一种内置压力传感器的折返式伺服电缸

1.本发明涉及伺服电缸技术领域，具体为一种内置压力传感器的折返式伺服电缸。


背景技术：

2.随着国民经济和工业能力的快速发展，伺服电缸在军工行业、汽车行业及工程机械等行业都有着广泛的应用：在军工行业中，电缸常用于发射升降平台机构、导弹起竖架及雷达支撑架等装备；在汽车行业中，电缸常用于压装机、测量仪器等；在工程机械行业，电缸常用于自动化生产线上等。
3.伺服电缸是将伺服电机和滚珠丝杆一体化设计的模块化产品，通过同步带轮或联轴器将伺服电机的旋转运动变为直线运动，同时将伺服电机的精准转速控制、精准转数控制、精准转矩控制变成精准速度控制、精准位置控制、精准推力控制，具有高刚性、高精度、超长寿命、维护简单等特点，是高精度直线运动系列的全新革命性产品。
4.现有的伺服电缸大多是将压力传感器外置安装在推杆前端连接头处，即伺服电缸压头的位置，但是压力传感器外置安装的话，受外界环境、撞击等情况，可能会影响压力传感器的精度和使用寿命，进而影响伺服电缸的性能；
5.基于此，我们提出了一种内置压力传感器的折返式伺服电缸。


技术实现要素：

6.(1)解决的技术问题
7.针对现有技术的不足，本发明提供了一种内置压力传感器的折返式伺服电缸，具备压力传感器内置、结构简单紧凑、传动效率高的优点。
8.(二)技术方案
9.为实现上述压力传感器内置、结构简单紧凑、传动效率高的目的，本发明提供如下技术方案：一种内置压力传感器的折返式伺服电缸，包括相互连接的同步箱和缸体，所述缸体内转动设置有滚珠丝杆，所述滚珠丝杆上一左一右分别固定联结有左端推力滚子滚针组合轴承和右端推力滚子滚针组合轴承，所述左端推力滚子滚针组合轴承和右端推力滚子滚针组合轴承的外侧分别过盈装配在左轴承外挡圈和右轴承外挡圈内，所述左轴承外挡圈固定安装在同步箱上，所述左轴承外挡圈与右轴承外挡圈之间固定设置有压电式压力传感器，所述压力传感器与安装在缸体外侧的放大器通过导线电连接。
10.作为本发明的一种优选技术方案，所述滚珠丝杆的输入轴上固定安装有丝杆齿轮，所述丝杆齿轮的外壁通过同步带联结有电机齿轮，所述电机齿轮固定安装在伺服电机的输出轴上，所述伺服电机通过电机挡板固定安装在同步箱的外壁上。
11.作为本发明的一种优选技术方案，所述滚珠丝杆的外壁螺纹连接有推杆连接头，所述推杆连接头的右端固定安装有推动杆，所述推动杆的右端固定安装有前端连接头；所述缸体的右端固定安装有前端盖，所述前端盖的内部固定安装有滑动花键套，所述推动杆活动插设在滑动花键套内，且与滑动花键套之间通过花槽和花键相配合，所述滑动花键套
的右侧还设有前挡圈。
12.作为本发明的一种优选技术方案，所述推杆连接头包括第一连接头、第二连接头和连接销，所述连接销位于第二连接头的内部，所述第一连接头与第二连接头之间通过螺栓固定相连。
13.作为本发明的一种优选技术方案，所述缸体上还设置有第一注油嘴和第二注油嘴。
14.作为本发明的一种优选技术方案，所述同步箱的外侧可拆卸安装有盖板。
15.(三)有益效果
16.与现有技术相比，本发明提供了一种内置压力传感器的折返式伺服电缸，具备以下有益效果：
17.1、该内置压力传感器的折返式伺服电缸，将压力传感器安装在滚珠丝杆上后，左轴承外挡圈和右轴承外挡圈会限制压力传感器的移动，从而确保当伺服电缸运动时不会产生振动干扰，左、右轴承选择的是推力滚子滚针组合轴承，具有很大的轴向刚度且安装方便，能够确保滚珠丝杆在轴向运动时不会产生额外的机械摩擦，同时也能确保装置各零部件的同心度。
18.2、该内置压力传感器的折返式伺服电缸，通过同步带及齿轮将伺服电机和滚珠丝杆连接，即伺服电机带动电机齿轮转动，电机齿轮通过同步带带动丝杆齿轮转动，丝杆齿轮带动滚珠丝杆转动，滚珠丝杆带动推动杆等运动，将伺服电机的精准转速控制、精准转数控制、精准转矩控制变成精准速度控制、精准位置控制、精准推力控制，整体结构简单，可实现折返式运动。
19.3、该内置压力传感器的折返式伺服电缸，将传统的铜套替换为滑动花键套，通过花槽和花键的配合，能够减少滑动摩擦而导致的功率损失，避免在长期运动后出现发热的现象。
附图说明
20.图1为本发明剖面结构示意图；
21.图2为本发明俯视结构示意图；
22.图3为本发明轴测结构示意图；
23.图4为本发明传感器部件结构示意图；
24.图5为本发明推杆连接头结构示意图。
25.图中：1、伺服电机；2、电机挡板；3、同步箱；4、电机齿轮；5、同步带；6、盖板；7、丝杆齿轮；8、锁紧螺母；9、左端推力滚子滚针组合轴承；10、左轴承外挡圈；11、压力传感器；12、右轴承外挡圈；13、右端推力滚子滚针组合轴承；14、防撞块；15、丝杆螺母；16、推杆连接头；161、第一连接头；162、第二连接头；163、连接销；17、滚珠丝杆；18、推动杆；19、滑动花键套；20、前端盖；21、前挡圈；22、前端连接头；23、放大器；24、第一注油嘴；25、缸体；26、第二注油嘴。
具体实施方式
26.实施例：
27.请参阅图1-28.图5，一种内置压力传感器的折返式伺服电缸，包括相互连接的同步箱3和缸体25，缸体25内转动设置有滚珠丝杆17，滚珠丝杆17上依次设置有锁紧螺母8、左端推力滚子滚针组合轴承9、压力传感器11、右端推力滚子滚针组合轴承13、防撞块14、丝杆螺母15、推杆连接头16和推动杆18，在本实施例中，滚珠丝杆17上一左一右分别固定联结有左端推力滚子滚针组合轴承9和右端推力滚子滚针组合轴承13，左端推力滚子滚针组合轴承9和右端推力滚子滚针组合轴承13的外侧分别过盈装配在左轴承外挡圈10和右轴承外挡圈12内，其中左轴承外挡圈10通过四个高强度圆头内六角螺栓固定安装在同步箱3上；
29.左轴承外挡圈10与右轴承外挡圈12之间通过四个高强度圆头内六角螺栓固定设置有压电式压力传感器11，压力传感器11与安装在缸体25外侧的放大器23通过导线电连接；
30.在本实施例中，将压力传感器11安装在滚珠丝杆17上后，左轴承外挡圈10和右轴承外挡圈12会限制压力传感器11的移动，从而确保当伺服电缸运动时不会产生振动干扰，左、右轴承选择的是推力滚子滚针组合轴承，具有很大的轴向刚度且安装方便，能够确保滚珠丝杆17在轴向运动时不会产生额外的机械摩擦，同时也能确保装置各零部件的同心度。
31.在本实施例中，滚珠丝杆17上设置有锁紧螺母8和防撞块14，锁紧螺母8设置在左端推力滚子滚针组合轴承9的左侧，防撞块14设置在右端推力滚子滚针组合轴承13的右侧。
32.滚珠丝杆17的输入轴上固定安装有丝杆齿轮7，丝杆齿轮7的外壁通过同步带5联结有电机齿轮4，电机齿轮4固定安装在伺服电机1的输出轴上，伺服电机1通过电机挡板2固定安装在同步箱3的外壁上，具体的，伺服电机1与电机挡板2之间通过四个高强度圆头内六角螺栓连接，电机挡板2与同步箱3之间通过四个高强度圆头内六角螺栓连接，电机挡板2位于伺服电机1和同步箱3之间，便于调整伺服电机1的安装位置。
33.本发明通过同步带5及齿轮将伺服电机1和滚珠丝杆17连接，即伺服电机1带动电机齿轮4转动，电机齿轮4通过同步带5带动丝杆齿轮7转动，丝杆齿轮7带动滚珠丝杆17转动，滚珠丝杆17带动推动杆18等运动，将伺服电机1的精准转速控制、精准转数控制、精准转矩控制变成精准速度控制、精准位置控制、精准推力控制，整体结构简单，可实现折返式运动。
34.在本实施例中，同步箱3的外侧通过四个沉头内六角螺栓可拆卸安装有盖板6，便于对同步箱3内的构件进行检修。
35.如图1所示，滚珠丝杆17的外壁螺纹连接有推杆连接头16，推杆连接头16的右端固定安装有推动杆18，推动杆18的右端固定安装有前端连接头22；缸体25的右端固定安装有前端盖20，前端盖20的内部固定安装有滑动花键套19，推动杆18活动插设在滑动花键套19内，且与滑动花键套19之间通过花槽和花键相配合，通过花槽和花键的设置，能够限制推动杆18的旋转，其中，在滑动花键套19的右侧还设有前挡圈21，前挡圈21与前端盖20之间通过六个沉头内六角螺栓相连接；
36.本发明将传统的铜套替换为滑动花键套19，通过花槽和花键的配合，能够减少滑动摩擦而导致的功率损失，避免在长期运动后出现发热的现象。
37.在本实施例中，缸体25与同步箱3和前端盖20之间均通过四个高强度圆头内六角螺栓相连接，模块化设计便于拆装。
38.本实施例中的推杆连接头16包括第一连接头161、第二连接头162和连接销163，连接销163位于第二连接头162的内部，第一连接头161与第二连接头162之间通过螺栓固定相连。
39.在缸体25上还设置有第一注油嘴24和第二注油嘴26，方便注射润滑脂，减轻零部件的磨损。
40.本实施例中，所选伺服电机1类型为交流、同步伺服电机，具体的，伺服电机1为汇川ms1系列伺服电机，电压等级为380v，编码器类型为18位多圈编码器，配备油封和制动器功能，驱动器选择sv系列或is系列驱动器。
41.同步带5类型为平顶圆弧齿同步带，具有传动精度高、效率高等特点，其材料主体为聚氨酯(pu)，线芯为凯夫拉线芯，减速齿轮(电机齿轮4和丝杆齿轮7)内置涨紧套，通过高强度拉力螺栓的作用，在内环与轴之间、外环与齿轮之间产生巨大抱紧力以实现机件与轴的无键连接，具有对中精度高、安装调整拆卸方便、强度高、连接稳定可靠等特点。
42.滚珠丝杆17和丝杆螺母15选择thk产品，滚珠丝杆17类型为精密高速化滚珠丝杠，具有高精度、高速进给、高刚度、高加速、低振动、低噪声等性能，丝杆螺母15类型选择全钢球型、预压螺母，通过一定的预压量增加结构的刚度，减小变形量。
43.请参阅图4，压力传感器11类型为压电式力传感器，具有频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等特点，放大器23通过螺栓安装固定在缸体25外侧并通过导线与压力传感器11电连接；所选的两个推力滚子滚针组合轴承采用背靠背的安装方式。