CN107630998A - 变螺距弹性光杠传动装置 - Google Patents

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Abstract

一种变螺距弹性光杠传动装置，包括滑块、摆轮模块和光轴，其中摆轮模块与光轴均位于滑块之上，摆轮模块共有3个，其中一个摆轮位于光轴轴向的上侧，而另外两个摆轮位于光轴轴向的下侧，且个摆轮回转轴线与光轴轴线通过轮架角度调整轮微调，形成等效螺纹升角；每个摆轮模块均包括接触轮支撑架、接触轮、接触轮轴、轮架，其中接触轮与光轴接触，且其绕接触轮轴转动；轮架与轮架轴固定连接，轮架轴穿过滑块通孔后与轮架角度调整轮和锁紧螺母连接，轮架角度调整轮与轮架轴连接，锁紧螺母与轮架轴轴端螺纹进行连接；轮架轴与滑块通孔为间隙配合，或通过轴承进行连接。

Description

变螺距弹性光杠传动装置
技术领域
本发明属于传动装置领域，具体涉及一种变螺距弹性光杠传动装置。
背景技术
在机械工程技术领域，丝杠螺母副作为常用的直线运动机构有广泛的用途，丝杠螺母副常配合使用旋转电机实现旋转运动到直线运动的变换。丝杠螺母副的形式一般有梯形丝杠螺母副、标准丝杠螺母副和滚珠丝杠螺母副等。梯形丝杠螺母副能够传递较大扭矩，一般用在重型机械上；标准丝杠螺母副采用60°牙型角配合方式通过调整螺距可实现微量进给；滚珠丝杠螺母副通过在丝杠与螺母之间添加滚珠形成，其特点是摩擦力矩小，通过预紧可实现无空程运动。受滚珠最小直径的限制，滚珠丝杠螺母副的螺距不能做到标准丝杠螺母副的最小螺距。
上述丝杠螺母副形式上虽然不同，但其共同点是对于选定的丝杠螺母副其螺距固定，即丝杠旋转一周转换成直线位移量是固定的。对于宽速度范围的应用场合，对旋转电机的最高转速、力矩等指标都有较高要求。而且当丝杠螺母副行程较长时，高速旋转运动将产生杆震效应，严重影响运动传递功能。
光杠传动方面，有采用与光杠成一定角度的数个轴承组合成旋转-直线变换机构的，上述结构借助轴承与光杠之间的摩擦力实现运动的传递。但上述方法为固定等效螺距，不具备螺距调整功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变螺距弹性光杠传动机构，用于替代丝杠螺母副传动机构。使用该机构能够克服传统丝杠螺母副单圈进给量不可调、丝杠形状误差及自重变形产生的侧向力引起导向部件导向精度降低的缺点。该机构能够实时调整等效螺距，实现微量进给与宏量进给的实时变换。加入弹性吸能机构，降低传动机构对导向机构导向精度的影响。
本发明的技术方案如下：一种变螺距弹性光杠传动装置，包括滑块、摆轮模块和光轴，其中摆轮模块与光轴均位于滑块之上，摆轮模块共有3个，其中一个摆轮位于光轴轴向的上侧，而另外两个摆轮位于光轴轴向的下侧，且个摆轮回转轴线与光轴轴线通过轮架角度调整轮微调，形成等效螺纹升角；每个摆轮模块均包括接触轮支撑架、接触轮、接触轮轴、轮架，其中接触轮与光轴接触，且其绕接触轮轴转动；
轮架与轮架轴固定连接，轮架轴穿过滑块通孔后与轮架角度调整轮和锁紧螺母连接，轮架角度调整轮与轮架轴连接，锁紧螺母与轮架轴轴端螺纹进行连接；轮架轴与滑块通孔为间隙配合，或通过轴承进行连接；接触轮支撑架通过接触轮轴与轮架连接，接触轮轴与轮架为过盈配合，接触轮轴与接触轮支撑架通过轴承连接；接触轮支撑架一侧通过接触力调整弹簧、接触力调整顶丝与轮架连接，通过调整接触力调整顶丝可以调整摆轮模块与光轴的接触力；接触轮通过轮轴与接触轮支撑架连接；主动轮与轮架角度调整轮为接触连接；主动轮与滑块连接；主动轮旋转时，带动轮架角度调整轮一同旋转，进而使摆轮模块产生角度偏摆。
所述轮架与轮架轴通过螺纹固定连接。
所述轮架角度调整轮与轮架轴的连接方式为键连。
所述轮架轴与滑块通孔为间隙配合。
所述轮轴与接触轮支撑架为过盈配合。
所述主动轮与轮架角度调整轮为摩擦接触。
所述主动轮通过滑动或滚动配合轴与滑块连接。
当三个摆轮模块旋转轴线与光轴旋转轴线平行时，光轴的旋转不会引起滑块的横向位移；当三个摆轮模块旋转轴线与光轴旋转轴线有夹角时，光轴旋转对摆轮模块产生横向摩擦力，进而带动滑块产生横向位移；当光轴旋转速度固定时，滑块的横向位移速度由三个摆轮模块旋转轴线和光轴旋转轴线的夹角决定，夹角越大，横向位移速度越大，反之，横向位移速度越小。
本发明的显著效果在于：根据上述技术方案，实际制作了变螺距弹性光杠传动机构，接触轮直径为20mm，光杠轴直径36mm，在旋转电机的带动下，主动轮能够实现微小角度的调整，经过实际测量，等效螺距能够覆盖(0.1mm～12mm)调整范围，既能实现微量进给又能实现快速进给。在光轴直径36mm时，普通丝杠螺母副是无法达到0.1mm螺距的。将其应用于气浮导向***中，变螺距弹性光杠传动机构对气浮导向***导向精度的影响小于0.5μm，具有较好的应用效果。
附图说明
图1为本发明所述的变螺距弹性光杠传动装置主视图
图2为本发明所述的变螺距弹性光杠传动装置侧视图
图3为本发明所述的变螺距弹性光杠传动装置背向视图
图中：1-滑块；2-摆轮模块；3-光轴；4-锁紧螺母；5-轮架轴；6-轮轴；7-轮架角度调整轮；8-主动轮；9-接触力调整弹簧；10-接触力调整顶丝；11-接触轮支撑架；12-接触轮；13-接触轮轴；14-轮架。
具体实施方式
变螺距弹性光杠传动装置，包括滑块1、摆轮模块2和光轴3，其中摆轮模块2与光轴3均位于滑块1之上，摆轮模块2共有3个，其中一个摆轮位于光轴3轴向的上侧，而另外两个摆轮位于光轴3轴向的下侧，且3个摆轮回转轴线与光轴3轴线通过轮架角度调整轮7微调，可形成等效螺纹升角；每个摆轮模块均包括接触轮支撑架11、接触轮12、接触轮轴13、轮架14，其中接触轮12与光轴3接触，且其可绕接触轮轴13转动，
轮架14与轮架轴5通过螺纹固连，轮架轴5穿过滑块1通孔后与轮架角度调整轮7和锁紧螺母4连接，轮架角度调整轮7与轮架轴5的连接方式为键连接但不限于键连接，锁紧螺母4与轮架轴5轴端螺纹进行连接；轮架轴5与滑块1通孔为间隙配合，或通过轴承进行连接；接触轮支撑架11通过接触轮轴13与轮架14连接，接触轮轴13与轮架14为过盈配合，接触轮轴13与接触轮支撑架11为间隙配合或通过轴承连接；接触轮支撑架11一侧通过接触力调整弹簧9、接触力调整顶丝10与轮架14连接，通过调整接触力调整顶丝10可以调整摆轮模块2与光轴3的接触力，同时当光轴3存在形状误差或自重变形时接触力调整瘫痪9具有几何误差消除功能，降低其对导向机构导向精度的影响。接触轮12通过轮轴6与接触轮支撑架11连接，轮轴6与接触轮支撑架11为过盈配合，与接触轮12为间隙配合或通过轴承连接。主动轮8与轮架角度调整轮7为接触连接，可以为摩擦接触连接可以但不限于齿轮连接。主动轮8通过滑动或滚动配合轴与滑块1连接。主动轮8旋转时，带动轮架角度调整轮7一同旋转，进而使摆轮模块2产生角度偏摆，达到等效螺距调整的目的。主动轮8的旋转运动可以手动产生也可以加装旋转电机带动。
当三个摆轮模块2旋转轴线与光轴3旋转轴线平行时，光轴3的旋转不会引起滑块1的横向位移。当三个摆轮模块2旋转轴线与光轴3旋转轴线有夹角时，光轴3旋转对摆轮模块2产生横向摩擦力，进而带动滑块1产生横向位移。当光轴3旋转速度固定时，滑块1的横向位移速度由三个摆轮模块2旋转轴线和光轴3旋转轴线的夹角决定，夹角越大，横向位移速度越大，反之，横向位移速度越小。

Claims (8)

1.一种变螺距弹性光杠传动装置，其特征在于：包括滑块(1)、摆轮模块(2)和光轴(3)，其中摆轮模块(2)与光轴(3)均位于滑块(1)之上，摆轮模块(2)共有3个，其中一个摆轮位于光轴(3)轴向的上侧，而另外两个摆轮位于光轴(3)轴向的下侧，且3个摆轮回转轴线与光轴(3)轴线通过轮架角度调整轮(7)微调，形成等效螺纹升角；每个摆轮模块均包括接触轮支撑架(11)、接触轮(12)、接触轮轴(13)、轮架(14)，其中接触轮(12)与光轴(3)接触，且其绕接触轮轴(13)转动；
轮架(14)与轮架轴(5)固定连接，轮架轴(5)穿过滑块(1)通孔后与轮架角度调整轮(7)和锁紧螺母(4)连接，轮架角度调整轮(7)与轮架轴(5)连接，锁紧螺母(4)与轮架轴(5)轴端螺纹进行连接；轮架轴(5)与滑块(1通孔为间隙配合，或通过轴承进行连接；接触轮支撑架(11)通过接触轮轴(13)与轮架(14)连接，接触轮轴(13)与轮架(14)为过盈配合，接触轮轴(13)与接触轮支撑架(11)通过轴承连接；接触轮支撑架(11)一侧通过接触力调整弹簧(9)、接触力调整顶丝(10)与轮架(14)连接，通过调整接触力调整顶丝(10)可以调整摆轮模块(2)与光轴(3)的接触力；接触轮(12)通过轮轴(6)与接触轮支撑架(11)连接；主动轮(8)与轮架角度调整轮(7)为接触连接；主动轮(8)与滑块(1)连接；主动轮(8)旋转时，带动轮架角度调整轮(7)一同旋转，进而使摆轮模块(2)产生角度偏摆。
2.根据权利要求1所述的一种变螺距弹性光杠传动装置，其特征在于：所述轮架(14)与轮架轴(5)通过螺纹固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种变螺距弹性光杠传动装置，其特征在于：所述轮架角度调整轮(7)与轮架轴(5)的连接方式为键连。
4.根据权利要求1所述的一种变螺距弹性光杠传动装置，其特征在于：所述轮架轴(5)与滑块(1)通孔为间隙配合。
5.根据权利要求1所述的一种变螺距弹性光杠传动装置，其特征在于：所述轮轴(6)与接触轮支撑架(11)为过盈配合。
6.根据权利要求1所述的一种变螺距弹性光杠传动装置，其特征在于：所述主动轮(8)与轮架角度调整轮(7)为摩擦接触。
7.根据权利要求1所述的一种变螺距弹性光杠传动装置，其特征在于：所述主动轮(8)通过滑动或滚动配合轴与滑块(1)连接。
8.根据权利要求1所述的一种变螺距弹性光杠传动装置，其特征在于：当三个摆轮模块(2)旋转轴线与光轴(3)旋转轴线平行时，光轴(3)的旋转不会引起滑块(1)的横向位移；当三个摆轮模块(2)旋转轴线与光轴(3)旋转轴线有夹角时，光轴(3)旋转对摆轮模块(2)产生横向摩擦力，进而带动滑块(1)产生横向位移；当光轴(3)旋转速度固定时，滑块(1)的横向位移速度由三个摆轮模块(2)旋转轴线和光轴(3)旋转轴线的夹角决定，夹角越大，横向位移速度越大，反之，横向位移速度越小。
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