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集成式电缸内部结构零件

     上次东莞市上品机电设备有限公司介绍了行星滚柱丝杠的电动缸,从运行效率、速度和使用寿命等各方面显著提升了直线电缸推杆的应用体验。但是从其结构上看,其除了将原来的滚珠丝杠替换成滚柱丝杠,在其他传动结构上并没有更多的特别之处。尤其是它的体积和重量仍然无法和传统的液压缸和气缸比较,原因就在于其仍然需要“背”着伺服电机来驱动丝杠。

如何让电动缸推杆减轻体重缩小体积,这就是上品机电小编今天要为大家介绍的“集成式电缸”。

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反置式行星滚柱丝杠

之前我们谈到的行星滚柱丝杠,简单的说其从内到外的结构是:螺纹-滚柱组-套筒滑块,其螺纹是在丝杠上的,行星滚柱丝杠总成像螺母一样套在螺纹丝杠上,丝杠旋转时与行星滚柱组螺纹咬合作用,推动螺母在丝杠直线上往复运动。

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行星滚柱丝杠

如果将这个结构顺序反过来,从内到外为:推杆滑块-滚柱组-螺纹,螺纹在套筒内侧,将行星滚柱丝杠总成像螺钉一样旋进内螺纹套筒中,套筒旋转时,行星滚柱组在套筒内旋转,滚柱螺纹与套筒的内螺纹咬合推动推杆滑块在套筒内往复运动。这就是反置式行星滚柱丝杠,如下图。

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反置式行星滚柱丝杠

与普通行星滚柱丝杠不同,其旋转驱动部分为内螺纹套筒

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反置式行星滚柱丝杠的内螺纹套筒

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内螺纹套筒的内螺纹

同样,行星滚柱组安装在两个法兰圈上,除了每个滚柱可以自转外,滚柱组可以围绕滑块推杆旋转;与普通的行星滚柱丝杠不同,反置式行星滚柱丝杠的行星滚柱组是装在推杆滑块上的。

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滚柱组滑块总成

从下图可以清晰的看到滚柱组和滑块间螺纹的咬合,同时在滚柱的两端除了有螺纹还有齿牙,这一点同样借鉴了行星减速机的原理。

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滚柱组滑块总成的螺纹咬合

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滚柱组滑块总成的截面

行星滚柱滑块总成可以旋进内螺纹套筒

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行星滚柱滑块总成旋进内螺纹套筒

下面的剖面图演示了行星滚柱滑块总成旋进内螺纹套筒的样式

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行星滚柱滑块总成旋进内螺纹套筒的剖面演示图

再看一遍

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反置式行星滚柱丝杠

集成式电缸

了解了反置式行星滚柱丝杠的结构原理,就不难理解为什么它能够帮助电缸推杆减小体积和重量了。

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集成式电缸结构视图

由于反置式行星滚柱丝杠的推杆是通过外部的内螺纹套筒旋转驱动的,所以只要能够让套筒旋转就可以推动推杆的直线运动。了解伺服电机转子旋转的原理就不难理解,只需要将套筒外部贴上永磁体,即可让内螺纹套筒作为伺服电机的转子,在定子线圈的磁场作用下,就可以让套筒旋转了。这样,就将反置式滚柱丝杠推杆直接集成在了伺服电机内部,立刻省去了原来在伺服电机和缸体之间的传动机构,提升了传动效率的同时,还极大了减少了电缸的体积和重量。

接下来东莞市上品机电技术员通过对实例样品的剖面拆解近距离了解下集成式电缸的结构。

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集成式电缸样品的剖面拆解

先看推杆输出端,和一般电缸推杆差异不大,推杆端部有螺纹,用于安装各种不同的推杆支架,以适配各类推杆应用;还有伸缩推杆的轴密封,用以保护缸体内部不受油污污染,提升防护等级。

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推杆输出端

从输出侧进入缸体内部首先看到的是一对轴承组,是用于支撑内螺纹套筒旋转的。

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推杆和输出侧轴承组

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输出侧轴承组

然后是可旋转的内螺纹套筒,可以清晰的看到套筒外侧贴有永磁体。而在与套筒转子相对应的电缸内侧壁,布置着绕组线圈定子。当定子线圈通电,在电磁线圈与永磁体的磁力作用下,驱动套筒转子旋转。

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贴有永磁体的内螺纹套筒转子

透过剖切开的转子套筒,我们看到了上面说的反置式行星滚柱组总成,它和前面看到的输出推杆是连接在一起的,滚柱的螺纹外侧与套筒内部螺纹咬合,而滚柱螺纹内侧和端侧齿牙与推杆上的螺纹和齿牙咬合;当转子套筒受力旋转,在上述螺纹齿牙的咬合作用下,行星滚柱丝杠总成在套筒内部来回运动,完成电缸推杆输出侧的推拉动作。

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电缸内剖视反置式行星滚柱丝杠

转子套筒在电缸尾部由另外一组轴承支撑。

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转子套筒尾部轴承

和伺服电机的布局相同,尾部轴承与端盖间的腔体内为反馈编码器

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电缸编码器仓

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电缸编码器

上品机电技术员再从不同角度整体看一下集成式电缸的内部结构。

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从输出侧看电缸内部结构

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从编码器侧看电缸内部结构

封装好的电缸产品外型和伺服电机很像。

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封装好的电缸产品

电缸推杆输出与一般的液压缸和气缸无异

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推杆伸出

电缸的动力来源和伺服电机一样,为来自伺服驱动器的三相动力电源;同时需有和伺服电机类似的抱闸机构。

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电动缸的动力线端口

和伺服电机一样,其需要为控制系统提供反馈信息,包括位置和速度以及温控信号的反馈。

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电缸的反馈线端口

特点

所以,集成式电缸其实是运用了反置式行星滚柱丝杠的技术,将伺服传动技术有效的集成到直线推杆应用中,较普通推杆体积更小,重量更轻,效率更高。

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⚠️ EXLAR GSX系列为例,其最大连续推力可达51kN(约5.2吨力)

⚠️将普通电缸推杆与集成式电缸推杆比较一下:

一台普通的电缸推杆,规格如下:

推力 350公斤力,行程 15cm,线速度27.9mm/s,额定寿命为254kM

其尺寸和重量如下图

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而一台同样行程的集成电缸推杆,

推力可达 612公斤力,线速度 127mm/s, 额定寿命可达 2972kM

其尺寸和重量如下图

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点击次数:  更新时间:2016-03-01