CN104595443A - 一种能够同步快速传递直线往复运动和旋转运动的机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能够同步快速传递直线往复运动和旋转运动的机构，包括上啮合盘、下啮合盘、电动机、固定套和复位弹簧，其中，电动机通过电动机轴连接上啮合盘，上啮合盘与下啮合盘啮合，下啮合盘固定有下啮合盘输出轴，下啮合盘输出轴上套装有复位弹簧，电动机轴、上啮合盘、下啮合盘包裹于固定套内，固定套固定于电动机上。本发明利用电动机动力旋转啮合盘，在挤压弹簧运动的同时作旋转和快速直线往复运动，同时利用弹簧的弹性特点减缓了挤压冲力，从结构上实现了柔性接触功能，且机械结构设计、制造简单，控制方式简单、可靠。

Description

一种能够同步快速传递直线往复运动和旋转运动的机构
技术领域
本发明涉及一种能够同步快速传递直线往复运动和旋转运动的机构。
背景技术
在目前工业控制产品应用的许多场合中，往往需要一种通过控制旋转扭矩的运动，能够同步快速传递直线往复运动和旋转运动的机构。这种机构可用于如机械加工中刀具的快速进给、退出机构；用于需要通过控制旋转启动与停止实现往复离合的运动机构；用于需要快速传递短距直线往复进给运动和同步旋转的机构等等。
为实现能够同步快速传递直线往复短距运动和旋转运动机构的功能，常采用的设计与应用方式有：电磁离合机构、曲柄滑杆机构、凸轮滑杆机构、滚珠丝杠机构，或者是直线电机结构，以及同时需要电源、压缩空气源的气动结构等。这些机构的普遍缺点是用于同时传递直线往复短距运动和旋转运动的机构体积较大，机械结构设计复杂，或不能使用单一电源动力的缺点。对于需要微型、小型用于同时快速能够传递直线往复短距运动和旋转运动的机电一体控制机构，都无法满足相关的应用。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种能够同步快速传递直线往复运动和旋转运动的机构，本装置通过仅使用电源控制旋转扭矩的运动，能够产生快速同步传递直线往复短距运动和旋转运动，具有使用单一电源动力，且制造经济实用、运行结构简单、应用机构体积小、加工成本低、节能低耗的特点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种能够同步快速传递直线往复运动和旋转运动的机构，包括上啮合盘、下啮合盘、电动机、固定套和复位弹簧，其中，电动机通过电动机轴连接上啮合盘，上啮合盘与下啮合盘啮合，下啮合盘固定有下啮合盘输出轴，下啮合盘输出轴上套装有复位弹簧，电动机轴、上啮合盘、下啮合盘包裹于固定套内。
所述复位弹簧的一端卡套在下啮合盘上，另一端在固定套内。
所述固定套上设有输出轴孔，下啮合盘输出轴在孔内运动。
所述上啮合盘与电动机轴相连，保证其位置固定，上啮合盘只做旋转运动。
所述上啮合盘、下啮合盘均设有斜齿，且下啮合盘的斜齿与上啮合盘的斜齿相互啮合。
所述固定套固定于电动机上，或与电机联接运动。
一种高速往复旋切刀具，包括上述能够同步快速传递直线往复运动和旋转运动的机构和旋切刀具，其中，旋切刀具固定于下啮合盘输出轴上。
一种雕刻刀，包括上述能够同步快速传递直线往复运动和旋转运动的机构和雕刻刀具，其中，雕刻刀具固定于下啮合盘输出轴上。
一种机器人装配机构，包括上述能够同步快速传递直线往复运动和旋转运动的机构和装配工具，装配工具固定固定于下啮合盘输出轴上。
本发明的工作原理为：下啮合盘斜齿与上啮合盘斜齿相互啮合，通过控制电动机的启动、停止带动上啮合盘旋转、停转，旋转挤压作用和复位弹簧的弹簧压紧、复原力的作用带动下啮合盘旋转和直线往复运动；电动机接通电源工作时，安装在固定套内电动机开始旋转，安装在电动机轴上的上啮合盘即输出旋转扭矩，由上啮合盘旋转推动下啮合盘和下啮合盘输出轴，通过旋转挤压作用使复位弹簧同时作出旋转运动和移动一定距离的直线往复运动，下啮合盘输出轴的另一端，可以连接需应用同步快速传递直线往复运动和旋转运动的装置或设备，断开电源时，电动机、上啮合盘停止旋转、通过复位弹簧的弹簧恢复力的作用，弹压下啮合盘与上啮合盘啮合复位；下啮合盘和下啮合盘停止运动。在与下啮合盘连接的复位弹簧在弹簧力的作用下，推动上、下啮合盘重新啮合、推开啮合的斜齿离合机械动作，通过控制电动机的旋转、停转即实现了本发明的旋转运动和快速传递直线往复运动。
本发明的有益效果为：
目前需要应用的类似气动结构不仅需要电源动力，而且还需要压缩空气动力源，机构运行体积都较大；而由电动机旋转动力变快速直线往复运动的机构都存在往复速度慢、存在刚性接触的缺点，并且存在同时传递直线往复短距运动和旋转运动的机构体积较大，机械结构设计复杂，微型、小型机构设计、制造难度大的问题。
本发明很好地解决了上述存在的问题，利用电动机动力旋转啮合盘，在挤压弹簧运动的同时作旋转和快速直线往复运动，同时利用弹簧的弹性特点减缓了挤压冲力，从结构上实现了柔性接触功能，且机械结构设计、制造简单，控制方式简单、可靠，仅使用电力而不需要压缩空气动力源，能够应用在各种需要同时作旋转和快速直线往复运动，以及柔性接触功能的机构或装置、设备中。
附图说明
图1为能够同时传递直线往复短距运动和旋转运动的机构原理图；
图2为同时传递直线往复短距运动和旋转运动的啮合机构静态图；
图3为同时传递直线往复短距运动和旋转运动的啮合机构动态图；
图4为利用本发明实施的电动旋切刀具机构图；
图5为利用本发明实施的高速往复旋转(拨动)离合机构图。
其中：1、上啮合盘；2、下啮合盘；3、下啮合盘输出轴；4、电动机；5、紧定螺钉；6、电动机轴；7、固定套；8、复位弹簧；9、旋切刀具；10、高速旋转往复机具。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种能够同步快速传递直线往复运动和旋转运动的机构，由电动机(4)、电动机轴(6)、上啮合盘(1)、下啮合盘(2)、下啮合盘输出轴(3)、复位弹簧(8)组合安装在固定套(7)内，通过紧定螺钉(5)将电动机(4)固定。
图1中上啮合盘(1)与电动机轴(6)直接相连，保证其位置固定，上啮合盘(1)只做旋转运动，下啮合盘(2)斜齿与上啮合盘(1)斜齿相互啮合，通过控制电动机的启动、停止带动上啮合盘(1)旋转、停转，可以通过旋转挤压作用和复位弹簧(8)的弹簧压紧、复原力的作用带动下啮合盘(2)旋转和直线往复运动。
本发明电动机(4)接通电源工作时，安装在固定套(7)内电动机(4)开始旋转，安装在电动机轴(6)上的上啮合盘(1)即输出旋转扭矩，由上啮合盘(1)旋转推动下啮合盘(2)和下啮合盘输出轴(3)，通过旋转挤压作用使复位弹簧(8)同时作出旋转运动和移动一定距离的直线往复运动，下啮合盘输出轴(3)的另一端，可以连接需应用同步快速传递直线往复运动和旋转运动的装置或设备；下啮合盘(2)和下啮合盘运动的具体结构见图3：同时传递直线往复短距运动和旋转运动的啮合机构动态图。
断开电源时，电动机(4)、上啮合盘(1)停止旋转、通过复位弹簧(8)的弹簧恢复力的作用，弹压下啮合盘(2)与上啮合盘(1)啮合复位；下啮合盘(2)和下啮合盘停止运动。
这种在与下啮合盘(2)连接的复位弹簧(8)在弹簧力的作用下，推动上、下啮合盘重新啮合、推开啮合的斜齿离合机械动作，通过控制电动机的旋转、停转即实现了本发明的旋转运动和快速传递直线往复运动。
停止状态的具体结构见图2：同时传递直线往复短距运动和旋转运动的啮合机构静态图。依据本发明具有同步快速传递直线往复短距运动和旋转运动的柔性接触机构、使用单一电源动力，且制造经济实用、运行结构简单、应用机构体积小、加工成本低、节能低耗的特点，本发明具体实施方法可以在以下这样几个方面：
1.机械加工运动机构
1.1高速往复旋切
本发明的实施可用于机械加工、标记、刻划等机构中刀具的快速进给、退出机构，目前使用的这类机构一种是在工作时不仅需要电源动力，还需要压缩空气动力，对使用条件有一定的限制；另一种是采用电磁冲击头的机械切削标记，因使用的标记头刀具是利用电磁贴往复冲击的运动轨迹，不仅冲击切削后的沟槽轨迹十分粗糙，而且耗电量、发热量都较大。
在需要设计、制造中按照图4所示的“利用本发明实施的电动旋切刀具机构图”中，高速往复旋切刀具(9)只要是能够旋切的刀具，可实现节能、高速往复旋切的功能。
1.2高速往复旋切雕刻
目前在一些非金属2D雕刻机械中，由于加工刀具的进给、退出机构都是采用电动机加丝杠的运动机构，即使加工一些图案简单产品，也不能实现高效快速的加工方式。
应用图4“利用本发明实施的电动旋切刀具机构图”中的机构，将高速往复旋切刀具(9)改为雕刻刀具，即可实现2D雕刻高速往复旋切的功能。
2.快速往复离合的运动机构
2.1快速往复旋转拨动
在许多只能使用电源动力，不能压缩空气动力的快速推动，在需要设计、制造快速传递短距直线往复进给运动和同步旋转的机器人装配机构中，对N次/秒的同步往复旋转机械动作均不能实现。
如图5所示，将高速旋转往复机具(10)设计制造成旋转拨叉，即可在机器人装配机构中，实现达到N次/秒的快速往复旋转拨动的机械动作。
2.2快速往复旋转离合
在需要设计、制造通过控制旋转启动与停止实现N次/秒的往复旋转离合的机器人装配运动机构时，应用图5：“本发明实施的高速往复旋转(拨动)离合机构图”中的机构，将高速旋转往复机具(10)设计制造成旋转推力头，即可在机器人装配机构中，实现达到N次/秒的同步往复旋转离合的机械动作。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种能够同步快速传递直线往复运动和旋转运动的机构，其特征是：包括上啮合盘、下啮合盘、电动机、固定套和复位弹簧，其中，电动机通过电动机轴连接上啮合盘，上啮合盘与下啮合盘啮合，下啮合盘固定有下啮合盘输出轴，下啮合盘输出轴上套装有复位弹簧，电动机轴、上啮合盘、下啮合盘包裹于固定套内。
2.如权利要求1所述的一种能够同步快速传递直线往复运动和旋转运动的机构，其特征是：所述复位弹簧的一端卡套在下啮合盘上，另一端在固定套内。
3.如权利要求1所述的一种能够同步快速传递直线往复运动和旋转运动的机构，其特征是：所述固定套上设有输出轴孔，下啮合盘输出轴在孔内运动。
4.如权利要求1所述的一种能够同步快速传递直线往复运动和旋转运动的机构，其特征是：所述上啮合盘与电动机轴相连，保证其位置固定，并做旋转、离合运动。
5.如权利要求1所述的一种能够同步快速传递直线往复运动和旋转运动的机构，其特征是：所述上啮合盘、下啮合盘均设有斜齿，且下啮合盘的斜齿与上啮合盘的斜齿相互啮合运动。
6.如权利要求1所述的一种能够同步快速传递直线往复运动和旋转运动的机构，其特征是：所述固定套固定于电动机上，或与电机联接运动。
7.一种高速往复旋切刀具，其特征是：包括如权利要求1-5中任一项所述的能够同步快速传递直线往复运动和旋转运动的机构和旋切刀具，其中，旋切刀具固定于下啮合盘输出轴上，或旋切刀具也作为输出轴的一部分。
8.一种雕刻刀，其特征是：包括如权利要求1-5中任一项所述的能够同步快速传递直线往复运动和旋转运动的机构和雕刻刀具，其中，雕刻刀具固定于下啮合盘输出轴上。
9.一种机器人装配机构，其特征是：包括如权利要求1-5中任一项所述的能够同步快速传递直线往复运动和旋转运动的机构和装配工具，装配工具固定于下啮合盘输出轴上。
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