CN101122318A - 折线轨迹生成机构 - Google Patents

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Abstract

一种折线轨迹生成机构，它有一个基座，其特殊之处是：在基座上设有两个基准轴，在基准轴上分别设有主动差动轮系和从动差动轮系，在两个差动轮系中的小太阳轮外侧分别设有传动轮，传动轮之间通过介轮或链条连接，所述的主动差动轮系的小太阳轮与从动差动轮系的大太阳轮通过连杆或齿轮传动机构I连接，从动差动轮系的行星架是由套装在基准轴上的外齿轮和固定在外齿轮上的短轴构成，所述的外齿轮与主动差动轮系的大太阳轮通过齿轮传动机构II连接，在主动差动轮系上设有指示杆。优点是结构紧凑、动作可靠，可实现折线等复杂轨迹的运动，应用范围广，可广泛应用到机械自动加工、机器人手臂机构等需要复杂运动轨迹的设备中，且操作简便。

Description

折线轨迹生成机构
技术领域
本发明涉及一种机械运动机构，特别涉及一种折线轨迹生成机构。
背景技术
在机械行业中常见的运动机构有凸轮机构、齿轮机构、连杆机构、轮系，以及棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构和凸轮间歇运动机构，相应能够实现往复直线运动、往复摆动以及转动等多种形式的机械运动，但这些运动机构均不能实现折线轨迹的运动。
发明内容
本发明的目的是要提供一种结构紧凑、动作可靠，可实现折线轨迹的运动，传动效率高、应用范围广的折线轨迹生成机构。
本发明是这样实现的：它有一个基座，其特殊之处是：在基座上设有两个基准轴，在两个基准轴上分别设有主动差动轮系和从动差动轮系，在两个差动轮系中的小太阳轮外侧分别设有传动轮，传动轮之间通过介轮或链条连接，所述的主动差动轮系的小太阳轮与从动差动轮系的大太阳轮通过连杆或齿轮传动机构I连接，所述的从动差动轮系的行星架是由套装在基准轴上的外齿轮和固定在外齿轮上的短轴构成，其行星轮安装在该短轴上，所述的外齿轮与主动差动轮系的大太阳轮通过齿轮传动机构II连接，在主动差动轮系上设有指示杆，指示杆分别通过万向支撑座安装在主动差动轮系的行星轮和该折线轨迹生成机构的任一其它活动部件上。
上述的折线轨迹生成机构，其中一个万向支撑座套装在指示杆上，以使指示杆可相对于该万向支撑座实现滑移。
上述的折线轨迹生成机构，所述的连杆分别通过销轴铰接在传动轮和大太阳轮的同一侧，且销轴的中心线分别位于传动轮和大太阳轮的分度圆上。
上述的折线轨迹生成机构，所述的齿轮传动机构I是由设在主动差动轮系中的小太阳轮一侧的小齿轮，设在从动差动轮系中的大太阳轮一侧的大齿轮，以及安装在大齿轮与小齿轮之间的介轮构成，所述的小齿轮和大齿轮分别与主动差动轮系中的小太阳轮和从动差动轮系中的大太阳轮的齿轮参数相等。
上述的折线轨迹生成机构，所述的齿轮传动机构II是由设在主动差动轮系中的大太阳轮一侧的大齿轮，固定在该大齿轮和外齿轮之间的介轴和分别固定在介轴两端的介轮构成，介轮分别与大齿轮和外齿轮啮合，所述的大齿轮和外齿轮分别与主动差动轮系和从动差动轮系中的大太阳轮的齿轮参数相等。
上述的折线轨迹生成机构，所述的主动差动轮系和从动差动轮系中相同部件的齿轮参数相等。
上述的折线轨迹生成机构，在指示杆的外端依次铰接有多个附加指示杆，在每个附加指示杆上分别设有固定座，以实现指示杆的轨迹多样化，从而实现折线轨迹可控。
本发明的优点是：结构紧凑、动作可靠，动力由动力源(如电机等)输入到主动差动轮系的传动轮上，传动轮通过介轮或链条带动从动差动轮系中的小太阳轮及行星轮旋转、并通过连杆或齿轮传动机构I带动从动差动轮系中的大太阳轮旋转，二者结合使从动差动轮系中的行星轮自转且公转，通过外齿轮及齿轮传动机构II带动主动差动轮系中的大太阳轮旋转；同时传动齿轮或链轮带动主动差动轮系中的小太阳轮及行星轮旋转，最终使主动差动轮系中的行星轮自转且公转，这样便会带动指示杆运动并使指示杆以及与指示杆相连接的空间内的任意一点的运动轨迹均为折线轨迹，应用范围广，可广泛应用到机械自动加工、机器人手臂机构等需要复杂运动轨迹的设备中，且操作简便。
附图说明
图1是本发明的西南等轴测视图(对应实施例1)；
图2是本发明的东南等轴测视图(去掉外齿轮)；
图3是本发明的前视图；
图4是图3的俯视图(去掉固定座)；
图5是本发明的西南等轴测视图(对应实施例2)。
图中：基座1，主动差动轮系2，小太阳轮201，行星轮202，大太阳轮203，行星架204，传动轮3，销轴4，基准轴5，连杆6，介轮7，基准轴8，从动差动轮系9，小太阳轮901，行星轮902，大太阳轮903，外齿轮904，短轴905，介轴10，介轮11，大齿轮12，指示杆13，万向支撑座14，万向支撑座15，传动轮16，附加指示杆17，固定座18，摆杆19，小齿轮20，大齿轮21，介轮22。
具体实施方式
实施例1
如图1-2所示，本发明有一个基座1，在基座1上设有两个基准轴5和8，在基准轴5和8上分别设有主动差动轮系2和从动差动轮系9，所述的主动差动轮系2是由套装在基准轴5上的小太阳轮201和大太阳轮203、设在小太阳轮201和大太阳轮203之间的行星轮202以及固定行星轮202的行星架204构成。所述的从动差动轮系9是由套装在基准轴8上的小太阳轮901和大太阳轮903、设在小太阳轮901和大太阳轮903之间的行星轮902以及行星架构成，该行星架是由套装在基准轴8上的外齿轮904和固定在外齿轮904上的短轴905构成，行星轮902套装在短轴905上，所述的主动差动轮系2和从动差动轮系9中名称相同的部件的齿轮参数相等。在小太阳轮201和小太阳轮901的外侧分别设有传动轮3和16，传动轮可为齿轮或链轮，本实施例以齿轮为例，两个传动轮3和16之间通过介轮7连接，若为链轮可直接通过链条连接。所述的小太阳轮201与大太阳轮903通过连杆6连接，连杆6分别通过销轴4铰接在传动轮3和大太阳轮903的同一侧，且二个销轴4的中心线分别位于传动轮3和大太阳轮903的分度圆上。所述的外齿轮904位于传动轮16的外侧，且该外齿轮904与大太阳轮203通过齿轮传动机构II连接，所述的齿轮传动机构II是由设在大太阳轮203一侧的大齿轮12、固定在大齿轮12和外齿轮904之间的介轴10和分别固定在介轴10两端的介轮11构成，其中介轴10固接在基座1上，介轮11分别与大齿轮12和外齿轮904啮合，大齿轮12和外齿轮904分别与大太阳轮203和大太阳轮903的齿轮参数相等。在主动差动轮系2上设有指示杆13，指示杆13分别通过万向支撑座15和万向支撑座14固定在行星轮202和该折线轨迹生成机构的任一其它活动部件(例如固定在传动轮3、连杆6、外齿轮904、大太阳轮903)上，本实施例以万向支撑座14固定在大太阳轮203上为例，所述的万向支撑座可采用万向节结构，以实现指示杆13的随意摆动，且其中一个万向支撑座14或15套装在指示杆13上，使指示杆13可相对于该万向支撑座实现滑移。
如图3所示，还可在指示杆13的外端依次铰接有多个附加指示杆17，本实施例以二个为例，但实际应用中不受本实施例限制，在每个附加指示杆17上分别设有固定座18，以实现指示杆13的轨迹多样化，从而实现折线轨迹可控。
该折线轨迹生成机构在动作时，动力由动力源(如电机等)输入到主动差动轮系2的传动轮3上，使传动轮3匀速转动，传动轮3一方面通过介轮7带动从动差动轮系9中的小太阳轮901及行星轮902旋转，另一方面通过连杆6带动大太阳轮903旋转，二者结合使从动差动轮系9中的行星轮902自转且公转，并通过外齿轮904及齿轮传动机构II带动主动差动轮系2中的大太阳轮203旋转；同时传动轮3带动小太阳轮201及行星轮202旋转，最终使行星轮202自转且公转，这样便会带动指示杆13和附加指示杆17运动并使指示杆13和附加指示杆17以及与二者相连接的空间内的任意一点的运动轨迹均为折线轨迹，且指示杆13和附加指示杆17以及与二者相连接的空间内的任意一点在其所走的折线轨迹内的任一直线段内的运动为匀速运动。
此外，该折线轨迹生成机构外部任一点的任何轨迹运动，只要在指示杆13(或附加指示杆17)的空间范围内运动(指示杆13或附加指示杆17的空间是指以指示杆或附加指示杆17为轴心向各个方向扩展成的三维空间)，那么该点的这个轨迹运动也会在指示杆13(或附加指示杆17)的空间内留下一条空间折线轨迹，如图3和图4所示，在指示杆13一侧固定一个铰座，在该铰座上铰接一个摆杆19，摆杆19的自由端端点的外部轨迹是弧线AB，但在附加指示杆17空间内任一平面上的投影均为折线轨迹，如折线轨迹ACDE就是摆杆19的自由端端点A在与摆杆19相平行的平面上的投影，且端点A在生成折线轨迹内的任一直线段时的运动为匀速运动。
实施例2
如图5所示，该折线轨迹生成机构中所述的小太阳轮201与大太阳轮903通过齿轮传动机构I连接，所述的齿轮传动机构I是由固接在小太阳轮201一侧或与小太阳轮201做成一体的小齿轮20，固接在大太阳轮903一侧的大齿轮21，以及安装在大齿轮21与小齿轮20之间的介轮22构成，所述的小齿轮20和大齿轮21分别与小太阳轮201和大太阳轮903参数相等，其它结构同实施例1。

Claims (7)

1.一种折线轨迹生成机构，包括一个基座(1)，其特征是：在基座(1)上设有两个基准轴(5和8)，在两个基准轴(5和8)上分别设有主动差动轮系(2)和从动差动轮系(9)，在两个差动轮系中的小太阳轮(201和901)外侧分别设有传动轮(3和16)，传动轮(3和16)之间通过介轮(7)或链条连接，所述的主动差动轮系(2)的小太阳轮(201)与从动差动轮系(9)的大太阳轮(903)通过连杆(6)或齿轮传动机构I连接，所述的从动差动轮系(9)的行星架是由套装在基准轴(8)上的外齿轮(904)和固定在外齿轮(904)上的短轴(905)构成，其行星轮(902)安装在该短轴(905)上，所述的外齿轮(904)与主动差动轮系(2)的大太阳轮(203)通过齿轮传动机构II连接，在主动差动轮系(2)上设有指示杆(13)，指示杆(13)分别通过万向支撑座(15和14)安装在主动差动轮系(2)的行星轮(201)和该折线轨迹生成机构的任一其他活动部件上。
2.根据权利要求1所述的折线轨迹生成机构，其特征是：所述的其中一个万向支撑座(14或15)套装在指示杆(13)上。
3.根据权利要求1所述的折线轨迹生成机构，其特征是：所述的连杆(6)分别通过销轴(4)铰接在传动轮(3)和大太阳轮(903)的同一侧，且销轴(4)的中心线分别位于传动轮(3)和大太阳轮(903)的分度圆上。
4.根据权利要求1所述的折线轨迹生成机构，其特征是：所述的齿轮传动机构I是由设在主动差动轮系(2)中的小太阳轮(201)一侧的小齿轮(20)，设在从动差动轮系(9)中的大太阳轮(903)一侧的大齿轮(21)，以及安装在大齿轮(21)与小齿轮(20)之间的介轮(22)构成，所述的小齿轮(20)和大齿轮(21)分别与主动差动轮系(2)中的小太阳轮(201)和从动差动轮系(9)中的大太阳轮(903)的齿轮参数相等。
5.根据权利要求1所述的折线轨迹生成机构，其特征是：所述的齿轮传动机构II是由设在主动差动轮系(2)中的大太阳轮(203)一侧的大齿轮(12)，固定在该大齿轮(12)和外齿轮(904)之间的介轴(10)和分别固定在介轴(10)两端的介轮(11)构成，介轮(11)分别与大齿轮(12)和外齿轮(904)啮合，所述的大齿轮(12)和外齿轮(904)分别与主动差动轮系(2)和从动差动轮系(9)中的大太阳轮(203和903)的齿轮参数相等。
6.根据权利要求1所述的折线轨迹生成机构，其特征是：所述的主动差动轮系(2)和从动差动轮系(9)中相同部件的齿轮参数相等。
7.根据权利要求1所述的折线轨迹生成机构，其特征是：在指示杆(13)的外端依次铰接有多个附加指示杆(17)，在每个附加指示杆(17)上分别设有固定座(18)。
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