一种多级伸缩电动缸的制作方法

一种多级伸缩电动缸的制作方法：

  电动缸是将伺服电机的旋转运动转换成工作机构的直线运动的设备。电动缸结构相对比较简单，伺服控制性能好，在传动领域应用广泛。

  电动缸分为单级电动缸和多级电动缸。单级电动缸适用于工作行程小的场合；多级电动缸适用于工作行程大的场合。目前，多级电动缸中，各级丝杠与各级推杆之间采用轴承连接传动。但是在径向尺寸较小的电动缸中，轴承由于尺寸过大难以装配，从而限制了小尺寸多级电动缸的发展。

  本发明的实施例提供一种多级伸缩电动缸，该多级伸缩电动缸具有在径向装配尺寸较小的情况下，可提供较大工作行程的特点。

  本发明实施例提供了一种多级伸缩电动缸，该多级伸缩电动缸包括：缸筒，所述电动缸还包括：设置在所述缸筒内、且依次套设的n级传动机构，其中，n≥2，n为自然数；所述电动缸的级数为n级；

  每级螺母包括：设有内螺纹的本体和设置在所述本体端部的延长部，所述延长部围绕所述本体的开口；所述本体套接在所述丝杠上；所述延长部的末端与所述推杆的一端固定连接；

  除第n级螺母外，其余每级螺母的本体的外表面设置多条外环形滚道；除第一级丝杠外，其余每级丝杠内表面设置多条内环形滚道；

  所述电动缸还包括：n-1级滚珠，每级滚珠嵌入在当前级螺母的外环形滚道和下一级丝杠的内环形滚道之间；

  所述电动缸还包括：n-1级传动键；除第n级丝杠外，其余每级丝杠均设置传动键，相邻两级丝杠通过所述传动键传动；

  所述电动缸还包括：n级导向键，其中，第一级导向键设置在第一级推杆和所述缸筒之间，其余每级导向键设置在当前级推杆和上一级推杆之间。

  可选的，除第n级螺母外，其余每级螺母的本体的外表面均设置两条外环形滚道。

  所述减速器分别与所述伺服电机和所述传动箱相连；所述传动箱与所述第一级传动机构的第一级丝杠相连。

  可选的，所述电动缸还包括：无线控制装置，所述无线控制装置与所述伺服电机相连；

  所述控制模块用于接收所述第一控制信号，并向所述伺服电机发出第二控制信号；

  本发明的实施例提供了一种多级伸缩电动缸，该多级伸缩电动缸包括设置在所述缸筒内、且依次套设的n级传动机构，每级传动机构均包括：丝杠、推杆和螺母；该电动缸还包括n-1级传动键、n-1级滚珠和n级导向键；一方面，每级传动机构中，螺母与推杆连成一体且通过导向键周向限位，当丝杠旋转时，螺母与推杆做直线运动；另一方面，相邻级传动机构中，当前级螺母与下一级丝杠通过嵌入滚珠的内外环形滚道连接为一体，当前级丝杠做旋转运动时会通过传动键传动，使得下一级丝杠旋转，进而带动下一级螺母和推杆做直线运动。这样，在上述两方面的共同影响下，实现了多级传动。上述多级伸缩电动缸，采用螺母、滚珠和传动键实现相邻两级丝杠的传动，同时采用螺母和导向键实现丝杠旋转以带动推杆做直线运动，从而避免采用尺寸较大的轴承，而螺母的尺寸能够准确的通过实际要求确定，以适应径向装配尺寸较小的电动缸；同时，该电动缸具有多级传动结构，可以提供较大的工作行程。

  为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

  其中，1.齿轮箱盖；2.齿轮；3.齿轮箱；4.轴承；5.第一级丝杠；6.第一级螺母；7.第二级丝杠；8.第二级螺母；9.第三级丝杠；10.第三级螺母；11.第一级推杆；12.第二级推杆；13.第三级推杆；14.第一级传动键；15.第一级支撑环；16.法兰；17.接近开关；18.第一级滚珠；19.第二滚珠；20.第一螺塞；21.第二螺塞；22.缸筒；23.伺服电机；24.减速器；25.第一级导向键；61.本体；62.延长部；63.外环形滚道。

  下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

  本发明实施例提供了一种多级伸缩电动缸，该多级伸缩电动缸包括：缸筒，电动缸还包括：设置在缸筒内、且依次套设的n级传动机构，其中，n≥2，n为自然数；所述电动缸的级数为n级。

  每级传动机构均包括：丝杠、推杆和螺母。每级螺母包括：设有内螺纹的本体和设置在本体端部的延长部，延长部围绕本体的开口。本体套接在丝杠上。延长部的末端与推杆的一端固定连接。

  除第n级螺母外，其余每级螺母的本体的外表面设置多条外环形滚道；除第一级丝杠外，其余每级丝杠内表面设置多条内环形滚道。

  上述电动缸还包括：n-1级滚珠，每级滚珠嵌入在当前级螺母的外环形滚道和下一级丝杠的内环形滚道之间。

  上述电动缸还包括：n-1级传动键；除第n级丝杠外，其余每级丝杠均设置传动键，相邻两级丝杠通过传动键传动。

  上述电动缸还包括：n级导向键，其中，第一级导向键设置在第一级推杆和缸筒之间，其余每级导向键设置在当前级推杆和上一级推杆之间。

  需要说明的是，这里对于n级传动机构的具体数量不做限定，示例的，n=2，此时该多级伸缩电动缸为二级伸缩电动缸；n=3，此时该多级伸缩电动缸为三级伸缩电动缸；n=4，此时该多级伸缩电动缸为四级伸缩电动缸；当然n还可以为其他值，这里不再一一列举。

  这里对于丝杠、推杆和螺母的材料不做限定。在上述多级伸缩电动缸中，承受载荷最薄弱的为第一级丝杠，第一级丝杠同时承受拉力、弯矩和扭矩联合作用。为了提高第一级丝杠负载性能，可以选用40cr材料制作第一级丝杠。

  这里对于螺母的延长部的末端与推杆的连接方式不做限定，例如：可以采用螺钉实现固定连接。每级螺母的外表面设置的外环形滚道的数量不做限定，可以结合实际情况而定。外环形滚道和内环形滚道的形状相同，示例的，可以是圆弧滚道、v形滚道、矩形滚道等。

  进一步需要说明的是，每级螺母的外表面是指远离其所套设的丝杠的表面，例如：第一级螺母的外表面是指远离其所套设的第一级丝杠的表面；每级丝杠的内表面是指靠近其所套设的丝杠的表面，例如：第二级丝杠的内表面是指靠近其所套设的第一级丝杠的表面；这里，为了更清楚地描述，将在螺母的外表面设置的环形滚道称为外环形滚道，将在丝杠的内表面设置的环形滚道称为内环形滚道。

  上述n级电动缸中，依次套设的n级传动机构是指第n级传动机构的丝杠、推杆和螺母套设在第n-1级传动机构中的丝杠和推杆之间；示例的，第二级传动机构的第二级丝杠、第二级推杆和第二级螺母套设在第一级传动机构中的第一级丝杠和第一级推杆之间；第三级传动机构的第三级丝杠、第三级推杆和第三级螺母套设在第二级传动机构中的第二级丝杠和第二级推杆之间，依次类推，形成多级套设。当然，依次套设的n级传动机构也可以是指第n-1级传动机构的丝杠、推杆和螺母套设在第n级传动机构中的丝杠和推杆之间。本发明实施例以及附图均以前者方式定义各级传动机构的级数。

  上述电动缸中，每级滚珠嵌入在当前级螺母的外环形滚道和下一级丝杠的内环形滚道之间，其中，下一级是指按照级数从小到大进行排序，比当前级数大1的级数，示例的，若当前级螺母为第二级螺母，则下一级丝杠为第三级丝杠，此时在第二级螺母的外环形滚道和第三级丝杠的内环形滚道之间嵌入的是第二级滚珠。

  上述对于传动键的具体设置位置不做限定，示例的，除第n级丝杠外，可以是在其余每级丝杠的末端设置传动键。

  若每级传动机构的行程为m，则该多级伸缩电动缸的总行程为：m*n；示例的，若该多级伸缩电动缸为三级伸缩电动缸，且每级传动机构的行程为500mm，则该三级伸缩电动缸的总行程为：500mm*3=1500mm。

  上述电动缸中，第一级导向键设置在第一级推杆和缸筒之间，其余每级导向键设置在当前级推杆和上一级推杆之间，其中，上一级是指按照级数从小到大进行排序，比当前级数小1的级数，示例的，若当前级推杆为第二级推杆，则上一级推杆为第一级推杆，此时，在第一级推杆和第二级推杆之间设置的导向键为第二级导向键。

  本发明的实施例提供了一种多级伸缩电动缸，该多级伸缩电动缸包括设置在所述缸筒内、且依次套设的n级传动机构，每级传动机构均包括：丝杠、推杆和螺母；该电动缸还包括n-1级传动键、n-1级滚珠和n级导向键；一方面，每级传动机构中，螺母与推杆连成一体且通过导向键周向限位，当丝杠旋转时，螺母与推杆做直线运动；另一方面，相邻级传动机构中，当前级螺母与下一级丝杠通过嵌入滚珠的内外环形滚道连接为一体，当前级丝杠做旋转运动时会通过传动键传动，使得下一级丝杠旋转，进而带动下一级螺母和推杆做直线运动。这样，在上述两方面的共同影响下，实现了多级传动。上述多级伸缩电动缸，采用螺母、滚珠和传动键实现相邻两级丝杠的传动，同时采用螺母和导向键实现丝杠旋转以带动推杆做直线运动，从而避免采用尺寸较大的轴承，而螺母的尺寸可以根据实际要求确定，以适应径向装配尺寸较小的电动缸；同时，该电动缸具有多级传动结构，能够给大家提供较大的工作行程。

  考虑到上述多级伸缩电动缸多应用在尺寸较小、负载较小的场合中，可选的，2≤n≤7，此时，上述多级伸缩电动缸的级数为2-7级。

  可选的，考虑到尽可能地减小尺寸和降作难度，除第n级螺母外，其余每级螺母的本体的外表面均设置两条外环形滚道。

  可选的，上述多级伸缩电动缸还包括：设置在第n级推杆末端的连接法兰或者鱼耳，以方便与其他结构连接，以此来实现带载传动。

  除第一级丝杠外，其余级丝杠均为空心丝杠；第一级丝杠可以是空心的，也可以是实心的；考虑到提高负载性能，可选的，第一级传动机构的第一级丝杠为实心丝杠。

  可选的，上述多级伸缩电动缸还包括：伺服电机、减速器和传动箱；减速器分别与伺服电机和传动箱相连；传动箱与第一级传动机构的第一级丝杠相连。这样，在减速器的控制下，伺服电机提供的动力经由传动箱后，带动第一级传动机构的第一级丝杠旋转，第一级丝杠旋转后以带动第一级推杆和其他级传动机构的运动，从而完成整体传动。需要说明的是，若伺服电机具有调节扭矩的作用，上述多级伸缩电动缸的伺服电机可以直接与第一级传动机构的第一级丝杠相连，而无需设置减速器和传动箱。

  可选的，上述多级伸缩电动缸还包括：无线控制装置，无线控制装置与伺服电机相连。

  无线控制装置包含：无线接收模块、无线发射模块和控制模块。无线发射模块用于向无线接收模块发出控制信号。无线接收模块用于接收并向控制模块发送第一控制信号。控制模块用于接收第一控制信号，并向伺服电机发出第二控制信号。伺服电机用于接收并根据第二控制信号，实现电机的启停和正反转。这样，能轻松实现对于该多级伸缩电动缸的无线遥控，提高了操作的灵活性。

  为了更详细地说明本发明所提供的多级伸缩电动缸，下面以一种三级伸缩电动缸为例具体说明。

  参考图1所示，该三级伸缩电动缸包括：缸筒22，设置在缸筒22内、且依次套设的三级传动机构，其中，第一级传动机构包括：第一级丝杠5、第一级推杆11和第一级螺母6，第二级传动机构包括：第二级丝杠7、第二级推杆12和第二级螺母8，第三级传动机构包括：第三级丝杠9、第三级推杆13和第三级螺母10。

  每级螺母包括：设有内螺纹的本体和设置在本体端部的延长部，延长部围绕本体的开口。本体套接在丝杠上。延长部的末端与推杆的一端固定连接。这里以第一级螺母为例进行说明，参考图2所示，第一级螺母6包括：设有内螺纹的本体61和设置在本体61端部的延长部62，延长部62围绕本体61的开口。本体61套接在第一级丝杠5上。延长部62的末端与第一级推杆11的一端固定连接。

  参考图1所示，除第三级螺母10外，其余每级螺母（即第一级螺母6和第二级螺母8）的本体的外表面设置两条外环形滚道（图1未标记）。以第一级螺母为例，参考图2所示，第一级螺母6的本体61的外表面设置两条外环形滚道63。参考图1所示，除第一级丝杠5外，其余每级丝杠内表面设置有两条内环形滚道（图1未标记）；上述电动缸还包括：2级滚珠，每级滚珠嵌入在当前级螺母的外环形滚道和下一级丝杠的内环形滚道之间；参考图1所示，第一级滚珠18嵌入在第一级螺母6的外环形滚道（图1未标记）和第二级丝杠7的内环形滚道（图1未标记）之间；第二滚珠19嵌入在第二级螺母8的外环形滚道（图1未标记）和第三级丝杠9的内环形滚道（图1未标记）之间。需要说明的是，对于滚珠的嵌入方式不做限定，能够最终靠打孔，将滚珠从孔中嵌入到外环形滚道和内环形滚道之间。当然，在嵌入完毕后，能够最终靠螺塞（例如，图1所示的第一螺塞20和第二螺塞21）将孔封闭。

  上述电动缸还包括：2级传动键；除第3级丝杠外，其余每级丝杠的末端均设置传动键，相邻两级丝杠通过上述传动键传动；参考图1所示，第一级丝杠5和第二级丝杠7通过第一级传动键14传动；第二级丝杠7和第三级丝杠9通过第二级传动键（图1未示出）传动。

  上述电动缸还包括：3级导向键，其中，第一级导向键25设置在第一级推杆11和缸筒22之间，其余每级导向键（图1未示出）设置在当前级推杆和上一级推杆之间。

  参考图1所示，该三级伸缩电动缸还包括：伺服电机23、减速器24和传动箱，减速器24分别与伺服电机23和传动箱相连，传动箱包括：齿轮箱盖1、齿轮2和齿轮箱3；第一级丝杠5与传动箱相连，这样，在减速器的控制下，伺服电机提供的动力经由传动箱后，带动第一级传动机构的第一级丝杠转动，第一级丝杠转动后以带动第一级推杆和其他级传动机构的运动，从而完成整体传动。为了对第一级丝杠起到支撑和固定作用，上述三级伸缩电动缸还包括：位于缸筒22和第一级丝杠5之间的轴承4。

  参考图1所示，该三级伸缩电动缸还包括：设置在第三级推杆13末端的连接法兰16，以方便与其他结构连接，以此来实现带载传动。为减少相邻两级丝杠之间的摩擦，在第一级丝杠5和第二级丝杠7的末端分别设置有第一级支撑环15和第二级支撑环（图1未标记）；为减少第三级丝杠9和第三级推杆13之间的摩擦，在第三级丝杠9的末端设置有第三级支撑环（图1未标记）。

  为了保护各级传动机构，参考图1所示，在缸筒22外表面还设置有两个接近开关17，当第一级传动机构运动到接近开关的附近位置时，即停止运动。

  上述三级伸缩电动缸还包括：无线未示出），无线控制装置与伺服电机相连。无线控制装置包含：无线接收模块、无线发射模块和控制模块。无线发射模块用于向无线接收模块发出控制信号。无线接收模块用于接收并向控制模块发送第一控制信号。控制模块用于接收第一控制信号，并向伺服电机发出第二控制信号。伺服电机用于接收并根据第二控制信号，实现电机的启停和正反转。这样，能轻松实现对于该多级伸缩电动缸的无线遥控，提高了操作的灵活性。

  在减速器的控制下，伺服电机提供的动力经由传动箱后，带动第一级传动机构的第一级丝杠旋转；第一级螺母与第一级推杆连成一体，且通过第一级导向键周向限位，当第一级丝杠旋转时，第一级螺母和第一级推杆整体做直线运动；同时，第一级螺母与第二级丝杠通过嵌入滚珠的内外环形滚道连接为一体，第一级丝杠做旋转运动会通过第一级传动键传动，使得第二级丝杠旋转，进而带动第二级螺母和第二级推杆做直线运动；第二级螺母与第三级丝杠通过嵌入滚珠的内外环形滚道连接为一体，第二级丝杠做旋转运动会通过第二级传动键传动，使得第三级丝杠旋转，进而带动第三级螺母和第三级推杆做直线运动，即最终实现了三级传动。

  以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围以内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。