CN109915567B - 一种多级同步丝杠推杆机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多级同步丝杠推杆机构，包括传动机构、拉伸机构、固定机构以及导向机构。传动机构的伺服电机依次通过电机同步带轮、滚珠丝杠同步带轮带动一级传动机构的一级滚珠丝杠旋转，一级滚珠丝杠带动一级滚珠螺母和一级导向机构运动，以此依次带动其他级空心滚珠丝杠各自旋转，并通过拉伸机构带动该级空心滚珠丝杠对应的滚珠螺母、导向机构运动。本发明的多级同步丝杠推杆机构尺寸小但可实现大行程传动，能实现约为其自身长度的n倍行程的高精度伸缩，且是多节同时伸缩。本发明能实现多级滚珠丝杠同步同速伸缩，具有传动精度高，占用空间小，传动效率高，噪音小等特点。
Description
技术领域
本发明属于机械装置传动技术领域以及滚动功能部件传动技术领域，特别是一种多级同步丝杠推杆机构。
背景技术
推杆机构是一种将一定形式的运动转变为推杆的直线往复运动的驱动装置，可作为执行机械使用，用于各种简单或复杂的工艺流程中，以实现远距离控制、集中控制或自动控制。作为一种较为通用的辅助驱动装置，推杆机构广泛应用于机械传动、平台升降以及重物起重等领域。推杆机构的形式多种多样：驱动形式包括手动、电动、气动以及液压等，推杆形式也包括凸轮式、剪叉式以及液压缸式等。推杆机构具有性能可靠、动作灵敏、运行平稳、推拉力相同、环境适应性好等特点，它被广泛应用于电力、机械、矿山、石油、化工、起重、运输等行业。但是随着社会需求的提高，人们对推杆机构的要求也越来越高。由于受到应用场合、具体使用条件的限制，人们要求推杆机构具有小尺寸、大行程、并且末端位移及运动速度精确可控等特点。
目前市场上虽然已经出现具有小尺寸、大行程等特点的电动推杆机构，但是能兼具小尺寸、大行程、易于实现自动控制、末端位置及速度能精确可控等优点的电动机构还较为缺乏，尤其是能应用于影视拍摄装备、精密切削机床等行业的高刚性、高精度、大行程的多级电动推杆机构，几乎处于空白或刚刚起步阶段。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能在较小外形尺寸下实现大行程多节滚珠丝杠同步伸缩的传动机构。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种多级同步丝杠推杆机构，包括传动机构、拉伸机构、固定机构以及导向机构；其中，
所述传动机构包括相互嵌套的n级传动装置，第一级传动装置位于最内侧，依次设置，第n级传动装置位于最外侧，且n级传动装置同心同轴设置；
所述拉伸机构包括以第一级传动装置为起始，依次带动第二级～第n级传动装置与第一级传动装置进行同步运动的n-1级拉伸装置；其中，第n-1级传动装置通过第n-1级拉伸装置带动第n级传动装置同步运动；
所述固定机构为用于固定第一级传动装置的固定装置；
所述导向机构包括n级导向装置，其中第一级导向装置设置于第一级传动装置和固定机构之间，第n-1级导向装置与第n级导向装置之间设置第n级导向装置；
第一级传动装置运动，依次通过第1级拉伸装置～第n-1级拉伸装置分别带动第二级传动装置～第n级传动装置进行同步运动。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)利用多节同步丝杠推杆机构，可以实现在较小外形尺寸下的大行程传动，行程可以达到最小收回尺寸的n倍；2)利用多组导向机构，能较好的实现传递运动和导向作用，且刚性强，足以满足机床、高精度传动控制等场合的需求；3)主传动部分利用多段丝杠中心内嵌式的机构，保证了实现大行程传动下的小尺寸，且可以实现高精度、高重复定位精度传动控制；4)利用电机控制，通过多段丝杠导程的不同，能精确控制杆件末端的位移和运动速度；5)通过电机驱动、伸缩杆件等结构设计实现大行程、末端位置精确可控等优点，大大扩展电动推杆机构在影视拍摄装备、机床等行业的应用。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例中两级同步丝杠推杆机构总体结构剖面示意图。
具体实施方式
本发明一种多级同步丝杠推杆机构，包括传动机构、拉伸机构、固定机构以及导向机构；其中，
传动机构包括相互嵌套的n级传动装置，第一级传动装置位于最内侧，依次设置，第n级传动装置位于最外侧，且n级传动装置同心同轴设置；
拉伸机构包括以第一级传动装置为起始，依次带动第二级～第n级传动装置与第一级传动装置进行同步运动的n-1级拉伸装置；其中，第n-1级传动装置通过第n-1级拉伸装置带动第n级传动装置同步运动；
固定机构为用于固定第一级传动装置的固定装置；
导向机构包括n级导向装置，其中第一级导向装置设置于第一级传动装置和固定机构之间，第n-1级导向装置与第n级导向装置之间设置第n级导向装置；
第一级传动装置运动，依次通过第1级拉伸装置～第n-1级拉伸装置分别带动第二级传动装置～第n级传动装置进行同步运动。
进一步示例性地，拉伸装置为拉绳机构；导向装置为滚轮机构或滑槽机构或滚动直线导轨副机构。
进一步示例性地，第一级传动装置包括伺服电机、设置于伺服电机输出轴上的电机同步带轮、由电机同步带轮带动运动的滚珠丝杠同步带轮、以及与滚珠丝杠同步带轮同轴设置且相连的一级滚珠丝杠；其他级传动装置分别包括相应级的空心滚珠丝杠。
进一步地，一级滚珠丝杠与滚珠丝杠同步带轮之间同轴设置固定于固定底板上的一级滚珠丝杠支座，一级滚珠丝杠设置于一级滚珠丝杠支座上。
示例性优选地，滚珠丝杠同步带轮通过涨套与一级滚珠丝杠相连。
示例性优选地，电机同步带轮与滚珠丝杠同步带轮处于同一水平面，电机同步带轮通过同步带带动滚珠丝杠同步带轮运动。
进一步地，滚珠丝杠、空心滚珠丝杠的末端均设有防撞块，分别用于对滚珠丝杠或空心滚珠丝杠对应的滚珠螺母进行限位，以防止滚珠螺母与滚珠丝杠或空心滚珠丝杠末端的锁紧螺母发生碰撞。
示例性优选地，防撞块采用聚氨酯防撞块。
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例
结合图1，本发明实施例中多级同步丝杠推杆机构的n＝2，两级同步丝杠推杆机构具体为：
传动机构包括第一级传动装置、第二级传动装置；第一级传动装置包括伺服电机28、设置于伺服电机28输出轴上的电机同步带轮30、由电机同步带轮30带动运动的滚珠丝杠同步带轮21、以及与滚珠丝杠同步带轮21同轴设置且相连的一级滚珠丝杠12；其中，一级滚珠丝杠12与滚珠丝杠同步带轮21之间同轴设置固定于固定底板29上的一级滚珠丝杠支座19，一级滚珠丝杠12设置于一级滚珠丝杠支座19上；第二级传动装置包括套于一级滚珠丝杠12***且与其同轴的二级空心滚珠丝杠8；二级空心滚珠丝杠8的***设置二级底板26，二级底板26上设置有与二级空心滚珠丝杠8平行的二级升降柱2，二级升降柱2上远离二级底板26的一端固连一级输出座1，其用于连接外部需要运动的部件；二级底板26的下方设置一级底板16，一级底板16上设置有位于二级升降柱2***的一级升降柱5；
固定机构包括设置于一级升降柱5***且固定于固定底板29上的固定柱11；
拉伸机构包括上拉绳组件、下拉绳组件；上拉绳组件包括位于固定底板29上方同时位于二级升降柱2和一级升降柱5之间且固定于二级升降柱2上的上拉绳支座3、与上拉绳支座3相固连的上拉滑轮4、以及上拉绳20，上拉绳20穿过上拉滑轮4，一端固定于固定底板29，另一端固定于二级底板26；下拉绳组件包括固定于一级底板16下方的下拉滑轮27、下拉绳25，下拉绳25穿过下拉滑轮27，一端固定于二级升降柱2，另一端固定于设置于固定柱11上的拉绳锁紧座24；
导向机构为滚动直线导轨副机构，其包括实现第一级传动装置与固定机构相对运动的一级滚动直线导轨副机构、实现第一级传动装置与第二级传动装置相对运动的二级滚动直线导轨副机构；一级滚动直线导轨副机构包括设置于一级升降柱5上的一级线性滑轨18、以及设置于一级线性滑轨18上的若干滑块9，该若干滑块固定于固定柱11上；二级滚动直线导轨副机构包括设置于二级升降柱2上的二级线性滑轨23、以及设置于二级线性滑轨23上的若干滑块9，该若干滑块固定于一级升降柱5上；
所述一级滚珠丝杠12的一级滚珠螺母14通过轴承15与一级底板16相连，以实现一级滚珠丝杠12相对一级底板16运动；一级滚珠丝杠12通过一级滚珠螺母14带动二级空心滚珠丝杠8运动；
所述二级空心滚珠丝杠8的二级滚珠螺母13与二级底板26相连，以实现二级空心滚珠丝杠8相对二级底板26运动；
伺服电机28依次通过电机同步带轮30、滚珠丝杠同步带轮21带动一级滚珠丝杠12运动，一级滚珠丝杠12通过拉伸机构带动二级空心滚珠丝杠8进行同步运动。
其中，一级滚珠丝杠12、二级空心滚珠丝杠8的末端分别设置第一防撞块10、第二防撞块7，分别用于对一级滚珠螺母14、二级滚珠螺母13进行限位，以防止一级滚珠螺母14与一级滚珠丝杠12末端的一级锁紧螺母22、二级滚珠螺母13与二级空心滚珠丝杠8末端的二级锁紧螺母6发生碰撞。
本实施例中，一级底板16、二级底板26具体为法兰盘；二级升降柱2、一级升降柱5和固定柱11的截面为圆弧形或多边形。
本实施例中，两级同步丝杠推杆机构的进程工作过程为：
伺服电机28正转，带动电机同步带轮30、滚珠丝杠同步带轮21、一级滚珠丝杠12正转，一级滚珠丝杠12带动一级滚珠螺母14向上运动，一级滚珠螺母14带动二级空心滚珠丝杠8旋转、一级线性滑轨18向上运动，同时通过上拉绳组件带动二级底板26(进而带动二级线性滑轨23)和二级滚珠螺母13向上运动；
本实施例中，两级同步丝杠推杆机构的回程工作过程为：
伺服电机28反转，带动电机同步带轮30、滚珠丝杠同步带轮21、一级滚珠丝杠12反转，一级滚珠丝杠12带动一级滚珠螺母14向下运动，一级滚珠螺母14带动二级空心滚珠丝杠8旋转、一级线性滑轨18向下运动，同时通过上拉绳组件带动二级底板26(进而带动二级线性滑轨23)和二级滚珠螺母13向下运动。
本发明的多级同步丝杠推杆机构尺寸小但可实现大行程传动，能实现约为其自身长度的n倍行程的高精度伸缩，且是多节同时伸缩。本发明能实现多级滚珠丝杠同步同速伸缩，具有传动精度高，占用空间小，传动效率高，噪音小等特点。
Claims (8)
1.一种多级同步丝杠推杆机构，其特征在于，包括传动机构、拉伸机构、固定机构以及导向机构；其中，
所述传动机构包括相互嵌套的n级传动装置，第一级传动装置位于最内侧，依次设置，第n级传动装置位于最外侧，且n级传动装置同心同轴设置；
所述拉伸机构包括以第一级传动装置为起始，依次带动第二级～第n级传动装置与第一级传动装置进行同步运动的n-1级拉伸装置；其中，第n-1级传动装置通过第n-1级拉伸装置带动第n级传动装置同步运动；
所述固定机构为用于固定第一级传动装置的固定装置；
所述导向机构包括n级导向装置，其中第一级导向装置设置于第一级传动装置和固定机构之间，第n-1级导向装置与第n级导向装置之间设置第n级导向装置；
第一级传动装置运动，依次通过第1级拉伸装置～第n-1级拉伸装置分别带动第二级传动装置～第n级传动装置进行同步运动；
所述n＝2，多级同步丝杠推杆机构具体为：
传动机构包括第一级传动装置、第二级传动装置；第一级传动装置包括伺服电机(28)、设置于伺服电机(28)输出轴上的电机同步带轮(30)、由电机同步带轮(30)带动运动的滚珠丝杠同步带轮(21)、以及与滚珠丝杠同步带轮(21)同轴设置且相连的一级滚珠丝杠(12)；其中，一级滚珠丝杠(12)与滚珠丝杠同步带轮(21)之间同轴设置固定于固定底板(29)上的一级滚珠丝杠支座(19)，一级滚珠丝杠(12)设置于一级滚珠丝杠支座(19)上；第二级传动装置包括套于一级滚珠丝杠(12)***且与其同轴的二级空心滚珠丝杠(8)；二级空心滚珠丝杠(8)的***设置二级底板(26)，二级底板(26)上设置有与二级空心滚珠丝杠(8)平行的二级升降柱(2)，二级升降柱(2)上远离二级底板(26)的一端固连一级输出座(1)，其用于连接外部需要运动的部件；二级底板(26)的下方设置一级底板(16)，一级底板(16)上设置有位于二级升降柱(2)***的一级升降柱(5)；
固定机构包括设置于一级升降柱(5)***且固定于固定底板(29)上的固定柱(11)；
拉伸机构包括上拉绳组件、下拉绳组件；上拉绳组件包括位于固定底板(29)上方同时位于二级升降柱(2)和一级升降柱(5)之间且固定于二级升降柱(2)上的上拉绳支座(3)、与上拉绳支座(3)相固连的上拉滑轮(4)、以及上拉绳(20)，上拉绳(20)穿过上拉滑轮(4)，一端固定于固定底板(29)，另一端固定于二级底板(26)；下拉绳组件包括固定于一级底板(16)下方的下拉滑轮(27)、下拉绳(25)，下拉绳(25)穿过下拉滑轮(27)，一端固定于二级升降柱(2)，另一端固定于设置于固定柱(11)上的拉绳锁紧座(24)；
导向机构为滚动直线导轨副机构，其包括实现第一级传动装置与固定机构相对运动的一级滚动直线导轨副机构、实现第一级传动装置与第二级传动装置相对运动的二级滚动直线导轨副机构；一级滚动直线导轨副机构包括设置于一级升降柱(5)上的一级线性滑轨(18)、以及设置于一级线性滑轨(18)上的若干滑块(9)，该若干滑块固定于固定柱(11)上；二级滚动直线导轨副机构包括设置于二级升降柱(2)上的二级线性滑轨(23)、以及设置于二级线性滑轨(23)上的若干滑块(9)，该若干滑块固定于一级升降柱(5)上；
所述一级滚珠丝杠(12)的一级滚珠螺母(14)通过轴承(15)与一级底板(16)相连，以实现一级滚珠丝杠(12)相对一级底板(16)运动；一级滚珠丝杠(12)通过一级滚珠螺母(14)带动二级空心滚珠丝杠(8)运动；
所述二级空心滚珠丝杠(8)的二级滚珠螺母(13)与二级底板(26)相连，以实现二级空心滚珠丝杠(8)相对二级底板(26)运动；
伺服电机(28)依次通过电机同步带轮(30)、滚珠丝杠同步带轮(21)带动一级滚珠丝杠(12)运动，一级滚珠丝杠(12)通过拉伸机构带动二级空心滚珠丝杠(8)进行同步运动。
2.根据权利要求1所述的多级同步丝杠推杆机构，其特征在于，所述拉伸装置为拉绳机构；所述导向装置为滚轮机构或滑槽机构或滚动直线导轨副机构。
3.根据权利要求1所述的多级同步丝杠推杆机构，其特征在于，所述第一级传动装置包括伺服电机、设置于伺服电机输出轴上的电机同步带轮、由电机同步带轮带动运动的滚珠丝杠同步带轮、以及与滚珠丝杠同步带轮同轴设置且相连的一级滚珠丝杠；其他级传动装置分别包括相应级的空心滚珠丝杠。
4.根据权利要求3所述的多级同步丝杠推杆机构，其特征在于，所述一级滚珠丝杠与滚珠丝杠同步带轮之间同轴设置固定于固定底板上的一级滚珠丝杠支座，一级滚珠丝杠设置于一级滚珠丝杠支座上。
5.根据权利要求4所述的多级同步丝杠推杆机构，其特征在于，所述滚珠丝杠同步带轮通过涨套与一级滚珠丝杠相连；所述电机同步带轮与滚珠丝杠同步带轮处于同一水平面，电机同步带轮通过同步带带动滚珠丝杠同步带轮运动。
6.根据权利要求5所述的多级同步丝杠推杆机构，其特征在于，所述滚珠丝杠、空心滚珠丝杠的末端均设有防撞块，分别用于对滚珠丝杠或空心滚珠丝杠对应的滚珠螺母进行限位，以防止滚珠螺母与滚珠丝杠或空心滚珠丝杠末端的锁紧螺母发生碰撞。
7.根据权利要求1所述的多级同步丝杠推杆机构，其特征在于，所述一级滚珠丝杠(12)、二级空心滚珠丝杠(8)的末端分别设置第一防撞块(10)、第二防撞块(7)，分别用于对一级滚珠螺母(14)、二级滚珠螺母(13)进行限位，以防止一级滚珠螺母(14)与一级滚珠丝杠(12)末端的一级锁紧螺母(22)、二级滚珠螺母(13)与二级空心滚珠丝杠(8)末端的二级锁紧螺母(6)发生碰撞。
8.根据权利要求1所述的多级同步丝杠推杆机构，其特征在于，所述一级底板(16)、二级底板(26)具体为法兰盘；所述二级升降柱(2)、一级升降柱(5)和固定柱(11)的截面为圆弧形或多边形。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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