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CN107035837A - 一种带扭矩保护和防锁死装置的电机驱动装置 - Google Patents

一种带扭矩保护和防锁死装置的电机驱动装置 Download PDF

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CN107035837A CN201710257439.6A CN201710257439A CN107035837A CN 107035837 A CN107035837 A CN 107035837A CN 201710257439 A CN201710257439 A CN 201710257439A CN 107035837 A CN107035837 A CN 107035837A
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Abstract

本发明涉及一种带扭矩保护和防锁死装置的电机驱动装置，包括整体壳体，整体壳体的内部电机和丝杠，丝杆上套接有丝杆螺母，该丝杆螺母的一端与输出杆轴向相连，丝杆螺母的外侧同心布置有扭矩传递轴，该扭矩传递轴的一端通过减速机构与电机的输出轴相连；丝杠的一端外侧固定套接有固定滑块，固定滑块的外侧同轴套有与扭矩传递轴固定相连的联轴器，该联轴器与固定滑块之间的间隙中填充有弹性件；输出杆上靠近输出接头的一端套接滑动套接有可动滑块，该可动滑块的外侧同轴布置有离合器组，离合器组之间通过牙型进行啮合，上离合器与外部套接的防转动外套固定。本发明可以实现电机扭矩的保护和防止电机锁死。

Description

一种带扭矩保护和防锁死装置的电机驱动装置
技术领域
本发明涉及电机驱动装置领域，特别是涉及一种带扭矩保护和防锁死装置的电机驱动装置。
背景技术
电机的驱动装置有着广泛的应用，在大多数场合下都是直接输出转动动力，如果要输出直线动力且往往需要采用丝杆机构进行转化，电机通过竞速机构驱动滚珠丝杠输出的装置，可应用于多重场合，其中电机多是采用伺服电机或直流无刷电机，可实现精确的输出力、输出位移的调节，通过减速机构实现对电机的扭矩进行放大，还可以通过调节减速比和输出的扭矩可进行多种调节；滚珠丝杠的可以将旋转运动转化为直线运动，将扭矩转化为推力，并且摩擦小，效率高，应用非常广泛。
但是现有的输出驱动装置，因电机控制不能有效的实现电机制动，使滚珠丝杠回位时，电机高速旋转的惯性力作用，使滚珠丝杠与轴向端面的产生自锁力，重新启动时的扭矩增大，如控制不好，可能使电机出现烧毁的情况发生。
同时，因输出反馈力不可控，电机可能出现过载的情况，电机电流过大，也会出现电机烧坏的风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种带扭矩保护和防锁死装置的电机驱动装置，针对上述问题，可以实现电机扭矩的保护和防止电机锁死。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种带扭矩保护和防锁死装置的电机驱动装置，包括电机ECU、整体壳体和整体壳体一侧的整体端盖，所述的整体壳体的内部上侧横向安装有与电机ECU相连的电机，所述的整体壳体内部下侧的内部安装有与电机相平行的丝杠，所述的丝杆上套接有丝杆螺母，该丝杆螺母的一端与套在丝杆外侧的输出杆轴向相连，所述的输出杆的另一端与输出接头相连，所述的丝杆螺母的外侧同心布置有扭矩传递轴，该扭矩传递轴的一端通过减速机构与电机的输出轴相连；
所述的丝杠的远离输出接头的一端外侧固定套接有固定滑块，所述的固定滑块的外侧同轴套有与扭矩传递轴固定相连的联轴器，该联轴器与固定滑块之间的间隙中填充有弹性件；
所述的输出杆上靠近输出接头的一端套接滑动套接有可动滑块，该可动滑块的外侧同轴并排布置有上离合器和下离合器，所述的上离合器和下离合器之间通过带斜面的牙型进行啮合，所述的上离合器与外部套接的防转动外套固定，所述的防转动外套与整体端盖相连，所述的下离合器的一端与轴向弹性件顶住，下离合器轴向滑动时与可动滑块脱开。
作为优选，所述的丝杆螺母的外侧套接有螺母套管，该螺母套管上靠近弹性件的轴向端面沿着内孔边缘布置有一圈波形保护结构，同时，该波形结构可减小接触面积，并具有一定的弹性，能有效的防止电机回位锁死
作为优选，所述的联轴器呈环形，其一端端面均匀布置有插接柱，该插接柱插入到扭矩传递轴一端端面中，所述的联轴器的内侧壁上与插接柱相对应的位置布置有凸起部。
进一步的，所述的固定滑块套接在丝杠上并与丝杠外侧的轴向凸齿相啮合，所述的固定滑块的形状与联轴器的内圈形状相配且固定滑块的外侧与联轴器的内圈之间夹有弹性件。
进一步的，所述的弹性件的一端端面与固定在扭矩传递轴内侧壁上的锁紧垫片顶住，所述的丝杆上还套接有与弹性件一端端面顶住的隔离垫片。
进一步的，所述的输出杆的外部两侧对称沿轴向布置有一对导向凸条，所述的可动滑块呈环状，其内侧壁上相对应的位置开有导向槽，该导向凸条嵌入到导向槽中。
进一步的，所述的上离合器和下离合器均呈环状且两者之间的相啮合面上均布置有侧滑凸起，该侧滑凸起的至少一个侧向端面为斜面。
进一步的，所述的可动滑块的外圆侧壁的两侧对称布置有限位凸起，相对应的下离合器的内侧壁上相对应的位置布置有限位凹槽，所述的限位凹槽与限位凸起镶嵌。
进一步的，所述的上离合器与防转动外套相接触的端面上绕着圆周均匀布置有若干个卡接凸起块，相对应的防转动外套的端面上布置有供卡接凸起块嵌入的卡接槽。
进一步的，所述的轴向弹性件为轴向叠加的波形弹簧，该轴向弹性件的一侧轴向布置有弹簧垫片，相对应的防转动外套的侧壁上绕着圆周均布有内凹的定位突片。
有益效果：本发明涉及一种带扭矩保护和防锁死装置的电机驱动装置，结构简单合理，电机轴通过齿轮减速，将扭矩放大，并通过滚珠丝杠输出推力，通过在滚珠丝杠后端安装有具有弹性的防锁死装置，在丝杠螺母快速回退至丝杆底部时，有效的防止螺母与端盖或其他零件锁死；在丝杆前端安装有离合器，当输出的反馈力多大时，离合器脱开，使电机轴出现打滑，从而有效的保护电机；该方案可通过调节减速机构实现扭力调节，并通过调节波形弹簧的压缩量实现电机最大扭矩的调节，该装置可适用于多中场合。
附图说明
图1是本发明的主视半剖结构图；
图2是本发明的弹性离合机构的立体结构图；
图3是本发明的弹性离合机构的立体结构图；
图4是本发明的弹性离合机构的主视半剖结构图；
图5是本发明的弹性防锁死机构的立体结构图；
图6是本发明的弹性防锁死机构的主视半剖结构图；
图7是本发明所述的上离合器和下离合器立体结构图；
图8是本发明所述的上离合器和下离合器立体结构图；
图9是本发明所述的可动滑块的立体结构图；
图10是本发明所述的螺母套管的立体结构图。
图示：1、电机；2、整体壳体；3、减速机构；4、整体端盖；5、输出杆；6、轴向弹性件；7、可动滑块；8、输出接头；9、上离合器；10、下离合器；11、防转动外套；12、扭矩传递轴；13、固定滑块；14、弹性件；15、丝杆螺母；16、丝杆；17、轴承；18、联轴器；19、插接柱；20、弹簧垫片；21、隔离垫片；22、螺母套管；23、波形保护结构；24、凸起部；25、锁紧垫片；31、电机ECU；51、导向凸条；71、限位凸起；72、导向槽；91、侧滑凸起；92、卡接凸起块；93、限位凹槽；111、固定锁止扣；112、卡接槽；113、定位突片。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1-10所示，本发明的实施方式涉及一种带扭矩保护和防锁死装置的电机驱动装置，包括电机ECU31、整体壳体2和整体壳体2一侧的整体端盖4，其特征在于，所述的整体壳体2的内部上侧横向安装有与电机ECU31相连的电机1，所述的整体壳体2内部下侧的内部安装有与电机1相平行的丝杠16，所述的丝杆16上套接有丝杆螺母15，该丝杆螺母15的一端与套在丝杆16外侧的输出杆5轴向相连，所述的输出杆5的另一端与输出接头8相连，所述的丝杆螺母15的外侧同心布置有扭矩传递轴12，该扭矩传递轴12的一端通过减速机构3与电机1的输出轴相连；
所述的丝杠16的远离输出接头8的一端外侧固定套接有固定滑块13，所述的固定滑块13的外侧同轴套有与扭矩传递轴12固定相连的联轴器18，该联轴器18与固定滑块13之间的间隙中填充有弹性件14；
所述的输出杆5上靠近输出接头8的一端套接滑动套接有可动滑块7，该可动滑块7的外侧同轴并排布置有上离合器9和下离合器10，所述的上离合器9和下离合器10之间通过带斜面的牙型进行啮合，所述的上离合器9与外部套接的防转动外套11固定，所述的防转动外套11与整体端盖4相连，所述的下离合器10的一端与轴向弹性件6顶住，下离合器10轴向滑动时与可动滑块7脱开。
作为本发明的一种实施例，扭矩传递轴12的两端外侧通过轴承17与整体壳体2相连，电机1通过减速机构3将扭矩传递至扭矩传递轴12，带动扭矩传递轴12转动，从而扭矩传递轴12带动联轴器18、弹性件14、固定滑块13转动，固定滑块13带动丝杠16旋转运动；
丝杠16转动就带动的丝杆螺母15通过铆接的形式与输出杆5相连；输出杆5上设置有可动滑块7；可动滑块7能在输出杆5上自由滑动；可动滑块7与下离合器10连接，下离合器10通过牙型与上离合器9进行啮合，防转动外套11为薄的拉伸件，丝杆螺母15可通过输出杆5、上下离合器限制其旋转，仅作平移运动；通过上述结构，实现电机输出的旋转运动传递至丝杠16，并通过丝杆螺母15实现输出推力。
为了实现防锁死的功能，联轴器18与固定滑块13之间的间隙中填充有弹性件14，在丝杆螺母15回退至丝杠16底部时，弹性件14产生变形，防止丝杆螺母15产生锁死；在此之前，当输出力转化扭矩没有超过电机扭矩范围时，上下离合器紧密嵌合，一起传递扭矩，当输出推力超过电机输出扭矩范围时，下离合器10后退，与上离合器9脱开打滑，并跟随输出杆5和可动滑块7一同旋转，起到保护电机的作用，防止电机过载烧毁。
作为补充，所述的丝杆螺母15的外侧套接有螺母套管22，该螺母套管22上靠近弹性件14的轴向端面沿着内孔边缘布置有一圈波形保护结构23，使丝杆螺母15回退至丝杠16底部时，与联轴器18与丝杆螺母15的接触时面积尽量的小。
作为进一步的说明，所述的联轴器18呈环形，其一端端面均匀布置有插接柱19，该插接柱19插入到扭矩传递轴12一端端面中，所述的联轴器18的内侧壁上与插接柱19相对应的位置布置有凸起部24，这种结构方便弹性件14的设置和扭矩的传递。
所述的固定滑块13套接在丝杠16上并与丝杠16外侧的轴向凸齿相啮合，所述的固定滑块13的形状与联轴器18的内圈形状相配且固定滑块13的外侧与联轴器18的内圈之间夹有弹性件14。
所述的弹性件14的一端端面与固定在扭矩传递轴12内侧壁上的锁紧垫片25顶住，所述的丝杆16上还套接有与弹性件14一端端面顶住的隔离垫片21。
所述的输出杆5的外部两侧对称沿轴向布置有一对导向凸条51，所述的可动滑块7呈环状，其内侧壁上相对应的位置开有导向槽72，该导向凸条51嵌入到导向槽72中，这种结构方便可动滑块7在输出杆5的外部进行滑动，又能防止可动滑块7转动。
所述的上离合器9和下离合器10均呈环状且两者之间的相啮合面上均布置有侧滑凸起91，该侧滑凸起91的至少一个侧向端面为斜面，这种侧滑凸起91能在收到径向的转动力的时候将上离合器9和下离合器10顶开，实现离合器脱开。
所述的可动滑块7的外圆侧壁的两侧对称布置有限位凸起71，相对应的下离合器10的内侧壁上相对应的位置布置有限位凹槽93，所述的限位凹槽93与限位凸起71镶嵌，限位凸起71与下离合器10内的限位凹槽93镶嵌能使可动滑块7和下离合器10进行卡位，防止相对运动，下离合器10与上离合器9脱开的时候，限位凸起71就可以从限位凹槽93中脱离。
所述的上离合器9与防转动外套11相接触的端面上绕着圆周均匀布置有若干个卡接凸起块92，相对应的防转动外套11的端面上布置有供卡接凸起块92嵌入的卡接槽112，所述的防转动外套11的底部圆盘上布置有若干个固定锁止扣111，该固定锁止扣111与整体端盖4的内侧壁卡接固定，用于固定防转动外套11，防止其转动。
进一步的，所述的轴向弹性件6为轴向叠加的波形弹簧，该轴向弹性件6的一侧轴向布置有弹簧垫片20，相对应的防转动外套11的侧壁上绕着圆周均布有内凹的定位突片113，定位突片113内对轴向弹性件6进行限位。
本发明结构简单合理，电机轴通过齿轮减速，将扭矩放大，并通过滚珠丝杠输出推力，通过在滚珠丝杠后端安装有具有弹性的防锁死装置，在丝杠螺母快速回退至丝杆底部时，有效的防止螺母与端盖或其他零件锁死；在丝杆前端安装有离合器，当输出的反馈力多大时，离合器脱开，使电机轴出现打滑，从而有效的保护电机；该方案可通过调节减速机构实现扭力调节，并通过调节波形弹簧的压缩量实现电机最大扭矩的调节，该装置可适用于多中场合。

Claims (10)

1.一种带扭矩保护和防锁死装置的电机驱动装置，包括电机ECU(31)、整体壳体(2)和整体壳体(2)一侧的整体端盖(4)，其特征在于，所述的整体壳体(2)的内部上侧横向安装有与电机ECU(31)相连的电机(1)，所述的整体壳体(2)内部下侧的内部安装有与电机(1)相平行的丝杠(16)，所述的丝杆(16)上套接有丝杆螺母(15)，该丝杆螺母(15)的一端与套在丝杆(16)外侧的输出杆(5)轴向相连，所述的输出杆(5)的另一端与输出接头(8)相连，所述的丝杆螺母(15)的外侧同心布置有扭矩传递轴(12)，该扭矩传递轴(12)的一端通过减速机构(3)与电机(1)的输出轴相连；
所述的丝杠(16)的远离输出接头(8)的一端外侧固定套接有固定滑块(13)，所述的固定滑块(13)的外侧同轴套有与扭矩传递轴(12)固定相连的联轴器(18)，该联轴器(18)与固定滑块(13)之间的间隙中填充有弹性件(14)；
所述的输出杆(5)上靠近输出接头(8)的一端套接滑动套接有可动滑块(7)，该可动滑块(7)的外侧同轴并排布置有上离合器(9)和下离合器(10)，所述的上离合器(9)和下离合器(10)之间通过带斜面的牙型进行啮合，所述的上离合器(9)与外部套接的防转动外套(11)固定，所述的防转动外套(11)与整体端盖(4)相连，所述的下离合器(10)的一端与轴向弹性件(6)顶住，下离合器(10)轴向滑动时与可动滑块(7)脱开。
2.根据权利要求1所述的带扭矩保护和防锁死装置的电机驱动装置，其特征在于：所述的丝杆螺母(15)的外侧套接有螺母套管(22)，该螺母套管(22)上靠近弹性件(14)的轴向端面沿着内孔边缘布置有一圈波形保护结构(23)。
3.根据权利要求1所述的带扭矩保护和防锁死装置的电机驱动装置，其特征在于：所述的联轴器(18)呈环形，其一端端面均匀布置有插接柱(19)，该插接柱(19)插入到扭矩传递轴(12)一端端面中，所述的联轴器(18)的内侧壁上与插接柱(19)相对应的位置布置有凸起部(24)。
4.根据权利要求3所述的带扭矩保护和防锁死装置的电机驱动装置，其特征在于：所述的固定滑块(13)套接在丝杠(16)上并与丝杠(16)外侧的轴向凸齿相啮合，所述的固定滑块(13)的形状与联轴器(18)的内圈形状相配且固定滑块(13)的外侧与联轴器(18)的内圈之间夹有弹性件(14)。
5.根据权利要求4所述的带扭矩保护和防锁死装置的电机驱动装置，其特征在于：所述的弹性件(14)的一端端面与固定在扭矩传递轴(12)内侧壁上的锁紧垫片(25)顶住，所述的丝杆(16)上还套接有与弹性件(14)一端端面顶住的隔离垫片(21)。
6.根据权利要求1所述的带扭矩保护和防锁死装置的电机驱动装置，其特征在于：所述的输出杆(5)的外部两侧对称沿轴向布置有一对导向凸条(51)，所述的可动滑块(7)呈环状，其内侧壁上相对应的位置开有导向槽(72)，该导向凸条(51)嵌入到导向槽(72)中。
7.根据权利要求6所述的带扭矩保护和防锁死装置的电机驱动装置，其特征在于：所述的上离合器(9)和下离合器(10)均呈环状且两者之间的相啮合面上均布置有侧滑凸起(91)，该侧滑凸起(91)的至少一个侧向端面为斜面。
8.根据权利要求7所述的带扭矩保护和防锁死装置的电机驱动装置，其特征在于：所述的可动滑块(7)的外圆侧壁的两侧对称布置有限位凸起(71)，相对应的下离合器(10)的内侧壁上相对应的位置布置有限位凹槽(93)，所述的限位凹槽(93)与限位凸起(71)镶嵌。
9.根据权利要求8所述的带扭矩保护和防锁死装置的电机驱动装置，其特征在于：所述的上离合器(9)与防转动外套(11)相接触的端面上绕着圆周均匀布置有若干个卡接凸起块(92)，相对应的防转动外套(11)的端面上布置有供卡接凸起块(92)嵌入的卡接槽(112)。
10.根据权利要求8所述的带扭矩保护和防锁死装置的电机驱动装置，其特征在于：所述的轴向弹性件(6)为轴向叠加的波形弹簧，该轴向弹性件(6)的一侧轴向布置有弹簧垫片(20)，相对应的防转动外套(11)的侧壁上绕着圆周均布有内凹的定位突片(113)。
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