電機直驅(qū)式精密位移促動器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機直驅(qū)式精密位移促動器,用于精密直線調(diào)整機構(gòu)、高精度運動控制的機器人、高精度六自由度并聯(lián)平臺、工業(yè)自動化等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電動直線促動器是將電機與絲杠一體化設(shè)計的產(chǎn)品,將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動,通過編碼器精確控制電機的旋轉(zhuǎn),從而精確控制輸出端的位置。促動器通常包括電機式驅(qū)動器、傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)。其輸出端的位置可以通過電機經(jīng)由傳動機構(gòu)設(shè)定。促動器通常都配置有傳感器,從而可以根據(jù)其檢測到的實際位置對輸出端的位置進(jìn)行實時調(diào)節(jié)。常見的精密直線促動器包括壓電型促動器、步進(jìn)電機/伺服電機驅(qū)動+減速器型促動器。
[0003]壓電型促動器是利用壓電材料的逆壓電效應(yīng),具有穩(wěn)定性好,相應(yīng)速度快、定位精度高和驅(qū)動力大等優(yōu)點,但是其不足之處是驅(qū)動行程小,約是其驅(qū)動器長度的千分之一,而且具有遲滯和非線性等特點。步進(jìn)電機/伺服電機驅(qū)動+減速器型促動器是由步進(jìn)電機/伺服電機帶動減速器通過聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動,其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,成本低,設(shè)計靈活,但是其不足之處是減速器的空回影響系統(tǒng)的控制精度,聯(lián)軸節(jié)的使用影響結(jié)構(gòu)的剛度,而且容易導(dǎo)致驅(qū)動軸和傳動軸的同軸度誤差較大,從而影響系統(tǒng)的傳動精度。
[0004]隨著現(xiàn)代化技術(shù)的不斷進(jìn)步,對位移促動器的要求也越來越高,要求高精度的同時,還需要具有高剛度、大行程和體積小等特點。傳統(tǒng)的直線促動器由于自身的特點使用存在很大的局限性,因此必須采用新的結(jié)構(gòu)形式。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明為解決現(xiàn)有精密直線促動器中使用聯(lián)軸節(jié),影響其結(jié)構(gòu)的剛度,同時由于驅(qū)動軸和傳動軸的同軸度誤差較大,進(jìn)而影響系統(tǒng)的傳動精度等問題,提供一種電機直驅(qū)式精密位移促動器。
[0006]電機直驅(qū)式精密位移促動器,包括底座、連接基座、過渡支撐座、制動器、旋轉(zhuǎn)編碼器、電機和絲杠軸,所述底座和過渡支撐座連接固定;還包括防轉(zhuǎn)導(dǎo)向器、鎖緊螺母、推桿輸出端、左右限位元件、深溝球軸承和角接觸球軸承,
[0007]所述絲杠軸的一端包含驅(qū)動軸和支撐軸,絲杠軸、驅(qū)動軸和支撐軸同軸,所述支撐軸通過一對角接觸球軸承和一個深溝球軸承支撐固定;
[0008]所述角接觸球軸承固定在連接基座上,通過調(diào)節(jié)鎖緊螺母調(diào)節(jié)角接觸球軸承的預(yù)緊力;所述深溝球軸承固定于底座上,電機通過驅(qū)動和支撐軸直接驅(qū)動絲杠軸,所述電機定子的兩端分別與連接基座和過渡支撐座配合并連接固定;
[0009]所述編碼器和制動器固定于過渡支撐座上,所述防轉(zhuǎn)導(dǎo)向器使螺母沿絲杠軸直線運動,帶動推桿輸出端運動,左右限位元件用于限定推桿輸出端的直線位移。
[0010]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所述的電機直驅(qū)式精密位移促動器,結(jié)構(gòu)簡單,剛度大,精度高,而且可以進(jìn)行大行程運動,輸出端運動自由度設(shè)計靈活,適用于各種類型的精密直線調(diào)整機構(gòu)。
[0011]本發(fā)明中將驅(qū)動軸和傳動軸合二為一,從而消除聯(lián)軸節(jié)對結(jié)構(gòu)精度和剛度的影響。同時更換驅(qū)動器,使用中空的直流力矩電機,其響應(yīng)性能好,輸出力矩與輸入電流成正比,可以在接近堵轉(zhuǎn)的狀態(tài)下直接和負(fù)載連接,而且可以低速運行不使用減速器,從而消除減速器產(chǎn)生的誤差。此外,使用兩組軸承可以延長對傳動軸的支撐跨度,從而提高促動器的支撐剛度。
[0012]本發(fā)明在大行程動作時提高直線促動器的精度和剛度。所述的位移促動器同時具有大位移的特點,擴大了直線推桿的使用范圍,而且結(jié)構(gòu)簡單,裝調(diào)便利,適用于各種類型的精密直線調(diào)整機構(gòu),以及多自由度并聯(lián)精密調(diào)整平臺。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明所述的電機直驅(qū)式精密位移促動器的裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖;
[0014]圖2為本發(fā)明所述的電機直驅(qū)式精密位移促動器中絲杠軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]【具體實施方式】一、結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式,電機直驅(qū)式精密位移促動器,包括底座1、深溝球軸承2、第一軸承壓蓋3、制動器4、過渡支撐座5、旋轉(zhuǎn)編碼器6、電機7、連接基座8、絲杠9、防轉(zhuǎn)導(dǎo)向器10、角接觸球軸承11、鎖緊螺母12、第二軸承壓蓋13、螺母連接套14、推桿輸出端15,左右限位元件16。
[0016]本實施方式中所述的絲杠軸9不僅起傳動作用,而且與驅(qū)動軸18和支撐軸19同軸,為直線推桿的高精度和大剛度奠定了基礎(chǔ),所述支撐軸19通過一對高精度0型結(jié)構(gòu)的角接觸球軸承11和深溝球軸承2支撐。角接觸球軸承11通過第二軸承壓蓋13固定于連接基座8,通過調(diào)節(jié)鎖緊螺母12使角接觸球軸承11的預(yù)緊力達(dá)到預(yù)設(shè)值;所述的預(yù)設(shè)值,與設(shè)計要求有關(guān)。
[0017]所述深溝球軸承2通過第一軸承壓蓋3固定于底座1。電機7通過驅(qū)動和支撐軸直接驅(qū)動絲杠軸9,電機定子的一側(cè)通過支口與連接基座8配合并連接固定,另外一側(cè)同樣通過支口與過渡支撐座5配合并連接固定,定子兩側(cè)的支口使連接基準(zhǔn)得到了有效傳遞。編碼器6和制動器4固定于過渡支撐座5,底座1和過渡支撐座5連接固定,構(gòu)成直線推桿的基礎(chǔ)。
[0018]防轉(zhuǎn)導(dǎo)向器10使螺母17可以實現(xiàn)直線運動。推桿輸出端15的運動自由度可以根據(jù)需要設(shè)計為直線運動或螺旋運動。左右限位元件16限定推桿輸出端15的直線位移達(dá)到額定極限值(設(shè)計要求的位移大小)。
[0019]本實施方式中所述底座1、過渡支撐座5和連接基座8是直線促動器的連接基礎(chǔ),各零件均設(shè)有定位支口,作為加工和安裝基準(zhǔn)。
[0020]本實施方式中所述的深溝球軸承2和角接觸球軸承11均為精密級,一對雙聯(lián)角接觸球軸承,以0型結(jié)構(gòu)預(yù)調(diào)支撐,與深溝球軸承以一端固定另一端游動的方式支撐絲杠軸9,以適應(yīng)雙向作用較大載荷的場合。所述絲杠為滾珠絲杠,導(dǎo)程1mm,公稱直徑8mm,軸向間隙小于2 μ m,剛度80N/ μ m。
[0021]本實施方式中所述的電機7為中空有刷直流力矩電機,電機轉(zhuǎn)子通過電機連接鍵20與絲桿軸9連接進(jìn)行徑向定位,電機定子兩端設(shè)計有定位支口,分別與連接基座8和過渡支撐座5配合并連接固定,從而使連接基準(zhǔn)得到了有效傳遞。
[0022]本實施方式中所述的制動器4為常閉式直流永磁制動器,電磁間隙為0.2mm?0.3mm,額定轉(zhuǎn)矩0.4N.m。所述推桿輸出端15的運動自由度設(shè)計為直線運動或螺旋運動。
【主權(quán)項】
1.電機直驅(qū)式精密位移促動器,包括底座(1)、連接基座(8)、過渡支撐座(5)、制動器(4)、旋轉(zhuǎn)編碼器(6)、電機(7)和絲杠軸(9),所述底座⑴和過渡支撐座(5)連接固定;其特征是,還包括防轉(zhuǎn)導(dǎo)向器(10)、鎖緊螺母(12)、推桿輸出端(15)、左右限位元件(16)、深溝球軸承(2)和角接觸球軸承(11),其特征是; 所述絲杠軸(9)的一端包含驅(qū)動軸(18)和支撐軸(19),所述絲杠軸(9)、驅(qū)動軸(18)和支撐軸(19)同軸,所述支撐軸(19)通過一對角接觸球軸承(11)和一個深溝球軸承(2)支撐固定; 所述角接觸球軸承(11)固定在連接基座(8)上,通過調(diào)節(jié)鎖緊螺母(12)調(diào)節(jié)角接觸球軸承(11)的預(yù)緊力; 所述深溝球軸承(2)固定于底座(1)上,電機(7)通過驅(qū)動軸(18)直接驅(qū)動絲杠軸(9),所述電機(7)定子的兩端分別與連接基座(8)和過渡支撐座(5)配合并連接固定; 所述編碼器(6)和制動器(4)固定于過渡支撐座(5)上, 所述防轉(zhuǎn)導(dǎo)向器(10)使螺母沿絲杠軸(9)直線運動,帶動推桿輸出端(15)運動,左右限位元件(16)用于限定推桿輸出端(15)的直線位移。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機直驅(qū)式精密位移促動器,其特征在于,還包括第一軸承壓蓋(3)和第二軸承壓蓋(13),所述角接觸球軸承(11)通過第二軸承壓蓋(13)固定在連接基座(8)上,所述深溝球軸承(2)通過第一軸承壓蓋(3)固定于底座(1)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電機直驅(qū)式精密位移促動器,其特征在于,還包括螺母連接套(14),所述推桿輸出端(15)通過螺母連接套(14)與螺母(17)連接,左右限位開關(guān)(16)同時限定螺母(17)及螺母連接套(14)的位置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機直驅(qū)式精密位移促動器,其特征在于,所述絲杠軸(9)為滾珠絲杠或滾柱絲杠,所述絲杠軸(9)與螺母(17)之間進(jìn)行消間隙處理。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機直驅(qū)式精密位移促動器,其特征在于,對角接觸球軸承(11)施加預(yù)緊力,用于保證直線推桿輸出端(15)的支撐剛度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機直驅(qū)式精密位移促動器,其特征在于,所述電機(7)為中空有刷直流力矩電機,電機轉(zhuǎn)子通過電機連接鍵槽(20)與絲桿軸(9)連接進(jìn)行徑向定位,電機定子的兩側(cè)設(shè)置有定位支口,并通過定位支口分別與連接基座(8)和過渡支撐座(5)配合并連接固定。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機直驅(qū)式精密位移促動器,其特征在于,所述制動器為常閉式制動器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機直驅(qū)式精密位移促動器,其特征在于,所述推桿輸出端(15)的運動自由度設(shè)計為直線運動或螺旋運動。
【專利摘要】電機直驅(qū)式精密位移促動器,涉及電機直驅(qū)式精密位移促動器,解決現(xiàn)有精密直線促動器中使用聯(lián)軸節(jié),影響其結(jié)構(gòu)的剛度,同時由于驅(qū)動軸和傳動軸的同軸度誤差較大,進(jìn)而影響系統(tǒng)的傳動精度等問題,包括底座、連接基座、過渡支撐座、制動器、旋轉(zhuǎn)編碼器、電機和絲杠軸,防轉(zhuǎn)導(dǎo)向器、鎖緊螺母、推桿輸出端、限位元件、深溝球軸承和角接觸球軸承,絲杠軸不僅起傳動作用,而且與驅(qū)動軸和支撐軸同軸,本發(fā)明將驅(qū)動軸和傳動軸合二為一,消除聯(lián)軸節(jié)對結(jié)構(gòu)精度和剛度的影響。使用中空直流力矩電機,其響應(yīng)性能好,輸出力矩與輸入電流成正比,在接近堵轉(zhuǎn)的狀態(tài)下直接和負(fù)載連接,而且可以低速運行不使用減速器,消除減速器產(chǎn)生的誤差。提高促動器的支撐剛度。
【IPC分類】H02K7/10, H02K7/06
【公開號】CN105375674
【申請?zhí)枴緾N201510760604
【發(fā)明人】張麗敏, 趙勇志, 張耀祖, 宋云奪
【申請人】中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月10日