[發明專利]精密電動缸

在審

• 申請號: 201410313102.9
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN104052188A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 李旻
• 申請（專利權）人: 上海翱銳控制系統有限公司
• 主分類號: H02K7/06
• 分類號: H02K7/06
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

技術領域

本發明涉及的是一種將旋轉運動轉換為直線運動的電動線性作動器，具體是一種活塞桿同時得到滾動支撐和滾動導向的精密電動缸。

背景技術

電動缸是近年來應用愈來愈普遍的電動線性作動器，具有節能，噪音小，無污染，效率高，應用布局簡便等諸多優點，在很多應用領域已經逐步替代傳統的液壓和氣動線性作動器。電動缸原理是驅動電機通過直連，或者傳動皮帶與帶輪，或者齒輪副來帶動絲杠軸轉動，絲杠螺母與中空的筒狀活塞桿固定連接，把絲杠軸的轉動轉化為絲杠螺母與活塞桿的直線運動。為實現上述旋轉運動向直線運動的轉換，必須防止絲杠螺母與活塞桿的轉動，才能把絲杠軸的旋轉運動轉化成絲杠螺母與活塞桿的直線往復運動。現有電動缸往往通過缸筒內部的凹槽作為導向槽與活塞桿上凸起、滑塊或者導向鍵之間的滑動配合來防止活塞桿的旋轉，在缸筒端部則通過滑動軸承襯套來滑動支撐活塞桿的往復運動。

經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN201113645Y公開(公告)日2008.09.10，公開了一種電動缸，該電動缸在殼體9內有一與滾柱絲杠平行的導向槽，在推桿6上安裝有一與該導向槽配合定向的凸起7，在該發明中，是通過推桿6上的凸起7在殼體9上的導向槽中的滑動來實現防止推桿的旋轉從而起到導向作用的；中國專利文獻號CN203339872U公開(公告)日2013.12.11，公開了一種帶轉接滑塊的伺服電動缸，在該發明中轉接滑塊4外壁設有若干滑塊41，對應每個滑塊41，缸體內壁軸向設有與其相匹配吻合的滑槽，滑塊41軸向滑動于滑槽內，從而防止推桿的旋轉，起到導向作用。

在上述技術中的導向結構都產生滑動摩擦，長時間使用會產生磨損，從而產生導向間隙，導致系統的運動精度降低，在反向運動的時候還會有一個回程間隙，噪音逐步變大，強度也會變差，滑動磨損產生的粉塵又會容易加速內部絲杠的磨損。

中國專利文獻號CN201466875U公開(公告)日2010.05.12，公開了一種機電作動器，在該機電作動器中作動推桿16兩側采用滾動軸承19和導向槽作為導向機構，兩個滾動軸承19分布在作動推桿16尾部的兩側，軸承內圈與作動推桿16固定連接，軸承外圈沿缸體內導向槽滾動，防止作動推桿16的轉動；該機電作動器還包括一個軸套17，設置于作動推桿16和端蓋22之間，當推桿做伸縮運動時對推桿起到滑動支撐作用。該現有技術雖然采用滾動軸承作為作動推桿的導向結構，替代了滑鍵和鍵槽的導向方式，在這一環節由滾動替代了滑動，但是在推桿輸出端采用軸套支撐推桿，在推桿的線性伸縮往復運動中這個環節仍然是滑動摩擦，尤其是作動器在實際使用中推桿經常會承受一定的徑向力，此時在徑向力的作用下軸套與推桿之間的摩擦會急劇上升，磨損加劇，同時作動器內部不穩定的摩擦力會使得推桿末端的位置、速度和力的精確控制變得極為困難。綜上，由于現有電動缸導向部件或者活塞桿輸出端的支撐部件的滑動摩擦所導致的種種弊端，限制了電動缸在很多控制精度要求高和耐久性要求高的場合的應用。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種精密電動缸，該精密電動缸內的活塞桿同時得到滾動導向和滾動支撐，不僅消除了電動缸內部導向部件之間的滑動摩擦，也消除了活塞桿與末端支撐部件之間的滑動摩擦，減小了磨損，延長了使用壽命，更加提高了控制精度。

本發明是通過以下技術方案實現的：本發明包括：驅動電機、缸筒、由絲杠軸與絲杠螺母組成的絲杠副、止推軸承、中空的筒狀活塞桿和滾珠花鍵套，其中：絲杠軸沿缸筒的中心軸線布置，絲杠軸的動力輸入端與驅動電機的輸出軸傳動連接，絲杠軸通過止推軸承軸向定位，止推軸承的外圈與缸筒同軸固定，絲杠螺母與筒狀活塞桿同軸固定連接，絲杠軸相對動力輸入端的另一端伸入中空的筒狀活塞桿中。

所述的滾珠花鍵套固定于缸筒末端，滾珠花鍵套內部包含有若干條對稱的可以使滾珠循環滾動的閉合滾道，閉合滾道內布滿滾珠，對應的在筒狀活塞桿的外圓周表面沿軸向整個長度上也分布有相同數目的供滾珠滾動的滾道，帶有滾道的筒狀活塞桿與滾珠花鍵套及其內部的滾珠組成滾珠花鍵副，筒狀活塞桿通過滾珠由花鍵套支撐并利用滾珠的滾動相對花鍵套做線性往復運動。由于花鍵套在缸筒端部與缸筒完全固定，滾珠花鍵的屬性使得筒狀活塞桿的轉動受到限制，這樣滾珠花鍵套通過滾珠對筒狀活塞桿同時起滾動支撐和滾動導向作用，當驅動電機帶動絲杠軸旋轉時，固定在一起的絲杠螺母、螺母座以及筒狀活塞桿只能沿軸向做線性往復運動。

所述的止推軸承由一對角接觸推力軸承或圓錐滾子軸承組成。

所述的絲杠軸及其絲杠螺母為滾珠絲杠副或滾柱絲杠副。