CN109719587B - 通过螺纹丝杠改变偏心值且传动比可变的抛光机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了通过螺纹丝杠改变偏心值且传动比可变的抛光机构，包括外壳，外壳内底部固定有导轨滑块机构，滑块上固定底座，底座顶部盖有顶盖，顶盖与外壳之间旋转连接转轴。滑台转轴上固定有安装在齿轮内的超越离合器及安装在推力托板内的轴承，推力托板固定在底座上；滑台两侧面通过导轨滑块机构固定在配重飞轮内，配重飞轮与滑台中间固定螺纹丝杠，配重飞轮上端连接减速器，减速器上固定伺服电机，减速器固定在连接法兰上，连接法兰固定在外壳上。转轴固定有三个齿轮，花键母固定在底座内底部，齿轮固定在花键母上，气缸连接件固定在底座内，气缸连接件上固定低摩擦气缸。采用本结构可以大幅节省空间，减轻重量，适合精密加工使用。

Description

通过螺纹丝杠改变偏心值且传动比可变的抛光机构

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种通过螺纹丝杠改变偏心值且传动比可变的抛光机构。

背景技术

随着科技进步与经济发展，社会对非球面光学元件，特别是大口径非球面高精度光学元件的需求量与日俱增，而现有的抛光机构大多精度不高，动态性能不够稳定，难以满足光学元件超精密加工要求，并且在抛光过程中抛光范围和速度都不可调节。围绕社会对非球面元件高效率、高可靠性、工程化的加工需求，本发明对大口径非球面机器人数控抛光机构进行优化研究。

申请号为201410695226.8的中国专利公开了“一种进给式偏心可调自动抛光装置”，该装置包含支撑机构、进给机构和偏心可调抛光机构。整体结构裸露在外，抛光作业过程中产生的大量粉尘会对机构运行产生较大影响，同时整个机构采用三个电机进行驱动，模块化程度低，结构紧凑程度低，偏心无法定值调整。

申请号为201810233223.0的中国专利公开了“一种镜片抛光机”，该装置包括机床，工作仓，轴座，磨头等结构，同时具有压力传感器***，结构复杂，抛光液喷嘴与磨头分开，一体化程度低，同时可加工镜片半径太小，通过使用顶针将镜片抵在磨头上进行加工的方式，无法满足稍高精度光学设备的精度要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过螺纹丝杠改变偏心值且传动比可变的抛光机构，本机构采用配重飞轮，螺纹丝杠，移动滑台，轮系，超越离合器等结构来实现抛光机构的偏心值调整与传动比改变，同时在需要调整偏心时操作简易，提升了抛光机构的运行效率，并提高了加工精度，满足社会对大口径非球面元件进行高精度加工的需求。

本发明的技术方案是:

通过螺纹丝杠改变偏心值且传动比可变的抛光机构，包括筒形外壳，在外壳内底壁上沿纵向开有两条导轨安装槽，在所述的导轨安装槽内安装有纵向导轨滑块结构，在所述的纵向导轨滑块结构的滑块上固定有连接板，在所述的连接板上安装有横向导轨滑块结构，纵向导轨滑块结构的导轨与横向导轨滑块结构的导轨彼此垂直放置，在所述的外壳的侧壁上沿外壳圆周方向相对开有两个弧形安装槽，底座的左端穿过两个弧形安装槽放置且所述的底座的底壁与横向导轨滑块结构的滑块固定相连，在所述底座露出外壳部分的顶面上固定有底座顶盖；

在所述的外壳上固定有连接法兰，在所述连接法兰侧面打有与混联机器人末端连接用的螺钉孔，在所述的连接法兰顶面中间固定有伺服电机，所述的伺服电机的旋转轴沿竖直方向设置且与减速器的输入轴同轴心固定相连；

所述的减速器通过螺钉固定连接在连接法兰上，所述的减速器末端底面通过螺钉与配重飞轮固定相连，在所述配重飞轮底面中间向内且沿纵向导轨滑块结构的滑块滑动方向开有安装槽，在所述的安装槽的前后侧壁上沿安装槽的纵向分别固定安装有内部导轨滑块结构的滑块，在一个移动滑台的前后侧壁上分别固定有与相应侧的内部导轨滑块结构的滑块滑动连接的内部导轨，在所述的移动滑台顶面中间以及配重飞轮的底面中间分别开有半圆柱形丝杠安装孔，两个半圆柱形丝杠安装孔组成一个圆柱形丝杠安装孔，在圆柱形丝杠安装孔内沿水平方向安装有一根螺纹丝杠，在移动滑台的半圆柱形丝杠安装孔内壁上设置有与螺纹丝杠啮合配合的内螺纹，所述的螺纹丝杠的左端与一个圆盘转动相连，所述的圆盘固定在配重飞轮左壁内；

在所述的移动滑台底壁中间沿竖直方向设置有滑台转轴，所述的滑台转轴从上至下依次穿过安装在推力托板内的轴承以及上超越离合器和下超越离合器，所述的滑台转轴与轴承转动相连，所述的滑台转轴与上超越离合器和下超越离合器分别固定相连，所述轴承顶面压紧设置在滑台转轴的轴肩下，所述的推力托板与底座通过螺钉固定连接，所述的轴承的底面与上超越离合器通过套筒隔开，第一齿轮固定在所述的下超越离合器外圈上，第二齿轮固定在所述的上超越离合器外圈上，上超越离合器通过安装在移动滑台的滑台转轴上的套筒与下超越离合器隔开，下超越离合器通过安装在底座上的套筒实现轴向固定，所述的下超越离合器和第一齿轮连接的方向与上超越离合器和第二齿轮的连接方向相反以使移动滑台的滑台转轴旋转时,所述的上超越离合器和第二齿轮接合或断开的状态与下超越离合器和第一齿轮接合或断开的状态相反；

在所述底座的底板和底座顶盖之间沿底座的纵向安装有转轴，所述的转轴的上下两端分别通过轴承与底座的底板和底座顶盖转动连接，在所述的转轴的下端和中部分别通过键连接有第三齿轮、第四齿轮，所述的第三齿轮和第四齿轮之间通过转轴上的轴肩隔开，所述的第三齿轮通过设置在底座上的凸台进行轴向定位，第五齿轮通过螺钉固定连接在第四齿轮顶面上方，第二齿轮与第五齿轮啮合时同时会带动第四齿轮转动并向后传动，所述的第二齿轮和第一齿轮分别与第五齿轮和第三齿轮啮合传动；

第六齿轮与所述第四齿轮啮合，所述第六齿轮通过长螺钉固定在旋转滚珠花键的花键母上，所述花键母通过法兰外圈固定在底座上，沿竖直方向设置的旋转滚珠花键的花键轴与所述的花键母啮合，底座连接件通过螺钉固定在所述的底座上，所述底座连接件顶面通过凸台和低摩擦气缸相连，所述低摩擦气缸的输出轴与所述花键轴的上端固定连接。

本发明的优势在于：抛光机构通过拧螺纹丝杠调整移动滑台轴线与电机轴线的偏心距离，可以实现整个抛光过程的偏心快速调整。整个机构均采用齿轮啮合传动，空间利用更加充分。机构采用超越离合器，通过电机的正转反转和轴上超越离合器的正反装来实现不同传动路线的工作和断开，根据实际需要分配传动路线上的齿轮齿数，不需拆卸更改结构即可实现不同的传动比传动。设计简单可靠，同时大幅提高工作效率，适合实际生产使用。

配重飞轮两侧可以添加外部可拆卸配重块，底座内设计有中空放置铅块结构，通过动平衡静平衡计算放置合理重量，使抛光机构整体运动平稳，保证高加工精度。

附图说明

图1是本实施例所述的抛光机构的内部结构的分解示意图；

图2是本实施例所述的抛光机构顶盖的仰视示意图；

图3是本实施例所述的抛光机构的传动结构的分解示意图；

图4是本实施例所述的抛光机构的外壳与十字导轨装配的俯视示意图；

图5是本实施例所述的抛光机构去除外壳和底座顶盖、连接法兰的整体装配示意图；

图6是本实施例所述的抛光机构的偏心调整结构装配示意图；

图7是本实施例所述的抛光机构的偏心调整结构剖面示意图。

图8是本实施例所述的抛光机构的整体装配示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体安装工作方式对本发明进行详细阐述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如附图所示的本发明的通过螺纹丝杠改变偏心值且传动比可变的抛光机构，包括筒形外壳27，在外壳27内底壁上沿纵向开有两条导轨安装槽，在所述的导轨安装槽内安装有纵向导轨滑块结构，在所述的纵向导轨滑块结构的滑块上固定有连接板15，在所述的连接板15上安装有横向导轨滑块结构，纵向导轨滑块结构的导轨14与横向导轨滑块结构的导轨彼此垂直放置，在所述的外壳27的侧壁上沿外壳圆周方向相对开有两个弧形安装槽，底座26的左端穿过两个弧形安装槽放置且所述的底座26的底壁与横向导轨滑块结构的滑块固定相连。在所述底座26露出外壳27部分的顶面上固定有底座顶盖28。

在所述的外壳27上固定有连接法兰25，在所述连接法兰25侧面打有与混联机器人末端连接用的螺钉孔。机器人可以带抛光机构在一定空间内运动，在所述的连接法兰25顶面中间固定有伺服电机1，所述的伺服电机1的旋转轴沿竖直方向设置且与减速器2的输入轴同轴心固定相连。

优选的所述的减速器采用精密行星齿轮减速器，其优点是体积小，重量轻，承载能力高，使用寿命长、运转平稳，噪声低、输出扭矩大，速比大、效率高、性能安全的特点。兼具功率分流、多齿啮合独用的特性。

所述的减速器2通过螺钉固定连接在连接法兰25上，所述的减速器2末端底面通过螺钉与配重飞轮3固定相连，在所述配重飞轮3底面中间向内且沿纵向导轨滑块结构的滑块滑动方向开有安装槽，在所述的安装槽的前后侧壁上沿安装槽的纵向分别固定安装有内部导轨滑块结构的滑块，在一个移动滑台5的前后侧壁上分别固定有与相应侧的内部导轨滑块结构的滑块滑动连接的内部导轨，在所述的移动滑台5顶面中间以及配重飞轮3的底面中间分别开有半圆柱形丝杠安装孔，两个半圆柱形丝杠安装孔组成一个圆柱形丝杠安装孔，在圆柱形丝杠安装孔内沿水平方向安装有一根螺纹丝杠4，在移动滑台5的半圆柱形丝杠安装孔内壁上设置有与螺纹丝杠4啮合配合的内螺纹，所述的螺纹丝杠4的左端与一个圆盘29转动相连，所述的圆盘29固定在配重飞轮3左壁内。优选的为便于旋转螺纹丝杠4，在所述的螺纹丝杠4的左端中间开有一个内六角孔。

在所述的移动滑台5底壁中间沿竖直方向设置有滑台转轴10，在初始位置时，所述的滑台转轴10的轴线与电机轴线重合，偏心距离为零，通过工具拧螺纹丝杠头部的内六角孔，使得螺纹丝杠转动，移动滑台5通过中心的螺纹与螺纹丝杠4连接，因螺纹丝杠4通过圆盘29转动连接在配重飞轮3内无法滑动，故移动滑台将移动相应的距离。

所述的滑台转轴10从上至下依次穿过安装在推力托板7内的轴承6以及上超越离合器8和下超越离合器11，所述的滑台转轴10与轴承6转动相连，所述的滑台转轴10与上超越离合器8和下超越离合器11分别固定相连。所述轴承6顶面压紧设置在滑台转轴10的轴肩下，所述的推力托板7与底座26通过螺钉固定连接，所述的轴承6的底面与上超越离合器通过套筒隔开，第一齿轮12固定在所述的下超越离合器11外圈上，第二齿轮9固定在所述的上超越离合器8外圈上，上超越离合器8通过安装在移动滑台的滑台转轴10上的套筒与下超越离合器11隔开，下超越离合器11通过安装在底座上的套筒实现轴向固定。所述的下超越离合器11和第一齿轮12连接的方向与上超越离合器8和第二齿轮9的连接方向相反以使移动滑台的滑台转轴10旋转时,所述的上超越离合器8和第二齿轮9接合或断开的状态与下超越离合器11和第一齿轮12接合或断开的状态相反。

优选的上超越离合器和下超越离合器均采用楔块式超越离合器(市场有售)，楔块式超越离合器是利用主、从动部分的旋转方向的变换具有自行离合功能的装置，楔块式上超越离合器和楔块式下超越离合器均通过键与滑台转轴10相连接。所述第一齿轮12与楔块式下超越离合器之间通过设置在两者相对设置的凹槽内的锲块连接，第二齿轮9与楔块式上超越离合器之间也通过设置在两者相对设置的凹槽内的锲块连接。楔块式下超越离合器和第一齿轮12连接的方向与楔块式上超越离合器和第一齿轮12的连接方向相反以使移动滑台轴旋转时,所述的楔块式上超越离合器和第一齿轮接合或断开的状态与楔块式下超越离合器和第一齿轮12接合或断开的状态相反。从而使得上方第二齿轮9和下方第一齿轮12传递出去的两条传动路线工作或断开，实现机构的变传动比。当然超越离合器还可以采用滚珠式离合器等。

所述的第二齿轮和第一齿轮分别与第五齿轮18和第三齿轮16啮合传动。

在所述底座26的底板和底座顶盖28之间沿底座的纵向安装有转轴19，所述的转轴19的上下两端分别通过轴承与底座的底板和底座顶盖转动连接。在所述的转轴的下端和中部分别通过键连接有第三齿轮16、第四齿轮17，所述的第三齿轮16和第四齿轮17之间通过转轴19上的轴肩隔开，所述的第三齿轮16通过设置在底座上的凸台进行轴向定位，第五齿轮18通过螺钉固定连接在第四齿轮17顶面上方，第二齿轮9与第五齿轮18啮合时同时会带动第四齿轮17转动并向后传动，所述的第二齿轮和第一齿轮分别与第五齿轮18和第三齿轮16啮合传动。

第六齿轮22与所述第四齿轮17啮合，所述第六齿轮22通过长螺钉固定在旋转滚珠花键的花键母23上。所述花键母23通过法兰外圈固定在底座26上。沿竖直方向设置的旋转滚珠花键的花键轴24与所述的花键母23啮合。旋转滚珠花键的工作原理是通过使与花键轴24啮合的花键母23旋转，使得花键轴24旋转，花键轴24的末端用于连接执行元件，进而使得花键轴24末端连接的抛光盘等执行元件进行旋转运动，其优点是旋转方向零间隙，高定位精度。适应高速运动，运行顺畅，工作噪声低，安装简便，节省空间。

底座连接件21通过螺钉固定在所述的底座26上，所述底座连接件21顶面通过凸台和低摩擦气缸20相连，所述低摩擦气缸市场有售，内部结构成熟，其工作原理是通过上下进气口的进气和排气，推动内部结构在行程内上下运动，其具有滑动阻力小，运动平稳的特点，同时可以保持一定的输出力，特别适用于透镜，玻璃等的打磨抛光场合。所述低摩擦气缸20的输出轴与所述花键轴24的上端固定连接，从而使得花键轴24末端连接的执行元件可以在一定行程内上下运动。

优选的本发明的配重飞轮3为半圆盘形，结构简单，同时可以根据需要外加配重，满足实际生产要求。

本发明的抛光机构的工作过程为：整个抛光机构由伺服电机驱动，伺服电机输出转矩，转矩通过减速器传递至配重飞轮，螺纹丝杠、移动滑台与配重飞轮相固连故可以同步旋转。在初始位置时移动滑台的轴与电机输出轴同轴心，偏心值为零，通过拧螺纹丝杠4实现偏心距离可调，推力托板7安装在底座26上，移动滑台轴上端通过轴承推动推力托板7，进而带动整个底座和末端抛光头通过安装在外壳27内底面上的十字导轨和导轨滑块实现平面上的平动。在移动滑台转轴19上的第一齿轮和第二齿轮内分别正反装一个超越离合器，当电机正转时，第二齿轮在超越离合器作用下断开，扭矩通过减速器，配重飞轮，螺纹丝杠，移动滑台，第一齿轮12，第三齿轮16，第四齿轮17和键传递至转轴19，第四齿轮与第六齿轮啮合传动，第六齿轮带动末端花键自转从而实现一种传动比的传动，当电机反转时，第一齿轮在超越离合器作用下断开，第二齿轮啮合旋转向下级传递扭矩，带动花键自转，实现另一传动比的传动。

在实际安装使用过程中，电机减速器先连接到连接法兰上，配重飞轮由下而上通过螺钉安装到减速器末端，移动滑台通过两侧导轨滑块与配重飞轮固定连接，移动滑台与配重飞轮之间安装有螺纹丝杠，通过调节螺纹丝杠来调整偏心距离，将底座穿过外壳放置在导轨滑块上，底座中的转轴装配完成，第一、第二齿轮摆放好后将上述电机减速器，连接法兰，配重飞轮，调节丝杠，移动滑台作为一个整体装配完成后穿入第一、第二齿轮中，将连接法兰连接到外壳上，最后将底座端盖连接到底座上。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意组合，为使描述简介，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于所述的具体实施方式，所述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.通过螺纹丝杠改变偏心值且传动比可变的抛光机构，包括筒形外壳(27)，其特征在于：在外壳内底壁上沿纵向开有两条导轨安装槽，在所述的导轨安装槽内安装有纵向导轨滑块结构，在所述的纵向导轨滑块结构的滑块上固定有连接板(15)，在所述的连接板上安装有横向导轨滑块结构，纵向导轨滑块结构的导轨(14)与横向导轨滑块结构的导轨彼此垂直放置，在所述的外壳(27)的侧壁上沿外壳圆周方向相对开有两个弧形安装槽，底座(26)的左端穿过两个弧形安装槽放置且所述的底座的底壁与横向导轨滑块结构的滑块固定相连，在所述底座露出外壳部分的顶面上固定有底座顶盖(28)；

在所述的外壳上固定有连接法兰(25)，在所述连接法兰侧面打有与混联机器人末端连接用的螺钉孔，在所述的连接法兰顶面中间固定有伺服电机(1)，所述的伺服电机的旋转轴沿竖直方向设置且与减速器(2)的输入轴同轴心固定相连；

所述的减速器(2)通过螺钉固定连接在连接法兰(25)上，所述的减速器末端底面通过螺钉与配重飞轮(3)固定相连，在所述配重飞轮底面中间向内且沿纵向导轨滑块结构的滑块滑动方向开有安装槽，在所述的安装槽的前后侧壁上沿安装槽的纵向分别固定安装有内部导轨滑块结构的滑块，在一个移动滑台(5)的前后侧壁上分别固定有与相应侧的内部导轨滑块结构的滑块滑动连接的内部导轨，在所述的移动滑台顶面中间以及配重飞轮的底面中间分别开有半圆柱形丝杠安装孔，两个半圆柱形丝杠安装孔组成一个圆柱形丝杠安装孔，在圆柱形丝杠安装孔内沿水平方向安装有一根螺纹丝杠(4)，在移动滑台的半圆柱形丝杠安装孔内壁上设置有与螺纹丝杠啮合配合的内螺纹，所述的螺纹丝杠的左端与一个圆盘(29)转动相连，所述的圆盘固定在配重飞轮左壁内；

在所述的移动滑台(5)底壁中间沿竖直方向设置有滑台转轴(10)，所述的滑台转轴从上至下依次穿过安装在推力托板(7)内的轴承(6)以及上超越离合器(8)和下超越离合器(11)，所述的滑台转轴与轴承转动相连，所述的滑台转轴与上超越离合器和下超越离合器分别固定相连，所述轴承顶面压紧设置在滑台转轴的轴肩下，所述的推力托板与底座通过螺钉固定连接，所述的轴承的底面与上超越离合器通过套筒隔开，第一齿轮(12)固定在所述的下超越离合器外圈上，第二齿轮(9)固定在所述的上超越离合器外圈上，上超越离合器通过安装在移动滑台的滑台转轴上的套筒与下超越离合器隔开，下超越离合器通过安装在底座上的套筒实现轴向固定，所述的下超越离合器(11)和第一齿轮(12)连接的方向与上超越离合器(8)和第二齿轮(9)的连接方向相反以使移动滑台的滑台转轴旋转时,所述的上超越离合器和第二齿轮接合或断开的状态与下超越离合器和第一齿轮接合或断开的状态相反；

在所述底座的底板和底座顶盖之间沿底座的纵向安装有转轴(19)，所述的转轴的上下两端分别通过轴承与底座的底板和底座顶盖转动连接，在所述的转轴的下端和中部分别通过键连接有第三齿轮(16)、第四齿轮(17)，所述的第三齿轮和第四齿轮之间通过转轴上的轴肩隔开，所述的第三齿轮通过设置在底座上的凸台进行轴向定位，第五齿轮通过螺钉固定连接在第四齿轮顶面上方，第二齿轮(9)与第五齿轮(18)啮合时同时会带动第四齿轮转动并向后传动，所述的第二齿轮和第一齿轮分别与第五齿轮和第三齿轮啮合传动；

第六齿轮(22)与所述第四齿轮啮合，所述第六齿轮通过长螺钉固定在旋转滚珠花键的花键母(23)上，所述花键母通过法兰外圈固定在底座上，沿竖直方向设置的旋转滚珠花键的花键轴(24)与所述的花键母啮合，底座连接件(21)通过螺钉固定在所述的底座上，所述底座连接件顶面通过凸台和低摩擦气缸(20)相连，所述低摩擦气缸的输出轴与所述花键轴(24)的上端固定连接。

2.根据权利要求1所述的通过螺纹丝杠改变偏心值且传动比可变的抛光机构，其特征在于：所述的减速器采用精密行星齿轮减速器。

3.根据权利要求1或者2所述的通过螺纹丝杠改变偏心值且传动比可变的抛光机构，其特征在于：在所述的螺纹丝杠的左端中间开有一个内六角孔。

4.根据权利要求3所述的通过螺纹丝杠改变偏心值且传动比可变的抛光机构，其特征在于：所述的配重飞轮为半圆盘形。

5.根据权利要求4所述的通过螺纹丝杠改变偏心值且传动比可变的抛光机构，其特征在于：所述的上超越离合器和下超越离合器均采用楔块式超越离合器，楔块式上超越离合器和楔块式下超越离合器均通过键与移动滑台转轴相连接，所述第一齿轮与楔块式下超越离合器之间通过设置在两者相对设置的凹槽内的锲块连接，第二齿轮与楔块式上超越离合器之间也通过设置在两者相对设置的凹槽内的锲块连接，楔块式下超越离合器和第一齿轮连接的方向与楔块式上超越离合器和第一齿轮的连接方向相反以使移动滑台转轴旋转时,所述的楔块式上超越离合器和第一齿轮接合或断开的状态与楔块式下超越离合器和第一齿轮接合或断开的状态相反。

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