一种电动缸

技术领域

本发明涉及机电产品技术领域，特别是涉及一种电动缸。

背景技术

电动缸的大传动比和高精度一直以来是设计时难以兼顾的两方面，阻碍了电动缸进一步扩大应用范围，因此，如何提供一种传动比大且推进误差小的电动缸，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电动缸，该电动缸不但具有较大的传动比，而且推进过程中的误差较小，有利于进一步扩大电动缸的应用范围。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电动缸，包括位于所述电动缸的缸壳内的电机和行星滚子丝杠，所述行星滚子丝杠包括滚子组件和套于所述滚子组件外的滚筒，所述滚子组件包括行星保持架和安装于所述行星保持架的多个滚子，所述滚子的表面设置有以所述滚子的轴线为中心的波纹棱，所述滚筒的内表面设置有多个卡于所述波纹棱的棱间环槽的环肋，所述滚筒与所述电机的转子固定连接，所述滚筒设置有第一旋转编码器，所述行星保持架设置有第二旋转编码器，所述缸壳设置有与所述第一旋转编码器配合的第一编码器芯片和与所述第二旋转编码器配合的第二编码器芯片。

可选地，在上述电动缸中，所述缸壳包括前端盖、后端盖和与所述电机的定子固定连接的本体，所述前端盖和所述后端盖均与所述本体可拆卸连接，所述后端盖的内侧固定连接有电机控制器。

可选地，在上述电动缸中，所述滚筒的一端通过轴承与所述前端盖连接，另一端通过轴承与所述本体连接。

可选地，在上述电动缸中，所述滚筒与所述转子为一体式结构。

可选地，在上述电动缸中，所述第一旋转编码器为磁编码器、光编码器或电容式编码器。

可选地，在上述电动缸中，所述第二旋转编码器为磁编码器、光编码器或电容式编码器。

根据上述技术方案可知，本发明提供的电动缸中，行星滚子丝杠的滚子表面设置有以滚子的轴线为中心的波纹棱，套于滚子组件外的滚筒则以环肋与波纹棱的棱间环槽相咬合，采用这种结构，导程可以等于丝杠螺距的1/3～1/5，从而获得较大的传动比。同时，行星保持架和滚筒都设置有旋转编码器，分别与缸壳上对应的编码器芯片匹配使用，这样，通过两个旋转编码器所测得的数值可以计算出滚筒和行星保持架二者实际速度差的变化，进而判断出行星滚子丝杠的传动状态，如正常传动或发生打滑，当发生打滑时可以调整电机控制参数如降低加速度值以提高控制平滑性，降低滑动，提升传动效率。综上所述，本发明提供的电动缸不但具有较大的传动比，而且可以判断传动状态改善控制参数，消除推进过程中由于打滑造成的误差，有利于进一步扩大电动缸的应用范围。

附图说明

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的电动缸收缩状态的剖视图；

图2是本发明实施例提供的电动缸伸长状态的剖视图；

图3是本发明实施例提供的电动缸的立体剖视图；

图4是本发明实施例提供的电动缸采用的行星滚子丝杠的立体示意图；

图5是图4所示行星滚子丝杠的另一角度的示意图。

图中标记为：

1、推杆滑套；2、前端盖；3、行星保持架；4、轴承；5、本体；6、后端盖；7、第一旋转编码器；8、第二旋转编码器；9、丝杠；10、电机控制器；11、第二编码器芯片；12、第一编码器芯片；13、转子；14、定子；15、缸壳；16、滚筒；17、滚子。

具体实施方式

为了便于理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

参见图1～图3，本发明实施例提供的电动缸的缸壳15包括前端盖2、本体5和后端盖6，前端盖2和后端盖6均与本体5可拆卸连接，后端盖6的内侧固定连接有电机控制器10。缸壳15内设置有电机和行星滚子丝杠，电机包括转子13和定子14，行星滚子丝杠包括丝杠9、滚子组件和套于滚子组件外的滚筒16，滚子组件包括行星保持架3和安装于行星保持架3的多个滚子17。

电机的定子14与本体5固定连接，滚筒16与电机的转子13固定连接，滚筒16设置有第一旋转编码器7，行星保持架3设置有第二旋转编码器8，后端盖6的内侧设置有与第一旋转编码器7配合的第一编码器芯片12和与第二旋转编码器8配合的第二编码器芯片11。

行星滚子丝杠的结构如图4和图5所示，滚子17的表面设置有以滚子17的轴线为中心的波纹棱，滚筒16的内表面设置有多个卡于波纹棱的棱间环槽的环肋。需要说明的是，“波纹棱”是指沿滚子17的轴线排布的多个环棱，形象地说，滚子17的表面与波纹管的表面结构类似。

如图1所示，丝杠9与推杆相连或为一体，推杆与前端盖2通过推杆滑套1滑动连接，可以相对前端盖2线性滑动，但通过推杆滑套1的截面外形限制其相对前端盖2的转动自由度，即丝杠9只沿轴向移动，不转动。丝杠9具有螺纹结构，与行星布置于其周向的滚子17进行咬合，由于滚子17采用波纹棱这种结构，所以导程可以等于丝杠9螺距的1/3～1/5，例如螺距为1mm的丝杠9，导程可设计为0.2～0.3mm，导程远小于同等尺寸的滚珠丝杠，在相同的输入扭矩下推力可以提升3～5倍，在获得同样输出力的前提下输入扭矩可以降低到原来的1/3～1/5，因此更适合采用伺服电机直驱的方式驱动。

第一旋转编码器7用于电机转子旋转的控制，第二旋转编码器8用于检测滚子17绕丝杠9公转的角度，需要说明的是，旋转编码器测得的数据通过传统的方式传送给电机控制器10。由于滚子17的公转直接推动丝杠9按导程方向运动，所以第二旋转编码器8可用于计算丝杠9相对滚子组件的相对位移。同时，由于滚子17与滚筒16的咬合面为同心环结构，所以滚子组件与滚筒16不会发生轴向相对位移。因此，第二旋转编码器8可用于计算丝杠9与滚筒16的相对位移，与传统电动缸采用线性编码器测量推杆线性位移的方式相比，本发明提供的电动缸结构更加简化，成本更低。

由图1可知，第一编码器芯片12和第二编码器芯片11分别与第一旋转编码器7和第二旋转编码器8匹配使用，通过对两个旋转编码器所测数值的计算可以判断行星滚子丝杠的传动状态，如正常传动或发生打滑，当发生打滑时可以调整电机控制参数如降低加速度值以提高控制平滑性，降低滑动，从而减小推进过程中的误差。具体的工作原理如下：假设行星滚子丝杠的传动比为a，滚筒16(即行星螺母)的转速为n，行星保持架3的转速(即滚子17绕丝杠9公转的转速)为m，那么，在无打滑的正常传动状态下，满足m＝n/a。如果在加速过程中出现打滑，则行星保持架3的瞬时实际转速会低于理论计算转速，即mn/a。因此，通过将n/a与实测的m进行比较可以判断出行星滚子丝杠的传动状态。

此外，丝杠9实际运动行程的计算方法如下：假设丝杠9的螺距为T，丝杠9的初始行程为L0，行星保持架3在丝杠9移动过程中转过的角度为r，那么丝杠9实际运动行程为L＝L0+r×T。

具体实际应用中，第一旋转编码器7和第二旋转编码器8可以为磁编码器、光编码器或电容式编码器，滚筒16与转子13可以为一体式结构。本实施例中，滚筒16的两端安装有轴承4，分别与前端盖2和本体5连接。当然，在其他的实施例中，轴承4也可以安装在转子13上。另外，缸壳15的结构可以根据需要采用其他形式，例如，前端盖2与本体5设计为一体式结构，电机控制器10可以根据需要设置在缸壳15内的其他位置。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。