电动缸论文和设计-冯江林

全文摘要

本实用新型提供一种电动缸，其包括电动缸缸体、电机、丝杆副组件以及前连接座。电机安装在电动缸缸体的内部，包括定子和转子。该丝杆副组件包括丝杠和设置在丝杠的丝杠副螺母，该丝杠副螺母固定在所述电机转子，该丝杠副螺母外周面具有一法兰，所述丝杠具有前连接杠头。前连接座具有一凸台，该凸台具有一个衔接配合孔，所述前连接杠头与所述前连接座的衔接配合孔螺纹连接，且所述前连接杠头通过紧固螺栓固定在所述前连接座的凸台。也就是说，丝杠的前连接杠头和前连接座采用抱夹式锁紧结构固定，消除了前连接杠头和前连接座连接螺纹的间隙，可以避免推拉运行过程中，连接螺纹在承受反复摩擦力和冲击力的过程中扩大间隙，避免导致疲劳损坏，减少磨损，降低了维修成本，延长了使用寿命。

主设计要求

1.一种电动缸，其特征在于，包括：一电动缸缸体；一电机，该电机安装在电动缸缸体的内部，包括定子和转子；一丝杆副组件，该丝杆副组件包括丝杠和设置在丝杠的丝杠副螺母，该丝杠副螺母固定在所述电机转子，该丝杠副螺母外周面具有一法兰，所述丝杠具有前连接杠头；一前连接座，该前连接座具有一凸台，该凸台具有一个衔接配合孔，所述前连接杠头与所述前连接座的衔接配合孔螺纹连接，且所述前连接杠头通过紧固螺栓固定在所述前连接座的凸台。

设计方案

1.一种电动缸，其特征在于，包括：

一电动缸缸体；

一电机，该电机安装在电动缸缸体的内部，包括定子和转子；

一丝杆副组件，该丝杆副组件包括丝杠和设置在丝杠的丝杠副螺母，该丝杠副螺母固定在所述电机转子，该丝杠副螺母外周面具有一法兰，所述丝杠具有前连接杠头；

一前连接座，该前连接座具有一凸台，该凸台具有一个衔接配合孔，所述前连接杠头与所述前连接座的衔接配合孔螺纹连接，且所述前连接杠头通过紧固螺栓固定在所述前连接座的凸台。

2.如权利要求1所述的电动缸，其特征在于，进一步包括一双推力轴承部件，该双推力轴承部件包括两副推力调心滚子轴承以及后轴承座，该后轴承座内孔具有一凸环，所述两副推力调心滚子轴承背靠背设置在丝杠副螺母法兰后端的外周面，且该两副推力调心滚子轴承中间由所述后轴承座凸环分隔，并且被圆锁紧螺母锁紧，所述后轴承座固定在所述电动缸缸体。

3.如权利要求2所述的电动缸，其特征在于，所述双推力轴承部件进一步包括轴承调整垫片，该轴承调整垫片设置在所述丝杠副螺母法兰和两副推力调心滚子轴承之间。

4.如权利要求2所述的电动缸，其特征在于，进一步包括后密封连接模块，该后密封连接模块包括后导流盘以及后连接座，所述后导流盘和后连接座固定在所述后轴承座。

5.如权利要求2所述的电动缸，其特征在于，所述丝杠副螺母内孔前部具有驱动功能部分，内孔后部具有导向功能部分，所述丝杠副螺母的驱动功能部分、导向功能部分及法兰是一体化结构。

6.如权利要求5所述的电动缸，其特征在于，进一步包括后导向部件，该后导向部件包括支持环和后导向块，该支持环设置在所述后导向块的内孔沟槽内并与所述丝杠副螺母的内孔接触，所述后导向块设置在所述丝杠副螺母内孔的导向功能部分并位于所述丝杠的末端。

7.如权利要求1所述的电动缸，其特征在于，进一步包括前轴承部件，该前轴承部件包括深沟球轴承、前轴承座以及前轴承支撑座，所述前轴承支撑座套装在所述丝杠，所述前轴承座固定在所述电动缸缸体的前端。

8.如权利要求7所述的电动缸，其特征在于，进一步包括前导向部件，该前导向部件包括前导向套支撑环、前导向套、前导向套支撑座，所述前导向套支撑环设置在所述前导向套的内孔沟槽内并与所述丝杠接触，所述前导向套套装在所述丝杠，所述前导向套支撑座固定在所述前轴承部件。

9.如权利要求8所述的电动缸，其特征在于，进一步包括前密封模块装置，该前密封模块装置包括防尘密封圈、密封盖板、O型密封圈，所述密封盖板套装于所述丝杠，所述密封盖板固定在所述前导向部件，所述防尘密封圈位于所述密封盖板的内孔沟槽内并在运行时与所述丝杠接触，所述O型密封圈位于所述密封盖板内孔沟槽内并与所述前导向部件接触。

10.如权利要求1所述的电动缸，其特征在于，进一步包括冷却外循环结构，所述电动缸包括输入口、循环出口、循环入口以及输出口，所述冷却外循环结构设置于所述电动缸缸体外部，该冷却外循环结构内的润滑油通过管路输入至电动缸输入口，所述润滑油经过所述电动缸缸体内的空腔从所述循环出口出来，通过管路再转入所述循环入口，经过所述电动缸内部空腔再从所述电动缸的输出口流出。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于机电一体动力传动机械领域，具体涉及一种维修成本低，使用寿命长的电动缸。

背景技术

电动缸是一种将伺服电机的旋转运动转变为活塞杆往复直线运动，带动电动缸丝杆伸缩产生推拉力量的设备。电动缸的运动精度高、响应快、刚性好，在很多领域已经替代了伺服液压缸。传统的电动缸杠头连接部件结构不合理，在电机长期正反旋转及丝杠轴向往复移动过程中，易形成杠头连接机构受反复冲击，断裂，推杆及导向机构磨损破坏。从而导致电动缸整体运行过程维护成本高、使用寿命短。

实用新型内容

有鉴于此，确有必要提供一种维护成本低、使用寿命长的电动缸。

一种电动缸，其包括电动缸缸体、电机、丝杆副组件以及前连接座。电机安装在电动缸缸体的内部，包括定子和转子。该丝杆副组件包括丝杠和设置在丝杠的丝杠副螺母，该丝杠副螺母固定在所述电机转子，该丝杠副螺母外周面具有一法兰，所述丝杠具有前连接杠头。前连接座具有一凸台，该凸台具有一个衔接配合孔，所述前连接杠头与所述前连接座的衔接配合孔螺纹连接，且所述前连接杠头通过紧固螺栓固定在所述前连接座的凸台。

所述电动缸进一步包括一双推力轴承部件，该双推力轴承部件包括两副推力调心滚子轴承以及后轴承座，该后轴承座内孔具有一凸环，所述两副推力调心滚子轴承背靠背设置在丝杠副螺母法兰后端的外周面，且该两副推力调心滚子轴承中间由所述后轴承座凸环分隔，并且被圆锁紧螺母锁紧，所述后轴承座固定在所述电动缸缸体。

所述双推力轴承部件进一步包括轴承调整垫片，该轴承调整垫片设置在所述丝杠副螺母法兰和两副推力调心滚子轴承之间。

所述电动缸进一步包括后密封连接模块，该后密封连接模块包括后导流盘以及后连接座，所述后导流盘和后连接座固定在所述后轴承座。

所述丝杠副螺母内孔前部具有驱动功能部分，内孔后部具有导向功能部分，所述丝杠副螺母的驱动功能部分、导向功能部分及法兰是一体化结构。

所述电动缸进一步包括后导向部件，该后导向部件包括支持环和后导向块，该支持环设置在所述后导向块的内孔沟槽内并与所述丝杠副螺母的内孔接触，所述后导向块设置在所述丝杠副螺母内孔的导向功能部分并位于所述丝杠的末端。

所述电动缸进一步包括前轴承部件，该前轴承部件包括深沟球轴承、前轴承座以及前轴承支撑座，所述前轴承支撑座套装在所述丝杠，所述前轴承座固定在所述电动缸缸体的前端。

所述电动缸进一步包括前导向部件，该前导向部件包括前导向套支撑环、前导向套、前导向套支撑座，所述前导向套支撑环设置在所述前导向套的内孔沟槽内并与所述丝杠接触，所述前导向套套装在所述丝杠，所述前导向套支撑座固定在所述前轴承部件。

所述电动缸进一步包括前密封模块装置，该前密封模块装置包括防尘密封圈、密封盖板、O型密封圈，所述密封盖板套装于所述丝杠，所述密封盖板固定在所述前导向部件，所述防尘密封圈位于所述密封盖板的内孔沟槽内并在运行时与所述丝杠接触，所述O型密封圈位于所述密封盖板内孔沟槽内并与所述前导向部件接触。

所述电动缸进一步包括冷却外循环结构，所述电动缸包括输入口、循环出口、循环入口以及输出口，所述冷却外循环结构设置于所述电动缸缸体外部，该冷却外循环结构内的润滑油通过管路输入至电动缸输入口，所述润滑油经过所述电动缸缸体内的空腔从所述循环出口出来，通过管路再转入所述循环入口，经过所述电动缸内部空腔再从所述电动缸的输出口流出。

本实用新型提供的电动缸，丝杠的前连接杠头和前连接座采用抱夹式锁紧结构固定，消除了前连接杠头和前连接座连接螺纹的间隙，可以避免推拉运行过程中，连接螺纹在承受反复摩擦力和冲击力的过程中扩大间隙，避免导致疲劳损坏，减少磨损，降低了维修成本，延长了使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的电动缸的剖面图。

图2为图1的Ⅲ处的局部放大图。

图3为图2的K向视图。

图4图1的I处的局部放大剖视图。

图5为图1的Ⅱ处的局部放大剖视图。

图6为图5俯视局部剖视图。

图7为图1的Ⅱ处另一种结构的截面图。

图8为外置冷却循环结构的电动缸的结构示意图。

主要元件符号说明

电动缸 10

电动缸缸体 1

电机 2

丝杆副组件 3

双推力轴承部件 4

后导向部件 5

前轴承部件 6

前导向部件 7

可拆卸前密封模块装置 8

后密封连接模块 9

冷却外循环结构 11

输入口 12

输出口 13

循环出口 14

前连接座 15

循环入口 16

转子 21

定子 22

丝杠 31

丝杠副螺母 32

前连接杠头 33

轴承调整垫片 41

推力调心滚子轴承 42、42’

后轴承座 43

圆锁紧螺母 44

支持环 51

后导向块 52

深沟球轴承 61

前轴承座 62

前轴承支撑座 63

前导向套支撑环 71

前导向套 72

前导向套支撑座 73

防尘密封圈 81

密封盖板 82

O型密封圈 84

后导流盘 91

后连接座 93

磁吸式过滤器 111

热交换器 112

油箱 113

油泵 114、

第一温度检测计 115

第二温度检测计 116

第一止回阀 117

第二止回阀 118

连接螺纹 156、157

紧固螺栓 83、92、158、162

销钉轴 101、161

为使本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，本实用新型将结合附图作出进一步详细说明。

具体实施方式

请参阅图1，本实施例提供一种电动缸10，电动缸10包括电动缸缸体1、安装在缸体内的电机2、丝杆副组件3、双推力轴承部件4、后导向部件5、前轴承部件6、前导向部件7、可拆卸前密封模块装置8、后密封连接模块9以及前连接座15。

电机2包括转子21和定子22，转子21具有一个空腔，定子22固定在电动缸缸体1。丝杠副组件3包括丝杠31和丝杠副螺母32，丝杠副螺母32设置于丝杠31，丝杠31具有一前连接杠头33。丝杠副螺母32外周面具有一法兰，丝杠副螺母32内孔前部具有驱动功能部分，内孔后部具有导向功能部分，丝杠副螺母的驱动功能部分、导向功能部分及法兰是一体化结构。请一并参阅图2和图3，丝杠副组件3的一部分内置于电机转子21的空腔内，其具体的连接方式是丝杠副螺母32的法兰端面和电机转子21的端面通过紧固螺栓162锁紧，并且在相邻的紧固螺栓162之间用销钉轴161涨紧，防止周期性的正反转扭切力矩对紧固螺栓162形成疲劳破坏。

双推力轴承部件4安装在丝杠副螺母法兰的后面，前轴承部件6安装在电动缸缸体1的前端、后导向部件5安装在丝杠31的后端，前导向部件7安装在前轴承部件6的前端，可拆卸前密封模块装置8安装在前导向部件7的前端，用于封闭前端。后密封连接模块9安装在后导向部件5的后端，用于封闭后端。前连接座15与丝杠31的前连接杠头33连接固定，用于连接被驱动设备。通过电机2的正反转，带动丝杠副螺母32转动，使得丝杠31做直线往复运动，实现朝外或者朝内往复推拉。

双推力轴承部件4包括轴承调整垫片41、两副推力调心滚子轴承42，42’、后轴承座43以及圆锁紧螺母44。后轴承座43的内孔具有一凸环。两副推力调心滚子轴承42、42’背靠背设置在丝杠副螺母32法兰后端的外周面，且两副推力调心滚子轴承42、42’中间由后轴承座43内孔凸环分隔。轴承调整垫片41设置在丝杠副螺母法兰和两副推力调心滚子轴承42、42’之间，轴承调整垫片41与丝杠副螺母32法兰的端面接触。后轴承座43设置在电动缸缸体1的后端，且通过紧固螺栓固定在电动缸缸体1。圆锁紧螺母44设置在丝杠副螺母32后端的外周面并位于推力调心滚子轴承42、42’的后面，用于锁紧推力调心滚子轴承42、42’。

后导向部件5包括支持环51和后导向块52。支持环51设置在后导向块52的内孔沟槽内并与丝杠副螺母32的内孔接触，后导向块52设置在丝杠副螺母内孔的后导向部分并位于丝杠31的末端。后导向部件5给丝杠31提供导向，用于防止丝杠31运行过程中产生径向摆动。

后密封连接模块9包括后导流盘91、紧固螺栓92、后连接座93，后导流盘91和后连接座93通过紧固螺栓92固定在后轴承座43。后密封连接模块9用于将丝杆副组件3和后导向部件5密封。

前轴承部件6包括深沟球轴承61、前轴承座62以及前轴承支撑座63。前轴承支撑座63套装在丝杠31，并且固定在电机转子21的前端，具体的，通过销钉和螺栓紧固在所述电机转子21的前端，前轴承座62固定在电动缸缸体1的前端。

前导向部件7包括前导向套支撑环71、前导向套72、前导向套支撑座73。前导向套支撑环71设置在前导向套72的内孔沟槽内并与丝杠31接触，前导向套72套装在丝杠31，前导向套支撑座73固定在前轴承部件6。前导向部件7用于防止丝杠31运行过程中产生径向摆动。

请一并参阅图4，前密封模块装置8包括防尘密封圈81、密封盖板82、紧固螺栓83、O型密封圈84。密封盖板82套装于丝杠31，密封盖板82通过紧固螺栓83固定在前导向部件7。防尘密封圈81位于密封盖板82的内孔沟槽内并在运行时与丝杠31接触，可以防止落在丝杠31前连接杠头33的粉尘在电动缸运行过程中进入前导向部件7机构内部，避免磨损加剧，进而延长前导向部件7的使用寿命。O型密封圈84位于密封盖板82内孔沟槽内并与前导向部件7接触，可以防止粉尘进入前导向部件7机构内部。

请一并参阅图5和图6，本实施例中，前连接座15具有一凸台，凸台具有一个衔接配合孔，前连接杠头33伸入衔接配合孔，与前连接座15固定连接。前连接杠头33和前连接座15可以采用抱夹式锁紧结构，具体的，前连接杠头33为圆柱体，与前连接座15的衔接配合孔螺纹连接，并且，前连接杠头33通过紧固螺栓158固定在前连接座15的凸台。

另外，请一并参阅图7，前连接杠头33和前连接座15还可以采用防旋转涨紧结构。具体的，前连接杠头33的外周面至少有一个配合面是平面，通过前连接杠头33的平面与前连接座15凸台的衔接配合孔的配合，限制圆周方向的旋转力矩引起的丝杠31旋转；同时在配合接触面上采用销钉轴101涨紧的方式。本实施例中，前连接杠头33的外周面有两个配合面是平面，该两个平面对称设置，即，前连接杠头33为对称截面结构。

电机2正转时，电机转子21带动丝杠副螺母32转动，旋转力矩通过丝杠副螺母32滚道内的滚珠驱动丝杠31前推，进而实现重载前推。此时，丝杠副螺母32滚道内的滚珠承受的反作用力矩直接作用在丝杠副螺母32上，再通过丝杠副螺母32的法兰端面作用在轴承调整垫片41，再传递给推力调心滚子轴承42，再通过相接触到的后轴承座43内孔凸环传递给后轴承座43，再传递给后导流盘91，最后，力矩作用在后连接座93上。整个重载前推运行过程中，电动缸缸体1和各个零部件的紧固螺栓不会承受挤压和拉伸交变力矩，只有丝杠副组件3、轴承调整垫片41、后轴承座43和后导流盘91及后连接座93承受力矩。

当电机2反转时，电机转子21带动丝杠副螺母32转动，旋转力矩通过丝杠副螺母32滚道内的滚珠驱动丝杠31后拉，进而实现轻载后拉。此时，丝杠副螺母32滚道内的滚珠承受的反作用力矩直接作用在丝杠副螺母32，再通过圆锁紧螺母44作用在推力调心滚子轴承42’，再传递给后轴承座43内孔凸环，再传递给后轴承座43和后导流盘91及后连接座93之间的紧固螺栓92，最后，力矩作用在后连接座93上。整个轻载后拉运行过程中，只有丝杠副组件3、后轴承座43和后导流盘91及后连接座93之间的紧固螺栓92承受拉伸力矩，紧固螺栓92的使用状况可通过日常巡检确认是否异常，可控性好。

本实施例采用双推力轴承部件4后置于丝杠副螺母32法兰后端外周面，两副推力调心滚子轴承42\/42’布置为背靠背分列且两副推力调心滚子轴承42\/42’中间由后轴承座43内孔凸环分隔。不论丝杠副组件3的丝杠31是重载前推还是轻载后拉，其产生的扭拉力矩都没有作用在后轴承座43前端至前导向套支撑座73之间的紧固螺栓和电动缸缸体1上，可以避免在长时间连续推拉运行的过程中对其产生疲劳应力破坏，出现不可预防的松动或断裂，保证电动缸10的可靠性和稳定性，提高电动缸10的使用寿命。

本实施例丝杠副组件3内置于伺服电机转子21的空腔内，连接方式是丝杠副螺母法兰的端面和伺服电机转子21端面通过紧固螺栓162锁紧，并且在相邻的紧固螺栓162之间用销钉轴161涨紧，可以防止周期性的正反转扭切力矩对紧固螺栓162形成疲劳破坏，提高了电动缸10的使用寿命。

本实施例丝杠副螺母32内孔后部具有导向功能，与丝杠副螺母32前部的驱动功能部分及法兰是一体化结构，与安装在丝杠31后端的导向块52和电动缸前导向部件7配合，所以限制了电动缸内丝杠31运行过程中产生的径向摆动，保证高精度的同轴度，降低摩擦阻力，减少磨损，提高电动缸10运行的稳定性和可靠性，延长电动缸10的使用寿命。同时，一体化结构之间没有需要紧固螺栓连接，可以避免丝杠反复推拉过程中形成的交变应力造成的疲劳破坏，延长电动缸10的使用寿命。

本实施例丝杠31的前连接杠头33和前连接座15采用抱夹式锁紧结构固定，即，通过紧固螺栓158的锁紧，消除杠头和连接座连接螺纹156，157的间隙，可以避免推拉运行过程中，连接螺纹在承受反复摩擦力和冲击力的过程中扩大间隙，避免导致疲劳损坏，减少磨损，延长使用寿命。

可以理解，由于丝杠31的前连接杠头33和前连接座15还可以采用防旋转涨紧结构固定，即通过丝杠31的前连接杠头对称截面结构和前连接座15凸台的衔接配合孔方式，所以限制了圆周方向的旋转力矩引起的丝杠31旋转；同时在配合接触面上采用销钉轴101涨紧的方式，进一步消除配合间隙，避免配合间隙在运行过程中磨损过大，产生松动撞击，破坏连接部位的正常衔接配合。

本实施例丝杠31前导向部件7采用可拆卸密封装置8，该可拆卸密封装置中的防尘密封圈81位于密封盖板82的内孔沟槽内并在运行时与丝杠31接触，所以，可以防止落在丝杠31前连接杠头33的粉尘在电动缸运行过程中进入前导向部件7机构内部，避免磨损加剧，进而延长前导向部件7的使用寿命。

电动缸10进一步包括冷却外循环结构，冷却外循环结构将丝杠副组件和各个活动部件运行保护的润滑油引导出电动缸缸体进行过滤、冷却。冷却外循环结构包括磁吸式过滤器、热交换器、油箱、油泵以及输送管。电动缸包括输入口、循环出口、循环入口以及输出口。输入口位于电动缸缸体后部外周，循环出口位于电动缸缸体前部外周，循环入口位于电动缸前轴承座，输出口位于电动缸后轴承座的外周。油泵与油箱相连，用于将油箱内的润滑油抽出并输送至输入口，润滑油经过缸体内的空腔从循环出口出来，通过输送管再转入循环入口，经过电动缸内部的丝杠副组件和轴承等运转部件的空腔，最后从电动缸的输出口流出，然后经过磁吸式过滤器将润滑油内的杂质吸附出来，再通过热交换对润滑油降温后回流到油箱。

请参阅图8，本实施例中，冷却外循环结构11包括磁吸式过滤器111、热交换器112、油箱113、油泵114、第一温度检测计115、第二温度检测计116、第一止回阀117、第二止回阀118以及输送管。输入口12设置有第一温度检测计115和第一止回阀117。第一温度检测计115用于测量输入口处润滑油的温度。输出口13设置有第二温度检测计116和第二止回阀118，第二温度检测计116用于测量输出口处润滑油的温度。根据对润滑油的温度要求来调整热交换器112的制冷能力，以使输入口12和输出口13润滑油的温度达到规定值。

油泵114启动后，将油箱113中的润滑油通过输送管输送到电动缸的输入口12，经过电动缸缸体内空腔，从电动缸循环出口14出来，转入电动缸循环入口15，经过电动缸内部的丝杠副组件和轴承等运转部件的空腔，最后从电动缸的输出口13出来，然后经过磁吸式过滤器111将润滑油内的杂质吸附出来，再通过热交换器112对润滑油降温后回流到油箱113。在第一温度检测计115和磁吸式过滤器111之间设置有第一止回阀117，用于防止润滑油倒流进电动缸。在第二温度检测计116和油箱113之间设置有第二止回阀118，当油泵114输出的润滑油的压力大于规定值时，第二止回阀118在润滑油流动的作用下打开，润滑油流进油箱113。

本实施例的电动缸10包括冷却外循环结构11，也就是说，电动缸10采用了电动缸运行机件的润滑油导出\/导入结构，在利用外部高效的热交换装置有效降低了机件运行温度的同时，将电动缸内部杂质通过润滑油的导出而排出，在过滤后再导入，保证运行机件良好的润滑效果，能有效降低电动缸运行机件的磨损，提高了抗疲劳破坏的能力，提高了电动缸运行的可靠性、稳定性和使用寿命。

以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应以各权利要求所要求保护的范围为准。

设计图

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