CN106134405B - 直线型多点机械精密定位机构 - Google Patents

Abstract

本技术方案提供了一种直线型多点机械精密定位机构，包括固定于底板上的导轴、限位杠杆组合、限位开关，以及可随传动齿条做直线位移的负载架、限位杆、压簧等。限位杠杆组合包括定位轴承、万向转头、扭簧、扭簧连杆等。限位杆固定在负载架上，并开有两个或多个限位槽。当定位轴承刚好运动到限位槽的斜坡并且尚未停止于限位槽内时，与限位槽对应的限位开关被压下，电机停止工作使传动齿条停止运动，此时扭簧和压簧共同推动负载架继续运动，最终使定位轴承完全滑入限位槽，使负载架停止运动，工位调整到位。本机构采用一体化模块化设计，便于检修维护，定位精度更高，定位重现性和可靠性更强。负载架能搭配多功能配件。

Description

直线型多点机械精密定位机构

发明领域

本发明涉及一种直线型机械定位机构，尤其是一种直线型多点定位机构，属于机械传动领域。

背景技术

直线型机械定位机构将电能转换成直线运动机械能，精密机械的直线位移精度和重复定位精度是重要性能指标，该机构运动过程中的动态特性成为影响应用的加工效果的重要因素。实用的精密直线位移机构能够服务于精密机械、机床、半导体设备与其他需要精密定位的机构上，进行高速化、高精度化的发展。直线定位机构正朝着复合化、轻量化与模组化之趋势发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种模块化可拆卸的直线型多点机械精密定位机构，利用机械传动解决工位移动和精确定位问题，并便于检修。

直线型多点机械精密定位机构，是采用如下技术方案实现的：

包括底板、驱动装置、传动齿轮、传动齿条、导轴I、导轴II、负载架、限位开关、压簧I、压簧II、滑动铜套、止档销轴、限位杠杆组合。

限位杠杆组合包括：定位轴承、万向转头、中间销轴、档销、螺钉销轴、扭簧、扭簧连杆、扭簧座、扭簧压盖。

传动齿轮由驱动装置驱动，传动齿轮的轴心固定于驱动装置的转轴上，并且传动齿轮的转动轴与底板平行，通过驱动装置驱动传动齿轮转动，传动齿轮与传动齿条啮合，从而带动传动齿条做直线运动。

传动齿条的侧面固定有连接块I和连接块II，负载架具有凸起的连接块III。作为优选，连接块I和连接块II采用热轧钢材料，用螺钉与传动齿条固连。

导轴I的两端固定于底板上，并使导轴I与底板保持一定距离，导轴I、传动齿条的轴线彼此平行，导轴I从连接块I、压簧I、连接块III和压簧II、连接块II中依次穿过，并且通过三个滑动铜套分别与连接块I、连接块III和连接块II滑动连接；并且压簧I的两端分别与连接块I和连接块III相接触，压簧II的两端分别与连接块III和连接块II相接触，使得当传动齿条直线运动时，可带动负载架及其上的限位杆沿着导轴I做相应的直线运动。

当整个定位机构静止并且水平放置时，压簧I和压簧II处于轻微压缩状态。

为了使负载架更稳定，并且使得传动齿条、限位杆、负载架以及连接块I、连接块II和连接块III在直线运动时不接触底板，负载架还具有凸起的连接块IV和连接块V，在底板上还装有导轴II，导轴II依次穿过负载架上的连接块IV和连接块V，并通过两个滑动铜套分别与连接块IV和连接块V滑动连接。作为优选，导轴I和导轴II的材料采用热轧圆钢。

当导轴I具有防转功能时，也可以不设有导轴II和连接块IV、连接块V，此时利用连接块I、II、III也可使负载架和传动齿条在运动时不接触底板；

限位杆固定在负载架上，也可以采用与负载架一体的结构。限位杆与定位轴承相接触的一面与导轴I轴线平行，限位杆上开有两个或两个以上限位槽，用于将负载架定位于指定的工位。底板上还设有一个或一个以上止档销轴，其上套有可转动的轴承，限位杆与定位轴承相接触面相对的另一面与所述轴承相接触，用于稳定负载架和限位杆的运动。

所述限位槽截面为倒梯形或倒三角形，上开口宽度应大于其底部的宽度，底部宽度应小于定位轴承的直径，限位槽的深度应小于定位轴承的半径。

负载架上设有两个或两个以上工位，各工位的中心在一条轴线上，该轴线与导轴I平行。各工位的直线运动距离与各限位槽之间的间距有关。

负载架与底板之间保持一定间距。

两个或两个以上限位开关固定在底板上，使得定位轴承滑入限位槽的同时，对应的限位开关触点可被限位杆上的限位开关碰头压下；限位开关根据实际应用包括但不限于微动开关、光感开关、红外线感应开关、磁性开关；作为优选，限位开关连接板采用冷轧钢板。

定位轴承套于螺钉销轴上，螺钉销轴固定在扭簧连杆的一端，扭簧连杆以中间销轴为支点，可绕固定在底板上的中间销轴转动，扭簧连杆的另一端通过万向转头与扭簧一端相连接，扭簧的另一端固定于底板，扭簧缠绕在扭簧座上，扭簧座通过螺钉和扭簧压盖固定于底板上。在中间销轴和定位轴承之间还设有档销，所述档销固定于底板上。作为优选，扭簧连杆采用不锈钢。

定位轴承在扭簧和扭簧连杆的作用下，一直压在限位杆上，可做滚动摩擦运动。当定位轴承停止于限位槽内时，档销刚好与扭簧连杆相接触，防止压弯限位杆。

对比现有的方法，本技术方案的有益效果在于，所述直线型多点机械精密定位机构提供精密直线运动，负载架也能搭配多功能配件。在多用途应用设计时非常方便，满足高精密线性传动需求。采用一体化模块化设计，整个机构固定于底板上，可整个抽出进行检修维护，并且采用机械式定位，使定位精度更高，定位重现性和可靠性更强。

附图说明

图1为本技术方案的实施例带有剖断面的示意图；

图2为实施例中限位杠杆组合的示意图；

其中：1-底板；2-驱动装置；3-螺钉；4-传动齿轮；5-传动齿条；6-螺钉；7-导轴I；8-螺钉；9-直销；10-限位开关碰头；11-螺钉；12-连接块I；13-压簧I；14-限位开关II；15-螺钉；16-限位开关连接板II；17-负载架；18-限位杆；19-止档销轴；20-轴承；21-限位开关I；22-限位开关连接板I；23-定位轴承；24-螺钉销轴；25-扭簧连杆；26-中间销轴；27-档销；28-万向转头；29-螺钉；30-扭簧座；31-扭簧；32-扭簧压盖；33-滑动铜套I；34-导轴II；35-压簧II；36-滑动铜套III；37-限位槽I；38-限位槽II；39-连接块IV；40-连接块V；41-连接块II；42-连接块III；43-滑动铜套V；44-滑动铜套IV；45-滑动铜套II；45-滑动铜套II。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图说明本发明的具体实施方式。一个实施例如附图1所示，本实施例中一种直线型多点机械精密定位机构，包括底板1、驱动装置2、传动齿轮4、传动齿条5、导轴I7、导轴II34、负载架17、限位开关I21和限位开关II14、压簧I13、压簧II35、限位杠杆组合。

限位杠杆组合包括：定位轴承23、万向转头28、中间销轴26、档销27、螺钉销轴24、扭簧31、扭簧连杆25、扭簧座30、扭簧压盖32。

底板1通过定位销固定在机架上，使得所述定位机构可以整个拆卸。为了保证底板1和负载架17有足够的刚度，底板1和负载架17用金属制作。驱动装置2通过螺钉3固定于底板1上。

传动齿轮4由驱动装置2驱动，传动齿轮4的轴心固定于驱动装置2的转轴上，传动齿轮4的转动轴与底板1平行，通过驱动装置2(如电机)驱动传动齿轮4转动，传动齿轮4与传动齿条5啮合，从而带动传动齿条5做直线运动。

本实施例中，螺钉6穿透传动齿条5的侧面，将连接块I12和连接块II41固定在传动齿条5的一侧，负载架17具有凸起的连接块III42。负载架17还具有限位杆18，位于负载架17靠近导轴I7的一边，连接块I12和连接块II41采用热轧钢材料。

导轴I7两端利用直销9和螺钉8固定在底板1上。导轴I7、传动齿条5的轴线彼此平行，导轴I7从连接块I12、压簧I13、连接块III42和压簧II35、连接块II41中依次穿过，并且导轴I7通过滑动铜套I33、滑动铜套II45和滑动铜套III36分别与连接块I12、连接块III42和连接块II41滑动连接；整个机构静止并且水平放置时，压簧I13和压簧II35处于轻微压缩状态，即压簧I13的两端分别与连接块I12和连接块III42相接触，压簧II35的两端分别与连接块III42和连接块II41相接触，使得当传动齿条5直线运动时，可带动负载架17及其上的限位杆18沿着导轴I7做相应的直线运动。

为了使负载架17更稳定，并且使得传动齿条5、限位杆、负载架17整体在直线运动时不接触底板1，负载架17还具有凸起的连接块IV和连接块V，在底板1上还装有导轴II34，导轴II34依次穿过固定于负载架17上的连接块IV39和连接块V40，并通过滑动铜套IV44和滑动铜套V43分别与连接块IV39和连接块V40滑动连接。本实施例中导导轴II34两端也利用直销和螺钉固定在底板1上。作为优选，导轴I7和导轴II34均采用热轧圆钢。

当导轴I7具有防转功能时，也可以没有导轴II34、连接块IV39和连接块V40，因为此时利用连接块I、II、III也可使负载架17和传动齿条5在运动时不接触底板1。

限位杆18与定位轴承23相接触的一面应该与导轴I7轴线平行，在传动齿条5和压簧、连接块的作用下，限位杆随着负载架17一起做直线型移动，本实施例中，限位杆上开有两个限位槽，用于将负载架17定位于指定的工位。

本实施例所述限位槽的截面为倒梯形，上开口宽度大于其底部的宽度，底部宽度小于定位轴承的直径，限位槽的深度小于定位轴承23的半径。

负载架17上设有两个工位，各工位的中心在一条轴线上，该轴线与导轴I7平行。

负载架17与底板1之间保持一定间距。

本实施例中，两个限位开关分别通过限位开关支架固定于底板1上，使得定位轴承23滑入限位槽的同时，对应的限位开关触点可被限位杆上的限位开关碰头10压下；限位开关I21被限位杆压下的时候，定位轴承23停止于限位槽I37，限位开关II14被限位杆压下的时候，定位轴承23停止于限位槽II38；限位开关支架采用冷轧钢板。限位开关采用微动开关。底板1上还设有一个止档销轴19，其上套有可转动的轴承20，限位杆18与定位轴承23相接触面相对的另一面与所述轴承20相接触，用于稳定负载架17和限位杆18的运动。限位开关在底板上的位置可根据限位杆18及其上的限位开关碰头10的形状产生相应的变化。

本实施例中，限位杠杆组合如附图2所示，定位轴承23套于螺钉销轴24上，螺钉销轴24固定在扭簧连杆25的一端，扭簧连杆25以中间销轴26为支点，可绕固定在底板1上的中间销轴26转动，扭簧连杆25的另一端通过万向转头28与扭簧31的一端相连接，扭簧31的另一端以直角型结构插入底板1孔内固定，扭簧31缠绕在扭簧座30上，本实施例中：扭簧31有效圈数为3，展开长度251，采用右旋；扭簧座30通过螺钉29和扭簧压盖32固定于底板1上。在中间销轴26和定位轴承23之间还设有档销27，所述档销27固定于底板1上。扭簧连杆25采用不锈钢。

定位轴承23在扭簧31和扭簧连杆25的作用下，一直压在限位杆18上，可做滚动摩擦运动。当定位轴承23停止于限位槽内时，档销27刚好与扭簧连杆25相接触，用于防止压弯限位杆18。

限位开关用于停止驱动装置2工作从而阻止负载架17在到达既定工位时继续移动，并可反馈给电控系统负载架17到达既定工位的信号，使用限位开关实现限位功能。通过限位杆上两端的限位开关碰头，分别与限位开关I或II作用。当限位杆上的限位开关碰头压下限位开关I时，反馈给电控系统的信号是工位I到位，驱动装置2停止工作，定位轴承23停止于定位槽I。

当本机构工作时，利用本机构将负载架17从一个工位调整到下一个工位，也就是将定位轴承23从一个限位槽里拉出，再滑入下一个限位槽的过程，以定位轴承23从限位槽I移动到限位槽II说明工作过程，步骤如下：

1.驱动装置2启动，驱动传动齿轮4带动传动齿条5做直线运动，传动齿条5上固定的连接块I12和连接块II41随传动齿条5运动，此时压簧II35继续压缩，压簧I13不断放松，直至压簧II35的压缩力与压簧I13的压缩力之和大于负载系统的阻力，定位轴承23开始被拉出限位槽I37，负载架17和限位杆18开始运动做同方向的直线运动，与此同时限位开关I21的触点被松开，此时扭簧连杆25绕中间销轴26做顺时针转动。

2.传动齿轮4带动传动齿条5继续做直线运动，限位杆18随负载架17继续做同方向的直线运动，当定位轴承23被完全拉出限位槽I37后，定位轴承23在限位杆18上从限位槽I37向限位槽II38滚动；

3.当定位轴承23刚好运动到限位槽II38的斜坡并且尚未停止于限位槽II38内时，与限位槽II38对应的限位开关被压下，电机停止工作，传动齿条5停止运动，此时扭簧31扭力使负载架17运动的方向与两个压簧力的差值方向相同，此时扭簧31和压簧I13和压簧II35共同推动负载架17继续运动，最终使定位轴承23完全滑入限位槽，使负载架17停止运动，工位调整到位。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直线型多点机械精密定位机构，其特征在于：

包括底板、驱动装置、传动齿轮、传动齿条、导轴I、导轴II、负载架、限位开关、压簧I、压簧II、滑动铜套、止档销轴、限位杠杆组合；

所述限位杠杆组合包括：定位轴承、万向转头、中间销轴、档销、螺钉销轴、扭簧、扭簧连杆、扭簧座、扭簧压盖；

所述传动齿轮由驱动装置驱动，传动齿轮的轴心固定于驱动装置的转轴上，并且传动齿轮的转动轴与底板平行，传动齿轮与传动齿条啮合，通过驱动装置驱动传动齿轮带动传动齿条做直线运动；

传动齿条的侧面固定有连接块I和连接块II，负载架具有凸起的连接块III；

导轴I的两端固定于底板上，并使导轴I与底板保持一定距离；导轴I、传动齿条的轴线彼此平行；导轴I从连接块I、压簧I、连接块III和压簧II、连接块II中依次穿过，并且通过三个滑动铜套分别与连接块I、连接块III和连接块II滑动连接；并且压簧I的两端分别与连接块I和连接块III相接触，压簧II的两端分别与连接块III和连接块II相接触，使得当传动齿条直线运动时，可带动负载架及其上的限位杆沿着导轴I做相应的直线运动；

负载架还具有凸起的连接块IV和连接块V，在底板上还装有导轴II，导轴II依次穿过负载架上的连接块IV和连接块V，并通过两个滑动铜套分别与连接块IV和连接块V滑动连接；使得传动齿条、限位杆、负载架以及连接块I、连接块II和连接块III在直线运动时不接触底板；导轴I和导轴II位置为空间平行；

限位杆固定在负载架上，也可以采用与负载架一体的结构；限位杆与定位轴承相接触的一面与导轴I轴线平行，限位杆上开有两个或两个以上限位槽，用于将负载架定位于指定的工位；底板上还设有一个或一个以上止档销轴，其上套有可转动的轴承，限位杆与定位轴承相接触面相对的另一面与所述轴承相接触，用于稳定负载架和限位杆的运动；

负载架与底板之间保持设定的间距；

两个或两个以上限位开关固定在底板上，使得定位轴承滑入限位槽的同时，对应的限位开关触点被限位杆上的限位开关碰头压下；

定位轴承套于螺钉销轴上，螺钉销轴固定在扭簧连杆的一端，扭簧连杆以中间销轴为支点，可绕固定在底板上的中间销轴转动，扭簧连杆的另一端通过万向转头与扭簧一端相连接，扭簧的另一端固定于底板，扭簧缠绕在扭簧座上，扭簧座通过螺钉和扭簧压盖固定于底板上；在中间销轴和定位轴承之间还设有档销，所述档销固定于底板上；当定位轴承停止于限位槽内时，档销刚好与扭簧连杆相接触，防止压弯限位杆。

2.根据权利要求1所述一种直线型多点机械精密定位机构，其特征在于：连接块I和连接块II采用热轧钢材料。

3.根据权利要求1所述一种直线型多点机械精密定位机构，其特征在于：当整个定位机构静止并且水平放置时，压簧I和压簧II处于轻微压缩状态。

4.根据权利要求1所述一种直线型多点机械精密定位机构，其特征在于：导轴I和导轴II采用热轧圆钢。

5.根据权利要求1所述一种直线型多点机械精密定位机构，其特征在于：当导轴I具有防转功能时，也可以不设有导轴II和连接块IV、连接块V，利用连接块I、连接块II、连接块III使负载架和传动齿条在运动时不接触底板。

6.根据权利要求1所述一种直线型多点机械精密定位机构，其特征在于：所述限位槽截面为倒梯形或倒三角形，上开口宽度应大于其底部的宽度，底部宽度应小于定位轴承的直径，限位槽的深度应小于定位轴承的半径。

7.根据权利要求1所述一种直线型多点机械精密定位机构，其特征在于：负载架上设有两个或两个以上工位，各工位的中心在一条轴线上，该轴线与导轴I平行。

8.根据权利要求1所述一种直线型多点机械精密定位机构，其特征在于：限位开关根据实际应用需要，包括但不限于微动开关、光感开关、红外线感应开关、磁性开关。

9.根据权利要求1所述一种直线型多点机械精密定位机构，其特征在于：扭簧连杆采用不锈钢。

10.根据权利要求1所述一种直线型多点机械精密定位机构，其特征在于：定位轴承在扭簧和扭簧连杆的作用下，一直压在限位杆上，做滚动摩擦运动。