一种自锁可调的电动推杆制造技术

本发明专利技术公开了一种自锁可调的电动推杆。电动推杆包括一个电磁铁模块（23），通过控制电磁线圈（231）的通断电来调整驱动机构（1）与缸体机构（3）之间的连接部件（22）的位置，实现驱动机构（1）和缸体机构之间（3）的连通和断开，从而实现电动推杆的自锁可调功能。电动推杆还包括丝杠螺母触点（38）和电阻器（39），螺母触点（38）和电阻器（39）滑动接触，可以通过测量螺母触点（38）处所取电阻器（39）的电阻值，计算丝杠螺母（32）的位置，继而得到活塞杆（34）的实时伸长量、实时伸长速度、实时负载力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电动推杆或电动缸，尤其涉及在机械外骨骼等领域中，要求可以控制推杆自锁力的应用场景。
技术介绍
电动推杆，又称推杆电机、电动缸及现行制动器，是一种将电动机的旋转运动转变为推杆的直线往复运动的电力驱动装置，主要被应用于电动医疗床、电动沙发、升降系统等领域。由于早期应用场景的功能要求，电动推杆多被设计为有自锁的形式，即由于摩擦力或者减速比过大，电动推杆不能反向驱动，即使能反向驱动，其所需的驱动力也非常之大。随着功能需求的不断变化，在机械外骨骼等应用领域，要求电动推杆的反应速度、与人的交互性等方面得到提升。这就需要对电动推杆的自锁性进行实时控制和调节。同时，自锁力控制装置在电动推杆内的集成也是自然的和优化的。另一方面，对于推杆实时的伸长量、实时的伸长速度和实时的负载力等参数的监测手段，也是电动推杆本身和机械外骨骼等应用领域中，实现低成本精确控制的关键问题。本专利技术就是着眼于解决以上问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的主要技术问题是，提供一种自锁可调的电动推杆，即在应用过程中可以调节电动推杆的自锁情况，进而实现灵活省力的反向驱动功能。同时，本专利技术还要解决对电动推杆的低成本精确控制问题，即使用简单的方法取得电动推杆的实时伸长量、实时伸长速度、实时负载力。通过下面结合附图所进行的描述，本专利技术的上述目的和其它目的、特征和优点将会变得更加明显，其中，所述附图以说明性的例子的方式表示出本专利技术的优选实施例。附图说明图1是表示根据本专利技术的实施例的电动推杆的总体示意图；图2是表示图1所示的电动推杆的传动机构的示意图；图3是表示根据本专利技术的另一种实施例的电动推杆的总体示意图；图4是表示图3所示的电动推杆的传动机构的示意图；图5是表示获取电动推杆实时伸长量的方法示意图；图6是表示根据本专利技术的另一种方案的实施例的电动推杆缸体机构中电磁铁与丝杠螺母的组合图，其中图6A为一种组合形式，图6B为另一种组合形式，图6C为本方案中丝杠螺母的结构图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。参考图1，表示根据本专利技术的实施例的电动推杆。电动推杆由三部分组成：驱动机构1，在施加电流后可以将电能直接或间接地转换为机械能输出，驱动传动机构2或执行结构3，在电动推杆中，主要以电机的形式出现；传动机构2，将驱动机构1产生的动力传递给缸体机构3，传递的过程通常通过齿轮的配比实现减速的功能；缸体机构3，将传动机构2传递过来的动力以直线运动的方式输出。传动机构2，包括：驱动输出齿轮21，是与电机输出轴连接的齿轮；连接部件22，用于连接驱动机构1的输出和缸体机构3的输入，一般要求同时实现减速功能，即减速机构或减速器，通过不同的齿轮配合，实现传动和减速功能；缸体连接齿轮24，将连接部件22传入的驱动力，导入缸体机构3中，一般缸体连接齿轮24与缸体机构3中的丝杠31连接，通过缸体连接齿轮24的转动带动丝杠31旋转。本实施例中连接部件22，是由两个合为一体的齿轮组成，它们分别是：与驱动输出齿轮21啮合的减速齿轮，即减速输入齿轮221；与缸体连接齿轮24啮合的减速齿轮，即减速输出齿轮222。传动机构2，还包括电磁铁模块23。电磁铁模块23包括：电磁线圈231，通电后产生磁场，吸引电磁铁模块23与连接部件（减速机构）22之间的连接件233，使其产生位移；弹簧232，用于将连接件233复位，电磁线圈231通电后由于磁场吸引，连接件233产生位移，使弹簧232压缩，断电后，弹簧232弹出，使连接件233复位；电磁铁模块与连接部件之间的连接件233，通过连接件233的移动是连接部件22随动，进而接通或断开驱动机构1和缸体机构3之间的连接。接通时，自锁力回复，推杆不易被反向驱动，可以被正向驱动。断开时，自锁力大部分被解除，推杆容易被反向驱动，不被正向驱动。本例中为接通状态。同时在控制电动推杆的自锁力时，对电磁铁模块的控制信号最好要优先于对驱动机构的驱动信号给出。在断开状态下，尽量减少驱动机构的空转。缸体机构3，包括：丝杠31；丝杠螺母32，或称活塞，包括两个接触面，丝杠螺母与丝杠的接触面321，丝杠螺母与活塞杆的接触面322；丝杠远端支撑点33，有限位和支撑活塞杆34滑动的作用;活塞杆34，可以伸出缩回,与丝杠螺母32连接；活塞杆连接孔35，用于连接负载；近端限位开关36，当丝杠螺母32带动活塞杆34缩回最低端时，通过丝杠螺母32接触近端限位开关36，阻止驱动机构1继续驱动活塞杆34回缩；远端限位开关37，当丝杠螺母32带动活塞杆34伸出到最顶端时，通过丝杠螺母32接触远端限位开关37，阻止驱动机构1继续驱动活塞杆34外伸；丝杠螺母触点38，金属触点，有连线伸出电动推杆，用于计算实时伸长量时，取得丝杠螺母触点38在电阻器39上取得的电阻值；电阻器39，长条状的电阻器，允许丝杠螺母触点38在上接触滑动，和丝杠螺母触点38构成滑线变阻器，有连线伸出电动推杆，电阻沿推杆伸缩方向分布均匀。参考图2，表示图1所示的电动推杆的传动机构，在电磁铁模块的控制下，推出连接部件22，使驱动机构1和缸体机构3之间的连接断开的示意图。此时驱动机构1产生的驱动力不能带动缸体连接齿轮24，然而此时推杆增加反向驱动，缸体连接齿轮24会随反向驱动而空转。参考图3，表示根据本专利技术的另一种实施例的电动推杆的总体示意图。与图1的不同主要在于：连接部件（或减速部件）22的表现形式不同，由普通的齿轮换为了伞齿轮；弹簧232的压缩和伸长对应的驱动机构1和缸体机构3之间的连接状态的反向，图3表示连通状态。参考图4，表示图3所示的电动推杆的传动机构，在电磁铁模块的控制下，收回连接部件22，使驱动机构1和缸体机构3之间的连接断开的示意图。此时驱动机构1产生的驱动力不能带动缸体连接齿轮24，然而此时推杆增加反向驱动，缸体连接齿轮24会随反向驱动而空转。参考图5，表示获取电动推杆实时伸长量的方法示意图。丝杠螺母触点38和电阻器39构成滑线变阻器，可以通过测量丝杠螺母触点38在电阻器39上所取得的实时电阻值计算实时伸长量。丝杠螺母触点38和电阻器39都有对外的连线，接法包括38点-39的近端点，38点-39的远端点。下面以38点-39的近端点为例，阐述实时伸长量、实时伸长速度、实时负载力的计算方法。当电阻器39电阻沿推杆伸缩方向分布均匀时，已知电阻器39整条电阻总阻值R总，整条电阻的总长度L总，通过实时测量丝杠螺母触点38和电阻器39上两根对外的连线间的电阻值R测，可以通过L测=L总*R测/R总，计算得到实时伸长量L测。当电阻器39电阻沿推杆伸缩方向分布不均匀时，通过查表的方法查找到R测对应的L测。计算实时伸长速度的方法是，Vn=(Ln–Ln-1)/T采样，其中实时伸长速度为Vn，实时伸长量为Ln，上一采样时间点对应的伸长量为Ln-1，实时采样时间T采样。计算实时负载力的方法是，F负载=f(Vn)，其中实时负载力为F负载，实时伸长速度为Vn，f(Vn)为速度-负载力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自锁可调的电动推杆, 其特征在于，包括：驱动机构（1），在施加电流后可以将电能直接或间接地转换为机械能输出，驱动传动机构（2）或执行机构（3）；传动机构（2），将驱动机构（1）产生的动力传递给缸体机构（3）；缸体机构（3），将传动机构（2）或驱动机构（1）传递过来的动力以直线运动的方式输出；还包括：在传动机构（2）中，包括电磁铁模块（23）；通过对电磁铁模块（23）通断电的控制，来控制驱动机构（1）和缸体机构（3）之间的连接部件（22）的位置，实现驱动机构（1）和缸体机构（3）之间连接和断开，进而实现了电动推杆的自锁可调节功能。

【技术特征摘要】
1.一种自锁可调的电动推杆,其特征在于，包括：驱动机构（1），在施加电流后可以将电能直接或间接地转换为机械能输出，驱动传动机构（2）或执行机构（3）；传动机构（2），将驱动机构（1）产生的动力传递给缸体机构（3）；缸体机构（3），将传动机构（2）或驱动机构（1）传递过来的动力以直线运动的方式输出；还包括：在传动机构（2）中，包括电磁铁模块（23）；通过对电磁铁模块（23）通断电的控制，来控制驱动机构（1）和缸体机构（3）之间的连接部件（22）的位置，实现驱动机构（1）和缸体机构（3）之间连接和断开，进而实现了电动推杆的自锁可调节功能。
2.如权利要求1所述的一种自锁可调的电动推杆，其特征在于，所述电磁铁模块（23）包括：电磁线圈（231），通电后产生磁场，吸引电磁铁模块（23）与连接部件（22）之间的连接件（233）；弹簧（232），通电后由于磁场吸引，弹簧（232）被压缩或拉伸，断电后，弹簧（232）回复初始位置；电磁铁模块（23）与连接部件（22）之间的连接件（233）。
3.如权利要求1所述的一种自锁可调的电动推杆，其特征在于，在控制电动推杆的自锁力时，控制信号优先于驱动信号给出。
4.如权利要求1所述的一种自锁可调的电动推杆，其特征在于，在缸体机构（3）中包括一个近端限位开关（36）和一个远端限位开关（37），当丝杠螺母（32）退回缸体机构（3）的底部时，触动近端限位开关（36），使退回运动停止，当丝杠螺母（32）伸至缸体机构（3）的顶部时，触动远端限位开关（37），使伸出运动停止。
5.如权利要求1所述的一种自锁可调的电动推杆，其特征在于，在缸体机构（3）中包括一个丝杠螺母触点（38）和一个电阻器（39），当与丝杠螺母（32）连接的活塞杆（34）做直线往复运动时，丝杠螺母触点（38）在电阻器（3...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢峥，黄武龙，王墨，田玉成，王新安，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44