CN108518459A - 一种线性运动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种线性运动机构，包括第一U型导轨托板、平面同步带、同步带轮、第一刚性底板以及第一刚性侧板；其中第一刚性底板和两个第一刚性侧板安装在第一U型导轨托板中的第一凹槽内；平面同步带设置在第一刚性底板上，并与同步带轮啮合。本申请通过第一刚性底板和第一刚性侧板共同保证同步带轮的安装精度，第一刚性底板和第一刚性侧板形状简单、规则，只需要保证安装面的平行度和平面度，加工成本相对于传统的滑轨低很多，因此整体上降低了加工成本。本申请通过同步带轮和平面同步带配合运动***的运动精度，同时不需要单独配置定位机构或基于定位功能的伺服***，从而进一步节约了经济成本。
Description
技术领域
本发明涉及线性运动机构技术领域，特别涉及一种具有高精度、低成本的线性运动机构。
背景技术
机械设备常用的机构种类繁多，线性运动的机构也较常见，其中直线导轨加传动机构作为一种线性运动机构，广泛应用于机械自动化领域。传动机构包括丝杆螺母副、齿轮齿条副、皮带和带轮传动、链条和链轮传动等。直线导轨是一种精密零件，对工作环境要求较为苛刻，使用和更换的成本较高；尤其是滑轨，其凹槽的三个面的加工精度均要求较高，相应的加工成本也高。丝杆螺母副、齿轮齿条副是成本相对比较高的传动机构，皮带和带轮传动、链条和链轮传动的成本相对较低，但是不能用于传动距离太长的场合。直线导轨的成本加上传动机构的成本成为开发低成本线性运动机构的一个瓶颈。另外，为了保证直线导轨和传动机构的同轴度，两者的安装部件的加工精度也比较高，进一步增加了线性运动机构的成本。为节约线性运动机构的成本，一种替代方案是采用滚动驱动的线性运动机构，该线性运动机构包括柱状导轨和滚轮，滚轮在导轨上滚动实现线性运动，这种线性运动机构的优点是把直线导轨和传动机构合二为一了。但由于滚轮和导轨之间会出现打滑而影响传动精度，为了解决该问题，通常用磁栅尺或光栅尺进行定位，但这要求增加一个闭环伺服控制***，致使整个***的经济成本又升高了。故急需提供一种具有高精度、长距离运行、低成本的线性运动机构。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的技术方案是：
一种线性运动机构，包括第一U型导轨托板、平面同步带以及同步带轮；
所述平面同步带设于所述第一U型导轨托板上，并与所述同步带轮啮合传动。
优选的，还包括第一刚性底板和第一刚性侧板；所述平面同步带通过所述第一刚性底板连接第一U型导轨托板，所述第一刚性侧板设置于第一U型导轨托板的侧面上；所述线性运动机构通过第一刚性底板和第一刚性侧板保证同步带轮行走直线度。
优选的，线性运动机构还包括用于调节第一刚性底板直线度的第一底部直线度调节机构、用于调节第一刚性侧板的直线度的第一侧部直线度调节机构。
优选的，线性运动机构还包括保持架，所述同步带轮至少有两个；所述同步带轮通过所述保持架一体设置。
优选的，线性运动机构还包括环形的双面同步带，所述同步带轮通过所述双面同步带与平面同步带啮合。
优选的，线性运动机构还包括用于承重的承重部件，所述第一U型导轨托板设于所述承重部件上，所述同步带轮与承重部件可转动连接。
优选的，所述承重部件包括导轨横梁、运动轴连接件以及承重组件；
所述承重组件和第一U型导轨托板设于所述导轨横梁上，所述运动轴连接件分别与同步带轮和所述承重组件可转动连接。
优选的，所述承重组件包括承重轮、第二U型导轨托板、第二刚性底板以及第二刚性侧板；
所述承重轮与运动轴连接件可转动连接；
所述刚性底板和刚性侧板分别设于所述第二U型导轨托板中第二凹槽的底底面和侧面上，并用于保证承重轮的行走的直线度。
优选的，所述承重组件还包括用于调节第二刚性底板直线度的第二底部直线度调节机构、用于调节第二刚性侧板的直线度的第二侧部直线度调节机构。
优选的，所述运动轴连接件包括连接板和设于连接板两端的运动轴，两个所述运动轴分别连接承重组件和同步带轮。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：
1、本申请通过同步带轮和平面同步带配合运动保证线性运动机构的运动精度，并解决了皮带和带轮传动的传动距离短的问题，同时利用了同步带传动精度较高的特点，不需要单独配置定位机构或基于定位功能的伺服***，从而节约了经济成本。
2、本申请把直线导轨和皮带传动机构合二为一，既降低了成本，也解决了两者同轴度的问题。通过第一刚性底板和第一刚性侧板共同保证同步带轮的行走直线度，第一刚性底板和第一刚性侧板形状简单、规则，加工成本相对于传统的滑轨要低很多，从而进一步降低了加工成本。采用直线度调节机构，可以免去或降低导轨横梁及U型导轨托板的加工要求，在降低加工成本的同时可以实现较高的行走直线度。
3、本申请的一种实施方式中，多个同步带轮通过环形的双面同步带与平面同步带轮啮合，因而总载荷分配至每个同步带轮中，减少了单个同步带轮承载的载荷，亦降低了平面同步带瞬时承受的应力，从而提高了同步带轮和平面同步带的工作寿命。
4、本申请的一种实施方式中，采用承重部件承受总载荷，同步带轮和平面同步带仅负责直线往复运动，不承受载荷，从而提高了同步带轮和平面同步带的工作寿命，也提高了线性运动机构的负载能力。
附图说明
图1为本发明一种线性运动机构的主视方向剖视示意图A；
图2为本发明一种线性运动机构的左视方向剖视示意图A；
图3为本发明一种线性运动机构的主视方向剖视示意图B；
图4为本发明一种线性运动机构的主视方向剖视示意图C；
图5为本发明一种线性运动机构的左视方向剖视示意图B；
图6为本发明一种线性运动机构的剖视示意图。
其中，101、第一U型导轨托板，102、第一刚性侧板，103、第一刚性底板，201、同步带轮，202、平面同步带，203、双面同步带，204、保持架， 301、第一侧部直线度调节机构，301-1、螺杆，301-2、螺母，302、第一底部直线度调节机构，401、导轨横梁，402、运动轴连接件，402-1、连接板，402-2、运动轴，403、承重轮，404-1、第二U型导轨托板，404-2、第二刚性侧板， 404-3、第二刚性底板，405、第二侧部直线度调节机构，406、第二底部直线度调节机构。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例加以详细说明。
如图1-6所示，一种线性运动机构，包括第一U型导轨托板101、平面同步带202以及同步带轮201；其中，第一U型导轨托板101中部沿长度方向设有第一凹槽，平面同步带202固定在第一凹槽的底面上，同步带轮201与平面同步带202啮合，其安装精度可通过第一U型导轨托板101的加工精度进行保证，也可以通过在第一U型导轨托板101上另行安装其他零部件进行保证；同步带轮 201可连接在安装架或滑块等物体上，该安装架或滑块用于安装需要做线性运动的零部件。本申请通过同步带轮201与平面同步带202配合运动保证线性运动机构的高运动精度，并解决了皮带和带轮传动的传动距离短的问题，同时不需要单独配置定位机构或基于定位功能的伺服***，节约了经济成本。
具体的，线性运动机构还包括第一刚性底板103和第一刚性侧板102，其中，第一刚性底板103安装在第一凹槽的底面上，两个第一刚性侧板102设置在第一凹槽相对的两个侧面上；平面同步带202通过粘接或可拆卸的方式固定在第一刚性底板103上；同步带轮201通过电机等动力元件进行驱动。
将第一U型导轨托板101的加工成高精度的直线导轨成本较高，通过第一刚性底板103和第一刚性侧板102共同保证同步带轮201的行走直线度，使同步带轮201沿直线行走，第一刚性底板103和第一刚性侧板102形状简单、规则，加工时只需要保证安装面的平行度和平面度，加工成本相对于传统的滑轨要低很多，而对第一U型导轨托板101的精度不作过高要求，因此整体上降低了线性运动机构的加工成本。另外，第一刚性底板103弥补了平面同步带202刚性不足的问题，从而避免了由平面同步带202刚性不足引起的稳定性问题和运动精度问题，并有利于解决现有技术中线性运动机构只能用于轻载和短程的问题。
具体的，线性运动机构还包括第一底部直线度调节机构302和第一侧部直线度调节机构301；其中，第一底部直线度调节机构302用于调整第一刚性底板103的直线度，第一侧部直线度调节机构301用于调整第一刚性侧板102的直线度。本申请不对第一底部或第一侧部直线度调节机构的具体结构作限定，但为便于清晰地说明本申请，在此给出一种结构形式。请参阅图2，第一底部直线度调节机构302和第一侧部直线度调节机构301采用同一种结构，均包括若干组螺接的螺杆301-1和螺母301-2；同一组中的螺杆301-1穿过第一U型导轨托板101，并与第一刚性底板103螺纹连接，螺母301-2对第一U型导轨托板101 和第一刚性底板103进行预紧。通过调整螺杆301-1与第一刚性底板103螺接的深度调节平面同步带的直线度。直线度调节机构降低了导轨横梁以及第一U型导轨托板的加工要求，因而在降低加工成本的同时实现了较高的行走直线度。
如图1和图2所示，在一个实施例中，同步带轮201为一个，同步带轮201与平面同步带202直接啮合。本实施例结构简单紧凑，既能够保证运动精度，又具有经济性，且易于实现。
在另一实施例中，如图3所示，同步带轮201至少为两个，线性运动机构还包括保持架，保持架204用于保证所有同步带轮201的轴线位于同一平面内，同步带轮201可转动地安装在保持架204上。本实施例的将载荷分散到了每一同步带轮201上，降低了单个同步带轮201承受的载荷，因而整个***的运动更为平稳，也提高线性运动机构的寿命。
在另一实施例中，线性运动机构还包括双面同步带203，为了便于清晰的表述本实施例，以下以两个同步带轮为例进行说明。如图4和图5所示，双面同步带203为环形，其内环面与同步带轮201啮合，外环面与平面同步带202啮合。上述的其它实施例中，同步带轮201与平面同步带202的包角太小，在加速或减速时可能出现力不够的问题，而本实施例解决了该问题。
如图6所示，在另一实施例中，线性运动机构还包括承重部件，第一U型导轨托板101设于承重部件上，同步带轮201与承重部件可转动连接。本实施例将***承受的力从同步带轮201转移到承重部件上，同步带轮201不承受载荷，仅负责线性往复运动，从而提高了同步带轮201的使用寿命。
进一步的，承重部件包括导轨横梁401、运动轴连接件402以及承重组件。其中，导轨横梁401采用卧立的槽钢，其上、下面分别可拆卸地安装承重组件和第一U型导轨托板101；运动轴连接件402与同步带轮201和承重组件可转动连接，用于保持两者的同步；承重组件用于承受载荷，并将该载荷传递至导轨横梁401，另外承重组件在运动轴连接件402的作用下随同步带轮201直线运动。
进一步的，承重组件包括承重轮403、第二U型导轨托板404-1、第二刚性底板404-3以及第二刚性侧板404-2。其中，承重轮403与上述的运动轴连接件 402可转动连接；第二U型导轨托板404-1与第一U型导轨托板101结构相同，且安装在导轨横梁401的上端面，第二U型导轨托板404-1的中部为第二凹槽；第二刚性底板404-3安装于第二凹槽的底面上，第二刚性侧板404-2安装于第二凹槽相对的两个侧面上；第二刚性底板404-3和第二刚性侧板404-2分别与第一刚性底板103和第一刚性侧板102相同，用于保证承重轮403的安装精度。
更进一步的，承重轮403组件还包括用于调节第二刚性底板404-3直线度的第二底部直线度调节机构406、用于调节第二刚性侧板404-2的直线度的第二侧部直线度调节机构405。第二底部直线度调节机构406和第二侧部直线度调节机构405的结构同上述实施例中的第一底部直线度调节机构302和第一侧部直线度调节机构301，在此不作赘述。本实施例通过第二底部直线度调节机构406 和第二侧部直线度调节机构405保证承重轮403的运动精度，从而保证整个线性运动机构的运动精度。
进一步的，本实施例中，运动轴连接件402包括连接板402-1和设于连接板 402-1两端的运动轴402-2，两个运动轴402-2分别与同步带轮201和承重组件中的承重轮403可转动连接。本实施例中运动轴连接件402仅起到承接同步带轮 201和承重轮403作用，因此其结构尽可能简化，以便降低***负担。
以上公开的仅为本申请的部分具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
Claims (10)
1.一种线性运动机构，其特征在于，包括第一U型导轨托板、平面同步带以及同步带轮；
所述平面同步带设于所述第一U型导轨托板上，并与所述同步带轮啮合传动。
2.如权利要求1所述的线性运动机构，其特征在于，还包括第一刚性底板和第一刚性侧板；所述平面同步带通过所述第一刚性底板连接第一U型导轨托板，所述第一刚性侧板相对地设置于第一U型导轨托板的侧面上；
所述线性运动机构通过第一刚性底板和第一刚性侧板保证同步带轮行走直线度。
3.如权利要求2所述的线性运动机构，其特征在于，还包括用于调节第一刚性底板直线度的第一底部直线度调节机构，和用于调节第一刚性侧板的直线度的第一侧部直线度调节机构。
4.如权利要求2所述的线性运动机构，其特征在于，还包括保持架，所述同步带轮至少有两个；所述同步带轮通过所述保持架一体设置。
5.如权利要求4所述的线性运动机构，其特征在于，还包括环形的双面同步带，所述同步带轮通过所述双面同步带与平面同步带啮合。
6.如权利要求2所述的线性运动机构，其特征在于，还包括用于承重的承重部件，所述第一U型导轨托板设于所述承重部件上，所述同步带轮与承重部件可转动连接。
7.如权利要求5所述的线性运动机构，其特征在于，所述承重部件包括导轨横梁、运动轴连接件以及承重组件；
所述承重组件和第一U型导轨托板设于所述导轨横梁上，所述运动轴连接件分别与同步带轮和所述承重组件可转动连接。
8.如权利要求7所述的线性运动机构，其特征在于，所述承重组件包括承重轮、第二U型导轨托板、第二刚性底板以及第二刚性侧板；
所述承重轮与运动轴连接件可转动连接；
所述刚性底板和刚性侧板分别设于所述第二U型导轨托板中第二凹槽的底面和侧面上，并用于保证承重轮的行走直线度。
9.如权利要求8所述的线性运动机构，其特征在于，所述承重组件还包括用于调节第二刚性底板直线度的第二底部直线度调节机构，和用于调节第二刚性侧板的直线度的第二侧部直线度调节机构。
10.如权利要求8所述的线性运动机构，其特征在于，所述运动轴连接件包括连接板和设于连接板两端的运动轴，两个所述运动轴分别连接承重组件和同步带轮。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20191230 Address after: 201815 No.9, building 1, No.189, Lihong Road, Jiading District, Shanghai Applicant after: SHANGHAI LIONSTEK TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 226400 Jiangsu Nantong Rudong County Street Changjiang Road North, Huangshan Road West (High-tech Zone Intelligent Electromechanical Industry Park) Applicant before: RUDONG SHIMAI TECHNOLOGY CO.,LTD. |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180911 |