一種滾柱絲杠機電作動器的制造方法
【專利摘要】一種滾柱絲杠機電作動器，涉及大功率機電作動器結構設計領域；主要包括永磁同步伺服電機、減速器、行星滾柱絲杠副、絲杠支撐用軸承、鎖緊螺母、作動桿、第一、第二作動器殼體、上下支耳；永磁同步伺服電機通過平鍵與減速器輸入端相連，減速器輸出端通過花鍵連接形式與行星滾柱絲杠連接，絲杠螺母通過螺釘與作動桿連接固定，滾柱絲杠副的徑向固定通過絲杠支撐用軸承與作動器殼體1固定，最終通過鎖緊螺母鎖緊軸承。當伺服電機驅動減速器帶動絲桿旋轉運動時，作動桿只能沿軸向做往復直線運動；解決了大功率級機電作動器零位尺寸短、正負行程長、負載力大、結構強度高等問題，進而提高機電作動器性能指標，提高可靠性。
【專利說明】
一種滾柱絲杠機電作動器
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種大功率機電作動器結構設計領域，特別是一種滾柱絲杠機電作動器。
【背景技術】
[0002]機電伺服系統(tǒng)是航天飛行器飛行控制系統(tǒng)的執(zhí)行子系統(tǒng)，是除主發(fā)動機外輸出功率最大的系統(tǒng)的重要飛行執(zhí)行機構。近年來，機電伺服系統(tǒng)發(fā)展迅猛，已經得到了很多成功實例的驗證，鑒于機電伺服系統(tǒng)天然的優(yōu)越性，今后機電伺服的發(fā)展前景會更加廣闊。
[0003]機電作動器是機電伺服機構中的動力輸出執(zhí)行系統(tǒng)，它承受負載大、動態(tài)特性高等特點。尤其是近年來根據項目的要求，機電作動器功率等級越來越高，零位安裝尺寸越來越苛刻、正負行程越來越長，負載力矩越來越大，傳統(tǒng)的機電作動器已無法滿足大負載要求，同時其整體結構強度需求也大幅提升，因此急需一種新型機電作動器，旨在滿足大負載要求。最終，該新型機電作動器的應運而生，為此類問題提供了技術基礎。
[0004]現(xiàn)有傳統(tǒng)機電作動器主要由伺服電機1、絲杠2、絲杠螺母3、絲杠支撐用軸承4、鎖緊螺母5等組成，如圖1所示，工作原理:伺服電機I直接驅動絲杠2轉動，絲杠2驅動絲杠螺母3運動，因絲杠螺母3旋轉自由度受到限制，因此只能沿軸向做往復直線運動。
[0005]傳統(tǒng)機電伺服作動器采用直線式滾珠絲杠副傳動機構，但其所占零位長度長，正負行程有限，而且其所能承受的載荷較小，難以滿足大負載力矩要求，同時該作動器整體殼體采用鋁合金材料，其承力機構也無法滿足強度、剛度要求。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的上述不足，提供一種滾柱絲杠機電作動器，解決了大功率級機電作動器零位尺寸短、正負行程長、負載力大、結構強度高等問題，進而提尚機電作動器性能指標，提尚可靠性。
[0007]本發(fā)明的上述目的是通過如下技術方案予以實現(xiàn)的:
[0008]—種滾柱絲杠機電作動器，包括永磁同步伺服電機、減速器、作動器殼體、行星滾柱絲杠副、作動桿、下支耳、上支耳和絲杠支撐用軸承和承力限位塊;減速器的輸入端與永磁同步伺服電機固定連接;減速器與作動器殼體之間設置有承力限位塊，減速器輸出端的側壁通過承力限位塊與作動器殼體固定連接;減速器的輸出端與行星滾柱絲杠副固定連接;作動器殼體同軸固定在行星滾柱絲杠副的軸向外部;絲杠支撐用軸承與行星滾柱絲杠副軸壁接觸，承力限位塊與行星滾柱絲杠副配合接觸;行星滾柱絲杠副一端通過絲杠支撐用軸承和承力限位塊固定在作動器殼體的軸心位置;行星滾柱絲杠副另一端通過作動桿固定在作動器殼體軸心位置;作動器殼體一端的軸向外壁上固定有下支耳;上支耳固定在減速器的輸出軸向外壁上。
[0009]在上述的一種滾柱絲杠機電作動器，所述作動器殼體包括第一作動器殼體和第二作動器殼體;第一作動器殼體與減速器的輸出端同軸固定連接;第二作動器殼體與下支耳同軸固定連接。
[0010]在上述的一種滾柱絲杠機電作動器，第一作動器殼體為結構鋼材料;第二作動器殼體為鋁合金材料。
[0011]在上述的一種滾柱絲杠機電作動器，所述的永磁同步伺服電機通過平鍵與減速器輸入端相連;減速器輸出端通過花鍵與行星滾柱絲杠副連接;實現(xiàn)了當伺服電機驅動減速器帶動星滾柱絲杠副旋轉運動時，因星滾柱絲杠副旋轉自由度受到限制，作動桿只能沿軸向做水平往復直線運動。
[0012]在上述的一種滾柱絲杠機電作動器，承力限位塊與減速器輸出端側壁為微間隙配入口 O
[0013]在上述的一種滾柱絲杠機電作動器，微間隙配合的尺寸為H7/g6。
[0014]在上述的一種滾柱絲杠機電作動器，所述承力限位塊與絲杠支撐用軸承的外徑為過渡配合。
[0015]在上述的一種滾柱絲杠機電作動器，過渡配合的尺寸為H7/k6。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點:
[0017](I)本發(fā)明滾柱絲杠機電動作器采用了平行式結構，伺服電機通過減速器與傳動機構平行放置裝配，大大減小了零位尺寸、增加了其正負行程；
[0018](2)本發(fā)明采用了行星滾柱絲杠副，行星滾柱絲杠副為線接觸，因此其是在徑向尺寸相同的情況下，行星滾柱絲杠副的承載能力遠遠高于滾珠絲杠副的承載能力，負載-徑向尺寸比大；
[0019](3)本發(fā)明機電作動器采用分體式結構形式，用于固定絲杠支撐用軸承的第一作動器殼體采用沉淀硬化不銹鋼材料，可滿足軸向大負載強度要求;第二作動器殼體因其不承受大負載要求，因此采用鋁合金材料，第一作動器殼體和第二作動器殼體通過螺栓連接固定，分體式結構充分考慮了伺服作動器整體受力情況，合理分配各承力件的強度指標，有效提升了作動器可靠性；
[0020](4)本發(fā)明對于內結構承力結構進行優(yōu)化設計，當機電作動器受到軸向拉力時，通過鎖緊螺母承受；當受到軸向壓力時，通過承力限位塊承受，受力形式單一，避免了對其它結構件的影響；
[0021](5)本發(fā)明中承力限位塊與絲杠支撐用軸承外徑為過渡配合，并且以此為參照基準，規(guī)定了承力限位塊與減速器直口之間為微間隙配合，不僅保證了絲杠在運動過程中不承受徑向載荷，同時對于絲桿與減速器輸出端的內外花鍵配合起到了很好的調節(jié)作用。
【附圖說明】
[0022]圖1為傳統(tǒng)機電作動器結構示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明滾柱絲杠機電作動器結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述:
[0025]該新型伺服機電作動器，旨在解決大功率級機電作動器零位尺寸短、正負行程長、負載力大、結構強度尚等冋題，進而提尚機電作動器性能指標，提尚可靠性。
[0026]如圖2所示為滾柱絲杠機電作動器結構示意圖，由圖可知，一種滾柱絲杠機電作動器，包括永磁同步伺服電機1、減速器2、作動器殼體、行星滾柱絲杠副5、作動桿6、下支耳7、上支耳8和絲杠支撐用軸承9和承力限位塊11;減速器2的輸入端與永磁同步伺服電機I固定連接;減速器2與作動器殼體之間設置有承力限位塊11，減速器2輸出端的側壁通過承力限位塊11與作動器殼體固定連接;減速器2的輸出端與行星滾柱絲杠副5固定連接;作動器殼體同軸固定在行星滾柱絲杠副5的軸向外部;絲杠支撐用軸承9與行星滾柱絲杠副5軸壁接觸，承力限位塊11與行星滾柱絲杠副5配合接觸;行星滾柱絲杠副5—端通過絲杠支撐用軸承9和承力限位塊11固定在作動器殼體的軸心位置;行星滾柱絲杠副5另一端通過作動桿6固定在作動器殼體軸心位置;作動器殼體一端的軸向外壁上固定有下支耳7;上支耳8固定在減速器2的輸出軸向外壁上。
[0027]所述作動器殼體包括第一作動器殼體3和第二作動器殼體4;第一作動器殼體3與減速器2的輸出端同軸固定連接;第二作動器殼體4與下支耳7同軸固定連接。
[0028]其中，第一作動器殼體3為結構鋼材料，更好承受絲杠支撐用軸承所承受的軸向載荷;第二作動器殼體4為鋁合金材料，其作用僅僅為支撐行星滾柱絲杠副用；最終通過四個長螺釘依次將上支耳、減速器、傳動機構固定連接。
[0029]所述的永磁同步伺服電機I通過平鍵與減速器2輸入端相連;減速器2輸出端通過花鍵與行星滾柱絲杠副5連接;實現(xiàn)了當伺服電機I驅動減速器2帶動星滾柱絲杠副5旋轉運動時，因星滾柱絲杠副5旋轉自由度受到限制，作動桿6只能沿軸向做水平往復直線運動。
[0030]本發(fā)明對于內結構承力結構進行優(yōu)化設計，當機電作動器受到軸向拉力時，通過鎖緊螺母10承受；當受到軸向壓力時，通過承力限位塊11承受，受力形式單一，避免了對其它結構件的影響；
[0031]承力限位塊11與絲杠支撐用軸承9外徑為過渡配合，過渡配合的尺寸為H7/k6，并且以此為參照基準，規(guī)定了承力限位塊11與減速器2直口之間為微間隙配合，微間隙配合的尺寸為H7/g6，不僅保證了絲杠在運動過程中不承受徑向載荷，同時對于絲桿與減速器輸出端的內外花鍵配合起到了很好的調節(jié)作用。
[0032]本發(fā)明中，永磁同步伺服電機通過平鍵與減速器輸入端相連，減速器輸出端通過花鍵連接形式與行星滾柱絲杠連接，絲杠螺母通過螺釘與作動桿連接固定，滾柱絲杠副的徑向固定通過絲杠支撐用軸承與作動器殼體I固定，最終通過鎖緊螺母鎖緊軸承。當伺服電機驅動減速器帶動絲桿旋轉運動時，因絲杠螺母旋轉自由度受到限制，因此作動桿只能沿軸向做往復直線運動。
[0033]本發(fā)明滾柱絲杠機電動作器采用了平行式結構，伺服電機通過減速器與傳動機構平行放置裝配，大大減小了零位尺寸、增加了其正負行程；
[0034]采用了行星滾柱絲杠副，行星滾柱絲杠副為線接觸，因此其是在徑向尺寸相同的情況下，行星滾柱絲杠副的承載能力遠遠高于滾珠絲杠副的承載能力，負載-徑向尺寸比大；
[0035]機電作動器采用分體式結構形式，用于固定絲杠支撐用軸承的第一作動器殼體采用沉淀硬化不銹鋼材料，可滿足軸向大負載強度要求;第二作動器殼體因其不承受大負載要求，因此采用鋁合金材料，第一作動器殼體和第二作動器殼體通過螺栓連接固定，分體式結構充分考慮了伺服作動器整體受力情況，合理分配各承力件的強度指標，有效提升了作動器可靠性；
[0036]本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內容屬本領域技術人員的公知技術。
【主權項】
1.一種滾柱絲杠機電作動器，其特征在于:包括永磁同步伺服電機(I)、減速器(2)、作動器殼體、行星滾柱絲杠副(5)、作動桿(6)、下支耳(7)、上支耳(8)和絲杠支撐用軸承(9)和承力限位塊(11);減速器(2)的輸入端與永磁同步伺服電機(I)固定連接;減速器(2)與作動器殼體之間設置有承力限位塊(11)，減速器(2)輸出端的側壁通過承力限位塊(11)與作動器殼體固定連接;減速器(2)的輸出端與行星滾柱絲杠副(5)固定連接;作動器殼體同軸固定在行星滾柱絲杠副(5)的軸向外部;絲杠支撐用軸承(9)與行星滾柱絲杠副(5)軸壁接觸，承力限位塊(11)與行星滾柱絲杠副(5)配合接觸;行星滾柱絲杠副(5)—端通過絲杠支撐用軸承(9)和承力限位塊(11)固定在作動器殼體的軸心位置;行星滾柱絲杠副(5)另一端通過作動桿(6)固定在作動器殼體軸心位置;作動器殼體一端的軸向外壁上固定有下支耳(7);上支耳(8)固定在減速器(2)的輸出軸向外壁上。2.根據權利要求1所述的一種滾柱絲杠機電作動器，其特征在于:所述作動器殼體包括第一作動器殼體(3)和第二作動器殼體(4);第一作動器殼體(3)與減速器(2)的輸出端同軸固定連接;第二作動器殼體(4)與下支耳(7)同軸固定連接。3.根據權利要求2所述的一種滾柱絲杠機電作動器，其特征在于:第一作動器殼體(3)為結構鋼材料;第二作動器殼體(4)為鋁合金材料。4.根據權利要求1所述的一種滾柱絲杠機電作動器，其特征在于:所述的永磁同步伺服電機(I)通過平鍵與減速器(2)輸入端相連;減速器(2)輸出端通過花鍵與行星滾柱絲杠副(5)連接;實現(xiàn)了當伺服電機(I)驅動減速器(2)帶動星滾柱絲杠副(5)旋轉運動時，因星滾柱絲杠副(5)旋轉自由度受到限制，作動桿(6)只能沿軸向做水平往復直線運動。5.根據權利要求1所述的一種滾柱絲杠機電作動器，其特征在于:承力限位塊(11)與減速器(2)輸出端側壁為微間隙配合。6.根據權利要求5所述的一種滾柱絲杠機電作動器，其特征在于:微間隙配合的尺寸為H7/g6o7.根據權利要求1所述的一種滾柱絲杠機電作動器，其特征在于:所述承力限位塊(11)與絲杠支撐用軸承(9)的外徑為過渡配合。8.根據權利要求7所述的一種滾柱絲杠機電作動器，其特征在于:過渡配合的尺寸為H7/k60
【文檔編號】H02K7/10GK105990951SQ201610497636
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】卞亞東, 鄭再平, 崔佩娟, 魏娟, 王水銘, 魯玥, 傅捷, 黃玉平
【申請人】北京精密機電控制設備研究所