專利名稱：自鎖式螺桿致動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于一種螺桿致動器，特別是一種受到軸向推力時，具自鎖功能的螺桿致動器。
螺桿致動器一般由外殼、馬達、傳動軸及出力軸所組成，馬達將旋轉(zhuǎn)動力經(jīng)由傳動軸傳至出力軸上，出力軸則具一螺桿軸，而螺帽將螺桿軸的旋轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)換成一直線的推力，以帶動工作物。
習(xí)知的螺桿致動器大致有使用滾珠螺桿帶動，及使用ACME螺桿帶動兩種。滾珠螺桿由于機械傳動效率高，當(dāng)螺帽受到軸向推力時，滾珠螺桿可將軸向的推力轉(zhuǎn)換成螺桿軸旋轉(zhuǎn)的動力，并沒有自鎖的作用；ACME螺桿由于機械傳動效率比較差，某些導(dǎo)程角較小的規(guī)格，當(dāng)受到軸向推力時，螺桿軸和螺帽間的滑動磨擦阻力大于推力在滑動面上的分力，螺桿軸產(chǎn)生自鎖的作用，但是對導(dǎo)程角較大的規(guī)格，則當(dāng)受到軸向推力時，螺桿軸和螺帽間的正向力較小，導(dǎo)致滑動磨擦阻力小于推力在滑動面上的分力，螺桿軸無法達到自鎖的效果。
螺桿致動器以電動馬達動力推動或拉動工作物后，為使工作物位置保持固定，螺桿致動器需有自鎖煞車的力量，以保持工作物的位置，不致由外力反推而回復(fù)原來的位置。在習(xí)知的技術(shù)，例如專利EP0662573及US5910692，為使螺桿致動器應(yīng)用時具有自鎖煞車功能，在螺桿軸的肩部上加裝一自鎖機構(gòu)，以使螺桿致動器達成自鎖的要求。但是在螺桿軸的肩郭上加裝自鎖機構(gòu)需要加長螺桿軸的肩部長度，此導(dǎo)致螺桿致動器的總長需加大，或者致動的行程必需縮減，此增加材料及制作成本，且造成使用上的限制增加。
本實用新型的目的為克服習(xí)知技術(shù)的缺點，提供一種自鎖式螺桿致動器，其可提高螺桿致動器自鎖的效果。
本實用新型一種自鎖式螺桿致動器，至少包含一外殼、一馬達、一傳動軸及一出力軸；其中馬達的旋轉(zhuǎn)中心上具有一蝸桿，而蝸桿和傳動軸上的蝸輪相咬合而將馬達的動力傳至傳動軸；傳動軸和出力軸間以齒輪傳送動力，出力軸上含有一螺桿軸及一螺帽，且傳動軸上設(shè)有一防止出力軸因自重下滑的機構(gòu)。
其中的防止出力軸自重下滑機構(gòu)包含前述的蝸輪延伸出的一導(dǎo)引面、一壓縮彈簧、一楔形機構(gòu)及導(dǎo)引圓柱，其中壓縮彈簧接觸導(dǎo)引圓柱，導(dǎo)引圓柱和前述的導(dǎo)引面接觸。
其中的楔形機構(gòu)上設(shè)有散熱片設(shè)計。
本實用新型的自鎖式螺桿致動器設(shè)計一新式的螺桿致動器自鎖機構(gòu)，自鎖機構(gòu)特別被設(shè)置于螺桿致動器的傳動軸上。由于螺桿致動器上的螺帽在受工作物的負荷后，會將負荷轉(zhuǎn)換成螺桿軸旋轉(zhuǎn)的動力，但在轉(zhuǎn)換的過程中，有能量的損失；同理在傳動軸和出力軸之間，以齒輪組來傳動扭矩，由于齒輪組的能量損失高，故也會有大量的扭矩損失。因此即使傳動軸和出力軸間的齒輪比為1∶1，則雖然兩軸的轉(zhuǎn)速相同，而其扭矩卻不同，由于能量的損失，被帶動軸的扭矩會較小。當(dāng)螺桿致動器上的螺帽受工作物的負荷后，負荷轉(zhuǎn)換成螺桿軸旋轉(zhuǎn)的動力，如欲鎖住螺桿軸，使螺桿軸不旋轉(zhuǎn)，則由傳動軸端來鎖持會明顯較從出力軸鎖持的力矩小，故本實用新型的螺桿致動器上具有較習(xí)知螺桿致動器佳的自鎖效果。相反地，當(dāng)馬達主動驅(qū)動以帶動出力軸旋轉(zhuǎn)時，由于是以傳動軸去帶動出力軸，故自鎖機構(gòu)裝置于傳動軸時，自鎖機構(gòu)的扭力對螺桿致動器出力的影響也較自鎖機構(gòu)裝置于出力軸時低。是故將自鎖機構(gòu)裝置于螺桿致動器的傳動軸上具有較好的自鎖效果且馬達主動驅(qū)動的效率也較佳。由于機械傳動機構(gòu)能量損失的考量，如若將自鎖機構(gòu)裝置于馬達軸上，理論上其鎖定力量會最大，但因馬達的轉(zhuǎn)速太快，具有容易發(fā)熱的缺點，故自鎖機構(gòu)裝置于傳動軸上為最合適的設(shè)計。
本實用新型自鎖機構(gòu)的楔形機構(gòu)上可附設(shè)散熱片設(shè)計，以達良好散熱效果。工作物被升起而產(chǎn)生的能量，在下降時部分會消耗在自鎖機構(gòu)上，散熱片可增加將熱量散發(fā)至空氣中的能力，而減少傳回到馬達上的熱量，以避免馬達迅速升溫而失去扭力。
螺桿致動器一般的使用為推工作物上升之用，但如設(shè)計為拉工作物上升之用時，則僅需將螺桿的旋向，左旋或右旋互換，或改換自鎖機構(gòu)的方向即可。
為方便進一步了解本實用新型的特征及技術(shù)內(nèi)容，請詳細參閱以下有關(guān)本實用新型的較佳實施例，然而此實施例及圖式僅供說明及參考用，而非用以對本實用新型做任何限制者；有關(guān)的附圖為


圖1為本實用新型的自鎖式螺桿致動器的一例的示意圖；圖2為當(dāng)傳動軸逆時鐘旋轉(zhuǎn)時
圖1的A-A部分剖視圖；圖3為圖2的B-B剖視圖；圖4為當(dāng)傳動軸順時鐘旋轉(zhuǎn)時
圖1的A-A部分剖視圖；圖5為自鎖機構(gòu)的另一例的示意圖；以及圖6為自鎖機構(gòu)加設(shè)散熱片的示意圖。
圖1為本實用新型的自鎖式螺桿致動器的一例的示意圖，螺桿致動器由馬達1、傳動軸2、出力軸3及外殼4構(gòu)成。當(dāng)螺桿致動器主動驅(qū)動時，馬達1主動旋轉(zhuǎn)，蝸桿11設(shè)于馬達1的心軸上，以帶動傳動軸2上的蝸輪21旋轉(zhuǎn)，蝸輪21旋轉(zhuǎn)帶動心軸22及傘齒輪25旋轉(zhuǎn)，經(jīng)由出力軸的傘齒輪34和傳動軸2的傘齒輪25的咬合，將旋轉(zhuǎn)動力傳到螺桿軸32，螺桿軸32上裝有軸承35以減少旋轉(zhuǎn)的阻力；螺帽33鎖固在延伸管31上而限制其轉(zhuǎn)動，由螺桿軸32和螺帽33間相對旋轉(zhuǎn)，帶動螺帽33移動，而使延伸管31伸長或縮收。外管41套于延伸管31的外側(cè)以導(dǎo)引延伸管31的伸縮。即馬達1正向或反向旋轉(zhuǎn)時，動力可傳到延伸管31上作前進與后退。反之，當(dāng)馬達電源切斷后馬達1不作動時，延伸管31受工作物的負荷，負荷自延伸管31經(jīng)由螺帽33、螺桿軸32、傘齒輪34，25、蝸輪21、蝸桿11，回傳至馬達1，此時，馬達1由于不作動，其永久磁鐵提供的扭力不足以克服工作物回傳的力量，可能造成馬達1被工作物的負荷帶動而旋轉(zhuǎn)，造成工作物位置的滑動。為使工作物不致滑動，
圖1本實用新型的自鎖式螺桿致動器設(shè)計有一自鎖機構(gòu)21，23，24，以避免工作物異?；瑒?。
為較清楚了解本實用新型的自鎖機構(gòu)，請參考圖2及圖3，圖2為當(dāng)傳動軸逆時鐘旋轉(zhuǎn)時
圖1的A-A部分剖視圖，而圖3為圖2的B-B剖視圖。由圖2顯示自鎖機構(gòu)主要包含蝸輪21、楔形機構(gòu)23、導(dǎo)引圓柱24及壓縮彈簧26，當(dāng)蝸輪21逆時鐘旋轉(zhuǎn)時，蝸輪21的導(dǎo)引面211逆時鐘旋轉(zhuǎn)而將導(dǎo)引圓柱24輕微地推向壓縮彈簧26；楔形機構(gòu)23上具楔形面231，當(dāng)導(dǎo)引圓柱24被推向壓縮彈簧26時，導(dǎo)引圓柱24和楔形面231間幾乎無接觸力，此時蝸輪21幾乎能夠自由傳遞動力。圖3的剖視圖可看到傳動軸2上各元件詳細的相對位置。
圖4為蝸輪21順時鐘旋轉(zhuǎn)時的自鎖機構(gòu)部分剖視圖。當(dāng)蝸輪21順時鍾旋轉(zhuǎn)時，導(dǎo)引面211也順時鍾旋轉(zhuǎn)，此時導(dǎo)引圓柱24因受壓縮彈簧26的輕微推擠，導(dǎo)引圓柱24和導(dǎo)引面211及楔形面231皆輕微接觸，導(dǎo)引面211順時鐘旋轉(zhuǎn)時帶動導(dǎo)引圓柱24輕微地相對于楔形面231逆時鐘旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)引圓柱24被帶往楔形面的狹窄楔形空間中，由于導(dǎo)引圓柱24和導(dǎo)引面211間的正向力急速增加，正向力大則其相對的磨擦力也大，螺桿致動器因此可具有防止工作物下滑的自鎖作用。當(dāng)馬達1主動驅(qū)動使蝸輪21順時鐘旋轉(zhuǎn)時，此時蝸輪21和導(dǎo)引圓柱24間也會產(chǎn)生磨擦力，但因工作物向下移動產(chǎn)生的扭矩和馬達的扭矩的方向是同向的，故兩力的合成力可克服導(dǎo)引圓柱24的磨擦阻力，使馬達驅(qū)動工作物下移動。
導(dǎo)引圓柱24和蝸輪21間的摩擦力大小，和楔形面231與導(dǎo)引圓柱24的接觸角、導(dǎo)引圓柱24的長度、數(shù)目等有關(guān)，圖5為自鎖機構(gòu)的另一例的示意圖，圖中的自鎖機構(gòu)具三支導(dǎo)引圓柱24及兩個楔形面231、232，其中兩楔形面231、232各和前后兩導(dǎo)引圓柱24接觸，而中間的導(dǎo)引圓柱則并不用以產(chǎn)生自鎖力量，而是用以使前后兩導(dǎo)引圓柱24的旋轉(zhuǎn)方向相同之用。對于不同的負荷需求，可設(shè)計及實驗以得到合適的煞車力量，使此力量能夠自鎖煞住工作物的反作用力量，使工作物不致受重力而移動，且馬達主動反向旋轉(zhuǎn)時，力量可大于此煞車力，以便馬達可以自由控制工作物移動。
螺桿致動器一般的使用為推工作物上升之用，但如設(shè)計為拉工作物上升的用時，則螺桿致動伸長時所受的負荷較小，而螺桿致動器縮短時的負荷較大，對于如此需求的場合，只需將螺桿的旋向，左旋或右旋互換，或改變傘齒輪25的錐度方向，或改換自鎖機構(gòu)的方向即可。
為減少自鎖機構(gòu)在馬達主動驅(qū)動時磨擦產(chǎn)生的溫升，圖6為自鎖機構(gòu)加設(shè)散熱片的示意圖，本實用新型的自鎖機構(gòu)的楔形機構(gòu)上可附設(shè)散熱片233設(shè)計，以達良好的散熱效果。工作物被升起而產(chǎn)生的能量，在下降時部分會消耗在自鎖機構(gòu)上，散熱片233可增加將熱量散發(fā)至空氣中的能力，而減少傳回到馬達1上的熱量，以避免馬達迅速升溫而失去扭力。
權(quán)利要求1.一種自鎖式螺桿致動器，至少包含一外殼、一馬達、一傳動軸及一出力軸；其特征在于，其中馬達的旋轉(zhuǎn)中心上具有一蝸桿，而蝸桿和傳動軸上的蝸輪相咬合而將馬達的動力傳至傳動軸；傳動軸和出力軸間以齒輪傳送動力，出力軸上含有一螺桿軸及一螺帽，且傳動軸上設(shè)有一防止出力軸因自重下滑的機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自鎖式螺桿致動器，其特征在于，其中的防止出力軸自重下滑機構(gòu)包含前述的蝸輪延伸出的一導(dǎo)引面、一壓縮彈簧、一楔形機構(gòu)及導(dǎo)引圓柱，其中壓縮彈簧接觸導(dǎo)引圓柱，導(dǎo)引圓柱和前述的導(dǎo)引面接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自鎖式螺桿致動器，其特征在于，其中的楔形機構(gòu)上設(shè)有散熱片設(shè)計。
專利摘要本實用新型的自鎖式螺桿致動器設(shè)計一新式的螺桿致動器自鎖機構(gòu),且為提高螺桿致動器自鎖的效果,該自鎖機構(gòu)特別被設(shè)置于螺桿致動器的傳動軸上;前述的自鎖機構(gòu)裝置于螺桿致動器的傳動軸上具有較好的自鎖效果且馬達主動驅(qū)動的效率也較佳。
文檔編號F16H1/02GK2396234SQ9924911
公開日2000年9月13日 申請日期1999年10月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月29日
發(fā)明者陳東星 申請人:大銀微系統(tǒng)股份有限公司