CN103939555B - 多丝杠并联驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多丝杠并联驱动装置，属于机械工程技术领域。该装置包括一个协调丝杠转速的齿轮、一对以上并联的丝杠和与丝杠配套的螺母、螺母滑块，以及和滑块配套使用的直线导轨、协调杆装置和一个承载滑块。本发明的装置不会出现干涉现象，不会因为制造安装的精度不高而卡死；丝杠均采用固定支撑，刚度很大，动态性能好；采用的协调机构可以减小由单个丝杠的运动误差而导致的承载滑块误差，精度提高；整个机构在运动的时候没有刚性冲击，并且负载滑块的速度波动比螺母的速度波动小很多；并且此机构可以扩展，可以增加丝杠数目，丝杠数目可以是2、4、8等2N个，丝杠越多承载能力越强，刚度越大，滑块的速度波动越小。

Description

多丝杠并联驱动装置
技术领域
本发明涉及多丝杠并联驱动装置，属于机械工程技术领域。
背景技术
并联驱动机构是用两个或者两个以上的驱动单元并联设置，从而共同完成机械运动的机构。采用并联机构，可以提高机械系统的刚度，增大机械装置的承载能力，并且还有运动精度高、动态性能好等一系列优点。因而它是重型设备的一个重要部分，广泛的应用于重型模拟设备、重型加工设备中。
多丝杠并联驱动是采用两个或者两个以上的丝杠同时驱动一个移动部件，从而把一个总的驱动力分担到多个驱动丝杠上。通过多个丝杠的并联驱动，可以减小所需的单个电机的功率，并且可以提高机械系统的总体刚度，提高机构运动的精度。但是传统的丝杠并联驱动多是简单的把两个丝杠螺母机构平行放置，把两个螺母同时和一个滑块固定，来驱动滑块移动。但是由于丝杠螺母的制造安装存在偏差，即使两个同一型号的丝杠也不能保证其各种参数完全一样，也不不可能做到两个丝杠安装时完全平行，从而引起丝杠并联驱动的干涉，这种干涉引起机构的零件非正常变形，增大零件的局部应力和工作强度，加重零件的磨损，造成机械装置的精度下降，甚至会造成直接卡死，使机械装置失效。现在有些装置的丝杠并联驱动的丝杠采用一端固定一端浮动支撑，虽然采用浮动支撑能够在一定程度上减少丝杠驱动的干涉现象，但不能完全消除干涉。并且浮动支撑本身刚度较差，动态性能不好，承载能力很差，大大降低了装置的机械性能。经对现有的技术文献检索，发现专利公开号为CN1472451A的“冗余输入驱动器及其用途”采用了一个平行四杆机构来解决丝杠在运动过程中的受力不均问题，但是此种装置虽然在一定程度消除了丝杠受力不均的问题，但是其没有解决并联丝杠在其过程中的干涉问题，并且此专利的装置只能在一个很小的范围内解决丝杠的受力不均的问题，因为两个丝杠螺母的相对转动不能超过半圈，应用受到很大的限制。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提出多丝杠并联驱动装置，该装置采用多个丝杠并联驱动一个承载滑块，而不会产生干涉。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的多丝杠并联驱动装置，包括一个协调丝杠转速的齿轮、一对以上并联的丝杠和与丝杠配套的螺母、螺母滑块，以及和滑块配套使用的直线导轨、协调杆装置和一个承载滑块；
所涉及的齿轮装置是为了调节各个独立工作的丝杠的转速，使其具有相同的转速；所设计的协调杆装置允许螺母在运动时具有不同的速度，并且允许丝杠成一定角度布置。
有益效果
本发明的装置不会出现干涉现象，不会因为制造安装的精度不高而卡死，因而对零件制造精度和安装精度要求很低，大大降低了制造成本；丝杠均采用固定支撑，刚度很大，动态性能好；采用的协调机构可以减小由单个丝杠的运动误差而导致的承载滑块误差，精度提高；整个机构在运动的时候没有刚性冲击，并且负载滑块的速度波动比螺母的速度波动小很多；并且此机构可以扩展，可以增加丝杠数目，丝杠数目可以是2、4、8等2N个，丝杠越多承载能力越强，刚度越大，滑块的速度波动越小。
附图说明
图1为实施例1中的驱动装置的结构示意图；
图2为实施例2中的驱动装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，该装置包括四个齿轮1、第一级滑块导轨2、丝杠3、第一级连杆4、第一级滑块5、丝杠螺母6、机架7、第二级滑块8、第一级滑杆9和第二级导轨10；
第一级滑块导轨2、丝杠3、第一级连杆4、第一级滑块5、丝杠螺母6均为两个；
两个丝杠3安装在机架7的两侧，两个丝杠3上各自安装一个丝杠螺母6；
两个第一级滑块导轨2固定在机架7的两侧且位于丝杠3的正下方；两个第一级滑块导轨2与各自上方的丝杠3平行；
两个第一级滑块5分别固定安装在丝杠螺母6上；
丝杠3转动时，通过丝杠螺母6带动第一级滑块5在第一级滑块导轨2上移动；
第二级导轨10固定在机架7的的中间部位，即位于两个第一级滑块导轨2之间；
第二级滑块8安装在第二级导轨10上；
第一级滑杆9穿过第二级滑块8，第一级滑杆9相对于第二级滑块8既可以沿第一级滑杆9的轴线方向滑动，也可以绕第一级滑杆9的轴线转动，二者构成圆柱副连接（当两个丝杠的安装平面与第二级滑块导轨10的安装平面平行时，第一级滑杆9和第二级滑块8之间也可以是滑动副连接）；
其中一个第一级连杆4的一端与其中一个第一级滑块5铰接，该第一级连杆4的另一端与第一级滑杆9的一端铰接；
另外一个第一级连杆4的一端与另外一个第一级滑块5铰接，该第一级连杆4的另一端与第一级滑杆9的另一端铰接；
两个丝杠3的一端各固定安装一个齿轮1，另外两个齿轮1固定安装在机架7上；四个齿轮相互啮合。
该装置的工作原理为：第一级滑块5可以沿着第一级滑块导轨6在丝杠轴线方向上滑动；四个齿轮构成齿轮调速装置，四个齿轮具体的大小关系没有限制，但要求安装在丝杠上的两个齿轮的传动比为1:1（丝杠旋向相同）或者1：-1（丝杠旋向相反）；
两个第一级连杆4和第一级滑杆9、第二级滑块8它们共同构成协调杆装置；
在双丝杠并联驱动装置中，应当让第二级滑块8承受负载，在两个丝杠的一端各安装一个电机或者力传动装置提供驱动丝杠转动的动力。
两个电机或者力传动装置分别驱动两个丝杠转动，首先通过齿轮构成齿轮调速装置，使得两个丝杠具有相同的转速，然后两个丝杠分别带动第一级滑块沿第一级滑块导轨2滑动，当两个丝杠不平行时，两个第一级滑块滑动的速度就不一样，此时两个第一级滑块之间存在速度差，第一级滑杆9就会相对于第二级滑块滑动，方向是朝着滑动速度快的那一个第一级滑块，反之向另一个第一级滑块的方向移动，这样就可以利用第一级滑杆沿第二级滑块的滑动消除两个第一级滑块的速度差值和位移差值。因此，当两个第一级滑块的滑动速度不一样时，通过协调杆装置把速度差转化为第一级滑杆沿第一级滑杆轴线方向的滑动和第二级滑块沿第二级导轨方向的滑动，而不会引起丝杠运动的干涉。在双丝杠驱动并联协调装置中，不必须要求两个丝杠安装时平行，他们之间可以有一定的夹角，这样也不会产生运动干涉。
实施例2
该实施例中的装置包括两套实施例1中的装置、第二级连杆11、第二级滑杆12、第三级滑块13和第三级导轨14；
第二级连杆11和第二级滑杆12、第三级滑块13共同构成协调杆装置；
第三级滑块13安装在第三级导轨14上；
第二级滑杆12穿过第三级滑块13，第二级滑杆12相对于第三级滑块13既可以沿第二级滑杆12的轴线方向滑动，也可以绕第二级滑杆12的轴线转动，二者构成圆柱副连接（当两个丝杠的安装平面与第三级导轨14的安装平面平行时，第二级滑杆12和第三级滑块13之间也可以是滑动副连接）；
其中一个第二级连杆11的一端与其中一个第二级滑块8铰接，该第二级连杆11的另一端与第二级滑杆12的一端铰接；
另外一个第二级连杆11的一端与另外一个第二级滑块8铰接，该第二级连杆11的另一端与第二级滑杆12的另一端铰接。
在本发明中，双丝杠并联驱动装置可以当做一个模块单元来使用，通过这个模块单元可以实现多个丝杠并联驱动，例如四丝杠并联驱动、八丝杠并联驱动、十六丝杠并联驱动等等，其驱动丝杠的数目为2N个。每个模块单元的位置关系没有限制，他们之间可以按照“一”字线平行的放置，也可以面对面放置，也可以成一定夹角放置。并且各个丝杠之间的运动没有干涉，增加丝杠的数目，丝杠制造的精度误差和安装精度误差在驱动承载滑块移动时就会抵消，这样也会大大提高机械装置的运动的精度和减少机械装置的振动。
如图2所示，其中丝杠3、丝杠螺母6，第一级滑块5、第一滑块导轨2、齿轮1的安装关系和双丝杠并联驱动装置没有区别。不同的是，在四丝杠并联驱动装置时，第二级滑块8不在当做负载滑块使用，它第三级滑块13、第二级连杆11、第二级滑杆13构成第二级的协调杆装置，当两个第二级滑块具有不同的滑动速度时，可以通过第二级的协调杆装置的协调作用，共同带动第三级滑块13沿着其导轨方向滑动，而不会因两个第一级滑块的滑动速度不同而引起运动的干涉。在四丝杠并联驱动协调装置中，第三级滑块的速度波动要比第二级滑块小，大概只有第二级滑块速度波动的二分之一，第一级滑块速度波动的四分之一，负载安装在第三级滑块上，运行更加平稳，精度也会更高。
同样，在多丝杠并联驱动装置中，只需要通过协调杆装置把上一级和下一级的滑块连接起来，就能保证各个构件之间的运动不会发生干涉，丝杠的倍数每增加一倍，需要多安装一个协调杆装置。
在多丝杠并联驱动装置中，驱动丝杠的电机可以是任何类型的电机和力传动装置。其中齿轮调速装置不是必须的，比如采用伺服电机，能够保证丝杠转速基本相同就不再需要齿轮调速装置。
在多丝杠并联协调装置中，丝杠可以是滚珠丝杠也可以是滑动丝杠。丝杠的旋向也没有限制。

Claims (1)

1.多丝杠并联驱动装置，其特征在于：该装置包括两个单元、两个第二级连杆(11)、第二级滑杆(12)、第三级滑块(13)和第三级导轨(14)；
所述的两个单元相同，其中一个单元包括四个齿轮(1)、第一级滑块导轨(2)、丝杠(3)、第一级连杆(4)、第一级滑块(5)、丝杠螺母(6)、机架(7)、第二级滑块(8)、第一级滑杆(9)和第二级导轨(10)；
第一级滑块导轨(2)、丝杠(3)、第一级连杆(4)、第一级滑块(5)、丝杠螺母(6)均为两个；
两个丝杠(3)安装在机架(7)的两侧，两个丝杠(3)上各自安装一个丝杠螺母(6)；
两个第一级滑块导轨(2)固定在机架(7)的两侧且位于丝杠(3)的正下方；两个第一级滑块导轨(2)与各自上方的丝杠(3)平行；
两个第一级滑块(5)分别固定安装在丝杠螺母(6)上；
丝杠(3)转动时，通过丝杠螺母(6)带动第一级滑块(5)在第一级滑块导轨(2)上移动；
第二级导轨(10)固定在机架(7)的中间部位；
第二级滑块(8)安装在第二级导轨(10)上；
第一级滑杆(9)穿过第二级滑块(8)，第一级滑杆(9)相对于第二级滑块(8)既可以沿第一级滑杆(9)的轴线方向滑动，也可以绕第一级滑杆(9)的轴线转动；
其中一个第一级连杆(4)的一端与其中一个第一级滑块(5)铰接，该第一级连杆(4)的另一端与第一级滑杆(9)的一端铰接；
另外一个第一级连杆(4)的一端与另外一个第一级滑块(5)铰接，该第一级连杆(4)的另一端与第一级滑杆(9)的另一端铰接；
两个丝杠(3)的一端各固定安装一个齿轮(1)，另外两个齿轮(1)固定安装在机架(7)上；四个齿轮相互啮合；
第二级连杆(11)和第二级滑杆(12)、第三级滑块(13)共同构成协调杆装置；
第三级滑块(13)安装在第三级导轨(14)上；
第二级滑杆(12)穿过第三级滑块(13)，第二级滑杆(12)相对于第三级滑块(13)既可以沿第二级滑杆(12)的轴线方向滑动，也可以绕第二级滑杆(12)的轴线转动；
其中一个第二级连杆(11)的一端与其中一个第二级滑块(8)铰接，该第二级连杆(11)的另一端与第二级滑杆(12)的一端铰接；
另外一个第二级连杆(11)的一端与另外一个第二级滑块(8)铰接，该第二级连杆(11)的另一端与第二级滑杆(12)的另一端铰接。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106641162A (zh) * 2015-07-17 2017-05-10 安弗施无线射频系统（上海）有限公司 一种转动杆传动机构及其传动方法
CN105352368B (zh) * 2015-11-26 2017-03-08 上海新跃仪表厂 一种采用直线导轨的定心指向机构
CN106641157B (zh) * 2017-02-15 2023-11-17 广州弥优机床有限公司 一种螺旋传动式新型关节减速机
CN107260196A (zh) * 2017-06-30 2017-10-20 上海联影医疗科技有限公司 一种用于ct设备的切片系统及传动连接结构
CN114680731A (zh) * 2022-03-09 2022-07-01 深圳市无限动力发展有限公司 充电装置、清洁机及清洁系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5655406A (en) * 1993-06-28 1997-08-12 Yugen Kaisha Sozoan Rotary motion drive system
CN201012496Y (zh) * 2006-08-22 2008-01-30 燕山大学 并联机器人双目主动视觉监测机构
CN102172759A (zh) * 2010-01-07 2011-09-07 上海交通大学 六电机并联驱动机械多连杆伺服压力机
CN102615643A (zh) * 2012-03-29 2012-08-01 天津大学 一种具有四自由度的并联机械手
CN103101050A (zh) * 2013-03-05 2013-05-15 清华大学 一种新型平面两自由度冗余驱动并联移动平台
CN203125509U (zh) * 2012-12-29 2013-08-14 天津易而速机器人科技开发有限公司 一种桁架机器人纵向移动装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5655406A (en) * 1993-06-28 1997-08-12 Yugen Kaisha Sozoan Rotary motion drive system
CN201012496Y (zh) * 2006-08-22 2008-01-30 燕山大学 并联机器人双目主动视觉监测机构
CN102172759A (zh) * 2010-01-07 2011-09-07 上海交通大学 六电机并联驱动机械多连杆伺服压力机
CN102615643A (zh) * 2012-03-29 2012-08-01 天津大学 一种具有四自由度的并联机械手
CN203125509U (zh) * 2012-12-29 2013-08-14 天津易而速机器人科技开发有限公司 一种桁架机器人纵向移动装置
CN103101050A (zh) * 2013-03-05 2013-05-15 清华大学 一种新型平面两自由度冗余驱动并联移动平台

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