本發(fā)明涉及滾柱絲杠，尤其涉及一種一體式的滾柱絲杠集成模組。

背景技術(shù)：

1、不同于滾珠絲杠采用滾珠傳遞負(fù)載，行星絲杠通過(guò)螺紋滾柱傳遞負(fù)載，更多的接觸點(diǎn)和螺紋角度設(shè)計(jì)使得行星絲杠的負(fù)載等同于更大直接的滾珠絲杠，同時(shí)行星絲杠可以提供更高的轉(zhuǎn)速和更大的接速度，具有更強(qiáng)的剛度和抗沖擊能力。

2、滾柱絲杠一般包括rv行星滾柱絲杠和rvi反轉(zhuǎn)式行星滾柱絲杠兩種，其中rv行星滾柱絲杠是驅(qū)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)滾柱傳動(dòng)使得螺母進(jìn)行直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其行程由絲杠的螺紋長(zhǎng)度決定，滾柱與進(jìn)行直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的螺母保持相對(duì)靜止。而rvi反轉(zhuǎn)式行星滾柱絲杠是驅(qū)動(dòng)螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)滾柱傳動(dòng)使得絲杠進(jìn)行直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其行程由螺母的內(nèi)螺紋長(zhǎng)度決定，滾柱與進(jìn)行直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的絲杠保持相對(duì)靜止。

3、在人形機(jī)器人的身體肢干連接中，通常需要使用rvi反轉(zhuǎn)式行星滾柱絲杠結(jié)構(gòu)，但是在實(shí)際使用過(guò)程中，其行程受螺母內(nèi)螺紋長(zhǎng)度限制，螺母長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)內(nèi)螺紋加工極其困難。另外rvi反轉(zhuǎn)式行星滾柱絲杠工作時(shí)，電機(jī)包裹在螺母外驅(qū)動(dòng)螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)的長(zhǎng)度也相應(yīng)較長(zhǎng)，加工成本高，而且電機(jī)中孔需要安裝螺母、滾柱和絲杠，導(dǎo)致電機(jī)內(nèi)徑大、壁厚薄，電機(jī)的功率和扭矩能力都被限制，絲杠直徑也受限制，影響絲杠的負(fù)載能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種一體式的滾柱絲杠集成模組，其具有高負(fù)載、較小導(dǎo)程、較小驅(qū)動(dòng)扭矩、更小體積、高精度、耐沖擊、高剛度等特點(diǎn)，且降低加工成本和加工難度。

2、本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

3、一種一體式的滾柱絲杠集成模組，包括同軸設(shè)置的電機(jī)定子、電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)輸出法蘭、固定法蘭、螺母、絲杠、內(nèi)齒圈一、內(nèi)齒圈二和端蓋法蘭，還包括固定魚(yú)眼桿端、連接法蘭、驅(qū)動(dòng)板、外殼一、外殼二、輸出魚(yú)眼桿端；

4、所述固定魚(yú)眼桿端與連接法蘭連接，所述外殼一設(shè)置在連接法蘭遠(yuǎn)離固定魚(yú)眼桿端的一端，所述驅(qū)動(dòng)板設(shè)置在外殼一內(nèi)與電機(jī)定子控制連接；所述外殼二設(shè)置在外殼一遠(yuǎn)離連接法蘭的一端，所述電機(jī)定子、電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)輸出法蘭、固定法蘭、螺母、絲杠、內(nèi)齒圈一、內(nèi)齒圈二和端蓋法蘭均設(shè)置在外殼二內(nèi)，且所述端蓋法蘭設(shè)置在外殼二遠(yuǎn)離外殼一的一端；

5、所述電機(jī)定子靠近外殼一，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子位于電機(jī)定子內(nèi)圈內(nèi)，所述電機(jī)輸出法蘭一端位于電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)圈內(nèi)，一端伸出電機(jī)定子靠近固定法蘭；

6、所述螺母遠(yuǎn)離外殼一與電機(jī)輸出法蘭及固定法蘭連接，且安裝在電機(jī)輸出法蘭及固定法蘭的內(nèi)圈內(nèi)，所述內(nèi)齒圈一和內(nèi)齒圈二分別安裝在螺母內(nèi)圈的兩端；

7、所述螺母兩端還分別安裝有保持架一和保持架二，所述絲杠外周和螺母內(nèi)圈之間設(shè)有若干繞絲杠圓周陣列設(shè)置的滾柱，若干所述滾柱兩端均安裝在保持架一和保持架二上，且每個(gè)所述滾柱兩端通過(guò)齒輪與內(nèi)齒圈一、內(nèi)齒圈二嚙合；若干所述滾柱與螺母內(nèi)壁及絲杠外壁均螺紋連接，且所述絲杠外壁的螺紋為與絲杠等長(zhǎng)的全螺紋；

8、所述絲杠沿其長(zhǎng)度方向限位滑動(dòng)安裝在端蓋法蘭上，其一端位于電機(jī)輸出法蘭及螺母的內(nèi)孔內(nèi)，另一端伸出端蓋法蘭與輸出魚(yú)眼桿端連接；

9、所述電機(jī)輸出法蘭靠近外殼一的一端和外殼一之間設(shè)有深溝球軸承，所述電機(jī)輸出法蘭和外殼二之間設(shè)有位于電機(jī)定子和螺母之間的支撐軸承一，所述固定法蘭靠近端蓋法蘭的一端和端蓋法蘭之間設(shè)有支撐軸承二。

10、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，固定魚(yú)眼桿端作為固定側(cè)，輸出魚(yú)眼桿端作為輸出側(cè)，兩者固定整個(gè)模組。工作時(shí)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)板控制，電流通過(guò)驅(qū)動(dòng)板通往電機(jī)定子使其產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，電機(jī)轉(zhuǎn)子承受該旋轉(zhuǎn)力矩并通過(guò)電機(jī)輸出法蘭一體輸出轉(zhuǎn)矩，從而帶動(dòng)螺母進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在保持架一和保持架二作用下，帶動(dòng)若干滾柱同步轉(zhuǎn)動(dòng)，滾柱與螺母保持相對(duì)靜止的同時(shí)滾柱在兩端齒輪與內(nèi)齒圈一、內(nèi)齒圈二的嚙合下旋轉(zhuǎn)，與螺母及絲杠螺紋連接，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)絲杠沿其長(zhǎng)度方向水平滑動(dòng)，帶動(dòng)輸出魚(yú)眼桿端同步運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)推力或拉力的輸出。

11、本發(fā)明中，相較于傳統(tǒng)rvi反轉(zhuǎn)式行星滾柱絲杠，絲杠采用全螺紋結(jié)構(gòu)，且滾柱與螺母保持相對(duì)靜止，其行程由絲杠長(zhǎng)度決定，螺母長(zhǎng)度無(wú)需較長(zhǎng)，因此不需要加工冗長(zhǎng)的螺母內(nèi)螺紋，降低加工難度和加工成本。同時(shí)電機(jī)定子、電機(jī)轉(zhuǎn)子組成的電機(jī)與螺母形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，而非包裹在螺母外，電機(jī)可選擇非細(xì)長(zhǎng)的常規(guī)結(jié)構(gòu)，降低電機(jī)加工難度和成本，且電機(jī)定子的壁厚可加大，能夠極大地提高電機(jī)的功率和扭矩能力，同時(shí)絲杠的外徑可以相應(yīng)增大，提高絲杠的負(fù)載能力，使得輸出側(cè)可輸出高軸向負(fù)載力。整個(gè)模組一體化設(shè)計(jì)，具有更小的體積，更耐沖擊和更高的剛度。另外，本發(fā)明中螺母靠近輸出魚(yú)眼桿端，若輸出魚(yú)眼桿端發(fā)生撬動(dòng)，螺母位置為支點(diǎn)位置，大部分情況下力矩較短，對(duì)絲杠、滾柱及螺母之間的徑向間隙影響小，只有絲杠遠(yuǎn)離輸出魚(yú)眼桿端的一端滑動(dòng)至螺母位置處時(shí)才會(huì)對(duì)徑向間隙影響較大。

12、進(jìn)一步地，所述絲杠外壁圓周陣列設(shè)有至少兩個(gè)沿其長(zhǎng)度方向設(shè)置的扁位，所述扁位與絲杠等長(zhǎng)或位于絲杠靠近輸出魚(yú)眼桿端的一端，所述端蓋法蘭上設(shè)有與絲杠配合的扁位孔，所述絲杠外壁的螺紋覆蓋扁位且扁位處的螺紋高度減半。

13、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，在扁位和扁位孔的配合作用下，實(shí)現(xiàn)絲杠的限位安裝，避免輸出魚(yú)眼桿端發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，影響絲杠和滾柱的傳動(dòng)精度。其中，rv行星滾柱絲杠中由于絲杠為非全螺紋結(jié)構(gòu)，可隨意在絲杠非螺紋位置隨意設(shè)置扁位進(jìn)行限位，但是在全螺紋的絲杠外壁一般無(wú)法加工扁位，因此本發(fā)明中特別設(shè)置絲杠外壁的螺紋覆蓋扁位且扁位處的螺紋高度減半，以保證在實(shí)現(xiàn)設(shè)置扁位進(jìn)行限位的同時(shí)，保證整體剛性和螺紋嚙合順暢性，避免螺紋嚙合發(fā)生卡頓。

14、進(jìn)一步地，還包括力矩傳感器、編碼器和安裝法蘭，所述力矩傳感器集成設(shè)置在固定魚(yú)眼桿端和連接法蘭上，所述編碼器通過(guò)安裝法蘭安裝在電機(jī)輸出法蘭靠近外殼一的一端，所述編碼器位于外殼一內(nèi)且位于驅(qū)動(dòng)板靠近外殼二的一側(cè)，所述編碼器與驅(qū)動(dòng)板通信反饋連接。

15、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，設(shè)置力矩傳感器對(duì)模組的力矩進(jìn)行監(jiān)控，保證控制精度。設(shè)置編碼器與驅(qū)動(dòng)板配合，對(duì)電機(jī)定子的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制，提高模組運(yùn)行精度，提高模組集成度。

16、進(jìn)一步地，所述外殼一外部設(shè)有散熱器一，所述外殼二外部設(shè)有散熱器二。

17、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，利用散熱器一和散熱器二分別對(duì)外殼一和外殼二進(jìn)行散熱，保證模組內(nèi)部熱量能夠及時(shí)排出，避免模組因高溫發(fā)生故障，保證模組的工作壽命。

18、進(jìn)一步地，所述外殼一連接有通氣組件，所述通氣組件包括設(shè)置在外殼一側(cè)壁且貫穿散熱器一的通氣孔，所述通氣孔與外殼一內(nèi)部連通，且所述通氣孔內(nèi)設(shè)有單向閥。

19、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，驅(qū)動(dòng)板設(shè)置在外殼一內(nèi)，工作時(shí)產(chǎn)生的熱量高且驅(qū)動(dòng)板直接影響整個(gè)模組的正常工作，因此通過(guò)設(shè)置包括通氣孔和單向閥的通氣組件，輔助散熱器一對(duì)外殼一進(jìn)行散熱，保證外殼一內(nèi)部由于運(yùn)行產(chǎn)生的熱量能夠及時(shí)排出，且在單向閥的作用下保證外部水汽、灰塵等異物不會(huì)進(jìn)入外殼一內(nèi)。

20、進(jìn)一步地，所述外殼一和外殼二之間設(shè)有隔熱圈，所述隔熱圈位于深溝球軸承外圈外。

21、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，設(shè)置隔熱圈減少電機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的熱量進(jìn)入外殼一內(nèi)，保證驅(qū)動(dòng)板的運(yùn)行環(huán)境良好。

22、進(jìn)一步地，所述絲杠靠近輸出魚(yú)眼桿端的一端和固定法蘭之間設(shè)有刮油環(huán)，且所述刮油環(huán)位于螺母和端蓋法蘭之間。

23、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，設(shè)置刮油環(huán)來(lái)保護(hù)絲杠，避免異物進(jìn)入外殼一內(nèi)對(duì)絲杠的正常工作造成影響。

24、進(jìn)一步地，所述絲杠遠(yuǎn)離輸出魚(yú)眼桿端的一端設(shè)有與其同軸的減重孔。

25、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，在保證絲杠強(qiáng)度和剛性的前提下，在絲杠內(nèi)設(shè)置減重孔實(shí)現(xiàn)減重，降低螺母和滾柱的驅(qū)動(dòng)負(fù)載。

26、進(jìn)一步地，所述內(nèi)齒圈一、螺母、內(nèi)齒圈二三者為分體式結(jié)構(gòu)或一體式結(jié)構(gòu)。

27、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，內(nèi)齒圈一、螺母、內(nèi)齒圈二分體式結(jié)構(gòu)便于加工，一體式結(jié)構(gòu)便于安裝，可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求靈活選擇。

28、進(jìn)一步地，所述支撐軸承一和支撐軸承二為角接觸球軸承、圓錐滾子軸承、十字交叉軸承中的一種。

29、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，支撐軸承一和支撐軸承二用于分別固定和限位做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)輸出法蘭和固定法蘭，并抵消產(chǎn)生的軸向力，可根據(jù)實(shí)際使用需求選擇角接觸球軸承、圓錐滾子軸承、十字交叉軸承中的一種。同時(shí)端蓋法蘭對(duì)支撐軸承一和支撐軸承二施加預(yù)緊力，消除軸向間隙，有效提高精度。

30、綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：

31、1、本發(fā)明中滾柱通過(guò)保持架一和保持架二安裝在螺母上，絲杠采用全螺紋結(jié)構(gòu)，工作時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，滾柱與螺母保持相對(duì)靜止，滾柱驅(qū)動(dòng)絲杠進(jìn)行直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，相較于傳統(tǒng)rvi反轉(zhuǎn)式行星滾柱絲杠，絲杠的運(yùn)動(dòng)行程由絲杠長(zhǎng)度決定，螺母長(zhǎng)度無(wú)需較長(zhǎng)，因此不需要加工冗長(zhǎng)的螺母內(nèi)螺紋，降低加工難度和加工成本；

32、2、本發(fā)明中電機(jī)定子、電機(jī)轉(zhuǎn)子組成的電機(jī)與螺母形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，而非包裹在螺母外，電機(jī)可選擇非細(xì)長(zhǎng)的常規(guī)結(jié)構(gòu)，降低電機(jī)加工難度和成本，且電機(jī)定子的壁厚可加大，能夠極大地提高電機(jī)的功率和扭矩能力，同時(shí)絲杠的外徑可以相應(yīng)增大，提高絲杠的負(fù)載能力，使得輸出側(cè)可輸出高軸向負(fù)載力；

33、3、本發(fā)明中螺母靠近輸出魚(yú)眼桿端，若輸出魚(yú)眼桿端發(fā)生撬動(dòng)，螺母位置為支點(diǎn)位置，大部分情況下力矩較短，對(duì)絲杠、滾柱及螺母之間的徑向間隙影響小；

34、4、本發(fā)明中絲杠外壁設(shè)置扁位，絲杠外壁的螺紋覆蓋扁位且扁位處的螺紋高度減半，端蓋法蘭設(shè)置于扁位配合的扁位孔，實(shí)現(xiàn)絲杠的限位安裝，避免輸出魚(yú)眼桿端發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，影響絲杠和滾柱的傳動(dòng)精度，同時(shí)保證整體剛性和螺紋嚙合順暢性，避免螺紋嚙合發(fā)生卡頓；

35、5、本發(fā)明的一體化模組輸出側(cè)可輸出高軸向負(fù)載力，一體化結(jié)構(gòu)體積更小，高精度滾柱絲杠組合更耐沖擊，具有更高的剛度，編碼器和力矩傳感器的運(yùn)用進(jìn)一步提高精度，絲杠設(shè)置減重孔降低驅(qū)動(dòng)負(fù)載。