CN105773276A - 一种工件的旋转、平移机构 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种工件的旋转、平移机构。该机构包括：驱动轴，分布于工件的两侧，每侧至少2根且同侧的驱动轴相互平行，两侧驱动轴中轴线在前视基准面上的投影线与右视基准面的夹角相等且均为锐角，两侧驱动轴中轴线在右视基准面上的投影线分别位于前视基准面的两侧、且与前视基准面的夹角相等并均为锐角，两侧驱动轴中轴线在上视基准面上的投影线分别位于前视基准面两侧、且与前视基准面的夹角相等并均为锐角；驱动轴支架，用于支撑驱动轴；以及动力装置，与驱动轴相连接，用于向驱动轴提供旋转的动力，以使工件旋转和/或平移。通过本申请，能够利用两组倾斜布置的驱动轴带动工件分别实现旋转和/或平移运动，结构简单，适用范围广。

Description

一种工件的旋转、平移机构

技术领域

本申请涉及零部件输送、加工技术领域，特别地，涉及一种工件的旋转、平移机构。

背景技术

在管状或棒状工件的加工领域，常常需要一些机械装置来控制工件旋转、平移。在现有技术中，这些机械装置大多由两部分结构组成，一部分结构用来控制工件平移，例如输送辊等，另一部分结构用来控制工件旋转，例如固定于工件上的U形夹持装置，通过控制夹持装置整体旋转实现工件旋转，因而这类机械装置结构复杂，并且不容易实现旋转、平移复合运动。

针对现有技术中工件的旋转、平移机构结构复杂的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请提供一种工件的旋转、平移机构，可解决现有技术中工件的旋转、平移机构结构复杂的技术问题。

为了解决上述问题，本申请公开了一种工件的旋转、平移机构，包括：驱动轴，分布于工件的两侧，每侧至少2根且同侧的驱动轴相互平行，两侧驱动轴中轴线在前视基准面上的投影线与右视基准面的夹角相等且均为锐角，两侧驱动轴中轴线在右视基准面上的投影线分别位于前视基准面的两侧、且与前视基准面的夹角相等并均为锐角，两侧驱动轴中轴线在上视基准面上的投影线分别位于前视基准面两侧、且与前视基准面的夹角相等并均为锐角；驱动轴支架，用于支撑驱动轴；以及动力装置，与驱动轴相连接，用于向驱动轴提供旋转的动力，以使工件旋转和/或平移。

进一步地，分布于工件的第一侧的驱动轴中轴线在前视基准面上的投影线与分布于工件的第二侧的驱动轴中轴线在前视基准面上的投影线相互重合或平行。

进一步地，分布于工件的第一侧的驱动轴中轴线在上视基准面上的投影线与分布于工件的第二侧的驱动轴中轴线在上视基准面上的投影线相互平行或在同一条直线上。

进一步地，两侧驱动轴中轴线在上视基准面上的投影线与工件的平移前进方向呈锐角。

进一步地，两侧驱动轴中轴线在上视基准面上的投影线与工件的平移前进方向呈钝角。

进一步地，动力装置包括：第一电机、第一减速器和第一传动链，其中，第一电机提供的动力经由第一减速器传递到工件第一侧的一根驱动轴，再由第一传动链传递到工件第一侧的其他驱动轴；以及第二电机、第二减速器和第二传动链，第二电机提供的动力经由第二减速器传递到工件第二侧的一根驱动轴，再由第二传动链传递到工件第二侧的其他驱动轴。

进一步地，动力装置包括：驱动电机、减速器、第一传动轴、第二传动轴和换向机构，其中，驱动电机提供的动力经由减速器传递到第一传动轴，再由第一传动轴传递到工件第一侧的其他驱动轴，驱动电机提供的动力经由减速器传递到换向机构，再由换向机构传递到第二传动轴，再由第二传动轴传递到工件第二侧的其他驱动轴。

进一步地，驱动轴分布于工件的下侧。

进一步地，驱动轴分布于工件的上侧；工件的旋转、平移机构还包括：支撑件，支撑件位于工件的下侧。

进一步地，工件的旋转、平移机构中的所有驱动轴与工件的摩擦系数相同。

本申请提供的工件的旋转、平移机构，设置驱动轴支架支撑驱动轴分布于工件的两侧，每侧至少2根且同侧的驱动轴相互平行，重要的是，两侧驱动轴中轴线在前视基准面上的投影线与右视基准面的夹角相等且均为锐角，两侧驱动轴中轴线在右视基准面上的投影线分别位于前视基准面的两侧、且与前视基准面的夹角相等并均为锐角，两侧驱动轴中轴线在上视基准面上的投影线分别位于前视基准面两侧、且与前视基准面的夹角相等并均为锐角，从而当与驱动轴相连接的动力装置向驱动轴提供旋转的动力，使得两侧驱动轴同向或反向旋转时，由于驱动轴与工件之间的摩擦力，能够使工件旋转和/或平移。与现有技术相比，本申请具有以下优点：通过两组倾斜布置的驱动轴带动工件分别实现工件旋转和/或平移运动，结构简单，适用范围广。

附图说明

图1为本申请工件的旋转、平移机构实施例一的结构立体图；

图2为本申请工件的旋转、平移机构实施例一的结构三视图。

图3至图5为本申请工件的旋转、平移机构实施例一的结构受力分析图；

图6为本申请工件的旋转、平移机构实施例二的结构立体图；

图7为本申请工件的旋转、平移机构实施例二的结构三视图。

图8至图10为本申请工件的旋转、平移机构实施例二的结构受力分析图；

图11为本申请工件的旋转、平移机构实施例三的结构立体图；

图12为本申请工件的旋转、平移机构实施例三的结构三视图。

图13至图15为本申请工件的旋转、平移机构实施例三的结构受力分析图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

参照图1至图5，示出了本申请工件的旋转、平移机构实施例一的结构及受力情况，该实施例中的工件的形状为管状或棒状，机构包括驱动轴4、驱动轴支架2和动力装置。

其中，驱动轴4分布于工件3的两侧，每侧至少2根且同侧的驱动轴4相互平行，两侧的驱动轴4设置时，参考以下的角度关系：两侧驱动轴中轴线在前视基准面上的投影线与右视基准面的夹角A相等且均为锐角，两侧驱动轴中轴线在右视基准面上的投影线分别位于前视基准面的两侧、且与前视基准面的夹角B相等并均为锐角，两侧驱动轴中轴线在上视基准面上的投影线分别位于前视基准面两侧、且与前视基准面的夹角C相等并均为锐角，同时，分布于工件的第一侧的驱动轴中轴线在前视基准面上的投影线与分布于工件的第二侧的驱动轴中轴线在前视基准面上的投影线相互重合或平行，其中，重合的情况是指两侧驱动轴个数相等且相互对称。

驱动轴支架2安装在底座1上，驱动轴4安装在驱动轴支架2上，其中，如图所示，可以为每个驱动轴4设置一个驱动轴支架2，各驱动轴支架2之间相互独立；也可以设置整体支架，本申请对此不做限定。

工件3的两侧均设置有动力装置，与驱动轴4相连接，用于向驱动轴4提供旋转的动力，可选地，动力装置包括电机7、减速器6和传动链5。

设置于工件3第一侧的第一电机提供的动力经由第一减速器传递到工件第一侧的一根驱动轴，再由第一传动链传递到工件第一侧的其他驱动轴。设置于工件3第二侧的第二电机提供的动力经由第二减速器传递到工件第二侧的一根驱动轴，再由第二传动链传递到工件第二侧的其他驱动轴。也就是说，驱动轴之间通过传动链传动，所有驱动轴的转动，使得工件旋转或平移。

具体地，同一侧驱动轴作为一组驱动轴的话，同组驱动轴的旋转方向相同。每组驱动轴有正、反两种旋转方式，两组驱动轴共有四种旋转组合方式，分别可驱动工件前进、后退、正转、反转。

如图2所示，所有传动轴与工件之间均为点接触，同侧驱动轴与工件接触点在右视基准面上的投影为同一点。两侧驱动轴接触点在右视基准面上的两个投影点高度相同且关于前视基准面对称。由于驱动轴数量可能很多，因此下面受力分析中所提到的由驱动轴引起的某个力均表示单侧各驱动轴所产生对应力的合力。

工件运动时所受到的力来源于三个方面：

第一是重力G，穿过工件重心，垂直指向上视基准面。

第二是两侧驱动轴对工件的支持力F1和F2，力量来自驱动轴，穿过接触点，指向工件中心轴且平行于右视基准面。由于工件中心轴与前视基准面重合且平行于上视基准面，结合前文关于接触点和驱动轴的描述可知：F1=F2=G*sinB。

第三是摩擦力，工件受重力对两侧驱动轴产生压力F1＇和F2＇，当驱动轴旋转时工件会受到来自驱动轴的摩擦力f1和f2。摩擦力穿过接触点，其方向与驱动轴在接触点上相对于工件的旋转趋势方向相同。由于F1=F2，根据牛顿第三运动定律可知：F1=F1＇,F2=F2＇；因此f1=f2=F1＇*μ=F2＇*μ。μ为驱动轴与工件之间的摩擦系数。

工件在平移方向上受到的力可使其前进、后退或无平移，工件在其与右视基准面相平行截面上受到的力可使其正转、反转或无旋转。下面对驱动轴旋转时工件所受到的力在X轴和右视（YZ）基准面上进行分解并解释运动原理。

定义：本申请中所提到的旋转方向，逆时针（正转）一律以正或+表示，顺时针（反转）以负或-表示。前进方向为X+,后退方向为X-。内侧驱动轴顺时针旋转时其对工件产生的摩擦力为f1负，内侧驱动轴逆时针旋转时其对工件产生的摩擦力为f1正。外侧驱动轴顺时针旋转时其对工件产生的摩擦力为f2负，外侧驱动轴逆时针旋转时其对工件产生的摩擦力为f2正。所有力量在X方向上的分解力分别以X+、X-表示,在右视基准面上的分解力以YZ表示。正是摩擦力在各基准轴上的分解力的不同组合方式驱动工件平移和旋转，具体旋转方向和运动方式如下表一所示。

表一

在上述描述的实施例中，驱动轴分布于工件的下侧，实际上，驱动轴还可分布于工件的上侧，同时在工件的下侧设置支撑件，通过支撑件所提供的支撑力使得驱动轴在旋转时，仍可通过摩擦力带动工件旋转或平移。

实施例二

参照图6至图10，示出了本申请工件的旋转、平移机构实施例二的结构及受力情况，该实施例与上述实施例一的不同仅在于驱动轴在工件两侧的设置角度不同，相同部分请参考上述实施例一，此处不再赘述，下文重点说明驱动轴在工件两侧的设置方式。

在该实施例中，如图7所示，分布于工件的第一侧的驱动轴中轴线在上视基准面上的投影线与分布于工件的第二侧的驱动轴中轴线在上视基准面上的投影线相互平行或在同一条直线上，且两侧驱动轴中轴线上视基准面上的投影线与工件的平移前进方向呈锐角。

每组驱动轴有正、反两种旋转方式，两组驱动轴共有四种旋转组合方式，其中两种组合方式可分别驱动工件螺旋前进、螺旋后退。螺旋方向与普通右旋螺栓上的螺牙相近。另外两种旋转组合方式无法驱动零部件运动。

关于受力分析该实施例不再赘述，该实施例中驱动轴的具体旋转方向和工件的运动关系如下表二所示。

在上述描述的实施例中，驱动轴分布于工件的下侧，实际上，驱动轴还可分布于工件的上侧，同时在工件的下侧设置支撑件，通过支撑件所提供的支撑力使得驱动轴在旋转时，仍可通过摩擦力带动工件旋转和平移。

表二

实施例三

参照图11至图15，示出了本申请工件的旋转、平移机构实施例三的结构及受力情况，该实施例与上述实施例一的不同仅在于驱动轴在工件两侧的设置角度不同，相同部分请参考上述实施例一，此处不再赘述，下文重点说明驱动轴在工件两侧的设置方式。

在该实施例中，如图12所示，分布于工件的第一侧的驱动轴中轴线在上视基准面上的投影线与分布于工件的第二侧的驱动轴中轴线在上视基准面上的投影线相互平行或在同一条直线上，且两侧驱动轴中轴线上视基准面上的投影线与工件的平移前进方向呈钝角。

每组驱动轴有正、反两种旋转方式，两组驱动轴共有四种旋转组合方式，其中两种组合方式可分别驱动工件螺旋前进、螺旋后退。螺旋方向与左旋螺栓上的螺牙相近。另外两种旋转组合方式无法驱动零部件运动。

关于受力分析该实施例不再赘述，该实施例中驱动轴的具体旋转方向和工件的运动关系如下表三所示。

在上述描述的实施例中，驱动轴分布于工件的下侧，实际上，驱动轴还可分布于工件的上侧，同时在工件的下侧设置支撑件，通过支撑件所提供的支撑力使得驱动轴在旋转时，仍可通过摩擦力带动工件旋转和平移。

表三

需要说明的是，上述实施例为优选实施例，相关功能部件可以用其他部件代替，例如：每根驱动轴由单独一台电机驱动、每侧驱动轴分别由一台电机加一根传动轴驱动、两侧驱动轴由一台电机加一台换向机构加两根传动轴驱动等等。

具体地，例如，动力装置也可包括驱动电机、减速器、第一传动轴、第二传动轴和换向机构，其中，驱动电机提供的动力经由减速器传递到第一传动轴，再由第一传动轴传递到工件第一侧的其他驱动轴，驱动电机提供的动力经由减速器传递到换向机构，再由换向机构传递到第二传动轴，再由第二传动轴传递到工件第二侧的其他驱动轴。其中，也可以不设置减速器。

本说明书中的各个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本申请所提供的一种工件的旋转、平移机构，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种工件的旋转、平移机构，所述工件的形状为管状或棒状，其特征在于，包括：

驱动轴，分布于所述工件的两侧，每侧至少2根且同侧的驱动轴相互平行，两侧驱动轴中轴线在前视基准面上的投影线与右视基准面的夹角相等且均为锐角，两侧驱动轴中轴线在所述右视基准面上的投影线分别位于所述前视基准面的两侧、且与所述前视基准面的夹角相等并均为锐角，两侧驱动轴中轴线在上视基准面上的投影线分别位于所述前视基准面两侧、且与所述前视基准面的夹角相等并均为锐角；

驱动轴支架，用于支撑所述驱动轴；以及

动力装置，与所述驱动轴相连接，用于向所述驱动轴提供旋转的动力，以使所述工件旋转和/或平移。

2.如权利要求1所述的工件的旋转、平移机构，其特征在于，

分布于所述工件的第一侧的驱动轴中轴线在所述前视基准面上的投影线与分布于所述工件的第二侧的驱动轴中轴线在所述前视基准面上的投影线相互重合或平行。

3.如权利要求1所述的工件的旋转、平移机构，其特征在于，

分布于所述工件的第一侧的驱动轴中轴线在所述上视基准面上的投影线与分布于所述工件的第二侧的驱动轴中轴线在所述上视基准面上的投影线相互平行或在同一条直线上。

4.如权利要求3所述的工件的旋转、平移机构，其特征在于，

两侧驱动轴中轴线在所述上视基准面上的投影线与所述工件的平移前进方向呈锐角。

5.如权利要求3所述的工件的旋转、平移机构，其特征在于，

两侧驱动轴中轴线在所述上视基准面上的投影线与所述工件的平移前进方向呈钝角。

6.如权利要求1至5中任一项所述的工件的旋转、平移机构，其特征在于，所述动力装置包括：

第一电机、第一减速器和第一传动链，其中，所述第一电机提供的动力经由所述第一减速器传递到所述工件第一侧的一根驱动轴，再由所述第一传动链传递到所述工件第一侧的其他驱动轴；以及

第二电机、第二减速器和第二传动链，所述第二电机提供的动力经由所述第二减速器传递到所述工件第二侧的一根驱动轴，再由所述第二传动链传递到所述工件第二侧的其他驱动轴。

7.如权利要求1至5中任一项所述的工件的旋转、平移机构，其特征在于，所述动力装置包括：

驱动电机、减速器、第一传动轴、第二传动轴和换向机构，其中，所述驱动电机提供的动力经由所述减速器传递到所述第一传动轴，再由所述第一传动轴传递到所述工件第一侧的其他驱动轴，所述驱动电机提供的动力经由所述减速器传递到所述换向机构，再由所述换向机构传递到所述第二传动轴，再由所述第二传动轴传递到所述工件第二侧的其他驱动轴。

8.如权利要求1至5中任一项所述的工件的旋转、平移机构，其特征在于，所述驱动轴分布于所述工件的下侧。

9.如权利要求1至5中任一项所述的工件的旋转、平移机构，其特征在于，

所述驱动轴分布于所述工件的上侧；

所述工件的旋转、平移机构还包括：支撑件，所述支撑件位于所述工件的下侧。

10.如权利要求1至5中任一项所述的工件的旋转、平移机构，其特征在于，所述工件的旋转、平移机构中的所有驱动轴与所述工件的摩擦系数相同。