CN106015486A - 一种旋转平移机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转平移机构，包括一转轴以及一平移驱动机构，所该平移驱动机构相对于转轴，可转动的套设在转轴上，且在相对于转轴转动时，与转轴驱动配合，相对于转轴同步沿转轴轴向平移。本旋转平移机构整体结构简单，容易实现，且能够实现同步的转动和平移。

Description

一种旋转平移机构

技术领域

本发明涉及一种传动机构，具体涉及一种旋转轴的传动机构。

背景技术

轴是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件，但也有少部分是方型的。轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。

现在的转轴机构在应用时，只能够进行正向或者反向的转动，以此来传递运动或者扭矩，其传动方向和方式单一，无法实现其它方向的传动。

为了满足实际需求，人们基于现有转轴机构的方案，设计出了相应的旋转及平行机构。这种旋转及平行机构一般都是在转轴机构的基础上进一步的增加通过旋转驱动的平移机构，由此来实现平行。但是这样的机构整体结构复杂、可靠性差、调节精度差，实用性不高。

发明内容

针对现有转轴机构在转动方面所存在的问题，本发明的主要目的在于提供一种结构简单且能够实现转动和平移并行的旋转平移机构。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种旋转平移机构，包括一转轴，其还包括一平移驱动机构，所述平移驱动机构相对于转轴，可转动的套设在转轴上，且在相对于转轴转动时，与转轴驱动配合，相对于转轴同步沿转轴轴向平移。

优选的，所述平移驱动机构包括驱动槽、驱动器，所述驱动槽设置在转轴的侧面上，所述驱动器可转动的套设在转轴上，并与驱动槽配合，在绕转轴转动时，在驱动槽的驱动导向下同步沿轴线平移。

优选的，所述驱动槽沿转轴的周向螺旋分布。

优选的，所述驱动器包括一轴套以及至少一个驱动滚珠，所述轴套套设在转轴上，与转轴间隙配合，所述驱动滚珠可转动的安置在轴套中，并嵌入转轴上的驱动槽中。

优选的，所述轴套上对应于转轴上的驱动槽开设有驱动滚珠安置孔，所述驱动滚珠安置在安置孔中，同时透过安置孔嵌入转轴上的驱动槽中；所述轴套上套设有固定套将驱动滚珠限制在安置孔中。

优选的，所述平移驱动机构中还包括一保护套，所述保护套可移动的套设在驱动器上，且与转轴连接。

优选的，所述旋转平移机构中还设置为一定位机构，所述定位机构与转轴配合，对旋转平移机构的同步旋转平移进行定位。

优选的，所述定位机构包括设置转轴上的定位槽和定位销，所述定位销与定位槽配合，实现对旋转平移机构同步旋转平移的定位。

优选的，所述定位槽对应于旋转平移机构的旋转平移运动轨迹设置在转轴上，并与定位销配合；所述定位销设置在平移驱动机构上。

优选的，所述定位销包括与定位槽配合的插销以及套设在插销上的预紧弹簧。

根据上述方案构成的旋转平移机构整体结构简单，容易实现，且能够实现同步的转动和平移。

另外，本机构的平移行程随其转动角度线性变化，其控制和调节精度高。

再者，整个方案直接在转轴上实现，无需额外增加传动部件，大大提高整个机构的运行可靠性。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明实例中旋转平移机构剖视及爆炸图；

图2为本发明实例中旋转平移机构定位销脱开示意图；

图3为本发明实例中旋转平移机构旋转平移示意图；

图4为本发明实例中旋转平移机构定位销复位定位示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本实例中提供的旋转平移机构，通过对转轴的改进使得转轴在绕轴线旋转时能够同步沿轴线平移，由此来实现不同方向的传动。

参见图1，其所示为本实例中提供的旋转平移机构的整体结构及爆炸图。

由图可知，该旋转平移机构主要包括一转轴100、一平移驱动机构200以及定位机构300。

其中，平移驱动机构200相对于转轴100，可转动的设置在转轴100上，且平移驱动机构200在相对于转轴转动时，通过与转轴100驱动配合，能够相对于转轴100同步沿转轴轴向平移。而定位机构300与转轴100配合，对旋转平移机构的同步旋转平移进行定位。

据此，本实例方案有两种具体的可实施方案：

1.转轴100不动，由平移驱动机构200绕转轴100转动，平移驱动机构200在转动的同时与转轴100驱动配合，使得平移驱动机构200同步沿转轴100轴向平移。

2.平移驱动机构200不动，而转轴100在平移驱动机构200中绕自身的轴线转动，且在转动时，在平移驱动机构200的驱动下，沿轴向平移。

针对上述两种实施方案，本实例仅对第一种实施方案进行具体的说明，第二种实施方案，在具体的设置方案和运行原理上都与第一种实施方案相同，只是使用方式不同。

图示实例中，平移驱动机构200可转动的设置在转轴100上，在相对于转轴转动时，通过与转轴100驱动配合，将同步沿转轴轴向平移。而定位机构300相对于转轴100设置，并与转轴100配合，对平移驱动机构200的同步旋转平移进行定位。

具体的，转轴100为常见圆柱形转轴，可为实心轴或者空心轴，根据实际需求而定，图示实例中为空心轴。对于转轴100的长度、直径等尺寸，可根据实际需求而定。

本方案中的平移驱动机构200，其主要用于与转轴100配合，进行旋转平移导向，将旋转转化为线性的直线平移。

为此，该平移驱动机构200主要包括驱动槽201、轴套202、驱动滚珠203以及固定套204。

驱动槽201设置在转轴100的侧面上，用于与驱动滚珠203配合，随着平移驱动机构200相对于转轴100的转动，与驱动滚珠203配合同步驱动平移驱动机构200沿转轴100的轴线平移。

该驱动槽201沿转轴的周向螺旋分布。驱动槽201螺旋延伸的长度以及螺旋的角度与平移驱动机构200水平平移的行程相对应。

图示方案中，驱动槽201的横截面为与驱动滚珠203配合的球面，螺旋分布在转轴1/3的圆弧外侧面上；并且驱动槽201的起点到转轴轴线连线与驱动槽201终点到转轴轴线连线之间的夹角为120°。

轴套202，其整体套设在转轴100上，该轴套202与转轴100之间间隙配合，使得轴套202可绕转轴100的轴线转动以及沿轴线移动。

与之配合，驱动滚珠203的大小与驱动槽201相配合，其相对于转轴上的驱动槽201通过固定套204整体可转动的安置在轴套202中，并且部分伸出轴套202嵌入转轴上的驱动槽201中，由此来构成驱动器与驱动槽配合，在轴套202绕转轴100转动时，驱动轴套202沿转轴100的轴线平移。

为了保证平移驱动机构200运行的可靠性以及转轴100在平移驱动机构200驱动下同步旋转平移的平顺性，本方案中的轴套202、驱动滚珠203以及固定套204采用如下的实现方案：

轴套202，其主要包括一中空的圆柱形套管202a，该圆柱形套管202a内的通孔202b与转轴100间隙配合，可容转轴100可移动的安插其中。

圆柱形套管202a的前端为二级圆形台阶结构，用于安置驱动滚珠203和固定套204。其中，在圆柱形套管202a前端二级圆形台阶结构的大圆形台阶部的侧面上设置有用于安置驱动滚珠203的安置孔202c，该安置孔202c与圆柱形套管202a内的通孔202b连通，并可容驱动滚珠203在其内自由转动和移动；同时在圆柱形套管202a前端二级圆形台阶结构的小圆形台阶部的侧面上开始用于固定连接固定套204的连接孔202d，该连接孔202d为一通孔，采用对称分布的方案设置。

驱动滚珠203的大小与安置孔202c和驱动槽201配合，其直径与安置孔202c的轴向长度和驱动槽201的深度之和对应，由此驱动滚珠203在安置在安置孔202c中时，其上部位于安置孔202c中，而下部面向通孔202b从安置孔202c伸出，并嵌入到与安置孔202c对应的驱动槽201中，这样驱动滚珠203可在安置孔202c和驱动槽201中自由转动；同时，通过安置孔202c对驱动滚珠203移动的限制，使得驱动滚珠203与驱动槽201滚动配合，对轴套202的旋转移动的进行驱动导向。

固定套204，其固定套设在圆柱形套管202a的前端，将驱动滚珠203限位在安置孔202c中，保证驱动滚珠203与驱动槽201配合的可靠性。该固定套204整体为中空的圆筒结构，其外径与圆柱形套管202a相同，内部通孔204a的内径与圆柱形套管202a内的通孔202b相同，由此可容转轴100穿过。同时固定套204与圆柱形套管202a前端配合的前端连接端口采用与圆柱形套管202a上二级圆形台阶结构的前端相配合的沉孔结构，这样固定套204通过前端连接端口套设在圆柱形套管202a上的二级圆形台阶结构的前端上，实现与圆柱形套管202a的同轴安装，并且覆盖住安置在圆柱形套管202a前端中的驱动滚珠203，将驱动滚珠203限制在圆柱形套管202a中。

在此基础上，固定套204的侧面上对应于圆柱形套管202a前端上的连接孔202d开设有相应的连接通孔204b。由此在固定套204套设在圆柱形套管202a前端上时，其上的连接通孔204b与圆柱形套管202a前端上连接孔202d对应连通，此时可通过相应的固定销同时安插在连接通孔204b和连接孔202d中，将固定套204与圆柱形套管202a固定。

为了进一步保证上述平移驱动机构200运行的可靠性，本方案在上述平移驱动机构200方案的基础上，增设一保护套205，该保护套205可移动的套设在轴套202和固定套204上，并与转轴100连接，在轴套202相对于转轴100平移时，相对于转轴固定，对平移驱动机构200的连接结构进行保护，同时根据需要也便于转轴100连接其它待驱动的部件。

该保护套205整体为中空的圆筒结构，其内径大小与轴套202和固定套204的外径对应，顶端设置有与转轴100连接配合的卡环205a。

本方案中的定位机构300，其相对于转轴100设置在，对平移驱动机构200的同步旋转平移进行定位。

为了保证整个机构结构的紧凑和可靠性，本方案将定位机构300整体安置在平移驱动机构200上。但定位机构300的设置方案并不限于此，根据需要，定位机构300可独立设置，只要能够对同步旋转平移进行定位即可。

具体的，该定位机构300主要包括定位套管301、定位销302和定位槽303三部分。

其中，定位套管301垂直设置在圆柱形套管202a侧面，其内部中空，并与圆柱形套管202a连通，用于安置定位销302。

对于定位套管301的设置位置可根据实际需求而定。为了便于安装和保证机构运行的可靠性，本方案中的定位套管301的设置位置与驱动滚珠203在圆柱形套管202a的安置位置在同一直线上。

定位槽303，其根据需要定位的位置，即对应于转轴上的驱动槽201设置在转轴100的侧面上。该定位槽303的开口形状与定位销302的横截面对应。

本方案中采用两个定位槽303a、303b，分别对应于驱动槽201的起始端和最终端设置，当平移驱动机构200处于初始位置时，对应于驱动槽201起始端设置的定位槽303a正好对应与定位套管301，与定位套管301中的定位销302配合；当平移驱动机构200完成旋转平移后，对应于驱动槽201最终端设置的定位槽303b正好对应与定位套管301，与定位套管301中的定位销302配合，由此用于对平移驱动机构200旋转平移前和旋转平移后进行定位。

由于，本方案中定位套管301与驱动滚珠203处在同一直线上，故本方案中定位槽303a与驱动槽201的起始端在同一直线上，两者之间的直线距离与定位套管301与驱动滚珠203之间的直线距离相同；同时定位槽303b与驱动槽201的最终端在同一直线上，两者之间的直线距离与定位套管301与驱动滚珠203之间的直线距离相同。

定位销302，其整体安置在定位套管301中，并可沿定位套管301上下移动，与对应于定位套管301底部开口的定位槽303配合，完成对平移驱动机构200的定位：当沿定位套管301面向转轴100移动，伸出定位套管301并插入对应的定位槽303中时，完成对平移驱动机构200的固定；当沿定位套管301背向转轴100移动，脱离定位槽303时，松开转轴100，平移驱动机构200可进行转动平移。

为了保证定位的可靠性，该定位销302整体采用横截面为方形的主体结构，对应的定位套管301的内孔为方形、定位槽303的开口为方形。

在此基础上，本方案在定位销302上加增一弹性机构，使得定位销302能够在转轴100转动相应位置时，自动完成定位。

该弹性机构主要包括一弹簧304和限位板305。定位销302的顶端加设一连接杆302a，弹簧304套设在该连接杆302a上，同时限位板305也套设该连接杆302a上，并弹簧304进行限位。

由此，当定位销302向上移动脱离定位槽303时，在与限位板305的配合下，将压缩弹簧304，压缩后的弹簧304所产生的弹力将对定位销302形成向下的预紧力，由此随着平移驱动机构200旋转平移完成，其上的定位套管301正好与转轴上相应的定位槽303相对，此时在弹簧304弹力作用下，定位销302将沿定位套管301向下移动，并插入定位槽303中，完成定位。

参见图2-图4，其所示为基于上述方案构成的旋转平移机构进行旋转平移运行的过程。整个过程分为定位销脱开、旋转平移以及定位销复位定位。

参见图2，本旋转平移机构在初始位置时，驱动滚珠嵌入在转轴上驱动槽的初始端，而定位销也安插在转轴上对应的定位槽中，此时平移驱动机构处于定位状态。

在需要旋转平时，将定位销向上移动，使其脱离转轴上的定位槽。在定位销完全脱离定位槽时，此时平移驱动机构即可旋转平移。

参见图3，平移驱动机构在外力作用下，其上的轴套将绕转轴进行正向(或反向，根据实际设计情况而定)旋转，平移驱动机构在绕转轴转动时，将带动其上的驱动滚珠在驱动槽中移动。

由于驱动槽为螺旋设置，且内部又与驱动滚珠滚动配合，而驱动滚珠由固定套和轴套限位，这样在驱动槽的导向作用下，轴套将沿驱动槽的分布方向同步旋转平移，继而带动整个平移驱动机构沿转轴同步旋转平移。随着平移，平移驱动机构的部分将脱离保护套。

参见图4，在平移驱动机构旋转到最终的位置后(图示实例方案中，平移驱动机构旋转120°)，此时定位机构中的定位销正好与转轴上对应的定位槽(即对应于驱动槽终端的定位曹)相对，此时在弹簧弹力作用下，定位销将沿定位套管向下移动，并插入定位槽中，完成复位固定。

据此本旋转平移机构的旋转平移过程完成，如果需要旋转复位时，按照上述步骤，将平移驱动机构反向转转即可。

另外，若旋转平移机构中采用转轴转动，而平移驱动机构固定的方案，其运行原理相同，只是受力部件不是平移驱动机构，而转轴。

本实例方案构成的旋转平移机构的实用性特别强，如可应用在相应的折叠机构中，可实现错位折叠，由于本机构机构简单紧凑，能够保证整个折叠机构的稳定可靠性，并降低成本。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种旋转平移机构，包括一转轴，其特征在于，所述旋转平移机构还包括一平移驱动机构，所述平移驱动机构相对于转轴，可转动的套设在转轴上，且在相对于转轴转动时，与转轴驱动配合，相对于转轴同步沿转轴轴向平移。

2.根据权利要求1所述的一种旋转平移机构，其特征在于，所述平移驱动机构包括驱动槽、驱动器，所述驱动槽设置在转轴的侧面上，所述驱动器可转动的套设在转轴上，并与驱动槽配合，在绕转轴转动时，在驱动槽的驱动导向下同步沿轴线平移。

3.根据权利要求2所述的一种旋转平移机构，其特征在于，所述驱动槽沿转轴的周向螺旋分布。

4.根据权利要求2所述的一种旋转平移机构，其特征在于，所述驱动器包括一轴套以及至少一个驱动滚珠，所述轴套套设在转轴上，与转轴间隙配合，所述驱动滚珠可转动的安置在轴套中，并嵌入转轴上的驱动槽中。

5.根据权利要求4所述的一种旋转平移机构，其特征在于，所述轴套上对应于转轴上的驱动槽开设有驱动滚珠安置孔，所述驱动滚珠安置在安置孔中，同时透过安置孔嵌入转轴上的驱动槽中；所述轴套上套设有固定套将驱动滚珠限制在安置孔中。

6.根据权利要求1所述的一种旋转平移机构，其特征在于，所述平移驱动机构中还包括一保护套，所述保护套可移动的套设在驱动器上，且与转轴连接。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种旋转平移机构，其特征在于，所述旋转平移机构中还设置为一定位机构，所述定位机构与转轴配合，对旋转平移机构的同步旋转平移进行定位。

8.根据权利要求7所述的一种旋转平移机构，其特征在于，所述定位机构包括设置转轴上的定位槽和定位销，所述定位销与定位槽配合，实现对旋转平移机构同步旋转平移的定位。

9.根据权利要求8所述的一种旋转平移机构，其特征在于，所述定位槽对应于旋转平移机构的旋转平移运动轨迹设置在转轴上，并与定位销配合；所述定位销设置在平移驱动机构上。

10.根据权利要求8所述的一种旋转平移机构，其特征在于，所述定位销包括与定位槽配合的插销以及套设在插销上的预紧弹簧。