一种大推力电动缸的制作方法

1.本发明属于电动缸技术领域，特别是涉及一种大推力电动缸。


背景技术：

2.普通电动缸的输出能力通常会受限于电机的功率，若在较高负载的工况下使用，必须选择功率较大的驱动电机，才能保证负载的输出力和移动速度满足要求，但这会导致电动缸的结构尺寸较大。因此在一些特定的工况下，需要使用助力电动缸。
3.现有技术中，如中国专利cn112242777b公开了一种内部气压差动助力电动缸，虽然该助力电动缸能够在向外伸出时提供助力，但是，在返程时，助力会变成返程的阻力，因此需要额外消耗动力，不适用于往复都有负载的工况。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对现有技术所存在的问题，提供一种大推力电动缸，以解决现有技术中的助力电动杆在返程时需要额外消耗动力的问题。
5.上述目的通过下述技术方案实现：一种大推力电动缸，包括：底座，底座上安装有活塞缸体和电机，活塞缸体中设置有传动活塞和丝杠，丝杠包括螺纹段和导向段，电机通过传动组件带动丝杠转动，丝杠用于通过螺纹段带动传动活塞在活塞缸体中导向滑动，传动活塞上固定连接有从活塞缸体中滑动伸出的活塞杆，活塞缸体中传动活塞两侧的部分通过液压油路连通；增压组件，包括增压活塞和增压弹簧，增压活塞导向滑动设置在导向段上，增压活塞把活塞缸体分隔成液压腔和安装腔，传动活塞位于液压腔中；控制机构，包括推板、控制套筒和调节组件，推板与控制套筒固定连接，用于压缩增压弹簧，控制套筒的第一端与传动组件传动连接，控制套筒的第二端与丝杠螺纹连接；调节组件具有第一状态和第二状态，在第一状态时，调节组件把控制套筒和丝杠止转连接，控制套筒能够带动丝杠转动，在第二状态时，调节组件把底座和丝杠锁定在一起，控制套筒能够沿丝杠的轴向移动。
6.进一步地，底座上固定设置有止转芯轴，调节组件包括三组卡块组件，分别为第一卡块组件、第二卡块组件和第三卡块组件，第一卡块组件包括第一卡块和第一弹簧，第二卡块组件包括第二卡块和第二弹簧，第三卡块组件包括第三卡块和第三弹簧，第一卡块组件和第二卡块组件沿控制套筒的轴向依次间隔设置在控制套筒上，第三卡块组件设置在止转芯轴上，用于把止转芯轴和丝杠止转配合以使调节组件处于第二状态，第一卡块和第二卡块用于使丝杠和控制套筒止转配合并挤压第三卡块以解除止转芯轴和丝杠的止转配合，进而使调节组件处于第一状态。
7.进一步地，控制套筒的内壁面上设置有容纳第一卡块组件和第二卡块组件的卡块容纳孔，丝杠的端面上设置有供止转芯轴插入的芯轴沉孔，止转芯轴的外周面上设置有用
于容纳第三卡块组件的沉槽，丝杠的外周面上设置有贯穿芯轴沉孔内壁的卡块插孔，卡块插孔用于供第一卡块和第二卡块通过以挤压第三卡块组件，芯轴沉孔的内壁面上设置有用于供第三卡块弹出的限位槽。
8.进一步地，第一卡块上设置有第一引导斜面，第二卡块上设置有第二引导斜面，第一引导斜面和第二引导斜面背向设置，分别用于与卡块插孔的两个相对的侧壁配合以使第一卡块或第二卡块退出卡块插孔。
9.进一步地，传动组件包括驱动轮、传动带和传动轮，驱动轮固定在电机的输出轴上，传动轮和驱动轮通过传动带传动连接，控制套筒和传动轮通过传动结构传动连接，控制套筒能够沿传动轮的轴向滑动。
10.进一步地，传动结构包括花键以及与花键适配的键槽，传动轮内部设置有沿传动轮的轴向延伸的安装腔，花键设置在安装腔的内壁面上，键槽设置在控制套筒的外周面上。
11.进一步地，还包括助力均衡机构，助力均衡机构包括均衡弹簧、弹簧压板、均衡活塞、锁定组件和解锁组件，弹簧压板、均衡弹簧和均衡活塞均套设在增压活塞上，锁定组件用于把均衡活塞锁定在活塞缸体中，解锁组件固定在增压活塞上，用于使锁定组件解除对均衡活塞的锁定，弹簧压板用于在解锁组件的推动下压缩均衡弹簧。
12.进一步地，锁定组件包括锁定卡块和锁定弹簧，活塞缸体的内壁面上设置有锁定沉槽，锁定组件导向滑动设置在锁定沉槽中，锁定卡块上设置有解锁斜面和用于约束均衡活塞的卡槽。
13.进一步地，解锁组件包括解锁锥柱和解锁插块，解锁锥柱包括锥柱段和顶推段，锥柱段的外周面为圆台侧面，锥柱段的第一端能够沿增压活塞的径向导向滑动，弹簧压板上设置有供锥柱段通过的通孔，顶推段设置在锥柱段的第二端上，顶推段上设置有用于顶推锁定卡块的解锁斜面的顶推斜面，弹簧压板上还设置有与通孔连通的推块插孔，解锁插块插装在推块插孔中以用于对解锁锥柱进行限位，从而使解锁锥柱能够推动弹簧压板压缩均衡弹簧。
14.进一步地，传动活塞上设置有穿孔，穿孔形成液压油路。
15.本发明的有益效果是：本发明的大推力电动缸在使用时，当活塞杆向外伸出时，调节组件从第一状态切换到第二状态，控制套筒沿丝杠的轴向移动，使推板压缩增压弹簧，进而增压活塞能够为液压油提供压力，从而使液压油能够为活塞杆提供助力，调节组件恢复至第一状态，控制套筒带动丝杠转动。当活塞杆返程时，调节组件能够切换到第二状态，控制套筒沿丝杠的轴向返回，不再挤压增压弹簧，进而增压活塞不再对液压油提供压力，传动活塞以及活塞杆在返回时受到的液压油的阻力较小，需要额外消耗的动力较小，能够适用于往复都有负载的工况。
附图说明
16.图1为本发明的大推力电动缸的实施例1的结构示意图；图2为图1的主视图；图3为图2的大推力电动缸的内部的结构示意图；图4为图3的a处的局部放大图；图5为图4的b处的局部放大图；
图6为图4的c处的局部放大图；图7为图2中的大推力电动缸的丝杠、止转芯轴和控制套筒的结构示意图；图8为图7中的d处的局部放大图；图9为图2中的大推力电动缸的部分结构被剖切后的示意图；其中：100、底座；101、止转芯轴；102、沉槽；103、电机；104、丝杠；105、卡块插孔；106、芯轴沉孔；107、活塞缸体；108、引导槽；109、第一轴承；110、传动活塞；112、活塞杆；120、传动组件；122、驱动轮；124、传动带；126、传动轮；127、花键；200、增压组件；210、增压活塞；220、增压弹簧；301、推板；310、控制套筒；311、键槽；312、卡块容纳孔；320、调节组件；321、第一卡块；322、第一引导斜面；323、第一弹簧；324、第二卡块；325、第二引导斜面；326、第二弹簧；327、第三卡块；328、第三弹簧；401、均衡弹簧；410、弹簧压板；420、均衡活塞；430、锁定组件；432、锁定卡块；433、解锁斜面；435、锁定弹簧；440、解锁组件；442、解锁锥柱；443、顶推斜面；445、解锁插块。
具体实施方式
17.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
18.本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。
19.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
20.下面结合说明书附图及具体实施方式，对本发明的大推力电动缸进行说明。
21.本发明的大推力电动缸的实施例1：如图1至图9所示，本实施例的大推力电动缸包括底座100、活塞缸体107、增压组件200、控制机构和电机103，本实施例中，电机103选用伺服电机，在其它实施例中，也可以采用普通电机或者变频电机，活塞缸体107和电机103安装在底座100上，活塞缸体107中设置有传动活塞110和丝杠104，丝杠104包括螺纹段和导向段，电机103通过传动组件120带动丝杠104转动，丝杠104通过螺纹段带动传动活塞110在活塞缸体107中导向滑动，传动活塞110上固定连接有从活塞缸体107中导向滑动伸出的活塞杆112，活塞杆112用于输出动力。
22.增压组件200包括增压活塞210和增压弹簧220，增压活塞210导向滑动设置在导向
段上，增压活塞210把活塞缸体107分隔成液压腔和安装腔，液压腔用于容纳液压油，传动活塞110位于液压腔中，增压弹簧220位于安装腔中。活塞缸体107中传动活塞110两侧的部分通过液压油路连通，本实施例中，传动活塞110上设置有沿其轴向延伸的通油孔，通油孔构成液压油路。
23.控制机构包括推板301、控制套筒310和调节组件320，推板301为固定在控制套筒310的外周面上的环形板，用于推压增压弹簧220，增压弹簧220的一端固定在推板301上，控制套筒310和活塞缸体107之间设置有第一轴承109，控制套筒310的第一端与传动组件120传动连接，控制套筒310的第二端与丝杠104螺纹连接。具体地，控制套筒310的内壁面上设置有内螺纹，丝杠104的导向段的外周面上设置有外螺纹，控制套筒310与丝杠104螺纹连接在一起，传动组件120包括驱动轮122、传动带124和传动轮126，电机103的输出轴伸入底座100中，驱动轮122固定在电机103的输出轴上，传动轮126通过第二轴承转动设置在底座100上，传动轮126和驱动轮122通过传动带124传动连接。控制套筒310和传动轮126通过传动结构传动连接，具体地，传动结构包括花键127和与花键127适配的键槽311，传动轮126内部设置有沿传动轮126的轴向延伸的安装腔，花键127设置在安装腔的内壁面上，键槽311设置在控制套筒310的外周面上，控制套筒310能够在安装腔中沿传动轮126的轴向滑动。采用花键127和键槽311作为传动结构，能够使控制套筒310受力较为均匀。
24.底座100上固定设置有止转芯轴101，调节组件320包括三组卡块组件，分别为第一卡块321组件、第二卡块324组件和第三卡块327组件，第一卡块321组件包括第一卡块321和第一弹簧323，第二卡块324组件包括第二卡块324和第二弹簧326，第三卡块327组件包括第三卡块327和第三弹簧328， 其中，第一弹簧323、第二弹簧326和第三弹簧328提供的弹力依次减小。调节组件320具有第一状态和第二状态，在第一状态时，调节组件320把控制套筒310和丝杠104止转连接，控制套筒310能够带动丝杠104转动，在第二状态时，调节组件320把底座100和丝杠104锁定在一起，控制套筒310能够沿丝杠104的轴向移动。
25.控制套筒310的内壁面上沿控制套筒310的轴向依次设置有容纳第一卡块321组件和第二卡块324组件的卡块容纳孔312，使第一卡块321组件和第二卡块324组件沿控制套筒310的轴向依次间隔设置在控制套筒310的内壁上。
26.丝杠104朝向止转芯轴101的一端的端面上设置有供止转芯轴101插入的芯轴沉孔106，止转芯轴101的外周面上设置有用于容纳第三卡块327的沉槽102，沉槽102的底面上设置有三个用于容纳第三弹簧328的弹簧容纳孔，当第三卡块327被完全压入沉槽102中时，第三卡块327的外周面与止转芯轴101的外周面平齐。丝杠104的外周面上设置有贯穿芯轴沉孔106内壁的卡块插孔105，卡块插孔105用于供第一卡块321和第二卡块324通过以挤压第三卡块327组件，芯轴沉孔106的内壁面上设置有用于供第三卡块327弹出的限位槽，当第三卡块327没有被第一卡块321或者第二卡块324定压时，第三弹簧328使第三卡块327进入限位槽中，从而使第三卡块327伸入限位槽中，第三卡块327把止转芯轴101和丝杠104止转配合，使得调节组件320处于第二状态。当第一卡块321或第二卡块324插入卡块插孔105中时，第一卡块321或第二卡块324会挤压第三卡块327以解除止转芯轴101和丝杠104的止转配合，使得调节组件320处于第一状态。
27.第一卡块321上设置有第一引导斜面322，第二卡块324上设置有第二引导斜面325，第一引导斜面322和第二引导斜面325背向设置，分别用于与卡块插孔105的两个相对
的侧壁导向配合。
28.为了使活塞杆112输出的推力更加稳定，本发明的大推力电动缸还包括助力均衡机构，助力均衡机构包括均衡弹簧401、弹簧压板410、均衡活塞420、锁定组件430和解锁组件440，增压活塞210包括安装段和活塞段，活塞段与活塞缸体107的内壁面滑动密封配合，安装段的直径小于活塞段的直径，弹簧压板410、均衡弹簧401和均衡活塞420均套设在安装段上，锁定组件430包括锁定卡块432和锁定弹簧435，活塞缸体107的内壁面上设置有锁定沉槽102，锁定组件430导向滑动设置在锁定沉槽102中，锁定卡块432上设置有卡槽和解锁斜面433，当锁定弹簧435没有被压缩时，锁定弹簧435顶推锁定卡块432，使卡槽卡在均衡活塞420上，由于锁定卡块432被锁定沉槽102约束，因此均衡活塞420不能在活塞缸体107中滑动。
29.解锁组件440包括解锁锥柱442和解锁插块445，解锁锥柱442包括锥柱段和顶推段，锥柱段的外周面为圆台侧面，增压活塞210的活塞段上设置有沿径向延伸的导向滑槽，锥柱段的第一端导向滑动设置在导向滑槽中，弹簧压板410上设置有供锥柱段通过的通孔，顶推段设置在锥柱段的第二端上，顶推段上设置有用于顶推锁定卡块432的解锁斜面433的顶推斜面443。弹簧压板410上还设置有沿径向延伸且与通孔连通的推块插孔，解锁插块445插装在推块插孔中以用于对解锁锥柱442进行限位，从而使解锁锥柱442能够推动弹簧压板410压缩均衡弹簧401。为了使解锁锥柱442能够移动，在活塞缸体107的内壁面上设置有用于对解锁插块445进行引导的引导槽108，引导槽108具有竖向挡止面和弧形引导面，当弹簧压板410移动到引导槽108的位置时，解锁锥柱442能够推动解锁插块445平滑上移，使解锁插块445与竖向挡止面相挡止，从而把弹簧压板410锁定，均衡弹簧401的储能过程结束，同时解锁锥柱442能够继续前进并顶推锁定卡块432，锁定卡块432上移进入锁定沉槽102中，均衡活塞420不再被约束，均衡弹簧401推动均衡活塞420前进，为液压油进行增压。
30.本实施例的大推力电动缸的使用过程如下所述：本实施例的大推力电动缸在未工作的状态下，第一卡块321插入卡块插孔105中并把第三卡块327完全压入沉槽102中，调节组件320处于第一状态，把控制套筒310和丝杠104止转连接。当需要进行作业时，启动电机103，电机103通过传动组件120带动控制套筒310旋转。如果活塞杆112上的负载较小，则丝杠104旋转时遇到的阻力较小，控制套筒310旋转时，丝杠104对第一卡块321的作用力没有克服第一弹簧323的预紧力，因此，第一卡块321依然把控制套筒310和丝杠104止转连接，控制套筒310和丝杠104之间不会发生相对运动，增压弹簧220没有被压缩，液压油不对传动活塞110施加压力，没有助力作用。
31.如果活塞杆112上的负载较大，则丝杠104旋转时遇到的阻力较大，控制套筒310顺时针旋转时，在第一卡块321上的第一引导斜面322的引导下，丝杠104对第一卡块321的作用力克服第一弹簧323的预紧力，使第一卡块321从卡块插孔105中缩回并被挤压进卡块容纳孔312中，由于没有第一卡块321的约束，因此第三卡块327在第三弹簧328的作用下上浮进入限位槽中，把止转芯轴101和丝杠104止转配合，调节组件320处于第二状态，进而丝杠104和控制套筒310之间仅通过螺纹连接，控制套筒310将沿丝杠104的轴向前进，第二卡块324组件也随着控制套筒310移动，推板301将挤压增压弹簧220，增压弹簧220会对增压活塞210施加压力，由于液压油不可压缩，因此增压活塞210会对液压油增压，从而液压油能够对活塞杆112提供助力。
32.当第二卡块324组件移动到卡块插孔105的位置时，在第二弹簧326的作用下，第二卡块324插入卡块插孔105中，第三卡块327重新被压入沉槽102中，第二卡块324把控制套筒310和丝杠104止转配合在一起，卡块组件处于第一状态，由于第二引导斜面325与第一引导斜面322背向设置，因此当控制套筒310顺时针转动时，第二引导斜面325不会把第二卡块324引导出卡块插孔105，在第二卡块324的作用下，控制套筒310能够带动丝杠104转动，进而丝杠104能够使传动活塞110移动，再结合液压油的助力，使得活塞杆112能够输出较大的推力。
33.随着活塞杆112从活塞缸体107中伸出，液压腔中的空间不断增大，液压油的压强将逐渐降低，在此过程中，增压弹簧220将推动增压活塞210向靠近传动活塞110的方向移动，增压活塞210将对液压油进行挤压，从而减缓液压油的压强的衰减速度。由于解锁插块445被活塞缸体107约束，解锁插块445会顶压在解锁锥柱442上，进而增压活塞210会通过解锁锥柱442带动弹簧压板410移动，弹簧压板410推动均衡弹簧401，由于均衡活塞420被锁定组件430固定，因此均衡弹簧401会被压缩，从而使增压弹簧220的势能被均衡弹簧401储存，即用于减缓液压油的压强降低的弹簧势能被部分储存，增压弹簧220的最大推力被削弱。当弹簧压板410移动到引导槽108的位置时，在弧形引导面的引导下，解锁锥柱442能够推动解锁插块445平滑上移进入引导槽108，从而把弹簧压板410锁定，均衡弹簧401的储能过程结束，同时解锁锥柱442能够继续前进并顶推锁定卡块432，锁定卡块432上移进入锁定沉槽102中，均衡活塞420不再被约束，均衡弹簧401储存的势能释放，和增压弹簧220一起推动均衡活塞420前进，给液压油施加压力，减缓液压油的压强的衰减速度。因此，增压弹簧220的最大推力被削减，被削减的部分被弥补到了后续增压弹簧220推力减小的行程中，从而能够使液压油的压强衰减的较为平稳，活塞杆112的推力较为稳定。
34.当需要收回活塞杆112时，使电机103反转，控制套筒310相对于丝杠104反转，由于第二压簧的弹力较小，而此时液压油中还存在一定的压强，再加上驱动丝杠104转动所需的力，因此，在第二引导斜面325的引导下，第二压块被卡块插孔105的侧壁挤出并缩回至卡块容纳槽中，由于没有第二卡块324的约束，因此第三卡块327在第三弹簧328的作用下上浮进入限位槽中，把止转芯轴101和丝杠104止转配合，卡块组件处于第二状态，进而丝杠104和控制套筒310之间仅通过螺纹连接，控制套筒310将沿丝杠104的轴向后退，第二卡块324组件也随着控制套筒310移动，推板301不再约束增压弹簧220并带动增压弹簧220后退。由于增压弹簧220不再顶压增压活塞210，因此在液压油的推动下，均衡活塞420、增压活塞210以及增压活塞210上的弹簧压板410复位，解锁组件440和锁定组件430复位，液压油的压力被释放。
35.当第一卡块321组件重新插入卡块插孔105中时，第三卡块327完全压入沉槽102中，调节组件320把控制套筒310和丝杠104止转连接，卡块组件恢复至第一状态。随着电机103的继续转动，控制套筒310将带动丝杠104转动，使丝杠104带动传动活塞110以及传动活塞110上的活塞杆112后退，由于液压油的压力已经被释放，因此传动活塞110在后退时受到液压油的阻力较小，需要额外消耗的动力较小，使得本发明的大推力电动杆在往复行程的工况中也能够使用，且能耗较低。
36.在其他实施例中，液压油路由活塞缸体外壁上设置的连通管道形成，连通管道的两端开口分别与液压腔和安装腔连通。
37.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
38.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。