[发明专利]精密电动缸

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种将旋转运动转换为直线运动的电动线性作动器，具体是一种活塞杆同时得到滚动支撑和滚动导向的精密电动缸。

背景技术

电动缸是近年来应用愈来愈普遍的电动线性作动器，具有节能，噪音小，无污染，效率高，应用布局简便等诸多优点，在很多应用领域已经逐步替代传统的液压和气动线性作动器。电动缸原理是驱动电机通过直连，或者传动皮带与带轮，或者齿轮副来带动丝杠轴转动，丝杠螺母与中空的筒状活塞杆固定连接，把丝杠轴的转动转化为丝杠螺母与活塞杆的直线运动。为实现上述旋转运动向直线运动的转换，必须防止丝杠螺母与活塞杆的转动，才能把丝杠轴的旋转运动转化成丝杠螺母与活塞杆的直线往复运动。现有电动缸往往通过缸筒内部的凹槽作为导向槽与活塞杆上凸起、滑块或者导向键之间的滑动配合来防止活塞杆的旋转，在缸筒端部则通过滑动轴承衬套来滑动支撑活塞杆的往复运动。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN201113645Y公开(公告)日2008.09.10，公开了一种电动缸，该电动缸在壳体9内有一与滚柱丝杠平行的导向槽，在推杆6上安装有一与该导向槽配合定向的凸起7，在该发明中，是通过推杆6上的凸起7在壳体9上的导向槽中的滑动来实现防止推杆的旋转从而起到导向作用的；中国专利文献号CN203339872U公开(公告)日2013.12.11，公开了一种带转接滑块的伺服电动缸，在该发明中转接滑块4外壁设有若干滑块41，对应每个滑块41，缸体内壁轴向设有与其相匹配吻合的滑槽，滑块41轴向滑动于滑槽内，从而防止推杆的旋转，起到导向作用。

在上述技术中的导向结构都产生滑动摩擦，长时间使用会产生磨损，从而产生导向间隙，导致系统的运动精度降低，在反向运动的时候还会有一个回程间隙，噪音逐步变大，强度也会变差，滑动磨损产生的粉尘又会容易加速内部丝杠的磨损。

中国专利文献号CN201466875U公开(公告)日2010.05.12，公开了一种机电作动器，在该机电作动器中作动推杆16两侧采用滚动轴承19和导向槽作为导向机构，两个滚动轴承19分布在作动推杆16尾部的两侧，轴承内圈与作动推杆16固定连接，轴承外圈沿缸体内导向槽滚动，防止作动推杆16的转动；该机电作动器还包括一个轴套17，设置于作动推杆16和端盖22之间，当推杆做伸缩运动时对推杆起到滑动支撑作用。该现有技术虽然采用滚动轴承作为作动推杆的导向结构，替代了滑键和键槽的导向方式，在这一环节由滚动替代了滑动，但是在推杆输出端采用轴套支撑推杆，在推杆的线性伸缩往复运动中这个环节仍然是滑动摩擦，尤其是作动器在实际使用中推杆经常会承受一定的径向力，此时在径向力的作用下轴套与推杆之间的摩擦会急剧上升，磨损加剧，同时作动器内部不稳定的摩擦力会使得推杆末端的位置、速度和力的精确控制变得极为困难。综上，由于现有电动缸导向部件或者活塞杆输出端的支撑部件的滑动摩擦所导致的种种弊端，限制了电动缸在很多控制精度要求高和耐久性要求高的场合的应用。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种精密电动缸，该精密电动缸内的活塞杆同时得到滚动导向和滚动支撑，不仅消除了电动缸内部导向部件之间的滑动摩擦，也消除了活塞杆与末端支撑部件之间的滑动摩擦，减小了磨损，延长了使用寿命，更加提高了控制精度。

本发明是通过以下技术方案实现的：本发明包括：驱动电机、缸筒、由丝杠轴与丝杠螺母组成的丝杠副、止推轴承、中空的筒状活塞杆和滚珠花键套，其中：丝杠轴沿缸筒的中心轴线布置，丝杠轴的动力输入端与驱动电机的输出轴传动连接，丝杠轴通过止推轴承轴向定位，止推轴承的外圈与缸筒同轴固定，丝杠螺母与筒状活塞杆同轴固定连接，丝杠轴相对动力输入端的另一端伸入中空的筒状活塞杆中。

所述的滚珠花键套固定于缸筒末端，滚珠花键套内部包含有若干条对称的可以使滚珠循环滚动的闭合滚道，闭合滚道内布满滚珠，对应的在筒状活塞杆的外圆周表面沿轴向整个长度上也分布有相同数目的供滚珠滚动的滚道，带有滚道的筒状活塞杆与滚珠花键套及其内部的滚珠组成滚珠花键副，筒状活塞杆通过滚珠由花键套支撑并利用滚珠的滚动相对花键套做线性往复运动。由于花键套在缸筒端部与缸筒完全固定，滚珠花键的属性使得筒状活塞杆的转动受到限制，这样滚珠花键套通过滚珠对筒状活塞杆同时起滚动支撑和滚动导向作用，当驱动电机带动丝杠轴旋转时，固定在一起的丝杠螺母、螺母座以及筒状活塞杆只能沿轴向做线性往复运动。

所述的止推轴承由一对角接触推力轴承或圆锥滚子轴承组成。

所述的丝杠轴及其丝杠螺母为滚珠丝杠副或滚柱丝杠副。