电机直驱式精密位移促动器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电机直驱式精密位移促动器，用于精密直线调整机构、高精度运动控制的机器人、高精度六自由度并联平台、工业自动化等领域。
【背景技术】
[0002]电动直线促动器是将电机与丝杠一体化设计的产品，将电机的旋转运动转换成直线运动，通过编码器精确控制电机的旋转，从而精确控制输出端的位置。促动器通常包括电机式驱动器、传动机构和执行机构。其输出端的位置可以通过电机经由传动机构设定。促动器通常都配置有传感器，从而可以根据其检测到的实际位置对输出端的位置进行实时调节。常见的精密直线促动器包括压电型促动器、步进电机/伺服电机驱动+减速器型促动器。
[0003]压电型促动器是利用压电材料的逆压电效应，具有稳定性好，相应速度快、定位精度高和驱动力大等优点，但是其不足之处是驱动行程小，约是其驱动器长度的千分之一，而且具有迟滞和非线性等特点。步进电机/伺服电机驱动+减速器型促动器是由步进电机/伺服电机带动减速器通过联轴节驱动丝杠转动，其优点是结构简单，成本低，设计灵活，但是其不足之处是减速器的空回影响系统的控制精度，联轴节的使用影响结构的刚度，而且容易导致驱动轴和传动轴的同轴度误差较大，从而影响系统的传动精度。
[0004]随着现代化技术的不断进步，对位移促动器的要求也越来越高，要求高精度的同时，还需要具有高刚度、大行程和体积小等特点。传统的直线促动器由于自身的特点使用存在很大的局限性，因此必须采用新的结构形式。
【发明内容】
[0005]本发明为解决现有精密直线促动器中使用联轴节，影响其结构的刚度，同时由于驱动轴和传动轴的同轴度误差较大，进而影响系统的传动精度等问题，提供一种电机直驱式精密位移促动器。
[0006]电机直驱式精密位移促动器，包括底座、连接基座、过渡支撑座、制动器、旋转编码器、电机和丝杠轴，所述底座和过渡支撑座连接固定；还包括防转导向器、锁紧螺母、推杆输出端、左右限位元件、深沟球轴承和角接触球轴承，
[0007]所述丝杠轴的一端包含驱动轴和支撑轴，丝杠轴、驱动轴和支撑轴同轴，所述支撑轴通过一对角接触球轴承和一个深沟球轴承支撑固定；
[0008]所述角接触球轴承固定在连接基座上，通过调节锁紧螺母调节角接触球轴承的预紧力；所述深沟球轴承固定于底座上，电机通过驱动和支撑轴直接驱动丝杠轴，所述电机定子的两端分别与连接基座和过渡支撑座配合并连接固定；
[0009]所述编码器和制动器固定于过渡支撑座上，所述防转导向器使螺母沿丝杠轴直线运动，带动推杆输出端运动，左右限位元件用于限定推杆输出端的直线位移。
[0010]本发明的有益效果:本发明所述的电机直驱式精密位移促动器，结构简单，刚度大，精度高，而且可以进行大行程运动，输出端运动自由度设计灵活，适用于各种类型的精密直线调整机构。
[0011]本发明中将驱动轴和传动轴合二为一，从而消除联轴节对结构精度和刚度的影响。同时更换驱动器，使用中空的直流力矩电机，其响应性能好，输出力矩与输入电流成正比，可以在接近堵转的状态下直接和负载连接，而且可以低速运行不使用减速器，从而消除减速器产生的误差。此外，使用两组轴承可以延长对传动轴的支撑跨度，从而提高促动器的支撑刚度。
[0012]本发明在大行程动作时提高直线促动器的精度和刚度。所述的位移促动器同时具有大位移的特点，扩大了直线推杆的使用范围，而且结构简单，装调便利，适用于各种类型的精密直线调整机构，以及多自由度并联精密调整平台。
【附图说明】
[0013]图1为本发明所述的电机直驱式精密位移促动器的装置总体结构示意图；
[0014]图2为本发明所述的电机直驱式精密位移促动器中丝杠轴的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]【具体实施方式】一、结合图1和图2说明本实施方式，电机直驱式精密位移促动器，包括底座1、深沟球轴承2、第一轴承压盖3、制动器4、过渡支撑座5、旋转编码器6、电机7、连接基座8、丝杠9、防转导向器10、角接触球轴承11、锁紧螺母12、第二轴承压盖13、螺母连接套14、推杆输出端15，左右限位元件16。
[0016]本实施方式中所述的丝杠轴9不仅起传动作用，而且与驱动轴18和支撑轴19同轴，为直线推杆的高精度和大刚度奠定了基础，所述支撑轴19通过一对高精度0型结构的角接触球轴承11和深沟球轴承2支撑。角接触球轴承11通过第二轴承压盖13固定于连接基座8，通过调节锁紧螺母12使角接触球轴承11的预紧力达到预设值；所述的预设值，与设计要求有关。
[0017]所述深沟球轴承2通过第一轴承压盖3固定于底座1。电机7通过驱动和支撑轴直接驱动丝杠轴9，电机定子的一侧通过支口与连接基座8配合并连接固定，另外一侧同样通过支口与过渡支撑座5配合并连接固定，定子两侧的支口使连接基准得到了有效传递。编码器6和制动器4固定于过渡支撑座5，底座1和过渡支撑座5连接固定，构成直线推杆的基础。
[0018]防转导向器10使螺母17可以实现直线运动。推杆输出端15的运动自由度可以根据需要设计为直线运动或螺旋运动。左右限位元件16限定推杆输出端15的直线位移达到额定极限值(设计要求的位移大小)。
[0019]本实施方式中所述底座1、过渡支撑座5和连接基座8是直线促动器的连接基础，各零件均设有定位支口，作为加工和安装基准。
[0020]本实施方式中所述的深沟球轴承2和角接触球轴承11均为精密级，一对双联角接触球轴承，以0型结构预调支撑，与深沟球轴承以一端固定另一端游动的方式支撑丝杠轴9，以适应双向作用较大载荷的场合。所述丝杠为滚珠丝杠，导程1mm，公称直径8mm，轴向间隙小于2 μ m，刚度80N/ μ m。
[0021]本实施方式中所述的电机7为中空有刷直流力矩电机，电机转子通过电机连接键20与丝杆轴9连接进行径向定位，电机定子两端设计有定位支口，分别与连接基座8和过渡支撑座5配合并连接固定，从而使连接基准得到了有效传递。
[0022]本实施方式中所述的制动器4为常闭式直流永磁制动器，电磁间隙为0.2mm?0.3mm,额定转矩0.4N.m。所述推杆输出端15的运动自由度设计为直线运动或螺旋运动。
【主权项】
1.电机直驱式精密位移促动器，包括底座(1)、连接基座(8)、过渡支撑座(5)、制动器(4)、旋转编码器(6)、电机(7)和丝杠轴(9)，所述底座⑴和过渡支撑座(5)连接固定；其特征是，还包括防转导向器(10)、锁紧螺母(12)、推杆输出端(15)、左右限位元件(16)、深沟球轴承(2)和角接触球轴承(11)，其特征是； 所述丝杠轴(9)的一端包含驱动轴(18)和支撑轴(19)，所述丝杠轴(9)、驱动轴(18)和支撑轴(19)同轴，所述支撑轴(19)通过一对角接触球轴承(11)和一个深沟球轴承(2)支撑固定； 所述角接触球轴承(11)固定在连接基座(8)上，通过调节锁紧螺母(12)调节角接触球轴承(11)的预紧力； 所述深沟球轴承(2)固定于底座(1)上，电机(7)通过驱动轴(18)直接驱动丝杠轴(9)，所述电机(7)定子的两端分别与连接基座(8)和过渡支撑座(5)配合并连接固定； 所述编码器(6)和制动器(4)固定于过渡支撑座(5)上， 所述防转导向器(10)使螺母沿丝杠轴(9)直线运动，带动推杆输出端(15)运动，左右限位元件(16)用于限定推杆输出端(15)的直线位移。2.根据权利要求1所述的电机直驱式精密位移促动器，其特征在于，还包括第一轴承压盖(3)和第二轴承压盖(13)，所述角接触球轴承(11)通过第二轴承压盖(13)固定在连接基座(8)上，所述深沟球轴承(2)通过第一轴承压盖(3)固定于底座(1)上。3.根据权利要求1或2所述的电机直驱式精密位移促动器，其特征在于，还包括螺母连接套(14)，所述推杆输出端(15)通过螺母连接套(14)与螺母(17)连接，左右限位开关(16)同时限定螺母(17)及螺母连接套(14)的位置。4.根据权利要求1所述的电机直驱式精密位移促动器，其特征在于，所述丝杠轴(9)为滚珠丝杠或滚柱丝杠，所述丝杠轴(9)与螺母(17)之间进行消间隙处理。5.根据权利要求1所述的电机直驱式精密位移促动器，其特征在于，对角接触球轴承(11)施加预紧力，用于保证直线推杆输出端(15)的支撑刚度。6.根据权利要求1所述的电机直驱式精密位移促动器，其特征在于，所述电机(7)为中空有刷直流力矩电机，电机转子通过电机连接键槽(20)与丝杆轴(9)连接进行径向定位，电机定子的两侧设置有定位支口，并通过定位支口分别与连接基座(8)和过渡支撑座(5)配合并连接固定。7.根据权利要求1所述的电机直驱式精密位移促动器，其特征在于，所述制动器为常闭式制动器。8.根据权利要求1所述的电机直驱式精密位移促动器，其特征在于，所述推杆输出端(15)的运动自由度设计为直线运动或螺旋运动。
【专利摘要】电机直驱式精密位移促动器，涉及电机直驱式精密位移促动器，解决现有精密直线促动器中使用联轴节，影响其结构的刚度，同时由于驱动轴和传动轴的同轴度误差较大，进而影响系统的传动精度等问题，包括底座、连接基座、过渡支撑座、制动器、旋转编码器、电机和丝杠轴，防转导向器、锁紧螺母、推杆输出端、限位元件、深沟球轴承和角接触球轴承，丝杠轴不仅起传动作用，而且与驱动轴和支撑轴同轴，本发明将驱动轴和传动轴合二为一，消除联轴节对结构精度和刚度的影响。使用中空直流力矩电机，其响应性能好，输出力矩与输入电流成正比，在接近堵转的状态下直接和负载连接，而且可以低速运行不使用减速器，消除减速器产生的误差。提高促动器的支撑刚度。
【IPC分类】H02K7/10, H02K7/06
【公开号】CN105375674
【申请号】CN201510760604
【发明人】张丽敏, 赵勇志, 张耀祖, 宋云夺
【申请人】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年11月10日