专利名称：电致动器的制作方法
背景技术：
发明领域本发明涉及一种电致动器。特别地，本发明涉及一种电致动器，其中一移动元件在一使用渐开线花键的花键导向机构的导向动作下进行直线运动。
相关技术的描述现在已经将使用输送螺旋机构的电致动器用作输送工件等的手段。该电致动器包括一输送螺旋轴，该输送螺旋轴通过一联接元件同轴联接到一位于框架中的电机的驱动轴上。为一移动元件设置的输送螺母与该输送螺旋轴螺纹配合，例如包括一导向轨和一沿该导向轨滑动的导向块的直线导向机构设置在框架中。移动元件沿输送螺旋轴被直线导向。一连接部分设置在该移动元件的一侧，该连接部分通过穿过框架成形的一狭缝伸向外部。该连接部分与一滑动盘联接。
在该结构中，输送螺旋轴通过电机的旋转而旋转。输送螺旋轴的旋转运动通过输送螺母转换成直线运动。移动元件在该直线导向机构的导向动作下沿框架纵向移动。因此滑动盘移动，因而位于滑动盘上的工件被输送。
但在常规的电致动器中，当重工件放置在滑动盘上而输送工件时，直线导向机构不能吸收在下列方向上施加到工件上的重力的作用绕输送螺旋轴轴线中心的圆周方向，绕基本上垂直于输送螺旋轴轴线的水平线的中心的圆周方向，绕基本上垂直于上述输送螺旋轴轴线的垂直线的中心的圆周方向，以及通过合成组合这些方向获得的方向。
结果是，输送螺旋轴柔性弯曲，滑动阻力在输送螺旋轴与输送螺母之间增加。
发明概述本发明的总的目的是提供一种电致动器，该电致动器能够适当地吸收在多个方向上施加到一移动元件上的载荷，以防止载荷传递到输送螺旋轴。
本发明的主要目的是提供一种电致动器，该电致动器能够吸收在下列方向上施加到移动元件上的载荷基本上垂直的方向，绕上述输送螺旋轴轴线中心的圆周方向，绕基本上垂直于上述输送螺旋轴轴线的水平线的中心的圆周方向，绕基本上垂直于上述输送螺旋轴轴线的垂直线的中心的圆周方向，以及通过合成组合这些方向获得的方向，从而防止载荷传递到输送螺旋轴。
本发明的上述和其它目的、特征和优点将从下面结合附图所作的说明中变得更加清楚，本发明的优选实施例作为例子图示于附图中。
附图简介
图1是一局部剖视的透视图，示出根据本发明一实施例的电致动器；图2是一示意性分解透视图，示出图1中所示的电致动器；图3是沿线III所取的剖视图，示出图1中所示的电致动器；图4是沿线IV-IV所取的剖视图，示出图3中所示的电致动器；图5是一透视图，示出施加到根据本发明一实施例的电致动器的连接部分上的载荷的方向；图6是一局部剖视的透视图，示出根据本发明一修改实施例的电致动器；图7是一示意性分解透视图，示出图6中所示的电致动器；图8是沿线VIII-VIII所取的剖视图，示出图6中所示的电致动器；图9是沿线IX-IX所取的剖视图，示出图8中所示的电致动器；图10是一放大视图，示出图4和9中所示的花键孔和花键活塞在其上彼此啮合的滑动表面；图11是一前视图，示出图2和7中所示的花键活塞；图12是沿线XII-XII所取的剖视图，示出图11中所示的花键活塞。
优选实施例的描述参照图1至5，参考数字10表示根据本发明一实施例的电致动器。该电致动器主要包括一细长框架12，一设置在框架12一端的电机(旋转驱动源)14，一旋转支承在框架12中作为输送螺旋轴的滚珠螺旋轴16，及一能够在滚珠螺旋轴16的辅助下移动的移动机构18。
框架12设有一花键孔(花键导向机构)20，该花键孔20具有沿纵向在内壁表面上延伸的渐开线花键(每个花键具有一截面为渐开线弧形的花键齿)。穿过框架12上表面沿纵向形成一与花键孔20相通的狭缝22。轴承元件24的一端固定到框架12的一端(见图2)。一电机14和一支架26连接到轴承元件24的另一端。可替换地，电机14可例如借助于另一联接件(未示出)而设置在框架12中。
如图3中所示，滚珠螺旋轴16通过一联接器30与电机14的旋转轴28联接。联接器30由安装到轴承元件24上的轴承32a、32b旋转支承。轴承32a、32b的内圈借助于一螺母38固定到联接器30上。参考数字36表示与轴承元件24螺纹配合的轴承螺母。轴承螺母36的作用是将轴承32a、32b压靠在轴承元件24上。
滚珠螺旋轴16的两端由联接器30和一轴承32c可旋转地支承，该轴承32c安装到连接于框架12另一端的轴承元件34上。在该结构中，滚珠螺旋轴16穿透移动机构18内部。输送螺旋轴并不限于滚珠螺旋轴16，可以是未示出的滑动螺旋轴。
移动机构18包括一滚珠花键螺母42，该滚珠花键螺母42借助于滚珠轴承40与滚珠螺旋轴16螺纹配合，一对压靠在滚珠花键螺母42两端的移动元件44a、44b，及一连接到该对移动元件44a、44b上部的连接部分52。
移动元件44a、44b基本上为圆柱形的第一端压靠在滚珠花键螺母42的两端。移动元件44a、44b通过一连接螺栓46以及设置在移动元件44a、44b之间的滚珠花键螺母42而连接起来。在滚珠螺旋轴16与移动元件44a、44b之间留有狭缝，使它们以预定的间距彼此分开。一对花键活塞(花键导向机构)48a、48b借助于连接螺栓50而连接到移动元件44a、44b的第二端，从而防止该对花键活塞48a、48b沿圆周方向旋转。该对花键活塞48a、48b的内壁以预定间距与滚珠螺旋轴16分开。在该对花键活塞48a、48b的外圆周表面上分别设有与花键孔20滑动啮合的渐开线花键。
在该结构中，花键活塞48a是通过铝合金A6063挤压而制成的。为了相对于花键孔20建立狭缝T(见图10)，(1)制造一用于花键孔20的挤压模，(2)用该挤压模制成花键活塞48a的挤压产品，(3)对于挤压产品测量滑动表面之间的狭缝T，花键活塞48a和花键孔20通过该狭缝T而啮合，及(4)修正该挤压模，使所测量的狭缝T与一预定值重合。
该实施例中，例如当花键活塞48a由POM(聚甲醛)、PI(聚酰亚胺)或UHMW-PE(超高分子量聚乙烯)这样的材料制造时，将获得好的结果。
更优选地，如果在弹性流体润滑理论的基础上考虑表面压力、运动粘度和速度，花键活塞48a的花键齿的表面粗糙度不大于1.6RZ(十点平均粗糙度)的话，则能够降低花键活塞48a和花键孔20在其上彼此啮合的滑动表面的滑动阻力。
在这种情况下，为了完成加工而使表面粗糙度不大于1.6RZ(十点平均粗糙度)，可在实施化学抛光和喷丸后，进行氧化铝膜处理和无电极镀镍这样的表面处理。
另外，如图11和12所示，当花键活塞48a端部的倒角角度α大约是15到20度时，则很容易将一润滑剂，如高粘性油脂填到花键孔20与花键活塞48a之间的花键表面58上(见图10)，油膜的厚度足够，滑动阻力有效降低。
每个花键活塞48b、66还可以以与花键活塞48a相同的方式通过挤压铝合金而制造。花键活塞48b、66和花键孔20在其上彼此啮合的滑动表面之间的狭缝T可通过重复上述的模制步骤(1)至(4)而设定为约0.03毫米。
沿框架12纵向延伸的连接部分52通过连接螺栓54而固定到移动元件44a、44b上。连接部分52设置成使连接部分52通过穿过框架12上部限定的狭槽22而暴露于外部。例如将一未示出的盘安装到连接部分52上。
因此，当滚珠花键螺母42与移动元件44a、44b和连接部分52一起随着滚珠螺旋轴16的旋转而沿移动方向移动时，花键活塞48a、48b沿花键孔20的导向槽沿纵向移动。如图10所示，在该结构中，例如将具有一预定的基本油料运动粘度的高粘度油脂用于花键孔20和花键活塞48a、48b在其上彼此啮合的滑动表面58。因此，滑动运动是平滑地进行的，并能够降低滑动阻力。至于预定基本油料运动粘度，根据弹性流体润滑理论，最好是使用运动粘度在1000至10000(CSt)范围内的高粘度油脂。例如，当使用基本油料运动粘度为2200(CSt)或9850(CSt)的高粘度油脂时，在每种情况下都可获得良好结果。
该实施例中，由于下列原因而将高粘度油脂用作润滑剂。
(1)由于粘度高，油膜可制成较厚。
(2)即使当表面粗糙度不令人满意时，生产成本也可以降低，没有阻力也可以减小，因为不必对花键孔20和花键活塞48a、48b的滑动表面进行业加工而具有相对细的表面粗糙度。
(3)高粘度油脂的使用增强了对由于在操作流体中包含的任何有害物质引起的污染的抵抗力。
(4)油料几乎不向外流，花键孔20和花键活塞48a、48b的工作线延长。
(5)金属接触在花键孔20和花键活塞48a、48b之间消失，振动由于高粘度油脂的弹性而吸收。因此，能够避免否则将由沿花键孔的导向槽滑动的花键活塞48a、48b产生的噪音，还能够进一步降低由花键活塞48a、48b引起的滑动声。
(6)对于花键孔20和花键活塞48a、48b彼此啮合的槽，接触面较小。即使施加到高粘度油脂上的表面压力很高时，油膜也有足够的厚度。
为花键孔20和花键活塞48a、48b形成的花键并不局限于渐开线花键。花键齿的截面可形成基本为矩形。
根据本发明实施例的电致动器10基本上如上所述建造。下面对其操作、功能和效果进行说明。
当通过驱动电机14而转动旋转轴28时，滚珠螺旋轴16借助于联接器3而旋转。滚珠螺旋轴16的旋转运动通过滚珠轴承40传递到滚珠花键螺母42。
在该结构中，该对花键活塞48a、48b与花键孔20啮合。因而防止了滚珠螺母42转动。因此，滚珠螺旋轴16的旋转运动由滚珠花键螺母42转化为直线运动。该直线运动通过该对移动元件44a、44b传递到连接部分52。连接部分52沿花键孔20和该对花键活塞48a、48b的导向槽沿图3中所示箭头X方向移动。这样放置在连接部分52上的未示出的盘等被输送。
在该过程中，放置在未示出的盘上的工件等的载荷施加在与移动元件44a、44b联接的该对花键活塞48a、48b上，工件等的载荷由花键孔20和花键活塞48a、48b支承。
因此，如图5所示，基本上沿连接部分52的垂直方向(见箭头A)施加到连接部分52上的载荷，以及绕滚珠螺旋轴16的中心沿圆周方向施加的载荷，都被花键孔20和该对花键活塞48a、48b吸收。另外，绕基本上垂直于滚珠螺旋轴16轴线的水平线的中心沿圆周方向(见箭头C)施加的载荷，以及绕基本上垂直于滚珠螺旋轴16轴线的垂直线的中心沿圆周方向(见箭头D)施加的载荷，也可由花键孔20和花键活塞48a、48b吸收。
即使载荷沿合成的组合方向施加到连接部分52上(滚珠螺旋轴16的轴线)，载荷也能够适当地吸收。
如上所述，为根据本发明实施例的电致动器10设置的花键孔20和该对花键活塞48a、48b，可吸收沿多个方向施加到连接部分上的载荷，包括连接部分52的基本垂直方向(见箭头A)，绕滚珠螺旋轴轴线中心的圆周方向(见箭头B)，绕基本上垂直于滚珠螺旋轴16轴线的水平线的中心沿圆周方向(见箭头C)，绕基本上垂直于滚珠螺旋轴16轴线的垂直线的中心沿圆周方向(见箭头D)，以及通过合成组合这些方向获得的方向。
因此，即使施加到连接部分52上的盘等的重量增加，该重量由花键孔20和该对花键活塞48a、48b支承。因此，重量并没有通过滚珠花键螺母42而施加到滚珠螺旋轴16上，因而滚珠螺旋轴16不会柔性弯曲。
下面参照图6至9对根据本发明一修改实施例的电致动器60进行说明。与上述图1至5中所示构成部件相同的构成部件用相同的参考数字表示，并省略其详细说明。
参考数字62表示插入花键孔20中的一导向件。一凸缘64通过螺纹与该导向件62的一端螺纹配合，并由安装到轴承元件34上的轴承32c可旋转地支承。导向件62的另一端通过一螺旋机构安装到一花键活塞66上。该实施例中，花键活塞48b、66借助于连接螺栓68而整体联接到花键螺母42上。在凸缘64中形成一与另一未示出的元件配合的螺栓孔70。
在根据该修改实施例的电致动器60中，当通过驱动电机14而旋转滚珠螺旋轴16时，滚珠花键螺母42借助于花键活塞48b、66而沿图8中所示箭头Y方向移动。因此，导向件62作为导向槽沿移动方向进出花键孔20。未示出的元件沿箭头Y方向输送。该实施例中，如图9和10所示，当将润滑剂，如高粘度油脂涂抹到花键孔20和花键活塞48b、66在其上彼此啮合的滑动表面58上时，用根据弹性润滑理论的充足的表面压力、运动粘度和速度保持最佳状态。因此，滑动运动平滑地进行，金属接触因而减少。因而能够减小滑动阻力。
因此，导向件62可借助于花键孔20和花键活塞48b、66而吸收绕导向件62轴线中心沿圆周方向(见箭头E)施加到导向件62上的载荷。
尽管本发明是参照优选实施例而特别图示和描述的，但可以理解，在不脱离由附属权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下，本领域技术人员可进行变化和修改。
权利要求
1.一种电致动器，包括一框架(12)；一设置在上述框架(12)内部或外部的旋转驱动源(14)；一输送螺旋轴，该输送螺旋轴与上述旋转驱动源(14)的驱动轴(28)联接，用于接收来自上述旋转驱动源(14)的旋转驱动力；一移动机构(18)，该移动机构(18)与上述输送螺旋轴配合，将上述输送螺旋轴的旋转运动转换成直线运动，并可沿上述输送螺旋轴的轴向移动；及一与上述移动机构(18)联接的花键导向机构，该花键导向机构沿上述输送螺旋轴的上述轴向导引上述移动机构(18)，并吸收沿下列方向施加到上述移动机构(18)上的载荷基本上垂直的方向(A)，绕上述输送螺旋轴轴线中心的圆周方向(B)，绕基本上垂直于上述输送螺旋轴轴线的水平线的中心的圆周方向(C)，绕基本上垂直于上述输送螺旋轴轴线的垂直线的中心的圆周方向(D)，以及通过合成组合这些方向获得的方向。
2.根据权利要求1所述的电致动器，其中上述移动机构(18)包括一通过一滚珠轴承(40)与一滚珠螺旋轴(16)螺纹配合的滚珠花键螺母(42)，一对压靠上述滚珠花键螺母(42)两端并与上述滚珠花键螺母(42)联接的移动元件(44a，44b)，及一连接到上述对移动元件(44a，44b)上的连接部分(54)。
3.根据权利要求2所述的电致动器，其中沿移动方向在上述对移动元件(44a，44b)的端部设置一对彼此以一预定间距分开的花键活塞(48a，48b)，该对花键活塞(48a，48b)中的每一个具有形成于外圆周面上的花键齿，上述对花键活塞(48a，48b)与形成于上述框架(12)内表面上的花键孔(20)啮合。
4.根据权利要求1所述的电致动器，其中上述花键导向机构包括一花键孔(20)和一对花键活塞(48a，48b)，该花键孔(20)沿纵向设置于上述框架(12)内壁表面上的花键，该对花键活塞(48a，48b)中的每一个具有形成于外圆周面上的花键齿，该花键齿装入上述花键孔(20)中。
5.根据权利要求4所述的电致动器，其中上述花键孔(20)具有渐开线花键。
6.根据权利要求4所述的电致动器，其中上述对花键活塞(48a，48b)具有渐开线花键。
7.根据权利要求1所述的电致动器，其中上述移动机构包括一滚珠花键螺母(42)，该滚珠花键螺母(42)通过一滚珠轴承(40)与一滚珠螺旋轴(16)螺纹配合，并联接在一对花键活塞(66，48b)之间，及一圆柱形导向件(62)，该导向件(62)与一花键活塞(66)联接，并可通过沿形成于上述框架(12)内的一花键孔(20)移动而相对于上述框架(12)的一端前后移动。
全文摘要
滚珠螺旋轴(16)的旋转运动由一与移动元件(44a，44b)整体设置的滚珠花键螺母(42)借助于一连接部分(52)转换成直线运动。在与移动元件(44a，44b)联接的花键活塞(48a，48b)的外圆周面上形成有渐开线花键。花键活塞(48a，48b)与形成于框架(12)内壁表面上的渐开线花键的花键孔(20)滑动啮合。连接部分(52)可借助于花键孔(20)和花键活塞(48a，48b)沿框架(12)的纵向移动。
文档编号F16H25/20GK1395357SQ0214024
公开日2003年2月5日 申请日期2002年7月2日 优先权日2001年7月2日
发明者永井茂和, 宫原正树, 山崎善之 申请人:Smc株式会社