CN106567916A - 一种关节式直线运动机构 - Google Patents

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谷侃锋
张晓扬
孙元
高英美
赵明扬
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/12—Gearings comprising primarily toothed or friction gearing, links or levers, and cams, or members of at least two of these types
    • F16H37/124—Gearings comprising primarily toothed or friction gearing, links or levers, and cams, or members of at least two of these types for interconverting rotary motion and reciprocating motion

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Abstract

本发明涉及机械工程及工业自动化领域，具体地说是一种关节式直线运动机构。包括基座、驱动轴、连杆A、传动轴A、连杆B、传动轴B、第一带轮传动机构、第二带轮传动机构及端拾器，其中驱动轴沿水平方向转动安装在基座上，所述传动轴A和传动轴B与所述驱动轴平行，所述连杆A的一端与所述驱动轴固连，另一端与所述传动轴A转动连接，所述连杆B的一端与所述传动轴A固连，另一端与所述传动轴B转动连接，所述端拾器与所述传动轴B固连。所述第一带轮传动机构与所述基座和传动轴A连接、并带动所述传动轴A旋转，所述第二带轮传动机构与所述连杆A和连杆B的另一端连接。本发明使直线运动机构可灵活的改变机构本体的占地空间。

Description

一种关节式直线运动机构
技术领域
本发明涉及机械工程及工业自动化领域，具体地说是一种关节式直线运动机构。
技术背景
在工业生产中，为提高制造过程的自动化程度，通常需要用到物料搬运机械装置。而直线运动往往是物料搬运机械装置必不可少的运动功能。
现有实现直线运动机构主要包括丝杠螺母机构，液压、气压传动动机构，以及带轮、链轮、带轮、钢带传动。其中丝杠螺母机构传动精度高，气压传动机构成本低，带轮传动吸振能力强，液压机构、链轮、带轮及钢带传动都可称承受较大的负载。然而这些机构也存在同样的缺点，因结构上的限制，这些机构自身的机构本体在直线运动方向上占有较大的空间。
而在某些工作环境中，物料搬运的行程是多变的，而这些机构不能根据变化的需求形成调节自身机械结构的占地空间，不利于车间空间资源的灵活运用。
因此，亟需一种新型的直线运动机构，可随着工作行程的变化灵活的改变自身机械机构的占用空间，以实现车间空间资源的灵活运用。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提出一种关节式直线运动机构。该机构使直线运动机构可灵活的改变机构本体的占地空间。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种关节式直线运动机构，包括基座、驱动轴、连杆A、传动轴A、连杆B、传动轴B及端拾器，其中驱动轴水平安装在基座上、并可转动，所述传动轴A和传动轴B与所述驱动轴平行，所述连杆A的一端与所述驱动轴固连，另一端与所述传动轴A转动连接，所述连杆B的一端与所述传动轴A固连，另一端与所述传动轴B转动连接，所述端拾器与所述传动轴B固连。
所述关节式直线运动机构进一步包括用于所述连杆A和连杆B水平展开的第一带轮传动机构，所述第一带轮传动机构与所述基座和传动轴A连接、并带动所述传动轴A旋转。
所述第一带轮传动机构包括带轮A、同步带A及带轮B，其中带轮A固设于所述基座上，所述带轮B套设于所述传动轴A上、并与所述传动轴A固连，所述带轮A和带轮B通过所述同步带A连接。
所述带轮A上沿轴线设有中心孔，所述驱动轴插设于该中心孔内、并与该中心孔之间留有间隙。
所述第一带轮传动机构的传动比是1∶2。
所述关节式直线运动机构进一步包括第二带轮传动机构，所述第二带轮传动机构与所述连杆A的另一端和连杆B的另一端连接，所述第二带轮传动机构使所述端拾器相对与水平面的姿态保持不变。
所述第二带轮传动机构包括带轮C、同步带B及带轮D，其中带轮C与连杆A的另一端固连，所述带轮D套设于所述传动轴B上、并与所述传动轴B固连，所述带轮C和带轮D通过所述同步带B连接。
所述带轮C套设于所述传动轴A上、并与传动轴A之间留有间隙。
所述第二带轮传动机构的传动比是2∶1。
本发明的优点及有益效果是：
本发明由三根转轴、两根连杆及两组同步带传动机构组成，其中两组同步带的传动比分别为1∶2和2∶1。当输入驱动力使驱动轴转动时，通过第一组带轮传动保证了两根连杆水平展开；通过第二组带轮传动保证了输出轴相对于水平面的姿态保持不变。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的运动状态示意图；
图3a-3c为本发明的运动过程示意图。
其中：1为基座，2为驱动轴，3为带轮A，4为同步带A，5为连杆A，6为传动轴A，7为带轮B，8为带轮C，9为同步带B，10为连杆B，11为带轮D，12为传动轴B，13为端拾器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，本发明提供的一种关节式直线运动机构，包括基座1、驱动轴2、连杆A5、传动轴A6、连杆B10、传动轴B12及端拾器13，其中驱动轴2通过轴承转动安装在基座1上、并水平设置，所述传动轴A6和传动轴B12与所述驱动轴2平行，所述连杆A5的一端与所述驱动轴2固连(如通过键连接)，所述连杆A5的另一端与所述传动轴A6通过轴承转动连接。所述连杆B10的一端与所述传动轴A6固定连接(如通过键连接)，另一端通过轴承与所述传动轴B12转动连接，所述端拾器13与所述传动轴B12固连。
所述关节式直线运动机构进一步包括用于所述连杆A5和连杆B10水平展开的第一带轮传动机构，所述第一带轮传动机构与所述基座1和传动轴A6连接、并带动所述传动轴A6旋转。
所述第一带轮传动机构包括带轮A3、同步带A4及带轮B7，其中带轮A固定安装在所述基座1上，所述带轮B7套设于所述传动轴A6上、并与所述传动轴A6固定连接(如通过键连接)，所述带轮A3和带轮B7通过所述同步带A4连接。
进一步的，所述带轮A上沿轴线设有中心孔，所述驱动轴2插设于该中心孔内、并与该中心孔之间留有间隙，即所述带轮A与所述驱动轴2不连接。所述带轮B7与带轮A3的齿数比为1∶2，即第一带轮传动机构的传动比是1∶2。
所述关节式直线运动机构进一步包括第二带轮传动机构，所述第二带轮传动机构与所述连杆A5的另一端和连杆B10的另一端连接，所述第二带轮传动机构使所述端拾器13相对与水平面的姿态保持不变。
所述第二带轮传动机构包括带轮C8、同步带B9及带轮D11，其中带轮C8与连杆A5的另一端固连，所述带轮D11套设于所述传动轴B12上、并与所述传动轴B12固连，所述带轮C8和带轮D11通过所述同步带B9连接。
所述带轮C8套设于所述传动轴A6上、并与传动轴A6之间留有间隙，即所述带轮C8与所述传动轴A6不连接。所述带轮C8与连杆A5刚性固定连接，不能相对转动，与同步带B9啮合，所述带轮D11与带轮C8的齿数比为2∶1，与同步带B9啮合，所述第二带轮传动机构的传动比是2∶1。
本发明的工作原理是
工作时，如图2所示，通过动力让驱动轴2以角速度W1转动，驱动轴2刚性带动连杆A5转动，而在带轮A3固定不转动的情况下，随着连杆A5的转动，同步带A4被动做啮合运动，带动带轮B7以角速度W2转动，其中W2＝-2W1，带轮B7通过键连接带动传动轴A6和连杆B10运动；故此时连杆B10相对于基座1的角速度即为W1+W2＝-W1，即实现了传动轴B12的轴心沿水平方向移动。随着连杆B10的转动，同步带B9被动做啮合运动，带动带轮D11以角速度W3转动，其中W3＝-1/2W2＝W1，带轮D11通过键连接带动传动轴B12及端拾器13运动，故此时端拾器13相对于基座1的角速度即为W1+W2+W3＝0，即实现了传动轴B12及端拾器13在直线运动过程中姿态保持不变。
如图3a-3c所示，为本发明在运动过程中的典型位置状态。当机构处于图3a状态时，所述驱动轴2以角速度W1逆时针转动时，带轮B7以角速度W2顺时针转动，传动轴B12以角速度W3逆时针转动，使得端拾器13以不变的姿态向左进行平移运动。图3b为端拾器13移动过程中的一点，图3c为端拾器13继续移动至基座1另一侧后的一点。
当输入驱动力使所述驱动轴2转动时，通过第一组带轮传动保证了两根连杆(连杆A5和连杆B10)水平展开；通过第二组带轮传动保证了输出轴(传动轴B12)相对于水平面的姿态保持不变。本发明使直线运动机构可灵活的改变机构本体的占地空间。

Claims (9)

1.一种关节式直线运动机构，其特征在于，包括基座(1)、驱动轴(2)、连杆A(5)、传动轴A(6)、连杆B(10)、传动轴B(12)及端拾器(13)，其中驱动轴(2)水平安装在基座(1)上、并可转动，所述传动轴A(6)和传动轴B(12)与所述驱动轴(2)平行，所述连杆A(5)的一端与所述驱动轴(2)固连，另一端与所述传动轴A(6)转动连接，所述连杆B(10)的一端与所述传动轴A(6)固连，另一端与所述传动轴B(12)转动连接，所述端拾器(13)与所述传动轴B(12)固连。
2.按权利要求1所述的关节式直线运动机构，其特征在于，所述关节式直线运动机构进一步包括用于所述连杆A(5)和连杆B(10)水平展开的第一带轮传动机构，所述第一带轮传动机构与所述基座(1)和传动轴A(6)连接、并带动所述传动轴A(6)旋转。
3.按权利要求2所述的关节式直线运动机构，其特征在于，所述第一带轮传动机构包括带轮A(3)、同步带A(4)及带轮B(7)，其中带轮A固设于所述基座(1)上，所述带轮B(7)套设于所述传动轴A(6)上、并与所述传动轴A(6)固连，所述带轮A(3)和带轮B(7)通过所述同步带A(4)连接。
4.按权利要求3所述的关节式直线运动机构，其特征在于，所述带轮A(3)上沿轴线设有中心孔，所述驱动轴(2)插设于该中心孔内、并与该中心孔之间留有间隙。
5.按权利要求3所述的关节式直线运动机构，其特征在于，所述第一带轮传动机构的传动比是1∶2。
6.按权利要求1-5任一项所述的关节式直线运动机构，其特征在于，所述关节式直线运动机构进一步包括第二带轮传动机构，所述第二带轮传动机构与所述连杆A(5)的另一端和连杆B(10)的另一端连接，所述第二带轮传动机构使所述端拾器(13)相对与水平面的姿态保持不变。
7.按权利要求6所述的关节式直线运动机构，其特征在于，所述第二带轮传动机构包括带轮C(8)、同步带B(9)及带轮D(11)，其中带轮C(8)与连杆A(5)的另一端固连，所述带轮D(11)套设于所述传动轴B(12)上、并与所述传动轴B(12)固连，所述带轮C(8)和带轮D(11)通过所述同步带B(9)连接。
8.按权利要求7所述的关节式直线运动机构，其特征在于，所述带轮C(8)套设于所述传动轴A(6)上、并与传动轴A(6)之间留有间隙。
9.按权利要求7所述的关节式直线运动机构，其特征在于，所述第二带轮传动机构的传动比是2∶1。
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