CN113972784A - 一种单丝杠副驱动多个丝杠螺母的多级电动缸结构 - Google Patents
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Abstract
本发明专利提供一种单丝杠副驱动多个丝杠螺母的多级电动缸结构,属于电动缸应用技术领域,转接块上端设有缸筒组件,缸筒组件内部设有“直‑螺旋‑直”键槽,转接块下端设有驱动电机,电机输出轴通过联轴器,与丝杠副相连接。丝杠副上设有一级推杆组件,二级推杆组件。一级推杆组件设有一级推杆、一级螺母,二级推杆组件设有二级推杆、二级螺母。一级推杆外侧设有螺旋键槽,二级推杆内侧设有螺旋键,外侧设有导向键。本发明结构形式紧凑,适用于野外重载工况,同时稳定性好,能抗大径向力且伸缩比大,同等初始安装距下,提供更大的行程,外形更小,传动机构简单,生产加工成本低,工作可靠性高,适合推广。
Description
技术领域
本发明专利提供一种单丝杠副驱动多个丝杠螺母的多级电动缸结构,属于电动缸应用技术领域。
背景技术
随着工程机械行业的发展,电动缸在工业、农业国防等重要领域均有广泛的应用。
目前市场上的多级电动缸主要是通过多根丝杠副相互套装在一起,实现电动缸每级的伸出与缩回,这种结构不仅加工复杂,安装难度大,成本高,生产周期长等缺点,并且外形尺寸是一般电动缸外形尺寸的1~2倍。本结构主要为解决上述问题,采用单丝杠副驱动多个丝杠螺母实现电动缸的每级伸出与缩回。
发明内容
本发明针对上述问题,提供了一种单丝杠副驱动多个丝杠螺母实现电动缸的伸出与缩回,解决了传统多级电动缸生产加工难度高,成本高的缺点,使电动缸整体结构更加紧凑,外形尺寸远远小于传统多级电动缸。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:
单丝杠副驱动多个丝杠螺母的多级电动缸结构,结构包括一级推杆组件、二级推杆组件、丝杠副组件、缸体组件、转接块、联轴器和电机。
所述丝杠副套装于一级推杆组件内部,一级推杆组件套装于二级推杆组件内部,二级推杆组件套装于缸筒组件内部。电机与缸筒组件通过转接法兰进行固定连接,电机轴与丝杠轴端通过联轴器进行连接,从而形成完整的传动链。多级电动缸一级推杆前端支耳与负载采用“鱼耳-销钉”的连接方式,保证一级推杆在负载限制下,直线运动过程中不会产生周向旋转。从而实现多级电动缸伸出与缩回。
进一步,所述多级电动缸包括一级推杆组件、二级推杆组件、丝杠副组件、缸体组件、转接块、联轴器和电机。
进一步,所述一级推杆组件由一级推杆与一级螺母通过螺钉连接组成,一级推杆与一级螺母连接一端外侧加工有螺旋键槽,一级螺母套装于丝杠上。所述一级推杆前端设有支耳安装接口,支耳安装接口与负载采用销轴进行连接,使一级推杆组件在负载限制下无法径向旋转,只能直线运动。
进一步,所述二级推杆组件由二级推杆与二级螺母通过螺钉连接组成,二级推杆与二级螺母连接一端外侧加工有导向键,二级推杆与二级螺母非连接一端内侧安装有螺旋键,所述二级推杆内侧螺旋键与一级推杆外侧螺旋键槽适配,使二级推杆可与一级推杆进行螺旋连接。
进一步,所述丝杠副前端与后端设有无螺纹段,使一级螺母与二级螺母在丝杠副无螺纹段无法随丝杠副转动。所述丝杠副组件采用螺钉通过轴承座与缸体组件连接在一起。所述轴承座内部设有主轴承,主轴承主要支撑、固定丝杠副。
进一步,所述缸体组件由缸筒与缸筒前端盖采用螺钉连接组成,所述缸体内部设有“直-螺旋-直”键槽,所述缸筒内部“直-螺旋-直”键槽与二级推杆外侧导向键适配,使二级推杆导向键在缸筒内部“直-螺旋-直”键槽中滑动,使二级推杆组件实现“直-螺旋-直”运动。所述缸筒内部“直-螺旋-直”键槽中的螺旋键槽与一级推杆组件外侧螺旋键槽一致,实现一级推杆组件与二级推杆组件螺旋连接的自锁与解锁。所述缸筒前端设有前端盖,前端盖内部安装有用于防尘、防水的密封圈。
进一步,所述转接块采用螺钉将电机与缸体组件连接在一起,所述联轴器采用螺钉将电机输出轴与丝杠副轴连接在一起。
进一步,所述丝杠副螺纹长度大于二级推杆组件内螺旋键与一级推杆组件外螺旋键槽之间的运动距离。
一种单丝杠副驱动多个螺母的多级电动缸传动方法包括以下步骤:
步骤一:初始状态下,在电机驱动力矩作用下,通过联轴器使丝杠副组件进行旋转,一级推杆组件在负载的限制下,无法径向旋转,使一级推杆作轴向直线运动。此时,二级推杆组件中的二级螺母处于丝杠副组件无螺纹段,无法随丝杠副组件一起运动。
步骤二:一级推杆组件运动至二级推杆组件上端时,在一级推杆组件作用下,带动二级推杆组件向上运动,二级推杆组件中二级推杆导向键在缸筒内部“直-螺旋-直”键槽的直键槽中限制向上滑动,使二级推杆组件中二级螺母脱离丝杠无螺纹段,使二级螺母进入丝杠螺纹段,二级螺母在二级推杆导向键限制下向上运动,二级推杆组件中的导向键在缸筒“直-螺旋-直”键槽的直键槽中限制向上滑动,滑至缸筒“直-螺旋-直”键槽的螺旋键槽中,使二级推杆组件产生螺旋转动,使二级推杆组件内侧螺旋键旋入一级推杆组件外侧螺旋键槽内,使一级推杆组件与二级推杆组件相连接。
步骤三:二级推杆组件的二级推杆导向键在缸筒“直-螺旋-直”键槽的螺旋键槽中螺旋滑动,滑至缸筒“直-螺旋-直”键槽的直键槽中,二级推杆导向键在缸筒“直-螺旋-直”键槽的直键槽的限制下,使二级推杆组件与一级推杆组件一起向上做直线运动。一级推杆组件的一级螺母脱离丝杠螺纹段,进入丝杠无螺纹段。一级推杆组件与二级推杆组件螺旋连接,二级推杆组件在缸筒“直-螺旋-直”键槽的直键槽的限制下无法径向旋转,在负载作用下,一级推杆组件与二级推杆组件无法相对旋转,从而实现自锁。使二级推杆组件推动一级推杆组件向上运动,完成多级电动缸伸出。
步骤四:伸出状态下,在电机反向驱动力矩作用下,通过联轴器使丝杠副组件进行旋转。一级推杆组件与二级推杆组件此刻自锁,二级螺母在缸筒“直-螺旋-直”键槽的直键槽限制下,二级推杆组件带动一级推杆组件向下做直线运动。
步骤五:一级推杆组件运动至丝杠无螺纹段,一级螺母进入丝杠螺纹段。二级推杆导向键向下滑入缸筒“直-螺旋-直”键槽的螺旋键槽中,使二级推杆组件进行螺旋转动。使二级推杆组件的内螺旋键与一级推杆组件的外螺旋键槽旋转分离,实现解锁。
步骤六:二级推杆导向键从缸筒“直-螺旋-直”键槽的螺旋键槽中滑入直键槽,二级螺母进入丝杠副无螺纹段,直至运动停止。一级推杆组件随电机旋转向下运动,直至电机停止旋转,完成多级电动缸缩回。
本发明的有益效果是:本发明提供了一种单丝杠副驱动多个丝杠螺母的多级电动缸结构,其结构形式紧凑,加工工艺简单、安装难度低,适于重载工况,同等安装距、外形尺寸下能提供更大的行程。同时提高了多级电动缸的适用性、稳定性、安全性、便捷性,具有可靠性更高、安全更好、环境适应性更强的特点。
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,下面将对实施案例或现有技术描述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为本发明单丝杠副驱动多个丝杠螺母的多级电动缸结构初始状态示意图;
图2为本发明单丝杠副驱动多个丝杠螺母的多级电动缸结构自锁/解锁状态示意图;
图3为本发明单丝杠副驱动多个丝杠螺母的多级电动缸结构伸出状态示意图;
图4为本发明一级推杆结构示意图;
图5为本发明二级推杆结构示意图;
图6为本发明缸筒结构示意图。
【附图标记说明】
10、负载;11、销轴;20、一级推杆组件;21、前端支耳;22、一级推杆;23、外侧螺旋键槽;24、一级螺母;30、二级推杆组件;31、二级推杆前端盖;32、二级推杆;33、内侧螺旋键;34、二级推杆导向键;35、二级螺母;40、丝杠副组件;41、丝杠;42、丝杠无螺纹段;43、丝杠螺纹段;44、丝杠无螺纹段;45、轴承座;46、主轴承;50、缸体组件;51、缸筒前端盖;52、缸筒;53、缸筒“直-螺旋-直”键槽;60、转接块;70、联轴器;80、电机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清晰,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的描述,显然,所描述的实施例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做出创造性劳动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。
下面结合图1至图6对本发明的实施例进行具体说明。
如图1所示,一种单丝杠副驱动多个丝杠螺母的多级电动缸结构,包括一级推杆组件(20)、二级推杆组件(30)、丝杠副组件(40)、缸体组件(50)、转接块(60)、联轴器(70)和电机(80)。
所述一级推杆组件(20)包括前端支耳(21)、一级推杆(22)、一级螺母(24)。所述前端支耳(21)与一级推杆(22)前端进行连接,一级螺母(24)与一级推杆(22)后端进行连接。所述一级推杆(22)后端设有外侧螺旋键槽(23)。所述前端支耳(21)与负载(10)采用销轴(11)进行连接。
所述二级推杆组件(30)包括二级推杆前端盖(31)、二级推杆(32)、二级螺母(35)。所述二级推杆前端盖(31)与二级推杆(32)前端连接,二级螺母(35)与二级推杆(32)后端连接。所述二级推杆(32)前端设有内侧螺旋键(33)、后端设有二级推杆导向键(34)。所述二级推杆前端盖(31)内部设有防尘、防水的密封圈。
所述一级推杆(22)后端外侧螺旋键槽(23)与二级推杆(32)前端内侧螺旋键(33)适配。
所述丝杠副组件(40)包括丝杠(41)、轴承座(45)、主轴承(46)。所述丝杠(41)套装于主轴承(46)内部,主轴承(46)安装于轴承座(45)内部。所述丝杠(41)设有丝杠无螺纹段(42)、丝杠螺纹段(43)、丝杠无螺纹段(44)。
所述缸体组件(50)包括缸筒前端盖(51)、缸筒(52)。所述筒前端盖(51)与缸筒(52)进行连接。所述缸筒(52)内壁设有“直-螺旋-直”键槽(53)。
所述轴承座(45)与缸筒(52)进行连接。所述二级推杆导向键(34)与缸筒(52)内壁“直-螺旋-直”键槽(53)适配。所述缸筒(52)内壁“直-螺旋-直”键槽(53)的螺旋键槽部分与一级推杆(22)后端外侧螺旋键槽(23)一致。
所述缸筒(52)与转接块(60)进行连接,电机(80)与转接块(60)进行连接。所述联轴器(70)分别连接丝杠(41)轴端与电机(80)输出轴。形成完整传动链。
如图2所示,在电机(80)驱动力矩作用下,通过联轴器(70)使丝杠副组件(30)进行旋转,一级推杆组件(20)在负载(10)的限制下,无法径向旋转,使一级推杆(22)作轴向直线运动。此时,二级推杆组件(30)中的二级螺母(35)处于丝杠副组件(40)无螺纹段(44),无法随丝杠副组件(40)一起运动。
一级推杆组件(20)运动至二级推杆组件(30)上端时,在一级推杆组件(20)作用下,带动二级推杆组件(30)向上运动,二级推杆组件(30)中二级推杆导向键(34)在缸筒内部“直-螺旋-直”键槽(53)的直键槽中限制向上滑动,使二级推杆组件(30)中二级螺母(35)脱离丝杠无螺纹段(44),使二级螺母(35)进入丝杠螺纹段(43),二级螺母(35)在二级推杆导向键(34)限制下向上运动,二级推杆组件(30)中的导向键在缸筒“直-螺旋-直”键槽(53)的直键槽中限制向上滑动,滑至缸筒“直-螺旋-直”键槽(53)的螺旋键槽中,使二级推杆组件(30)产生螺旋转动,使二级推杆组件(30)内侧螺旋键(33)旋入一级推杆组件(20)外侧螺旋键槽(23)内,使一级推杆组件(20)与二级推杆组件(30)相连接。
如图3所示,二级推杆组件(30)的二级推杆导向键(34)在缸筒“直-螺旋-直”键槽(53)的螺旋键槽中螺旋滑动,滑至缸筒“直-螺旋-直”键槽(53)的直键槽中,二级推杆导向键(34)在缸筒“直-螺旋-直”键槽(53)的直键槽的限制下,使二级推杆组件(30)与一级推杆组件(20)一起向上做直线运动。一级推杆组件(20)的一级螺母(24)脱离丝杠螺纹段(43),进入丝杠无螺纹段(42)。一级推杆组件(20)与二级推杆组件(30)螺旋连接,二级推杆组件(30)在缸筒“直-螺旋-直”键槽(53)的直键槽的限制下无法径向旋转,在负载作用下,一级推杆组件(20)与二级推杆组件(30)无法相对旋转,从而实现自锁。使二级推杆组件(30)推动一级推杆组件(20)向上运动,完成多级电动缸伸出。
在电机(80)反向驱动力矩作用下,通过联轴器(70)使丝杠副组件(40)进行旋转。一级推杆组件(20)与二级推杆组件(30)此刻自锁,二级螺母(35)在缸筒“直-螺旋-直”键槽(53)的直键槽限制下,二级推杆组件(30)带动一级推杆组件(20)向下做直线运动。一级推杆组件(20)运动至丝杠无螺纹段(42),一级螺母(24)进入丝杠螺纹段(43)。二级推杆导向键(34)向下滑入缸筒“直-螺旋-直”键槽(53)的螺旋键槽中,使二级推杆组件(30)进行螺旋转动。使二级推杆组件(30)的内螺旋键(33)与一级推杆组件(20)的外螺旋键槽(23)旋转分离,实现解锁。二级推杆导向键(34)从缸筒“直-螺旋-直”键槽(53)的螺旋键槽中滑入直键槽,二级螺母(35)进入丝杠副无螺纹段(44),直至运动停止。一级推杆组件(20)随电机(80)旋转向下运动,直至电机(80)停止旋转,完成多级电动缸缩回。
如图4所示,所述一级推杆(22)后端设有外侧螺旋键槽(23)。
如图5所示,所述二级推杆(32)前端设有内侧螺旋键(33)、后端设有二级推杆导向键(34)。
如图6所示,所述缸筒(52)内壁设有“直-螺旋-直”键槽(53)。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (7)
1.一种单丝杠副驱动多个丝杠螺母的多级电动缸结构,其特征在于,包括一级推杆组件、二级推杆组件、丝杠副组件、缸体组件、转接块、联轴器和电机。所述丝杠副组件套装于一级推杆组件内部,一级推杆组件套装于二级推杆组件内部,二级推杆组件套装于缸筒组件内部。电机与缸筒组件通过转接法兰进行固定连接,电机轴与丝杠轴端通过联轴器进行连接,从而形成完整的传动链。多级电动缸一级推杆前端支耳与负载采用“鱼耳-销钉”的连接方式,保证一级推杆在负载限制下,直线运动过程中不会产生周向旋转。从而实现多级电动缸伸出与缩回。
2.根据权利要求1所述的一种单丝杠副驱动多个丝杠螺母的多级电动缸结构,其特征在于:所述一级推杆组件由一级推杆与一级螺母通过螺钉连接组成,一级推杆与一级螺母连接一端外侧加工有螺旋键槽,一级螺母套装于丝杠上。所述一级推杆前端设有支耳安装接口,支耳安装接口与负载采用销轴进行连接,使一级推杆组件在负载限制下无法径向旋转,只能直线运动。
3.根据权利要求1所述的一种单丝杠副驱动多个丝杠螺母的多级电动缸结构,其特征在于:所述二级推杆组件由二级推杆与二级螺母通过螺钉连接组成,二级推杆与二级螺母连接一端外侧加工有导向键,二级推杆与二级螺母非连接一端内侧安装有螺旋键,所述二级推杆内侧螺旋键与一级推杆外侧螺旋键槽适配,使二级推杆可与一级推杆进行螺旋连接。
4.根据权利要求1所述的一种单丝杠副驱动多个丝杠螺母的多级电动缸结构,其特征在于:所述丝杠副前端与后端设有无螺纹段,使一级螺母与二级螺母在丝杠副无螺纹段无法随丝杠副转动。所述丝杠副组件采用螺钉通过轴承座与缸体组件连接在一起。所述轴承座内部设有主轴承,主轴承主要支撑、固定丝杠副。
5.根据权利要求1所述的一种单丝杠副驱动多个丝杠螺母的多级电动缸结构,其特征在于:所述缸体组件由缸筒与缸筒前端盖采用螺钉连接组成,所述缸体内部设有“直-螺旋-直”键槽,所述缸筒内部“直-螺旋-直”键槽与二级推杆外侧导向键适配,使二级推杆导向键在缸筒内部“直-螺旋-直”键槽中滑动,使二级推杆组件实现“直-螺旋-直”运动。所述缸筒内部“直-螺旋-直”键槽中的螺旋键槽与一级推杆组件外侧螺旋键槽一致,实现一级推杆组件与二级推杆组件螺旋连接的自锁与解锁。所述缸筒前端设有前端盖,前端盖内部安装有用于防尘、防水的密封圈。
6.根据权利要求1所述的一种单丝杠副驱动多个丝杠螺母的多级电动缸结构,其特征在于:所述转接块采用螺钉将电机与缸体组件连接在一起,所述联轴器采用螺钉将电机输出轴与丝杠副轴连接在一起。
7.根据权利要求1所述的一种单丝杠副驱动多个丝杠螺母的多级电动缸结构,其特征在于:所述丝杠副螺纹长度大于二级推杆组件内螺旋键与一级推杆组件外螺旋键槽之间的运动距离。
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