一種復(fù)合式運動機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復(fù)合式運動機構(gòu)，包括位移輸出軸、限位銷、機構(gòu)殼體、螺旋桿、絲桿、軸承、聯(lián)軸器、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動元件，該運動機構(gòu)的絲桿為位移輸出軸提供直線運動動力，螺旋桿為位移輸出軸提供旋轉(zhuǎn)運動動力，利用限位槽的形式控制產(chǎn)生直線位移、旋轉(zhuǎn)位移和組合位移，進而決定位移輸出軸的輸出形式，使用該發(fā)明能夠使直線運動和旋轉(zhuǎn)運動共用一套機構(gòu)，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)或控制參數(shù)，就能夠?qū)崿F(xiàn)直線運動和旋轉(zhuǎn)運動的組合動作序列，結(jié)構(gòu)簡單，體積、重量和功耗小，可以應(yīng)用在大批量生產(chǎn)的專用自動化生產(chǎn)線設(shè)備、設(shè)備車輛艙門的自動開合等方面，具有很好的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種復(fù)合式運動機構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可完成直線運動和旋轉(zhuǎn)運動的組合動作序列的機構(gòu)，屬于機構(gòu)、機械【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種復(fù)合式運動機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在機械和自動控制工程應(yīng)用中，有些設(shè)備需要完成直線運動和旋轉(zhuǎn)運動的組合動作序列，這就需要使用直線運動驅(qū)動機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)交替完成動作序列，但這種模式的機構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積、重量和功耗都較大，在實際的應(yīng)用中往往會受到設(shè)備的安裝空間、外形尺寸等限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供一種復(fù)合式運動機構(gòu)，利用絲桿為位移輸出軸提供直線運動動力，利用螺旋桿為位移輸出軸提供旋轉(zhuǎn)運動動力，利用限位槽的形式控制產(chǎn)生直線位移、旋轉(zhuǎn)位移或組合位移，進而決定位移輸出軸的輸出形式，能夠使直線運動和旋轉(zhuǎn)運動共用一套機構(gòu)，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)或控制參數(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)直線運動和旋轉(zhuǎn)運動的組合動作序列，結(jié)構(gòu)簡單，體積、重量和功耗小。
[0004]一種復(fù)合式運動機構(gòu)，包括位移輸出軸、限位銷、機構(gòu)殼體、螺旋桿、絲桿、軸承、聯(lián)軸器、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動元件，其中，位移輸出軸外圓周上加工有徑向的安裝孔，內(nèi)表面加工有螺旋槽，機構(gòu)殼體為中空的圓柱結(jié)構(gòu)，內(nèi)表面上加工有兩個軸對稱的軸向的凹槽，圓柱的兩端外圓周上分別加工有連接法蘭，圓柱的中空部分分為小直徑部分和大直徑部分，大直徑部分加工有限位槽，螺旋桿為中空的圓柱結(jié)構(gòu)，一端外圓周上加工有環(huán)形的凸臺，凸臺上加工有兩個徑向延伸的對稱的耳片，外表面上加工有凸起的螺旋筋，內(nèi)表面加工有螺紋，絲桿為圓柱結(jié)構(gòu)，外表面加工有螺紋，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動元件的一端外圓周上加工有連接法蘭；位移輸出軸套裝在機構(gòu)殼體的大直徑部分，能夠沿機構(gòu)殼體的軸向滑動或繞機構(gòu)殼體的軸線旋轉(zhuǎn)，限位銷插在機構(gòu)殼體的限位槽內(nèi)，同時安裝在位移輸出軸的安裝孔內(nèi)，螺旋桿安裝在機構(gòu)殼體的小直徑部分，且螺旋桿的兩個對稱的耳片安裝在機構(gòu)殼體的凹槽內(nèi)，對螺旋桿的軸向滑動進行導(dǎo)向，螺旋桿的螺旋筋與位移輸出軸的螺旋槽形成螺旋運動裝配關(guān)系，螺旋桿的內(nèi)螺紋與絲桿的外螺紋配合連接，軸承位于絲桿和聯(lián)軸器之間，絲桿通過聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動元件的旋轉(zhuǎn)軸連接，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動元件與機構(gòu)殼體的一端通過連接法蘭固定連接。
[0005]進一步的，限位槽的走向為一段直線或弧線或以上兩種形式組合，直線段的長度、弧線段的弧度以及兩種形式的組合次序根據(jù)具體輸出需求進行設(shè)定和組合。
[0006]進一步的，位移輸出軸內(nèi)表面螺旋槽加工了部分或者全段，螺旋桿4內(nèi)表面的螺紋加工了部分或全段。
[0007]有益效果:
[0008]I)本發(fā)明利用絲桿為位移輸出軸提供直線運動動力，利用螺旋桿為位移輸出軸提供旋轉(zhuǎn)運動動力，利用限位槽的形式控制產(chǎn)生直線位移、旋轉(zhuǎn)位移和組合位移，進而決定位移輸出軸的輸出形式，能夠使直線運動和旋轉(zhuǎn)運動共用一套機構(gòu)，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)或控制參數(shù)，如直線和旋轉(zhuǎn)運動的直線位移、角度位移及時間等參數(shù)，就能夠?qū)崿F(xiàn)直線運動和旋轉(zhuǎn)運動的組合動作序列，結(jié)構(gòu)簡單，體積、重量和功耗小，可以應(yīng)用在大批量生產(chǎn)的專用自動化生產(chǎn)線設(shè)備、設(shè)備車輛艙門的自動開合等方面，具有很好的應(yīng)用前景。
[0009]2)本發(fā)明實施例中限位槽的走向為一段直線或弧線或以上兩種形式組合，直線段的長度、弧線段的弧度以及兩種形式的組合次序可以根據(jù)具體輸出需求進行設(shè)定和組合。
[0010]限位槽的走向是直線時，位移輸出軸就會輸出直線位移，限位槽的走向是弧線時，位移輸出軸就會輸出旋轉(zhuǎn)角度位移，限位槽的走向是是直線、弧線的組合時，位移輸出軸就會輸出相應(yīng)的直線和旋轉(zhuǎn)角度位移，改變直線段的長度、弧線段的弧度和組合次序，位移輸出軸就回輸出相應(yīng)的螺旋式位移，該限位槽的走向為復(fù)合式運動機構(gòu)輸出形式提供了基礎(chǔ)。
[0011]3)本發(fā)明實施例中位移輸出軸I內(nèi)表面螺旋槽加工了部分或者全段，螺旋桿4內(nèi)表面的螺紋加工了部分或全段，可以根據(jù)具體的加工難度進行加工，加工部分和全段都可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的，加工全段能夠保證配合更穩(wěn)定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1復(fù)合式機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]其中:1-位移輸出軸，2-限位銷，3-機構(gòu)殼體，4-螺旋桿，5-絲桿，6_軸承，7_聯(lián)軸器，8-旋轉(zhuǎn)驅(qū)動元件，9-限位槽直線段，10-限位槽弧線段，11-凹槽、12螺旋槽、13安裝孔。
[0014]圖2復(fù)合式機構(gòu)的局部剖視圖；
[0015]圖3是螺旋桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4是螺旋桿的剖視圖；
[0017]圖5是機構(gòu)殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖6是位移輸出軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖7是位移輸出軸的剖視圖；
[0020]圖8是限位槽的走向和產(chǎn)生的輸出軸輸出位移效果示意圖；
[0021]其中，圖a_限位槽的走向和輸出軸的軸線平行的直線，位移輸出軸I輸出直線位移；
[0022]圖b_限位槽的走向是繞位移輸出軸I的軸線的旋轉(zhuǎn)的弧線，位移輸出軸I輸出旋轉(zhuǎn)角度位移示意圖；
[0023]圖C-限位槽的走向是沿軸向和繞軸向的組合，位移輸出軸I按組合次序輸出直線位移和旋轉(zhuǎn)角度位移示意圖；
[0024]圖d-限位槽的走向是位移輸出軸I的軸向的螺旋，位移輸出軸I輸出繞軸線的螺旋式位移示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明進行詳細描述。
[0026]一種復(fù)合式運動機構(gòu)，包括位移輸出軸1、限位銷2、機構(gòu)殼體3、螺旋桿4、絲桿5、軸承6、聯(lián)軸器7、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動元件8，其中，位移輸出軸I外圓周上加工有徑向的安裝孔13，內(nèi)表面加工有螺旋槽12，機構(gòu)殼體3為中空的圓柱結(jié)構(gòu)，圓柱的兩端外圓周上分別加工有連接法蘭，圓柱的中空部分分為小直徑部分和大直徑部分，小直徑部分內(nèi)表面上加工有兩個軸對稱的軸向的凹槽11，大直徑部分加工有限位槽，螺旋桿4為中空的圓柱結(jié)構(gòu)，一端外圓周上加工有環(huán)形的凸臺，凸臺上加工有兩個徑向延伸的對稱的耳片，外表面上加工有凸起的螺旋筋，內(nèi)表面加工有螺紋，絲桿5為圓柱結(jié)構(gòu)，外表面加工有螺紋，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動元件8的一端外圓周上加工有連接法蘭。
[0027]其中，限位槽的走向為一段直線或弧線或以上兩種形式組合，直線段的長度、弧線段的弧度以及兩種形式的組合次序可以根據(jù)具體輸出需求進行設(shè)定，為復(fù)合式運動機構(gòu)輸出形式提供了基礎(chǔ)。
[0028]位移輸出軸I內(nèi)表面螺旋槽加工了部分或者全段，螺旋桿4內(nèi)表面的螺紋加工了部分或全段，可以根據(jù)具體的加工難度進行加工，加工部分和全段都可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的，加工全段能夠保證配合更穩(wěn)定。
[0029]連接關(guān)系為:位移輸出軸I套裝在機構(gòu)殼體3的大直徑部分，能夠沿機構(gòu)殼體3的軸向滑動或繞機構(gòu)殼體3的軸線旋轉(zhuǎn)，限位銷2插在機構(gòu)殼體3的限位槽內(nèi)，同時安裝在位移輸出軸I的安裝孔13內(nèi)，螺旋桿4安裝在機構(gòu)殼體3的小直徑部分，且螺旋桿4的兩個對稱的耳片安裝在機構(gòu)殼體3的凹槽11內(nèi)，對螺旋桿4的軸向滑動進行導(dǎo)向，螺旋桿4的螺旋筋與位移輸出軸I的螺旋槽12形成螺旋運動裝配關(guān)系，螺旋桿4的內(nèi)螺紋與絲桿5的外螺紋配合連接，軸承6位于絲桿5和聯(lián)軸器7之間，限定了絲桿5軸向和徑向的自由度，絲桿5通過聯(lián)軸器7和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動元件8的旋轉(zhuǎn)軸連接,旋轉(zhuǎn)驅(qū)動元件8與機構(gòu)殼體3的一端通過連接法蘭固定連接，機構(gòu)殼體3的另一端通過連接法蘭與其他裝置連接。
[0030]—種復(fù)合式運動機構(gòu),該機構(gòu)的工作原理為:
[0031]當(dāng)絲桿5被電機等旋轉(zhuǎn)驅(qū)動元件8旋轉(zhuǎn)驅(qū)動時，絲桿5將驅(qū)動螺旋桿4進行直線運動，螺旋桿4的螺旋筋與位移輸出軸I的螺旋槽12，構(gòu)成螺旋運動副，限位銷2插在機構(gòu)殼體3的限位槽內(nèi)，同時，限位銷2安裝在位移輸出軸I的安裝孔13內(nèi)，這樣限位銷2就限制了位移輸出軸I沿機構(gòu)殼體3限位槽的走向運動。
[0032]當(dāng)機構(gòu)殼體3的限位槽的走向和輸出軸的軸線平行的直線時，如圖5中9所示，限位銷2就會限制位移輸出軸I的旋轉(zhuǎn)自由度，使位移輸出軸I和螺旋桿4沿它們的軸向進行整體直線運動，保證螺旋桿4和位移輸出軸I之間不會出現(xiàn)相對運動，所以位移輸出軸I只能進行軸向的直線位移，如圖8中圖a所示，。
[0033]當(dāng)機構(gòu)殼體3的限位槽的走向是繞位移輸出軸I的軸線的旋轉(zhuǎn)的弧線時，如圖5中10所示，限位銷2就會限制位移輸出軸I的直線運動自由度，螺旋桿4的螺旋凸起筋就會在位移輸出軸I的螺旋槽12內(nèi)相對運動,從而使位移輸出軸I繞機構(gòu)殼體3的軸線進行旋轉(zhuǎn)運動，這時位移輸出軸I就會輸出旋轉(zhuǎn)位移，如圖8中圖b所示。
[0034]當(dāng)機構(gòu)殼體3的限位槽的走向是和位移輸出軸I的軸線平行的直線和繞位移輸出軸I軸線的旋轉(zhuǎn)的弧線的組合形式時，限位銷2就會使位移輸出軸I既輸出直線位移也輸出旋轉(zhuǎn)角度位移，如圖8中圖c所示。
[0035]當(dāng)改變機構(gòu)殼體3上的限位槽的直線段的長度值和弧線段的弧度值時，位移輸出軸I就會輸出相應(yīng)的直線位移值和旋轉(zhuǎn)角度位移值，改變機構(gòu)殼體3上的限位槽的直線段和旋轉(zhuǎn)段的數(shù)量和組合次序，就會使位移輸出軸I輸出相應(yīng)的直線位移和旋轉(zhuǎn)位移的組合次序的位移，如圖8中圖d所示，限位槽的走向是位移輸出軸I的軸向的螺旋，位移輸出軸I輸出繞軸線的螺旋式位移示意圖。
[0036]該復(fù)合式運動機構(gòu)已經(jīng)應(yīng)用于探月工程月球樣品封裝裝置上。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合式運動機構(gòu)，其特征在于，包括位移輸出軸(I)、限位銷(2)、機構(gòu)殼體(3)、螺旋桿(4)、絲桿(5)、軸承(6)、聯(lián)軸器(7)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動元件(8)，其中，位移輸出軸(I)外圓周上加工有徑向的安裝孔，內(nèi)表面加工有螺旋槽，機構(gòu)殼體(3)為中空的圓柱結(jié)構(gòu)，內(nèi)表面上加工有兩個軸對稱的軸向的凹槽，圓柱的兩端外圓周上分別加工有連接法蘭，圓柱的中空部分分為小直徑部分和大直徑部分，大直徑部分加工有限位槽，螺旋桿(4 )為中空的圓柱結(jié)構(gòu)，一端外圓周上加工有環(huán)形的凸臺，凸臺上加工有兩個徑向延伸的對稱的耳片，外表面上加工有凸起的螺旋筋，內(nèi)表面加工有螺紋，絲桿(5)為圓柱結(jié)構(gòu)，外表面加工有螺紋，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動元件(8)的一端外圓周上加工有連接法蘭；位移輸出軸(I)套裝在機構(gòu)殼體(3)的大直徑部分，能夠沿機構(gòu)殼體(3)的軸向滑動或繞機構(gòu)殼體(3)的軸線旋轉(zhuǎn)，限位銷(2)插在機構(gòu)殼體(3)的限位槽內(nèi)，同時安裝在位移輸出軸(I)的安裝孔內(nèi)，螺旋桿(4)安裝在機構(gòu)殼體(3)的小直徑部分，且螺旋桿(4)的兩個對稱的耳片安裝在機構(gòu)殼體(3)的凹槽內(nèi)，對螺旋桿(4)的軸向滑動進行導(dǎo)向，螺旋桿(4)的螺旋筋與位移輸出軸(I)的螺旋槽形成螺旋運動裝配關(guān)系，螺旋桿(4)的內(nèi)螺紋與絲桿(5)的外螺紋配合連接，軸承(6)位于絲桿(5)和聯(lián)軸器(7)之間，絲桿(5)通過聯(lián)軸器(7)與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動元件(8)的旋轉(zhuǎn)軸連接，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動元件(8)與機構(gòu)殼體(3)的一端通過連接法蘭固定連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合運動機構(gòu)，其特征在于，所述的限位槽的走向為一段直線或弧線或以上兩種形式組合，直線段的長度、弧線段的弧度以及兩種形式的組合次序根據(jù)具體輸出需求進行設(shè)定和組合。
3.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合運動機構(gòu)，其特征在于，位移輸出軸(I)內(nèi)表面螺旋槽加工了部分或者全段，螺旋桿(4)內(nèi)表面的螺紋加工了部分或全段。
【文檔編號】F16H25/22GK103807398SQ201310694796
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】杜永剛, 楊震春, 付朝暉, 楊勇, 李昊琳, 王春勇, 周穎 申請人:蘭州空間技術(shù)物理研究所