CN105156623B - 一种零回差多链同步摇杆机构 - Google Patents
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Abstract
一种零回差多链同步摇杆机构，它涉及一种摇杆机构。现有摇杆机构大多为单个输出，在需要多工种同时操作的条件下需要较多的生产设备；而具有多输出的摇杆机构存在同步性的处理尚不完善，在需要较大力矩的情况下，摇杆机构的体积庞大；在对精度较高的情况下，摇杆机构的回差使其使用受限的问题。本发明包括动力模块和多个输出模块，多个输出模块以动力模块为中心均布在动力模块的周围；所述动力模块包括支座、蜗杆、电机座和电机，所述支座的下端设置有电机座，所述电机座内设置有电机，蜗杆穿设在支座上，蜗杆的下端与电机相连接；输出模块包括输出摇杆、蜗轮轴、蜗轮、间距调整杆、右间距微调组件和左间距微调组件.本发明用于航天航空领域中。
Description
技术领域
本发明涉及一种零回差多链同步摇杆机构。
背景技术
连杆机构的应用十分广泛，它不仅在众多工农业机械中得到广泛应用。而且诸如人造卫星太阳能板的展开机构、机械手的传动机构、折叠伞的收放机构及人体假肢等也都有连杆机构。连杆机构的驱动为旋转运动连杆，分为曲柄机构和摇杆机构，其中摇杆机构提供不需要圆周旋转的往复旋转运动。
在工业生产中，往复摇杆应用随处可见，配合针对生产线的工具、夹具等可以代替工人高可靠性地完成繁琐的重复劳动，对于提高生产效率、生产质量具有重要地位。为了生产设备的高效使用，同时输出多个同步摇杆的机构需求更大，具有重要的研究价值。
现有摇杆机构大多为单个输出，在需要多工种同时操作的条件下需要较多的生产设备；而具有多输出的摇杆机构同步性的处理尚不完善；在需要较大力矩的情况下，摇杆机构的体积庞大；在对精度较高的情况下，摇杆机构的回差成为重要的限制因素。这些因素都限制了摇杆机构的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种零回差多链同步摇杆机构，以解决现有摇杆机构大多为单个输出，在需要多工种同时操作的条件下需要较多的生产设备；而具有多输出的摇杆机构存在同步性的处理尚不完善，在需要较大力矩的情况下，摇杆机构的体积庞大；在对精度较高的情况下，摇杆机构的回差使其使用受限的问题。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
一种零回差多链同步摇杆机构，它包括动力模块和多个输出模块，多个输出模块以动力模块为中心均布在动力模块的周围；
所述动力模块包括支座、蜗杆、电机座和电机，所述支座的下端设置有电机座，所述电机座内设置有电机，所述蜗杆穿设在支座上，所述蜗杆的下端与电机相连接；
输出模块包括输出摇杆、蜗轮轴、蜗轮、间距调整杆、右间距微调组件和左间距微调组件，所述右间距微调组件和左间距微调组件分别套装在蜗轮轴的两端，所述右间距微调组件和左间距微调组件之间设置有间距调整杆，所述蜗轮轴的两端分别通过右间距微调组件和左间距微调组件设置在支座上，所述输出摇杆的一端与蜗轮轴相铰接，所述蜗轮为扇形蜗轮，蜗轮套装在蜗轮轴上且位于右间距微调组件和左间距微调组件之间，蜗轮的连接端与输出摇杆固定连接，蜗轮的锯齿端与蜗杆相啮合；
所述右间距微调组件的结构和左间距微调组件的结构相同，所述右间距微调组件包括右蜗轮轴承、右偏心轴承座和右侧紧定螺钉，所述蜗轮轴的右端依次通过右蜗轮轴承、右偏心轴承座安装在支座上，所述右蜗轮轴承和右偏心轴承座通过右侧紧定螺钉相连接；所述左间距微调组件包括左蜗轮轴承、左偏心轴承座和左侧紧定螺钉，所述蜗轮轴的左侧依次通过左蜗轮轴承和左偏心轴承座安装在支座上，左蜗轮轴承和左偏心轴承座通过左侧紧定螺钉相连接，所述间距调整杆连接在左偏心轴承座和右偏心轴承座之间；
所述右偏心轴承座和左偏心轴承座均为偏心圆结构的轴承座体，蜗杆中心轴线到蜗轮中心之间的水平距离为L，水平距离L通过右偏心轴承座和左偏心轴承座调节其大小，使蜗轮和蜗杆之间的顺滑运动实现输出摇杆的零回差。
所述动力模块还包括电机轴连接件，所述电机轴连接件设置在电机内，所述蜗杆的下端通过电机轴连接件与电机相连接。
所述动力模块还包括蜗杆上端用轴承和蜗杆下端用轴承，蜗杆上端用轴承和蜗杆下端用轴承设置在支座内，所述蜗杆从上至下依次穿设在蜗杆上端用轴承和蜗杆下端用轴承上。
所述蜗杆上端用轴承和蜗杆下端用轴承均为角接触轴承。
输出模块还包括定位销，所述蜗轮上加工有连接孔和两个通孔，所述连接孔远离蜗轮的锯齿端设置，所述连接孔通过定位销与输出摇杆相连接，两个通孔均靠近蜗轮的锯齿端设置，两个通孔之间有夹角θ，夹角θ用于克服多个输出模块中蜗轮之间角度偏差，使输出摇杆保持相同角度。
所述蜗轮为不锈钢制成的蜗轮，所述蜗杆为铜制成的蜗杆，所述蜗杆的导程角为α，导程角α为3°，导程角α使蜗轮和蜗杆之间啮合时的压力角小于摩擦角，使蜗轮和蜗杆实现自锁。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明结构设计科学合理，通过一个动力模块和多个输出模块之间配合设置使本发明能够同时输出多个输出摇杆，配合操作工具实现多个工位同步工作，适合工业生产的需要。本发明具有小体积大力矩的特点，在70mm×70mm×55mm的体积范围内能连续输出3.5Nm的转矩，性能优越，蜗轮和蜗杆之间的水平距离L通过右偏心轴承座和左偏心轴承座调节其大小，实现输出摇杆的零回差，适用于高精度应用。本发明具有自锁性，导程角α使蜗轮和蜗杆之间啮合时的压力角小于摩擦角，使蜗轮和蜗杆相互锁紧,能够在需要保持输出摇杆位置时断电，节省能源。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图；
图2是本发明的立体结构示意图，图中输出模块2的个数为三个；
图3是本发明的俯视结构示意图；
图4是本发明的主视结构剖面图；
图5是图1中A-A处的剖视图；
图6是图5中B-B处的剖视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图2、图3、图4、图5和图6说明本实施方式，本实施方式包括动力模块1和多个输出模块2，多个输出模块2以动力模块1为中心均布在动力模块1的周围；
所述动力模块1包括支座1-1、蜗杆1-2、电机座1-3和电机1-5，所述支座1-1的下端设置有电机座1-3，所述电机座1-3内设置有电机1-5，所述蜗杆1-2穿设在支座1-1上，所述蜗杆1-2的下端与电机1-5相连接；
输出模块2包括输出摇杆2-1、蜗轮轴2-2、蜗轮2-3、间距调整杆2-4、右间距微调组件2-5和左间距微调组件2-6，所述右间距微调组件2-5和左间距微调组件2-6分别套装在蜗轮轴2-2的两端，所述右间距微调组件2-5和左间距微调组件2-6之间设置有间距调整杆2-4，所述蜗轮轴2-2的两端分别通过右间距微调组件2-5和左间距微调组件2-6设置在支座1-1上，所述输出摇杆2-1的一端与蜗轮轴2-2相铰接，所述蜗轮2-3为扇形蜗轮，蜗轮2-3套装在蜗轮轴2-2上且位于右间距微调组件2-5和左间距微调组件2-6之间，蜗轮2-3的连接端与输出摇杆2-1固定连接，蜗轮2-3的锯齿端与蜗杆1-2相啮合；
所述右间距微调组件2-5的结构和左间距微调组件2-6的结构相同，所述右间距微调组件2-5包括右蜗轮轴承2-5-1、右偏心轴承座2-5-2和右侧紧定螺钉2-5-3，所述蜗轮轴2-2的右端依次通过右蜗轮轴承2-5-1、右偏心轴承座2-5-2安装在支座1-1上，所述右蜗轮轴承2-5-1和右偏心轴承座2-5-2通过右侧紧定螺钉2-5-3相连接；所述左间距微调组件2-6包括左蜗轮轴承2-6-1、左偏心轴承座2-6-2和左侧紧定螺钉2-6-3，所述蜗轮轴2-2的左侧依次通过左蜗轮轴承2-6-1和左偏心轴承座2-6-2安装在支座1-1上，左蜗轮轴承2-6-1和左偏心轴承座2-6-2通过左侧紧定螺钉2-6-3相连接，所述间距调整杆2-4连接在左偏心轴承座2-6-2和右偏心轴承座2-5-2之间；
所述右偏心轴承座2-5-2和左偏心轴承座2-6-2均为偏心圆结构的轴承座体，蜗杆1-2中心轴线到蜗轮2-3中心之间的水平距离为L，水平距离L通过右偏心轴承座2-5-2和左偏心轴承座2-6-2调节其大小，使蜗轮2-3和蜗杆1-2之间在保证顺滑运动的前提下实现输出摇杆2-1的零回差。
本实施方式中多个输出模块2的个数为两个以上，根据实际工况需要具体设置，增强本发明的通用性。当输出模块2为三个时，输出模块2三个输出模块1-2以动力模块1为中心轴对称分布于动力模块1外。蜗轮2-3在未用到的部分进行了去除材料的处理，以减小本发明的体积和质量。电机1-5为中空电机，与蜗杆1-2进行互嵌的一体化设计，以减小本发明的体积和质量。本实施方式中左蜗轮轴承2-6-1和右蜗轮轴承2-5-1均采用带法兰轴承，简化结构设计，实现轴承预紧，延长轴承寿命。
本实施方式中随着间距间距调整杆2-4的水平拨动，右偏心轴承座2-5-2随之小范围旋转，使得与右偏心轴承座2-5-2内圆同心的右蜗轮轴承2-5-1水平小范围运动，而右蜗轮轴承2-5-1竖直方向位置基本不变，最后由右侧紧定螺钉2-5-3进行锁紧，同理于左间距微调组件2-6。右蜗轮轴承2-5-1和左蜗轮轴承2-6-1的同步水平小范围运动带动蜗轮2-3中心水平小范围运动，用于调整蜗杆1-2中心与蜗轮2-3中心距离L，保证蜗轮2-3、蜗杆1-2顺滑运动的同时实现输出摇杆2-1零回差。本实施方式中蜗轮2-3中心水平小范围为0.2mm，即以蜗轮2-3中心为圆心半径为0.2mm范围内运动。
具体实施方式二：结合图4说明本实施方式，本实施方式中所述动力模块1还包括电机轴连接件1-4，所述电机轴连接件1-4设置在电机1-5内，所述蜗杆1-2的下端通过电机轴连接件1-4与电机1-5相连接。其他结构及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图4说明本实施方式，本实施方式中所述动力模块1还包括蜗杆上端用轴承1-6和蜗杆下端用轴承1-7，蜗杆上端用轴承1-6和蜗杆下端用轴承1-7设置在支座1-1内，所述蜗杆1-2从上至下依次穿设在蜗杆上端用轴承1-6和蜗杆下端用轴承1-7上。其他结构及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图3说明本实施方式，本实施方式中所述蜗杆上端用轴承1-6和蜗杆下端用轴承1-7均为角接触轴承。本实施方式中蜗杆上端用轴承1-6和蜗杆下端用轴承1-7承受蜗杆1-2和蜗轮2-3副产生的轴向力，增加使用寿命。其他结构及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图4说明本实施方式，本实施方式中输出模块2还包括定位销2-7，所述蜗轮2-3上加工有连接孔3和两个通孔4，所述连接孔3远离蜗轮2-3的锯齿端设置，所述连接孔3通过定位销2-7与输出摇杆2-1相连接，两个通孔4均靠近蜗轮2-3的锯齿端设置，两个通孔4之间有夹角θ，夹角θ用于克服多个输出模块2中蜗轮2-3之间角度偏差，使输出摇杆2-1保持相同角度。
本实施方式中两个通孔4均加工在蜗轮2-3中多个锯齿所在的扇形面上，本发明中通过多个输出模块2与通过能够实现多链同步输出。其他结构及连接关系与具体实施方式一或四相同。
具体实施方式六：结合图1、图2、图3、图4、图5和图6说明本实施方式，本实施方式中所述蜗轮2-3为不锈钢制成的蜗轮，所述蜗杆1-2为铜制成的蜗杆，所述蜗杆1-2的导程角为α，导程角α为3°，导程角α使蜗轮2-3和蜗杆1-2之间啮合时的压力角小于摩擦角，使蜗轮2-3和蜗杆1-2实现自锁。
本实施方式中蜗轮2-3和蜗杆1-2之间具有自锁性，能够在需要保持输出摇杆位置时断电，节省能源。其他结构及连接关系与具体实施方式五相同。
结合说明书附图1至图6说明本发明的工作原理：
1)零回差调整：水平拨动间距调整杆2-4，右偏心轴承座2-5-2随之小范围旋转，使得与右偏心轴承座2-5-2内圆同心的右蜗轮轴承2-5-1水平小范围运动，而竖直位置不变，通过间距调整杆2-4的左间距微调组件2-6实现同样的微调过程，由此调整蜗杆1-2中心与蜗轮2-3中心距离L，实现输出摇杆2-1零回差；
2)输出摇杆2-1的运动：电机1-5转动，带动蜗杆1-2转动，多个蜗轮2-3同步转动，带动与其固连的输出摇杆2-1往复摆动。
Claims (6)
1.一种零回差多链同步摇杆机构，它包括动力模块(1)和多个输出模块(2)，多个输出模块(2)以动力模块(1)为中心均布在动力模块(1)的周围,其特征在于：
所述动力模块(1)包括支座(1-1)、蜗杆(1-2)、电机座(1-3)和电机(1-5)，所述支座(1-1)的下端设置有电机座(1-3)，所述电机座(1-3)内设置有电机(1-5)，所述蜗杆(1-2)穿设在支座(1-1)上，所述蜗杆(1-2)的下端与电机(1-5)相连接；
输出模块(2)包括输出摇杆(2-1)、蜗轮轴(2-2)、蜗轮(2-3)、间距调整杆(2-4)、右间距微调组件(2-5)和左间距微调组件(2-6)，所述右间距微调组件(2-5)和左间距微调组件(2-6)分别套装在蜗轮轴(2-2)的两端，所述右间距微调组件(2-5)和左间距微调组件(2-6)之间设置有间距调整杆(2-4)，所述蜗轮轴(2-2)的两端分别通过右间距微调组件(2-5)和左间距微调组件(2-6)设置在支座(1-1)上，所述输出摇杆(2-1)的一端与蜗轮轴(2-2)相铰接，所述蜗轮(2-3)为扇形蜗轮，蜗轮(2-3)套装在蜗轮轴(2-2)上且位于右间距微调组件(2-5)和左间距微调组件(2-6)之间，蜗轮(2-3)的连接端与输出摇杆(2-1)固定连接，蜗轮(2-3)的锯齿端与蜗杆(1-2)相啮合；
所述右间距微调组件(2-5)的结构和左间距微调组件(2-6)的结构相同，所述右间距微调组件(2-5)包括右蜗轮轴承(2-5-1)、右偏心轴承座(2-5-2)和右侧紧定螺钉(2-5-3)，所述蜗轮轴(2-2)的右端依次通过右蜗轮轴承(2-5-1)、右偏心轴承座(2-5-2)安装在支座(1-1)上，所述右蜗轮轴承(2-5-1)和右偏心轴承座(2-5-2)通过右侧紧定螺钉(2-5-3)相连接；所述左间距微调组件(2-6)包括左蜗轮轴承(2-6-1)、左偏心轴承座(2-6-2)和左侧紧定螺钉(2-6-3)，所述蜗轮轴(2-2)的左侧依次通过左蜗轮轴承(2-6-1)和左偏心轴承座(2-6-2)安装在支座(1-1)上，左蜗轮轴承(2-6-1)和左偏心轴承座(2-6-2)通过左侧紧定螺钉(2-6-3)相连接，所述间距调整杆(2-4)连接在左偏心轴承座(2-6-2)和右偏心轴承座(2-5-2)之间；
所述右偏心轴承座(2-5-2)和左偏心轴承座(2-6-2)均为偏心圆结构的轴承座体，蜗杆(1-2)中心轴线到蜗轮(2-3)中心之间的水平距离为L，水平距离L通过右偏心轴承座(2-5-2)和左偏心轴承座(2-6-2)调节其大小，使蜗轮(2-3)和蜗杆(1-2)之间的顺滑运动实现输出摇杆(2-1)的零回差。
2.根据权利要求1所述的一种零回差多链同步摇杆机构，其特征在于：所述动力模块(1)还包括电机轴连接件(1-4)，所述电机轴连接件(1-4)设置在电机(1-5)内，所述蜗杆(1-2)的下端通过电机轴连接件(1-4)与电机(1-5)相连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种零回差多链同步摇杆机构，其特征在于：所述动力模块(1)还包括蜗杆上端用轴承(1-6)和蜗杆下端用轴承(1-7)，蜗杆上端用轴承(1-6)和蜗杆下端用轴承(1-7)设置在支座(1-1)内，所述蜗杆(1-2)从上至下依次穿设在蜗杆上端用轴承(1-6)和蜗杆下端用轴承(1-7)上。
4.根据权利要求3所述的一种零回差多链同步摇杆机构，其特征在于：所述蜗杆上端用轴承(1-6)和蜗杆下端用轴承(1-7)均为角接触轴承。
5.根据权利要求1或4所述的一种零回差多链同步摇杆机构，其特征在于：输出模块(2)还包括定位销(2-7)，所述蜗轮(2-3)上加工有连接孔(3)和两个通孔(4)，所述连接孔(3)远离蜗轮(2-3)的锯齿端设置，所述连接孔(3)通过定位销(2-7)与输出摇杆(2-1)相连接，两个通孔(4)均靠近蜗轮(2-3)的锯齿端设置，两个通孔(4)之间有夹角θ，夹角θ用于克服多个输出模块(2)中蜗轮(2-3)之间角度偏差，使输出摇杆(2-1)保持相同角度。
6.根据权利要求5所述的一种零回差多链同步摇杆机构，其特征在于：所述蜗轮(2-3)为不锈钢制成的蜗轮，所述蜗杆(1-2)为铜制成的蜗杆，所述蜗杆(1-2)的导程角为α，导程角α为3°，导程角α使蜗轮(2-3)和蜗杆(1-2)之间啮合时的压力角小于摩擦角，使蜗轮(2-3)和蜗杆(1-2)实现自锁。
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