直线推出电机组件的制作方法

1.本发明涉及动力设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种直线推出电机组件。


背景技术：

2.直线推出电机组件在推动负载的过程中，推出力作用线应当与丝杠轴线在同一条直线上，这样可以在实现直线推出运动的同时，保证推出运动具有较高的平稳性。
3.一般情况下，电机组件与负载采用串联方式，在长度上占用的空间较大。在某些特殊领域中，受空间布局限制，直线推出电机组件与负载需要并排布局，以缩小长度方向上的尺寸，在这种情况下，就需要直线推出电机组件具备侧边推出功能。
4.基于现有的直线推出电机组件结构，如果直线推出电机组件采用单侧边推出，丝杠将会承受较大的弯矩，从而导致丝杠产生较大的变形，产生较大的阻力，严重影响直线推出电机组件的工作。


技术实现要素：

5.综上所述，如何解决传统直线推出电机组件所存在的单侧边推出阻力较大的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
6.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种直线推出电机组件，该直线推出电机组件包括：
8.电机，所述电机包括有电机轴，用于输出旋转运动；
9.单侧边推拉力滚珠丝杠副，所述单侧边推拉力滚珠丝杠副包括有与所述电机轴动力连接的丝杠以及与所述丝杠配合用于将所述丝杠的旋转运动转换成直线运动的丝杠游块，所述丝杠游块上设置有与其联动并可进行直线运动的联动凸台；
10.连接块，所述连接块用于连接到负载机构上，所述连接块与所述联动凸台连接、用于实现直线运动的输出。
11.优选地，在本发明所提供的直线推出电机组件中，本发明还包括丝杠机壳；所述丝杠可旋转地设置于所述丝杠机壳内，于所述丝杠机壳上设置有与所述丝杠平行的机壳滑槽，所述联动凸台可滑动地设置于所述机壳滑槽中并通过所述机壳滑槽对所述丝杠游块周向限位。
12.优选地，在本发明所提供的直线推出电机组件中，还包括有用于实现减速增扭的减速系统；所述电机通过所述减速系统与所述丝杠动力连接。
13.优选地，在本发明所提供的直线推出电机组件中，所述减速系统为同侧输入输出定轴齿轮减速器；所述减速系统包括有输入齿轮以及输出轴，所述输入齿轮与所述电机的电机轴固定连接，所述输出轴与所述丝杠形成一体式结构。
14.优选地，在本发明所提供的直线推出电机组件中，沿所述丝杠的轴向，所述丝杠机壳的一端为固定端，所述丝杠机壳的另一端为游动端，所述固定端设置有角接触轴承，所述游动端设置有深沟球轴承，所述电机靠近所述固定端设置，所述丝杠通过所述角接触轴承
以及所述深沟球轴承可旋转地设置于所述丝杠机壳上。
15.优选地，在本发明所提供的直线推出电机组件中，所述电机设置有电机制动器。
16.优选地，在本发明所提供的直线推出电机组件中，所述电机制动器为摩擦盘式制动器，所述电机制动器与所述电机的电机轴花键连接。
17.优选地，在本发明所提供的直线推出电机组件中，所述丝杠游块为滚珠螺母。
18.优选地，在本发明所提供的直线推出电机组件中，所述联动凸台与所述机壳滑槽之间具有0.01mm～0.05mm的间隙。
19.优选地，在本发明所提供的直线推出电机组件中，所述联动凸台为圆柱体结构，所述联动凸台的轴线与所述丝杠的轴线垂直，所述连接块为平板结构，所述连接块上设置有用于卡装所述联动凸台的u形卡槽。
20.与现有技术相比，本技术的有益效果如下：
21.本发明提供了一种直线推出电机组件，包括：电机，电机包括有电机轴，用于输出旋转运动；单侧边推拉力滚珠丝杠副，单侧边推拉力滚珠丝杠副包括有与电机轴动力连接的丝杠以及与丝杠配合用于将丝杠的旋转运动转换成直线运动的丝杠游块，丝杠游块上设置有与其联动并可进行直线运动的联动凸台；连接块，连接块用于连接到负载机构上，连接块与联动凸台连接、用于实现直线运动的输出。
22.通过上述机构设计，电机用于输出旋转运动和动力，单侧边推拉力滚珠丝杠副与电机动力连接，能够通过丝杠与丝杠游块的配合将电机输出的旋转运动转换成直线运动并通过丝杠游块将直线运动输出，同时通过丝杠游块将动力输出，连接块与丝杠游块以及负载机构连接，这样就能够实现负载机构的侧边推出与拉回。本发明结构设计合理、紧凑，解决了传统直线推出电机组件所存在的单侧边推出阻力较大的问题。
附图说明
23.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
24.图1为本发明实施例中直线推出电机组件的结构示意图；
25.图2为本发明实施例中直线推出电机组件的局部剖视图。
26.在图1和图2中部件名称与附图标记的对应关系为：
27.电机1、减速系统2、丝杠3、丝杠机壳4、角接触轴承5、深沟球轴承6、电机制动器7、联动凸台8、连接块9。
具体实施方式
28.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述
29.为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
30.在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是
为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
31.请参考图1和图2，其中，图1为本发明实施例中直线推出电机组件的结构示意图；图2为本发明实施例中直线推出电机组件的局部剖视图。
32.本发明的目的在于提供一种能够实现侧边推拉力、具有锁定功能的电机组件，通过上位机(现有结构)的控制，能够实现侧边推出、侧边拉回、在任意位置锁定的功能，同时电机组件还具备体积小、重量轻、输出力大等优点。
33.为了实现上述目的，本发明提供了一种直线推出电机组件，该直线推出电机组件不仅能够输出直线运动，而且其所输出的直线运动还是单侧推出直线运动。
34.在本发明中，该直线推出电机组件包括如下组成结构：
35.1、电机1。
36.本发明所提供的电机1为带有电机制动器7的电机1。
37.在现有技术中，电机1都会设置一根用于输出旋转运动的电机轴，电机轴相对于电机本体(电机壳体)两端伸出，其中一端为动力输出端，可以直接与负载机构或者与变速系统(减速系统2)连接(一般为键连接)，其另一端可以为制动端，用于安装电机制动器7，通过电机制动器7实现电机轴的减速制动或旋转锁定。
38.本发明所提供的电机1可以是步进电机或者伺服电机，电机1设置有电机轴，用于输出旋转运动，同时本发明在电机轴的制动端安装有电机制动器7，具体地，电机制动器7为摩擦盘式制动器，电机制动器7与电机1的电机轴花键连接。
39.摩擦盘式制动器包括有通过轴套安装在电机轴上的制动端盖，套设置在电机轴上并相对于电机1固定设置的线圈座，在线圈座内设置有制动弹簧以及制动线圈，在线圈座上通过制动弹簧设置有压力盘，压力盘设置在线圈座与制动端盖之间。在制动线圈未通电的状态下，制动弹簧推动压力盘抵在制动端盖上，从而实现电机轴的制动，在制动线圈通电时，制动线圈产生磁吸力以抵消制动弹簧的部分弹力或者全部弹力，从而减弱或者完全抵消压力盘对制动端盖的压力(使得摩擦力减小或者消失)，以实现电机1低转速转动或者正常转动。
40.当然，本发明安装在电机1上的电机制动器7还可以采用其他结构形式，例如盘式制动器、鼓式制动器等，但是，本发明以采用摩擦盘式制动器为最优设计方案。
41.2、单侧边推拉力滚珠丝杠副。
42.单侧边推拉力滚珠丝杠副实际上就是滚珠丝杠副，但是本发明却与现有技术中的滚珠丝杠副有所不同，本发明所采用滚珠丝杠副能够实现单侧边推拉力的输出。
43.具体地，单侧边推拉力滚珠丝杠副包括有与电机轴动力连接的丝杠3(上述的动力连接是指电机1的电机轴所传递的旋转运动或者扭矩最终能够传递到丝杠3上，从而使得丝杠3进行旋转运动并可传递扭矩)以及与丝杠3配合用于将丝杠3的旋转运动转换成直线运动的丝杠游块(丝杠3与丝杠游块之间通过螺纹结构实现旋转运动与直线运动的转换，最简单的结构就是丝杠3的外表面设置有外螺纹，丝杠游块设置有内螺纹，将丝杠游块安装到丝杠3上并螺纹配合，同时对丝杠游块进行轴向旋转限位，就可以通过丝杠游块将丝杠3的旋
转运动转换成其自身的直线运动)，丝杠游块上设置有与其联动并可进行直线运动的联动凸台8，具体而言，联动凸台8就是一个力传递结构，联动凸台8固定设置在丝杠游块上，能够将丝杠游块的直线运动输出，以实现负载机构的推拉直线运动。
44.具体地，丝杠游块为滚珠螺母。
45.在本发明的优选实施方式中，丝杠游块采用金属结构，联动凸台8也采用金属结构，联动凸台8可以一体成型在丝杠游块上，也可以通过螺栓、法兰等结构固定安装在丝杠游块上。
46.进一步地，单侧边推拉力滚珠丝杠副还包括丝杠机壳4，丝杠机壳4安装在丝杠架上，丝杠架为金属构架，丝杠架不仅用于实现单侧边推拉力滚珠丝杠副的安装，同时还具有本发明其他结构(例如电机1、减速系统2等)的安装。丝杠机壳4为壳体结构，丝杠机壳4的两端为带孔的止口(孔用于安装轴承)，中间由通孔贯穿，丝杠机壳4的侧边开有机壳滑槽。丝杠机壳4上一端止口直径与角接触轴承5的外径相同，并且，角接触轴承5可与同侧输入输出定轴齿轮减速器的轴承座孔配合。
47.本发明不对丝杠架的具体结构进行限定，以能够稳定安装电机1以及单侧边推拉力滚珠丝杠副为准，再进一步地，电机1位于单侧边推拉力滚珠丝杠副的上侧并位于单侧边推拉力滚珠丝杠副的一端。
48.丝杠机壳4安装在丝杠架上，能够罩住丝杠3的大部分结构，同时丝杠游块完全被罩在丝杠机壳4内。通过设置丝杠机壳4，能够将本发明中的绝大部分旋转运动结构遮挡起来进行保护，其既能够提高本发明运行的稳定性，又能够提高本发明使用的安全性。
49.在本发明中，丝杠机壳4采用金属材料制造而成，丝杠机壳4为壳体结构，丝杠3可旋转地设置于丝杠机壳4内。根据丝杠游块的运动轨迹，本发明于丝杠机壳4上设置有与丝杠3平行的机壳滑槽(长直圆孔槽)，联动凸台8可滑动(联动凸台8随丝杠游块一起运动)地设置于机壳滑槽中并通过机壳滑槽对丝杠游块周向限位。
50.机壳滑槽的宽度根据联动凸台8的直径设定，机壳滑槽的宽度等于联动凸台8的直径，这样在联动凸台8运动时与机壳滑槽的的上下侧边同时摩擦。或者，机壳滑槽的宽度略大于联动凸台8的直径，具体地，联动凸台8与机壳滑槽之间具有0.01mm～0.05mm的间隙。由上述可知，联动凸台8在机壳滑槽内是进行往复运动，同时联动凸台8又兼具对丝杠游块的周向限位功能，因此，基于机壳滑槽宽度略大于联动凸台8直径的实施方式中，联动凸台8在随丝杠游块沿单向(设定为正向)运动时，联动凸台8会与机壳滑槽的某一侧边(设定为上侧边)相抵并摩擦滑动，联动凸台8在随丝杠游块沿另一个方向的单向(设定为反向)运动时，联动凸台8会与机壳滑槽的另一侧边(设定为下侧边)相抵并摩擦滑动。联动凸台8与机壳滑槽之间具备0.01mm～0.05mm的间隙，既能够保证联动凸台8稳定运行，又能够使得联动凸台8仅与机壳滑槽的单侧边滑动接触降低了摩擦力(摩擦力降低，则能量损耗减小，机械结构使用寿命更长)。
51.基于上述结构(设置有丝杠机壳4的实施例中)，本发明还提出了如下结构优化：沿丝杠3的轴向，丝杠机壳4的一端为固定端(固定端是指在丝杠3安装到丝杠机壳4上时，丝杠3位于固定端的一端固定设置)，丝杠机壳4的另一端为游动端(游动端是指在丝杠3安装到丝杠机壳4上时，丝杠3位于游动端的一端可以进行微小的位置调整，从而改变丝杠3的轴线在空间上的位置姿态)。
52.丝杠3通过轴承安装在丝杠机壳4上，具体地，本发明在丝杠机壳4的固定端设置了角接触轴承5(能够同时承受轴向以及径向作用力)，本发明在丝杠机壳4的游动端设置了深沟球轴承6(能够承受较大的径向作用力)。由于丝杠3位于固定端的一端固定不动，因此，本发明将电机1靠近固定端设置，这样可以保证电机1与丝杠3之间时刻保持可靠且稳定的连接。丝杠3通过角接触轴承5以及深沟球轴承6可旋转地设置于丝杠机壳4上。
53.进一步地，在固定端本发明设置了两个角接触轴承5对丝杠3的一端进行安装。在丝杠机壳4的游动端设置了游动端盖，游动端盖可以相对于丝杠机壳4在垂直于丝杠3周轴线的平面内进行二维位置调整(在位置调整完毕后，游动端盖还可以固定设置在丝杠机壳4上)，深沟球轴承6位置固定地设置在游动端盖上，深沟球轴承6可随游动端盖进行位置微调，从而实现丝杠3另一端的游动(姿态调整)。
54.联动凸台8为力传递结构，在本发明的一个具体实施方式中，联动凸台8为圆柱体结构，联动凸台8的轴线与丝杠3的轴线垂直，连接块9为平板结构，连接块9上设置有用于卡装联动凸台8的u形卡槽。
55.当然，联动凸台8也可以采用其结构形式，例如正四棱柱体结构(长方体结构或者正方体结构)。
56.3、连接块9。
57.连接块9是本发明联动凸台8与负载机构实现动力连接的结构。
58.具体地，连接块9为平板式结构，连接块9上设置有多个通孔结构，这样可以通过螺栓与负载机构实现固定连接。连接块9用于连接到负载机构上(通过螺栓固定)，连接块9与联动凸台8连接(连接块9上设置有用于卡装联动凸台8的u形卡槽)、用于实现直线运动的输出。
59.在本发明中，连接块9由金属材料制造而成，并且，连接块9采用一体式结构。
60.4、减速系统2。
61.减速系统2是本发明中实现电机1与丝杠3连接的传动系统，主要功能是实现减速增扭。本发明还设置了减速系统2，电机1通过减速系统2与丝杠3动力连接。
62.具体地，减速系统2为同侧输入输出(即动力输入与动力输出位于同一侧，这样就能够实现电机1与单侧边推拉力滚珠丝杠副采用竖直罗列安装结构)定轴齿轮减速器。减速系统2包括有输入齿轮以及输出轴，其中，输入齿轮与电机1的电机轴固定连接(可以为花键连接，也可以在输入齿轮上设置齿轮轴，齿轮轴再通过联轴器与电机轴连接)，输出轴与丝杠3形成一体式结构。
63.本发明提供了一种单侧边直线推出电机组件，该电机组件能够在单侧边推出力作用下防止因弯矩变形导致阻力增大而无法推出的问题出现，该电机组件能够实现单侧边高效率推出。本发明的具体技术方案如下：包括带制动器的电机，带制动器的电机与减速系统的输入端相连，丝杠副组件与减速系统的输出端相连，由电机作为动力源提供动力，动力通过减速系统传递给丝杠副组件，连接块用于丝杠副组件与负载之间的连接，从而可以将丝杠副组件的直线运动(联动凸台8的直线运动)传递给负载。丝杠副组件包括滚珠丝杠3和丝杠机壳4，丝杠机壳4内部设计有长圆柱通孔，单侧边开有u形槽，滚珠丝杠包含滚珠螺母和丝杠轴，滚珠螺母为圆柱形，外圆直径与丝杠机壳长圆柱通孔直径相同，滚珠螺母的一侧设计有圆柱形的联动凸台8，联动凸台8的直径与丝杠机壳4的u形槽宽相同，将滚珠丝杠置于
丝杠机壳中，在电机的带动下，滚珠螺母凸台在丝杠机壳的u形槽内滑动，滚珠螺母外圆与丝杠机壳内孔为滑动摩擦。单侧边直线推出电机组件在带动负载推出动作时，力的作用点作用于滚珠螺母凸台上。由于力的作用线与丝杠轴不在同一条直线上，滚珠丝杠副会承受弯矩，此时设计的丝杠机壳长圆柱通孔支撑滚珠螺母外圆，防止滚珠丝杠副因弯矩变形导致阻力增大，从而实现侧边高效率推出。
64.由上述可知，本发明提供了一种能够实现侧边推拉力并具有锁定功能的电机组件，本发明基于现有的直线推出电机组件结构进行优化设计，能够使得本发明具有体积小，结构布局紧凑，输出力大等优点的同时，本发明还具有在狭小的空间内实现负载的运动和锁定功能。本发明所提供的电机组件适用于任何需要直线推出或具备任意直线位置锁定功能的场合。
65.本发明所提供的具有侧边推拉力、锁定功能的电机组件包括：带制动器的电机1、定轴齿轮减速器、滚珠丝杠副以及丝杠机壳4。带制动器的电机1在未通电的情况下，制动器处于制动状态，此时本发明所提供的电机组件处于锁定状态。带制动器的电机1在通电的情况下，制动器解锁，电机1通电转动，在与定轴齿轮减速器的齿轮啮合状态下(电机1可通过定轴齿轮减速器实现减速增扭)，电机1的旋转运动可传递给滚珠丝杠副上的丝杠3轴，丝杠3轴在定轴齿轮减速器的减速增扭作用下，丝杠3轴获得较大的输出扭矩，滚珠丝杠副将丝杠3轴的旋转运动(具有较大的扭矩)转换为推出力较大的直线运动，从而实现负载推出。
66.为确保结构的可靠性，滚珠丝杠副上的丝杠3轴由一对角接触轴承5(两个角接触轴承5)和一个深沟球轴承6进行支撑，一对角接触轴承5作安装在丝杠机壳4的固定端上，支撑齿轮和丝杠3，深沟球轴承6安装在丝杠机壳4的游动端上，支撑丝杠3另一端，深沟球轴承6设置在游动端并可左右移动，能够保证丝杠3在热胀冷缩的情况下依然能够得到有效支撑。
67.针对现有技术中直线推出电机组件所存在的结构缺陷，本发明基于现有的直线推出电机组件，在其结构基础上设计了能抵消因弯矩产生的丝杠机壳4，在减少自身阻力的同时，还能够有效增大单侧边推出力。通过上述结构设计并分析可知，本发明公开的一种侧边推拉力、锁定功能的电机组件，能够实现高侧边负载条件下的推出、拉回、锁定功能。具体地，电机1通电，输出旋转运动以及动力，通过定轴齿轮减速器实现减速增扭，定轴齿轮减速器将动力传递给滚珠丝杠副，滚珠丝杠副包括有丝杠3和滚珠螺母(丝杠游块)，滚珠螺母的侧边设置有联动凸台8，联动凸台8在丝杠机壳4的机壳滑槽内滑动并带动负载一起做直线运动，实现侧边推出功能。联动凸台8的外圆与丝杠机壳4的机壳滑槽小间隙配合，通过添加润滑剂能降低推出阻力，同时丝杠机壳4的机壳滑槽对联动凸台8起到支撑、限位作用，防止因侧边负载导致滚珠丝杠副变形引起滚珠丝杠副失效的隐患，提高了结构的可靠性。
68.本发明提供了一种直线推出电机组件，在本发明中，该直线推出电机组件包括：电机1，电机1包括有电机轴，用于输出旋转运动；单侧边推拉力滚珠丝杠副，单侧边推拉力滚珠丝杠副包括有与电机轴动力连接的丝杠3以及与丝杠3配合用于将丝杠3的旋转运动转换成直线运动的丝杠游块，丝杠游块上设置有与其联动并可进行直线运动的联动凸台8；连接块9，连接块9用于连接到负载机构上，连接块9与联动凸台8连接、用于实现直线运动的输出。通过上述机构设计，在本发明中，电机1用于输出旋转运动和动力，单侧边推拉力滚珠丝杠副与电机1动力连接，能够通过丝杠3与丝杠游块的配合将电机1输出的旋转运动转换成
直线运动并通过丝杠游块将直线运动输出，同时通过丝杠游块将动力输出，连接块9与丝杠游块以及负载机构连接，这样就能够实现负载机构的侧边推出与拉回。本发明结构设计合理、紧凑，解决了传统直线推出电机组件所存在的单侧边推出阻力较大的问题。
69.以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。