包括行星架(23)、行星齿轮减速器输出轴(18)、太阳轮(17)、齿圈(15)、行星轮(16)；齿轮副(20)包括主动齿轮和从动齿轮；
齿圈(15)固定在壳体(22)内，行星轮(16)通过行星轮(16)轴固定在行星架(23)上，电机主轴(11)的输出端与太阳轮(17)连接，行星齿轮减速器的输出端行星齿轮减速器输出轴(18)与主动齿轮连接，主动齿轮和从动齿轮啮合，从动齿轮与丝杠(28)连接。
5.根据权利要求4所述的一种折返行星滚柱丝杠式伺服电动缸，其特征在于：所述行星齿轮减速器输出轴(18)通过第一联轴器(19)将转动传递到主动齿轮，从动齿轮通过第二联轴器(21)将转动传递到丝杠(28)。
6.根据权利要求5所述的一种折返行星滚柱丝杠式伺服电动缸，其特征在于：所述电机主轴(11)的输出端与太阳轮(17)通过键连接。
7.根据权利要求6所述的一种折返行星滚柱丝杠式伺服电动缸，其特征在于：所述缸体(24)与壳体(22)焊接连接。
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