CN102748441A - 能够实现转动构件有限角度转动的直线驱动机构 - Google Patents

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卢志辉
葛静
孙志杨
游广飞
薄悦
张磊乐
乔永强
张伟伟
陈超
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Abstract

一种能够实现转动构件有限角度转动的直线驱动机构，其特征在于：所述的直线驱动机构包括由丝杠、安装在丝杠上的丝母、以及设置在丝杠两端的支撑件组成的直线运动幅，由直线运动幅驱动的一端与直线运动幅上的丝母连接、另一端与转动构件结合的连杆。目标构件在约束条件下，只有一维转动自由度。

Description

能够实现转动构件有限角度转动的直线驱动机构
技术领域
本发明涉及一种主要用于大中直径转动构件的转动驱动，其适宜的转动范围小于90度。
背景技术
转动构件有限角度转动的直线驱动机构适用于大中直径转动构件的转动驱动。
现有技术中的大中直径构件的有限角度的转动一般采用蜗轮蜗杆驱动方式，涡轮可以呈整体形态，也可以制成略大于转动角度的扇形齿圈，通过涡轮幅驱动构件旋转。也可以用齿轮齿条机构或销齿传动代替涡轮传动。其缺点是大中直径高精度涡轮幅或齿轮造价昂贵，如果采用扇形齿圈由于不是完整的轮体，容易产生变形。齿轮齿条机构或销齿传动应用较少，其造价相对于涡轮副会有所降低。
本发明造价预计比现有结构降低1--2个数量级，同时结构稳定性好。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种具有结构简单、造价低、性能稳定的能够实现转动构件有限角度转动的直线驱动机构。
本发明的主题设计思路是采用直线运动幅沿转动构件准切线方向运动，通过连杆与构件连接，连杆一端的方位将由直线运动位置确定，另一端位置则和构件转动位置共同确定，属于一种基于几何边界约束条件协调运动。
本发明中的构件是机构驱动的目标，只有一维旋转运动自由度。它可以由中心轴系约束，也可以由环状导轨约束。
具体讲，本发明的能够实现转动构件有限角度转动的直线驱动机构包括由丝杠、安装在丝杠上的丝母、以及设置在丝杠两端的支撑件组成的直线运动幅，由直线运动幅驱动的一端与直线运动幅上的丝母连接、另一端与转动构件结合的连杆。
本发明中所述的组成直线运动副中的丝杠一般采用滚珠丝杠，由于连杆的约束，丝母无法转动，在丝杠转动时，丝母只能沿丝杠做直线运动。如果考虑到机构的刚性，丝母也可以固定在直线导轨的滑块上。丝母的位置与转动构件的转角是一一对应的，但是转角与位移量的关系是非线性的，由于沿准切向布置，其关系应该是近似线性的。
连杆一端与丝母连接，另一端与转动构件结合，连杆表面上呈多自由度状态。连杆与丝母连接的一端位置由丝母位移所决定，可以绕该点转动；另一端与转动构件结合，所以该点的位置必为连杆端点与转动构件上连接点的半径的交点。其转动角度也就由此决定，也就是说，是由机构的几何边界条件决定了转角位移。
当直线运动幅上的丝母带动连杆一端至某一规定位置，另一端点的位置必为连杆端点与转动构件上连接点的半径的交点，该端点将移动至构件圆周运动的轨迹上对应的点，即通过直线幅的直线运动实现了转动构件的一定角度的转动。
本发明的工作原理以及有益效果如下：
由于连杆一端与丝母连接，另一端与转动构件结合，连杆表面上呈多自由度状态。连杆与丝母铰接的一端位置由丝母位移所决定，可以绕该点转动；另一端与转动构件结合，所以该点的位置必为连杆端点与转动构件上连接点的半径的交点。其转动角度也就由此决定，是由机构的几何边界条件决定了转角位移。也就是说，通过直线幅的直线运动实现了转动构件的一定角度的转动。
其有益效果表现在代替现有技术中扇形蜗轮蜗杆驱动方式、齿轮齿条传动或销齿传动方式。大中直径高精度涡轮幅、齿轮和销齿传动造价昂贵，同时由于扇形齿圈不是完整的轮体，容易产生变形。而本发明造价预计比现有结构显著降低，同时结构稳定性好。
附图说明
图1为本发明的结构原理图的主视图。
图2为本发明的结构原理图的侧视图。
具体实施方式
本发明以下将结合实例（附图）作进一步描述。
如图1、图2所示，本发明的能够实现转动构件有限角度转动的直线驱动机构包括通过直线运动幅1、一端与直线运动幅1上的丝母4连接、另一端与转动构件3结合的连杆2；转动构件3作为驱动目标，在约束条件下，只有一维转动自由度。这样直线运动幅上的丝母驱动连杆一端至某一规定位置，另一端点的位置必为连杆端点与转动构件上连接点的半径的交点，该端点将移动至构件圆周运动的轨迹上对应的点。结合图例，即直线运动幅位于A1点时，转动构件某点位于B1点；直线运动幅位于A2点时，转动构件某点位于B2点；直线运动幅位于A3点时，转动构件某点位于B3点，即通过直线幅的直线运动实现了转动构件的从B1点到B3点一定角度的转动。
本发明的机构的直线运动副1是由安装在滚珠丝杠上的丝母组成，丝母只能做直线运动，考虑到机构的刚性，丝母也可以固定在直线导轨的滑块5上。

Claims (3)

1.一种能够实现转动构件有限角度转动的直线驱动机构，其特征在于：所述的直线驱动机构包括由丝杠、安装在丝杠上的丝母、以及设置在丝杠两端的支撑件组成的直线运动幅，由直线运动幅驱动的一端与直线运动幅上的丝母连接、另一端与转动构件结合的连杆。
2.根据权利要求1所述的能够实现转动构件有限角度转动的直线驱动机构，其特征在于：所述的组成直线运动副中的丝杠为滚珠丝杠。
3.根据权利要求1所述的能够实现转动构件有限角度转动的直线驱动机构，其特征在于：所述的组成直线运动副中的丝母固定在直线导轨上。
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PB01 Publication
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