一种滚珠丝杠和电机一体式的驱动电缸的制作方法

本实用新型涉及高精密直线传动技术领域，尤其涉及一种滚珠丝杠和电机一体式的驱动电缸。

背景技术：

电缸是通过伺服或步进电机进行驱动的直线执行机构。电缸一般由伺服电机和直线导向传动机构组成。常用的传动方式有滚珠丝杠驱动，同步带驱动，齿条驱动等样式。电缸是自动化设备中必不可少的运动执行单元。电缸也常称之为电动滑台，电动执行器，伺服直线模组，单轴机器人等。

现有滚珠丝杠型电动滑台通常是将由滚珠丝杠驱动的直线导向传动部分和伺服电机部分作为独立的两部分进行结构设计和制作的。直线导向部分和伺服电机通过联轴器，同步带转接等方式进行连接。当采用联轴器连接时，其缺点是，由于在安装时无法保证滚珠丝杠的轴端和伺服电机的轴端的同心度，因此难以使用刚性联轴器直接将滚珠丝杠和伺服电机轴对接，通常采用具有同心度调节功能的柔性联轴器来进行连接。但柔性联轴器会降低伺服电机的响应速度，降低传动精度，也增加了传动机构的长度尺寸。由于伺服电机的响应速度受限，使得滚珠丝杠传动结构的加速度一般限制在0.7g(1g≈9.8m/sec²)以下。在当采用同步带方式连接时，虽能减少长度尺寸，但其缺点是，同步带的传动精度，响应速度比联轴器更低，电机侧面安装也增加了电缸的宽度安装尺寸。

技术实现要素：

基于背景技术存在的技术问题，本实用新型提出了一种滚珠丝杠和电机一体式的驱动电缸。

本实用新型提出的一种滚珠丝杠和电机一体式的驱动电缸，包括直线导向部分、滑座和伺服电机结构，所述直线导向部分内嵌有内嵌式导轨结构，滑座的一侧开设有丝杠螺母安装孔，丝杠螺母安装孔内螺纹安装有滚珠丝杠，且滚珠丝杠的两端均延伸至丝杠螺纹安装孔外，所述伺服电机结构包括安装在滚珠丝杠轴点的伺服电机动子芯轴。

优选的，所述直线导向部分为带有内嵌式导轨结构的底座和滑座组成，底座和滑座上滚动安装有钢球。

优选的，带有内嵌式导轨结构的底座截面形状为u字型结构，底座的内侧设计有槽口，槽口内嵌入有内嵌型的导轨条。

优选的，所述导轨条为具有高硬度和高耐磨性的导轨，所述导轨条上加工有第一钢球滚道沟槽。

优选的，所述滑座上加工有第二钢球滚道沟槽，第一钢球滚道沟槽和第二钢球滚道沟槽之间安装有高精密、高硬度钢球，滑座的两端安装有返向器和回流孔，且钢球与返向器和回流孔相适配。

优选的，所述丝杠螺母安装孔内滚道安装有滚珠丝杠的螺母，且滚珠丝杠与滚珠丝杠螺母螺纹连接.滚珠丝杠螺母的顶侧开设有滚珠丝杠固定销钉孔。

优选的，所述滚珠丝杠的前端和后端分别安装有前端轴承支座和后端轴承支座，前端轴承支座为精密角接触球轴承，后端轴承支座上安装有后端轴承，且后端轴承为深沟球轴承。

优选的，所述滚珠丝杠的前端部分和伺服电机动子芯轴为一体式的结构，前端轴承支座上固定安装有伺服机壳，伺服电机结构安装在伺服机壳内。

优选的，所述伺服电机结构由伺服机壳、伺服电机动子芯轴、伺服定子和线圈绕组、旋转编码器、伺服电机端盖组成。

优选的，所述底座的两侧均固定安装有侧板，侧板的一侧上固定安装有光电开关，所述底座的顶部固定安装有防尘钢带，且防尘钢带的顶部安装有滑座罩，且滑座罩与滑座相适配。

本实用新型中，所述一种滚珠丝杠和电机一体式的驱动电缸，与现有的技术相比，本申请的有益效果有三个方面：

第一方面，直线导向部分的内嵌式导轨结构，减小了直线导向机构的体积，导轨沟槽直接和底座一体式加工，提升了直线导向机构的直线度和行走平行度；

第二方面，滚珠丝杠螺母直接安装到导向机构的滑座上，减小了滚珠丝杠螺母的安装误差。滚珠丝杠前端采用配对角接触球轴承，消除了滚珠丝杠轴向间隙和窜动；

第三方面，滚珠丝杠前端轴端部分和伺服电机动子芯轴采用一体型结构，消除了传统滚珠丝杠和伺服电机芯轴使用具有柔性特性的联轴器或同步带连接是产生的的传动误差和延时，提高了传动机构的刚性和精度，提升了伺服电机的响应速度，使得一体式驱动电缸可以获得更高的加减速度，在需要高速定位和频繁正反转的场合能获得更高的运动特性，同时由于免去了联轴器或同步带机构，进一步优化和缩小了电缸的安装尺寸，适合在对安装空间要求非常苛刻的特殊应用场合。

附图说明

图1为一体式驱动电缸外形结构图；

图2为一体式驱动电缸结构爆炸图；

图3为直线导向部分结构图；

图4为滚珠丝杠螺母结构图。

图中：1-底座；2-滑座；3-前端轴承支座；4-返向器；5-滚珠丝杠；6-导轨条；7-侧盖；8-防尘钢带；9-滑座罩；10-光电开关；11-后端轴承；12-后端轴承支座；13-伺服电机动子芯轴；14-伺服定子和线圈绕组；15-旋转编码器；16-伺服机壳；17-伺服电机端盖；21-丝杠螺母安装孔；22-滚珠丝杠螺母；23-滚珠丝杠固定销钉孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

参照图1-4，一种滚珠丝杠和电机一体式的驱动电缸，包括直线导向部分、滑座2和伺服电机结构，直线导向部分内嵌有内嵌式导轨结构，滑座2的一侧开设有丝杠螺母安装孔21，丝杠螺母安装孔21内螺纹安装有滚珠丝杠5，且滚珠丝杠5的两端均延伸至丝杠螺纹安装孔21外，伺服电机结构包括安装在滚珠丝杠5轴点的伺服电机动子芯轴13。

本实用新型中，直线导向部分为带有内嵌式导轨结构的底座1和滑座2组成，底座1和滑座2上滚动安装有钢球，底座1和滑座2通过钢球循环滚动实现相对精密移动。

本实用新型中，带有内嵌式导轨结构的底座1截面形状为u字型结构，底座1为铝合金型材结构，底座1的内侧设计有槽口，槽口内嵌入有内嵌型的导轨条6。

本实用新型中，导轨条6为具有高硬度和高耐磨性的导轨，导轨条上加工有第一钢球滚道沟槽。

本实用新型中，滑座2上加工有第二钢球滚道沟槽，第一钢球滚道沟槽和第二钢球滚道沟槽之间安装有高精密、高硬度钢球，滑座2的两端安装有返向器4和回流孔，且钢球与返向器4和回流孔相适配，滑座2与底座1相对移动时，钢球通过钢球滚动沟槽，返向器，回流孔形成循环滚动。

本实用新型中，丝杠螺母安装孔21内滚道安装有滚珠丝杠的螺母22，且滚珠丝杠5与滚珠丝杠螺母22螺纹连接.滚珠丝杠螺母22的顶侧开设有滚珠丝杠固定销钉孔23。

本实用新型中，滚珠丝杠5的前端和后端分别安装有前端轴承支座3和后端轴承支座12，前端轴承支座3为精密角接触球轴承，后端轴承支座12上安装有后端轴承11，且后端轴承11为深沟球轴承，前端轴承支座3为配对的精密角接触球轴承，能承受较大的轴向力和径向力，并能实现轴向无窜动和间隙。

本实用新型中，滚珠丝杠5的前端部分和伺服电机动子芯轴13为一体式的结构，前端轴承支座3上固定安装有伺服机壳16，伺服电机结构安装在伺服机壳16内。

本实用新型中，伺服电机结构由伺服机壳16、伺服电机动子芯轴13、伺服定子和线圈绕组14、旋转编码器15、伺服电机端盖17组成，滚珠丝杠5的轴端部分上安装有动子轴套，滚珠丝杠5轴端和动子轴套部分采用键槽连接，轴套通过锁紧螺母将轴套和丝杠前支座的轴承间隙进行消除，线圈绕组安装在电机定子上，电机定子压入伺服机壳16，滚珠丝杠5的末端安装有旋转编码器15，伺服电机端盖17上设计有动力线和编码器线出线孔，动力线和编码器线配有电缆接头，伺服机壳16固定到前端轴承支座3上，完成对伺服电机的封装。

本实用新型中，底座1的两侧均固定安装有侧板7，侧板7的一侧上固定安装有光电开关10，底座1的顶部固定安装有防尘钢带8，且防尘钢带8的顶部安装有滑座罩9，且滑座罩9与滑座2相适配。

实施例二

参照图1-4，一种滚珠丝杠和电机一体式的驱动电缸，包括直线导向部分、滑座2和伺服电机结构，直线导向部分内嵌有内嵌式导轨结构，滑座2的一侧开设有丝杠螺母安装孔21，丝杠螺母安装孔21内螺纹安装有滚珠丝杠5，且滚珠丝杠5的两端均延伸至丝杠螺纹安装孔21外，伺服电机结构包括安装在滚珠丝杠5轴点的伺服电机动子芯轴13。

本实用新型中，直线导向部分为带有内嵌式导轨结构的底座1和滑座2组成，底座1和滑座2上滚动安装有钢球，钢球为高精密、高硬度的钢球。

本实用新型中，带有内嵌式导轨结构的底座1截面形状为u字型结构，底座1的内侧设计有槽口，槽口内嵌入有内嵌型的导轨条6。

本实用新型中，导轨条6为具有高硬度和高耐磨性的导轨，导轨条上加工有第一钢球滚道沟槽，导轨条6具有高硬度和高耐磨性，通过热处理和时效处理后，其硬度在hrc58-62之间。

本实用新型中，滑座2上加工有第二钢球滚道沟槽，第一钢球滚道沟槽和第二钢球滚道沟槽之间安装有高精密、高硬度钢球，滑座2的两端安装有返向器4和回流孔，且钢球与返向器4和回流孔相适配。

本实用新型中，丝杠螺母安装孔21内滚道安装有滚珠丝杠的螺母22，且滚珠丝杠5与滚珠丝杠螺母22螺纹连接.滚珠丝杠螺母22的顶侧开设有滚珠丝杠固定销钉孔23，滚珠丝杠5的丝杠螺母22设计为无法兰圆筒结构，滑座2上加工有对应的销钉孔和固定螺纹孔。销钉通过滑座2的销钉孔穿入并进入到滚珠丝杠5的螺母22销钉定位孔23，通过止动螺钉锁入滑座2的固定螺纹孔，实现对丝杠螺母22的精密定位和固定。

本实用新型中，滚珠丝杠5的前端和后端分别安装有前端轴承支座3和后端轴承支座12，前端轴承支座3为精密角接触球轴承，后端轴承支座12上安装有后端轴承11，且后端轴承11为深沟球轴承，前端轴承支座3采用配对角接触球轴承，既可以承受轴向力，也可以承受径向力，同时通过锁紧螺母固定，消除轴承轴向的间隙和窜动，后端轴承支座11采用深沟球轴承，主要承受径向力，用以消除滚珠丝杠转动时的轴端摆动。

本实用新型中，滚珠丝杠5的前端部分和伺服电机动子芯轴13为一体式的结构，前端轴承支座3上固定安装有伺服机壳16，伺服电机结构安装在伺服机壳16内。

本实用新型中，伺服电机结构由伺服机壳16、伺服电机动子芯轴13、伺服定子和线圈绕组14、旋转编码器15、伺服电机端盖17组成。

本实用新型中，底座1的两侧均固定安装有侧板7，侧板7的一侧上固定安装有光电开关10，底座1的顶部固定安装有防尘钢带8，且防尘钢带8的顶部安装有滑座罩9，且滑座罩9与滑座2相适配，侧盖7、防尘钢带8、滑座罩9、钢带吸附磁铁11组成防护装置。

本实用新型：直线导向部分的内嵌式导轨结构，减小了直线导向机构的体积，导轨沟槽直接和底座一体式加工，提升了直线导向机构的直线度和行走平行度；滚珠丝杠螺母直接安装到导向机构的滑座上，减小了滚珠丝杠螺母的安装误差。滚珠丝杠前端采用配对角接触球轴承，消除了滚珠丝杠轴向间隙和窜动；滚珠丝杠前端轴端部分和伺服电机动子芯轴采用一体型结构，消除了传统滚珠丝杠和伺服电机芯轴使用具有柔性特性的联轴器或同步带连接是产生的的传动误差和延时，提高了传动机构的刚性和精度，提升了伺服电机的响应速度，使得一体式驱动电缸可以获得更高的加减速度，在需要高速定位和频繁正反转的场合能获得更高的运动特性，同时由于免去了联轴器或同步带机构，进一步优化和缩小了电缸的安装尺寸。适合在对安装空间要求非常苛刻的特殊应用场合。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。