一种无油脂润滑的伺服电动缸的制作方法

本实用新型涉及电动缸，尤其涉及一种无油脂润滑的伺服电动缸。

背景技术：

随着现代工业和装备制造业的飞速发展和进步，在数字技术及微处理技术等的推动和影响下，人们对驱动过程控制设备执行终端的性能和功能要求越来越高。传统液压、气动执行机构由于其位置可控性差、维修不便、系统结构复杂、灵敏性差、环境敏感度高，且会造成较大的泄露及噪声污染等特点，已难以适应当今工业发展的需要。而随着电子技术的高速发展，制约电力驱动的调速控制及功率密度等问题逐渐得到解决，电驱化也已成为当前驱动技术领域新的大趋势。作为直行程电动执行器之一的伺服电动缸(以下简称电动缸)是随着现代工业的发展而逐步发展起来的动力基础部件，它是集成的高性能直线作动器，可将电机的旋转运动转化为直线运动，能够实现力、位置和速度的精确控制。

现有的伺服电动缸以伺服电机作为装置的动力，经过减速器和同步带，带动丝杠螺母部件中的丝杠旋转，迫使推杆组件实现直线运动。例如，专利20141003597.5公开了一种伺服电动缸，该伺服电动缸包括缸体、丝杠、螺母，所述缸体的两端为开口端和封闭端，开口端处设有前支撑盖，封闭端处设有后端盖，且缸体的中间部分为中空结构，丝杠设置在缸体之内，螺母安装在丝杠之上，并可沿着丝杠的轴线做往复直线运动，螺母与动力管螺纹连接，丝杠通过丝杠连接套与扭矩传递接头相连接，扭矩传递接头与转子轴相连接，转子轴与转子固定连接，在缸体内固定有定子，转子轴由前轴承和后轴承支撑。

在实际生产和使用过程中，为保证上述伺服电动缸各个零部件灵活运转，通常需要在前轴承、后轴承、伺服电机等传动部件和螺母做直线运行时的导向部件中必须使用油脂进行润滑。然而，在一些特殊环境，如具有高真空、低重力、辐射、温度极差很大的太空环境、高温环境，油脂润滑并不能实现其预想的效果。这是因为真空环境下，通常地面上使用的润滑油会蒸发掉，导致润滑不良；环境中存在的巨大辐射，会加速润滑油和有机物质的老化、变质。更有甚者，在一些食品加工和医疗器械中，由于安全性以及生产环境的高要求，油脂润滑方式也是应该尽量避免的。因此迫切需要研究减少伺服发电动缸使用油脂润滑的机会，以满足伺服电动缸在无油脂特殊环境中使用。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种无油脂润滑的伺服电动缸，其能够减少使用油脂润滑的机会，以满足伺服电动缸在无油脂特殊环境中使用。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：

本实用新型提供一种无油脂润滑的伺服电动缸，其包括：伺服电机、传动系、缸筒、丝杠、轴承支撑、螺母、推杆法兰、推杆套筒和缸筒支撑盖；伺服电机通过传动系以定减速比传输动力带动丝杠作旋转运动，丝杠的左端由轴承支撑内的轴承支撑，右端伸入推杆套筒内；螺母套接在丝杠上，推杆套筒的左端通过推杆法兰与螺母固定并位于缸筒内，推杆套筒的右端穿出缸筒支撑盖；所述无油脂润滑的伺服电动缸还包括：丝杠支撑套；所述丝杠支撑套固定在丝杠的右端；所述丝杠支撑套的外圆和推杆套筒内壁之间的配合公差设计为间隙配合。

更优选地，在所述丝杠支撑套的外部涂抹或镀有固体润滑剂或者包含所述固体润滑剂的复合材料。

更优选地，所述无油脂润滑的伺服电动缸还包括：推杆套筒支撑环；所述推杆套筒支撑环安装于缸筒支撑盖内，且位于推杆套筒与缸筒支撑盖之间。

更优选地，所述推杆套筒支撑环采用由酚醛树脂制成的推杆套筒支撑环。

更优选地，所述无油脂润滑的伺服电动缸还包括：螺母支撑环；所述螺母支撑环安装在所述推杆法兰的凹槽内，为螺母提供支撑；所述螺母支撑环的外径大于螺母的外径。

更优选地，所述螺母支撑环采用由酚醛树脂制成的螺母支撑环。

更优选地，所述无油脂润滑的伺服电动缸还包括：

后缓冲垫和前缓冲垫；

所述后缓冲垫的左端面自由且朝向轴承支撑，右端面靠紧螺母；

所述前缓冲垫的右端面通过螺钉连接在缸筒支撑盖的左侧面，左端面自由且朝向所述推杆法兰。

更优选地，在所述丝杠和传动系上涂或镀有固体润滑层；所述固体润滑层采用固体润滑剂或者包含所述固体润滑剂的复合材料。

更优选地，所述轴承支撑内的轴承为自润滑轴承。

更优选地，所述无油脂润滑的伺服电动缸还包括：推杆接头和通过所述推杆接头连接在所述推杆套筒右端的耳环。

由上述本实用新型的技术方案可以看出，本实用新型具有如下技术效果：

本实用新型通过在丝杠端部安装的丝杠支撑套并置于推杆套筒内，能够减少丝杠与推杆套筒之间的摩擦，从而能够减少使用油脂润滑的机会；而且在丝杠支撑套摩擦副上喷涂/烧结固体润滑剂，满足了无油脂润滑等特殊环境的使用要求，拓展了伺服电动缸在特殊场景的应用，尤其是太空和高温环境中传统润滑方式不能满足使用要求的伺服电动缸产品；

通过设置的螺母支撑环，不仅能够为螺母提供支撑，而且还可以防止螺母与缸筒之间的直接摩擦，从而能够进一步减少使用油脂润滑的机会；

通过推杆套筒支撑环，不仅对推杆套筒起到支撑导向的作用，而且可以防止推杆套筒与缸筒支撑盖之间的直接接触，防止两者之间的摩擦滑动，从而能够进一步减少使用油脂润滑的机会；

通过在丝杠和传动系上涂或镀有固体润滑剂，避免了传动系油脂特殊环境的使用；

利用自润滑轴承代替传统的滚柱/滚珠轴承，避免了轴承在油脂特殊环境的使用。

附图说明

图1为本实用新型中一种无油脂润滑的伺服电动缸的结构示意图；

图2为本实用新型中的丝杠支撑套的结构示意图；

图中：

伺服电机1，传动系2，缸筒3、丝杠4、轴承支撑5、丝杠支撑套6、螺母7、推杆法兰8、推杆套筒9、缸筒支撑盖10、螺母支撑环11、推杆套筒支撑环13、推杆接头14、后缓冲垫15、前缓冲垫16、耳环17。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的技术方案做进一步详细说明。

实施例一

本实用新型实施例一提供一种无油脂润滑的伺服电动缸，其结构如图1所示，包括：

伺服电机1，传动系2，缸筒3、丝杠4、轴承支撑5、丝杠支撑套6、螺母7、推杆法兰8、推杆套筒9、缸筒支撑盖10、螺母支撑环11、推杆套筒支撑环13、推杆接头14、后缓冲垫15、前缓冲垫16和耳环17。

各个部件之间的安装关系如下：

伺服电机1通过传动系2以定减速比传输动力。传动系2的输出轴与丝杠4的左端轴配合安装，并传输动力给丝杠4以带动丝杠4作旋转运动。缸筒3的左端固定在轴承支撑5上，右端固定在缸筒支撑盖10上。丝杠4的左端由轴承支撑5内的轴承支撑，右端安装有丝杠支撑套6，且伸入推杆套筒9内。螺母7套接在丝杠4上，螺母支撑环11安装在推杆法兰8外侧的凹槽内；推杆套筒9的左端通过推杆法兰8与螺母7固定并位于缸筒3内，推杆套筒9的右端穿出缸筒支撑盖10，并通过推杆接头14与右侧的耳环17相连。套接在螺母7内的丝杠4，在电机的驱动下作旋转运动，当有外部载荷作用时，通过推杆套筒9限制螺母7旋转，进而将丝杠4的旋转运动转化为螺母7的直线运动。为了避免推杆套筒9与缸筒支撑盖10之间的摩擦，在推杆套筒9与缸筒支撑盖10之间设置推杆套筒支撑环13。

在伺服电机控制丝杆螺母的运动过程中，为了防止控制失效而导致螺母7及推杆套筒9产生较大的冲击载荷，设置了后缓冲垫15和前缓冲垫16，以起到机械缓冲的作用。其中后缓冲垫15的左端面自由且朝向轴承支撑5，右端面靠紧螺母7；前缓冲垫16的右端面通过螺钉连接在缸筒支撑盖10的左侧面，左端面自由且朝向推杆法兰8。

左侧的耳环17通过螺钉连接与传动系2的外部。该左侧的耳环17是本申请中的伺服电动缸在使用过程中主要的固定结构，为结构提供外力支撑。

上述丝杠支撑套6的结构如图2所示，丝杠支撑套6上径向设置有至少两个安装孔，并通过该安装孔以及螺钉固定在丝杠4的端部。丝杠支撑套6的最大外径大于丝杠4的外径且小于推杆套筒9的内径，具体设计时，可以将该丝杠支撑套6的外圆和推杆套筒9内壁之间的配合公差设计为间隙配合。这样设计，即使丝杠支撑套6在外径方向上受到了力的作用，也可以保证丝杠支撑套6不会随着丝杠4旋转，而仅仅是与推杆套筒的内壁有轴向的相对运动，因此可以极大的减少丝杠4与推杆套筒9内壁之间的磨损。可见，上述丝杠支撑套6在这里起到两个作用：一是起到滑动支撑作用：通过在丝杠4端部安装的丝杠支撑套6，能够保证丝杠4不承受过大的附加弯矩，从而保证丝杠4旋转时，推杆套筒9相对丝杠4做直线运动，即推杆套筒9的内圆相对丝杠4做直线滑动。二是减小丝杠4与推杆套筒9之间的摩擦：由于丝杠4做旋转运动，而推杆套筒9工作时处于直线运动状态，通过该丝杠支撑套6与推杆套筒9之间有相对运动，会避免整个丝杠4与推杆套筒9之间的摩擦，从而能够减少摩擦面积。

为了更进一步地使该丝杠支撑套6有较好的减磨作用，在丝杠支撑套6外部涂抹或镀有固体润滑或者包含该固体润滑剂的复合材料。该固体润滑层可代替油脂润滑。

上述螺母支撑环11安装在推杆法兰8上，具体安装在推杆法兰8的凹槽内，主要为螺母7提供支撑。螺母支撑环11的外径略大于螺母7的外径，可以避免螺母7和缸筒3的直接接触，从而防止螺母7与缸筒3之间的直接摩擦，起一定的保护作用。该螺母支撑环11的材料可以采用酚醛树脂。

随着推杆套筒9的直线运动，推杆套筒9会与缸筒支撑盖10之间产生相对运动。为了减少推杆套筒9与缸筒支撑盖10之间的摩擦，在推杆套筒9与缸筒支撑盖10之间设置了推杆套筒支撑环13。该推杆套筒支撑环13安装于缸筒支撑盖10内，主要对推杆套筒9起到支撑导向的作用。该推杆套筒支撑环13的外径略小于缸筒支撑盖10的内径，因此可以避免推杆套筒9和缸筒支撑盖10之间的直接接触，防止两者之间的摩擦滑动。该推杆套筒支撑环13的材料采用酚醛树脂。

上述缸筒3的两端分别通过焊接或螺栓连接的形式固定于左侧的轴承支撑5中的轴承支座上和右侧的缸筒支撑盖10上。缸筒3不承受运行过程中的拉力和推力，缸筒3内包含了电动缸的整个作动结构，可以为丝杠4提供支撑，增强作动缸的刚度以及防止外部灰尘污染丝杠副和轴承。

为了保证良好的摩擦特性，上述丝杠4和传动系2上涂或镀有固体润滑剂或者包含该固体润滑剂的复合材料。

上述常用的固体润滑剂有石墨、二硫化钼以及聚四氟乙烯等。其中的石墨、MoS2具有层状结构的物质，剪切强度低，容易粘附于基材表面；四氟乙烯具有低的摩擦系数，容易在摩擦对偶表面形成转移膜，从而起到减摩耐磨作用。除了上述固体润滑剂单独使用外，还可以将固体润滑剂与其他材料复合制成复合材料使用。

对于上述在轴承支撑5内设置的轴承，为了保证轴承的支撑和限位作用，轴承支撑5内设置的轴承采用自润滑轴承。利用自润滑轴承代替传统的滚柱/滚珠轴承，可有效减少润滑脂的使用机会。

上述实施例一中是以同时设置丝杠支撑套6、螺母支撑环11和推杆套筒支撑环13为例进行说明的，但是，本实用新型并不局限于此，本实用新型中包含三个部件中的一个或任意两个，都可以减少使用油脂润滑的机会，因此这些改变均不脱离本实用新型的保护范围。

虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但实施例并不限定本实用新型。在不脱离本实用新型之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本实用新型之保护范围。因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。