CN112065943A - 一种直线运动速度合成机构 - Google Patents

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喻春明
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Abstract

本发明公开了一种直线运动速度合成机构，包括行星滚柱丝杠副和蜗轮蜗杆副，所述的行星滚柱丝杠副包括丝杆和螺母，所述的丝杆通过联轴器与主电机连接，所述的螺母套设在丝杆上，螺母外圆壁中央环绕设置有凸台，所述的凸台中央内凹处设置蜗轮；所述的蜗轮蜗杆副的蜗杆与副电机的输出轴连接，所述的蜗杆与丝杆垂直错位设置，蜗杆与螺母上的蜗轮啮合。该结构采用主动力和副动力单独运行或叠加运行的方式，实现直线运动机构的往复，避免了频繁启停、换向对电网的冲击，和主电机采用调速电机造成的成本增加。

Description

一种直线运动速度合成机构
技术领域
本发明属于机械制造技术领域，具体涉及一种直线运动速度合成机构。
背景技术
传统的直线运动机构，如车床上的刀架，通常由主电机或调速电机提供动力，经过变速机构实现变速和改变输出轴的旋转方向，并采用导轨与滑块配合起到导向作用，最终靠丝杠和螺母配合实现刀架的直线运动。其存在以下缺点：①存在背隙，不适于精密传动。当联轴器正向旋转时，若突然改变旋转方向，此时如果联轴器的中间弹性体配合存在间隙，则会出现瞬间空载的现象，这个回程间隙会造成传递扭矩丢失以及控制精度降低等诸多不利影响，在精密传动中应尽量避免。②采用普通电机驱动时，需要经过换挡机构才能实现换挡。换挡时需要先切断主电机7传来的动力，使电机经常处在大幅度的交变负荷下工作，影响其使用寿命。③不同载荷时大功率电机的用电量差异很大，对供电网络也带来较大冲击。④变速机构大多采用定轴式变速箱，难以实现无极变速，换挡时会产生冲击载荷，工作不平稳。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种直线运动速度合成机构，采用主动力和副动力单独运行或叠加的方式，实现直线运动机构的往复，避免了频繁启停、换向对电网的冲击，和主电机采用调速电机造成的成本增加。
为了达到上述技术目的，本发明具体通过以下技术方案实现：
一种直线运动速度合成机构，包括行星滚柱丝杠副和蜗轮蜗杆副，所述的行星滚柱丝杠副包括丝杆和螺母，所述的丝杆通过联轴器与主电机连接，所述的螺母套设在丝杆上，螺母外圆壁中央环绕设置有凸台，所述的凸台中央内凹处设置蜗轮；所述的蜗轮蜗杆副的蜗杆与副电机的输出轴连接，所述的蜗杆与丝杆垂直错位设置，蜗杆与螺母上的蜗轮啮合。
所述的螺母与丝杆之间设置有滚柱，所述的滚柱与丝杠啮合，以丝杠的轴线为中心，成圆周对称分布。
所述的螺母内壁两端设置有齿圈，所述的齿圈通过销钉固定在螺母上。
所述的滚柱两端为行星齿轮形状，与齿圈相啮合。
所述的滚柱两端设置有保持架和挡圈，所述的挡圈固定在齿圈上，所述的保持架固定在挡圈上。
本发明的有益效果为：
1)在平台工作方向发生改变时，不会出现瞬间空载现象。单电机驱动的平台，在电机齿轮和连轴器啮合时会存在一定的间隙，所以变向时会出现瞬间空载的现象，而本合成机构，主电机始终单向工作，即使副电机由正转向反转变化时，也不会出现空载现象。
2)无论副电机正转还是反转，主电机的工作负载变化不大，不会出现大幅度的交变负荷，可延长主电机的使用寿命。
3)该平台可以实现无级变速，与传统的定轴式变速箱，通过换挡变速相比，不会产生冲击载荷，工作更加平稳，使用寿命更长。
4)采用滚柱丝杠，比滚珠丝杠接触面积更大，承载能力更强，使用寿命更长。
附图说明
图1是本发明直线运动速度合成机构的正面结构示意图；
图2是本发明直线运动速度合成机构的侧面结构示意图；
图3是本发明直线运动速度合成机构的主动力总成结构示意图；
图4是本发明直线运动速度合成机构的行星滚柱丝杠副结构示意图；
图5是本发明直线运动速度合成机构的副动力总成结构示意图；
图中：1、导轨支架；2、直线导轨；3、行星滚柱丝杠副；4、运动平台；5、滑块；6、联轴器；7、主电机；8、电机支架；9、电机挂架；10、副电机；11、丝杆；12、齿圈；13、销钉；14、蜗轮；15、螺母；16、滚柱；17、保持架；18、挡圈；19、蜗杆；20、推力调心滚子轴承；21、角接触轴承；22、轴承压盖。
具体实施方式
下面将结合本发明具体的实施例，对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种直线运动速度合成机构，包括运动平台4、主动力总成和副动力总成。
如图1和图2所示，其中，运动平台4为空心立方体式的箱体结构，上表面水平，为工作台面，运动平台4的四角通过4组滑块5分别与两根直线导轨2连接，直线导轨2通过导轨支架1固定，起到导向作用。其前后箱体板上对应有两个圆形通孔，用于安装主动力总成，左右箱体板上也对应设有两个圆形通孔，用于安装副动力总成。
如图3所示，主动力总成包括行星滚柱丝杠副3和主电机7，主电机7为大功率定速普通电机，由电机支架8负责固定，行星滚柱丝杠副3的丝杆11通过联轴器6与主电机7连接，行星滚柱丝杠副3的螺母15套设在丝杆11上，螺母15外圆壁中央环绕设置有凸台，凸台中央内凹处设置蜗轮14，前后箱体板内壁上设计有圆环形的安装轴承定位槽，用于与推力调心滚子轴承20相配合，固定行星滚柱丝杠副3中的螺母15。
如图4所示，行星滚柱丝杠副3由丝杠、齿圈12、销钉13、螺母15、滚柱16、保持架17、钢丝挡圈18等组成。在本实施例中，滚柱16数量为8个，滚柱16平行于丝杆11设置在螺母15与丝杆11之间，滚柱16与丝杠啮合，以丝杠的轴线为中心，成圆周对称分布，并过保持架17相间隔，以防止相互摩擦。齿圈12通过销钉13固定在螺母15内壁两端，滚柱16两端为行星齿轮形状，与齿圈12相啮合。在滚柱16两端还固定有挡圈18，挡圈18通过齿圈12固定，保持架17固定在挡圈18上。
如图5所示，副动力总成包括蜗轮蜗杆副和副电机10，蜗轮蜗杆副的蜗杆19与副电机10的输出轴连接，副电机10通过电机挂架9固定在运动平台4的台面下。蜗杆19与丝杆11垂直错位设置，蜗杆19与螺母15上的蜗轮14啮合。蜗杆19的两端通过2个角接触轴承21支撑在运动平台4的左右箱体板上，并用轴承压盖22固定。将蜗轮蜗杆副中的蜗轮1414设置在行星滚柱丝杠副3的螺母15上，与其制作成一体，既增加了整体的强度，又缩小了机件的尺寸。
本发明结构的使用原理为：
主电机7单独运行时，带动行星滚柱丝杠副3的丝杆11旋转，蜗轮蜗杆副的蜗杆19自锁，限制了螺母15的旋转，螺母15带动运动平台4做定速直线运动；副电机10单独运行时，带动螺母15旋转，丝杆11不转，螺母15带动运动平台4做直线运动；主副电机10同时运行时，运动平台4的运动速度为两者运动的合成，即两者同向时，直线速度为两者直线运动速度之和；反向运动时，直线运动输出速度为两者速度之差。进而在主电机7转速和方向不变(不停机)的情况下，实现运动台的往复运动和运动停止。防止主电机7频繁启停、换向对电网的冲击，和主电机7采用调速电机造成的成本增加。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种直线运动速度合成机构，其特征在于，包括行星滚柱丝杠副(3)和蜗轮(14)蜗杆(19)副，所述的行星滚柱丝杠副(3)包括丝杆(11)和螺母(15)，所述的丝杆(11)通过联轴器(6)与主电机(7)连接，所述的螺母(15)套设在丝杆(11)上，螺母(15)外圆壁中央环绕设置有凸台，所述的凸台中央内凹处设置蜗轮(14)；所述的蜗轮蜗杆副的蜗杆(19)与副电机(10)的输出轴连接，所述的蜗杆(19)与丝杆(11)垂直错位设置，蜗杆(19)与螺母(15)上的蜗轮(14)啮合。
2.根据权利要求1所述的一种直线运动速度合成机构，其特征在于，所述的螺母(15)与丝杆(11)之间设置有滚柱(16)，所述的滚柱(16)与丝杆(11)啮合。
3.根据权利要求2所述的一种直线运动速度合成机构，其特征在于，所述的螺母(15)内壁两端设置有齿圈(12)，所述的齿圈(12)通过销钉(13)固定在螺母(15)上。
4.根据权利要求3所述的一种直线运动速度合成机构，其特征在于，所述的滚柱(16)两端为行星齿轮形状，与齿圈(12)相啮合。
5.根据权利要求3所述的一种直线运动速度合成机构，其特征在于，所述的滚柱(16)两端设置有保持架(17)和挡圈(18)，所述的挡圈(18)固定在齿圈(12)上，所述的保持架(17)固定在挡圈(18)上。
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