CN107314751A - 一种摩擦杆传动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种摩擦杆传动装置，包括箱体以及安装于所述箱体上的V型轮组件、摩擦杆组件、压紧轮组件和伺服电机，所述伺服电机设于所述箱体下端并与所述V型轮组件传动连接，所述压紧轮组件设于所述箱体上端并与所述V型轮组件夹紧所述摩擦杆组件，所述伺服电机带动所述V型轮组件转动，所述V型轮组件进而与所述摩擦杆组件产生静摩擦力，静摩擦力对所述摩擦杆组件产生向前的推力，推动摩擦杆组件向前运动，当摩擦杆组件运动到指定位置时，产生相反方向的作用力，迫使摩擦杆组件停下来，从而完成整个运动过程。采用本发明摩擦杆传动装置，可以提高摩擦杆传动的整个传动效率及稳定性，同时，增加摩擦杆的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于三坐标测量机或二维几何测量仪等精密仪器中负载低、重复定位精度要求高的传动场合的摩擦杆传动装置。
背景技术
三坐标测量机主机架构由三轴组成，在控制器作用下，各轴沿各自方向运动，在传动过程中，由于机床本身惯性及零件加工精度上的误差，使得三坐标测量机在三个方向上存在二十一项误差：即三个方向的位置度；沿三个方向运动时的六个直线度；沿三个方向运动时自传、俯仰、方向九个角摆；各轴间三个垂直度。而二十一项误差最终都可以归结为三个运动轴的运动精度，所以提高各个方向的运动精度，可以显著提高三坐标测量机的精度。
三坐标测量机三轴运动精度取决于三轴本身误差、控制器及软件补偿，闭环控制系统总能使三轴运动时“定点停车”，软件补偿后，可以使测量数据无限接近零件行为尺寸的真实值。但如果三轴本身加工误差大，甚至各轴转动方式在设计原理上存在缺陷，则三轴运动到定点时刻，总是不断震荡，控制效果下降，所以提高三轴运动精度，首先在原理上选择较优的传动方式，而后在结构上，使机构在运动时非常稳定，重复定位精度高。
目前市面上用在三坐标测量机用到最多的传动方式有齿轮齿条传动，滚珠丝杆传动，皮带传动及无牙螺杆传动，摩擦杆与摩擦方传动。各种传动方式各有长处；齿轮齿条传动负载大、可无限延长，但返程间隙很难消除且成本高；滚珠丝杆传动往复运动无间隙，重复定位精度高，但重力方向，丝杆本身变形大，行程不能太长；皮带传动价格便宜，但行程不能太长，能量转化效率低；摩檫杆传动返程无间隙，噪音低，但负载不能太高。本发明涉及一种摩擦杆传动装置，且用在负载不高的三坐标测量机中的两个轴，以克服摩擦杆传动，本身不能高负载的缺陷。
摩擦杆传动为一夹紧部件与光杆相互挤压产生静摩擦，给运动部件提供动力，夹紧部件的好坏直接决定摩擦杆传动的整个传动效率及稳定性，光杆自身的安装方式不当，会使得夹紧部件与光杆挤压时因受力不均导致光杆过早出现剥落，扭曲等疲劳失效，降低摩擦杆传动的使用寿命。
发明内容
本发明提供一种摩擦杆传动装置，可以提高摩擦杆传动的整个传动效率及稳定性，同时，增加摩擦杆的使用寿命。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种摩擦杆传动装置，包括箱体以及安装于所述箱体上的V型轮组件、摩擦杆组件、压紧轮组件和伺服电机，所述伺服电机设于所述箱体下端并与所述V型轮组件传动连接，所述压紧轮组件设于所述箱体上端并与所述V型轮组件夹紧所述摩擦杆组件，所述伺服电机带动所述V型轮组件转动，所述V型轮组件进而与所述摩擦杆组件产生静摩擦力，静摩擦力对所述摩擦杆组件产生向前的推力，推动摩擦杆组件向前运动，当摩擦杆组件运动到指定位置时，产生相反方向的作用力，迫使摩擦杆组件停下来，从而完成整个运动过程。
优选地，所述摩擦杆组件包括杆库、光杆、杆端关节轴承以及关节座，所述杆库与杆端关节轴承分别设于所述光杆的两端，所述关节座与所述杆端关节轴承柔性连接，使光杆能绕关节座有一定幅度的旋转，所述光杆设于所述箱体上端并用所述压紧轮组件与所述V型轮组件夹紧。
优选地，所述摩擦杆组件还包括O型圈，所述O型圈设于所述杆库的末端与光杆连接处的间隙中，使所述杆库与光杆的刚性连接转为弹性连接。
优选地，所述V型轮组件包括从动轮、V型轮、深沟球轴承以及翻边含油轴承，所述从动轮设于所述V型轮的长轴一端，所述从动轮与所述V型轮之间的长轴上设有深沟球轴承和翻边含油轴承，所述深沟球轴承与翻边含油轴承构成V型轮的滚动支撑并设于所述箱体内，使所述从动轮和V型轮分别活动设于所述箱体的下端和上端，所述从动轮通过同步带与所述伺服电机轴上设置的主动轮传动连接，所述V型轮与所述压紧轮组件夹紧所述光杆；其中所述翻边含油轴承通过挤压的方式嵌入所述箱体，确保所述V型轮在与所述光杆挤压的过程中，不会有相对所述V型轮径向方向跳动。
优选地，所述V型轮组件还包括涨紧套，所述涨紧套内装于所述从动轮，所述涨紧套的内圈与所述V型轮的长轴接触，所述涨紧套的外圈与所述从动轮接触配合，在相对于所述涨紧套轴向方向施加力的作用时，所述涨紧套的外圈相对内圈作轴向滑动，从而将所述V型轮与从动轮抱死。
优选地，所述压紧轮组件包括框架以及设于所述框架上的轴承座、双列角接触球轴承、蝶形弹簧、导向销和定位销，所述框架设于所述箱体上端，所述轴承座通过所述导向销活动安装于所述框架上，所述蝶形弹簧套设于所述定位销上并置于所述轴承座上的内孔中，所述轴承座上通过芯轴装配所述双列角接触球轴承，所述双列角接触球轴承与所述V型轮相对并夹紧所述光杆。
优选地，所述轴承座下端内侧与所述双列角接触球轴承之间设有垫片，所述垫片用于调节双列角接触球轴承的中心位置，使得双列角接触球轴承的侧面中心线与光杆的轴心线垂直且处于同一平面内。
优选地，所述箱体下端还设有箱体框架，所述箱体框架底部设有可活动的电机座，所述伺服电机安装于所述电机座上，可以通过调节所述电机座的位置来调节所述同步带的松紧度。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明中用压紧轮组件与V型轮组件夹紧摩擦杆组件，使V型轮与摩擦杆组件上的摩擦杆始终紧密接触，通过伺服电机带动V型轮组件转动，V型轮组件进而与摩擦杆组件产生静摩擦力，静摩擦力对摩擦杆组件产生向前的推力，推动摩擦杆组件向前运动，当摩擦杆组件运动到指定位置时，产生沿相反方向作用力，相反方向作用力大于静摩擦力时，迫使摩擦杆组件停下来，而这时V型轮组件则过载打滑，从而完成整个运动过程，摩擦杆传动装置依靠组件之间的静滚动摩擦传递动力，往复运动无间隙、噪音低，能有效提高摩擦杆传动的整个传动效率及稳定性；压紧轮组件中的双列角接触球轴承的侧面中心线与摩擦杆的轴心线垂直且处于同一平面内，从而减少内力矩且使光杆在受到挤压时的受力均匀，防止光杆过早出现剥落的现象，并且在V型轮并没有完全沿轴向运动而是在径向方向存在跳动时，由于杆库与光杆为弹性连接，使光杆能有轻微幅度的抖动，从而减少光杆因局部应力过度集中而造成疲劳破坏的现象，进而增加了摩擦杆的使用寿命。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1为实施例摩擦杆传动装置的示意图；
图2为实施例摩擦杆传动装置另一视角的示意图；
图3为实施例摩擦杆传动装置除伺服电机外的剖视图；
图4为实施例摩擦杆组件的主视图；
图5为图4中C-C的剖视图。
图6为图5中I的结构放大图；
图7为实施例V型轮组件的示意图；
图8为实施例V型轮组件的主视图；
图9为图8中E-E的剖视图；
图10为实施例压紧轮组件的示意图；
图11为实施例压紧轮组件另一视角的示意图；
图12为实施例压紧轮组件的主视图；
图13为图12中B-B的剖视图。
图中：1、箱体框架，2、压紧轮组件，3、V型轮组件，4、摩擦杆组件，5、伺服电机，6、电机座，7、凹头螺钉，8、锁紧螺母，9、箱体，10、从动轮，11、杆库，12、光杆，13、杆端关节轴承，14、关节座，15、同步带，16、涨紧套，17、V型轮，18、深沟球轴承，19、翻边含油轴承，20、框架，21、轴承座，22、双列角接触球轴承，23、芯轴，24、定位销，25、垫片，26、O型圈，27、蝶形弹簧,28、导向销。
具体实施方式
为了更充分的理解本发明的技术内容，下面将结合附图以及具体实施例对本发明作进一步介绍和说明。
实施例
如图1至图3所示，本实施例所示的一种摩擦杆传动装置，包括箱体9以及安装于箱体9上的V型轮组件3、摩擦杆组件4、压紧轮组件2和伺服电机5，伺服电机5设于箱体9下端并与V型轮组件3传动连接，压紧轮组件2设于箱体9上端并与V型轮组件3夹紧摩擦杆组件4，通过伺服电机5带动V型轮组件3转动，V型轮组件3进而与摩擦杆组件4产生静摩擦力，静摩擦力对摩擦杆组件4产生向前的推力，推动摩擦杆组件4向前运动，当摩擦杆组件4运动到指定位置时，产生相反方向的作用力，迫使摩擦杆组件4停下来，从而完成整个运动过程。
如图4至图6所示，摩擦杆组件4包括杆库11、光杆12、杆端关节轴承13以及关节座14，杆库11与杆端关节轴承13分别设于光杆12的两端，关节座14与杆端关节轴承13柔性连接，使光杆12能绕关节座14有一定幅度的旋转，光杆12设于箱体1上端并用压紧轮组件2与V型轮组件3夹紧；杆库11的末端与光杆12连接处存在0.2mm的间隙，在间隙中设有O型圈26支撑，使杆库11与光杆12的刚性连接转为弹性连接。
如图7至图9所示，V型轮组件3包括从动轮10、V型轮17、涨紧套16、深沟球轴承18以及翻边含油轴承19，从动轮10设于V型轮17的长轴末端，从动轮10与V型轮17之间的长轴上设有深沟球轴承18和翻边含油轴承19，深沟球轴承18与翻边含油轴承19构成V型轮17的滚动支撑并设于箱体1内，使从动轮10和V型轮17分别活动设于箱体1的下端和上端，从动轮10通过同步带15与伺服电机5轴上设置的主动轮传动连接，V型轮17与压紧轮组件2夹紧光杆12；其中，翻边含油轴承19通过挤压的方式嵌入箱体9，使V型轮17在整个转动过程中，没有径向运动间隙，确保V型轮17在与光杆12挤压的过程中，不会有相对V型轮17径向方向跳动；V型轮17挤压光杆时，两者紧密接触，当整个传动部件因加工或装配造成V型轮17并没有完全沿轴向运动而是在径向方向存在跳动时，由于杆库11与光杆12为弹性连接，使光杆12能有轻微幅度的抖动，从而减少光杆12因应力集中而造成疲劳破坏的现象。
涨紧套16内装于从动轮10外侧，涨紧套16的内圈与V型轮17的长轴接触，涨紧套16的外圈与从动轮10接触配合，在相对于涨紧套16轴向方向施加力的作用时，涨紧套16的外圈相对内圈作轴向滑动，从而将V型轮17与从动轮10抱死。
如图10至图13所示，压紧轮组件2包括框架20以及设于框架20上的轴承座21、双列角接触球轴承22、蝶形弹簧27、导向销28和定位销24，框架20设于箱体9上端，轴承座21通过导向销28和框架20内侧的导向槽活动安装于框架20上，导向销28一端与框架20过盈连接，另一端与轴承座21成线接触配合，使得轴承座21在移动过程中，始终沿定位销24轴向移动，没有偏摆，此外，导向槽与定位销21位于同一加工方向，车床加工一次加工成型；蝶形弹簧27套设于定位销24上并置于轴承座21上的内孔中，轴承座21上通过芯轴23装配双列角接触球轴承22，双列角接触球轴承22与V型轮17相对并夹紧光杆12；当双列角接触球轴承22存在沿光杆12径向方向的跳动时，轴承座21沿定位销22轴线方向挤压蝶形弹簧27，使蝶形弹簧27沿轴线方向弹性变形，在外力作用终止时，弹性变形恢复，进而使双列角接触球轴承22回到原始位置。
轴承座21下端内侧与双列角接触球轴承22之间设有垫片25，通过更换不同厚度的垫片25来调整双列角接触球轴承22的中心位置，使得双列角接触球轴承22的侧面中心线与光杆12的轴心线垂直且处于同一平面内，从而减少内力矩。
如图2所示，箱体9下端还设有箱体框架1，箱体框架1底部设有可活动的电机座6，伺服电机5安装于电机座6上，电机座6上设有凹头螺钉7，凹头螺钉7用来调节电机座6的位置，通过调节电机座6的位置来调节主动轮与从动轮10上同步带15的松紧度，同步带15的松紧度在合适范围时，用凹头螺钉7上的锁紧螺母8固定电机座6；使得同步带15在整个工作过程中，不会因主动轮和从动轮10的抖动而松脱；同步带15与从动轮10加上与伺服电机5相连的主动轮组成摩擦杆传动装置的减速器组件，起到降低电机转速和提高输出扭矩的作用。
本发明中箱体可实现减速器组件与整机部件的隔离，只要设计一转接板，就可将减速器组件安装在任何用摩擦杆传动方式的传动轴中，这样可提高减速器组件的通用性，便于安装在不同的机器中，为大规模生产提供可能。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以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发明的限制。
Claims (8)
1.一种摩擦杆传动装置，其特征在于：包括箱体以及安装于所述箱体上的V型轮组件、摩擦杆组件、压紧轮组件和伺服电机，所述伺服电机设于所述箱体下端并与所述V型轮组件传动连接，所述压紧轮组件设于所述箱体上端并与所述V型轮组件夹紧所述摩擦杆组件，所述伺服电机带动所述V型轮组件转动，所述V型轮组件进而与所述摩擦杆组件产生静摩擦力，静摩擦力对所述摩擦杆组件产生向前的推力，推动摩擦杆组件向前运动，当摩擦杆组件运动到指定位置时，产生相反方向的作用力，迫使摩擦杆组件停下来，从而完成整个运动过程。
2.根据权利要求1所述的摩擦杆传动装置，其特征在于：所述摩擦杆组件包括杆库、光杆、杆端关节轴承以及关节座，所述杆库与杆端关节轴承分别设于所述光杆的两端，所述关节座与所述杆端关节轴承柔性连接，使光杆能绕关节座有一定幅度的旋转，所述光杆设于所述箱体上端并用所述压紧轮组件与所述V型轮组件夹紧。
3.根据权利要求2所述的摩擦杆传动装置，其特征在于：所述摩擦杆组件还包括O型圈，所述O型圈设于所述杆库的末端与光杆连接处的间隙中，使所述杆库与光杆的刚性连接转为弹性连接。
4.根据权利要求2或3所述的摩擦杆传动装置，其特征在于：所述V型轮组件包括从动轮、V型轮、深沟球轴承以及翻边含油轴承，所述从动轮设于所述V型轮的长轴一端，所述从动轮与所述V型轮之间的长轴上设有深沟球轴承和翻边含油轴承，所述深沟球轴承与翻边含油轴承构成V型轮的滚动支撑并设于所述箱体内，使所述从动轮和V型轮分别活动设于所述箱体的下端和上端，所述从动轮通过同步带与所述伺服电机轴上设置的主动轮传动连接，所述V型轮与所述压紧轮组件夹紧所述光杆；其中所述翻边含油轴承通过挤压的方式嵌入所述箱体。
5.根据权利要求4所述的摩擦杆传动装置，其特征在于：所述V型轮组件还包括涨紧套，所述涨紧套内装于所述从动轮，所述涨紧套的内圈与所述V型轮的长轴接触，所述涨紧套的外圈与所述从动轮接触配合。
6.根据权利要求5所述的摩擦杆传动装置，其特征在于：所述压紧轮组件包括框架以及设于所述框架上的轴承座、双列角接触球轴承、蝶形弹簧、导向销和定位销，所述框架设于所述箱体上端，所述轴承座通过所述导向销活动安装于所述框架上，所述蝶形弹簧套设于所述定位销上并置于所述轴承座上的内孔中，所述轴承座上通过芯轴装配所述双列角接触球轴承，所述双列角接触球轴承与所述V型轮相对并夹紧所述光杆。
7.根据权利要求6所述的摩擦杆传动装置，其特征在于：所述轴承座下端内侧与所述双列角接触球轴承之间设有垫片。
8.根据权利要求7所述的摩擦杆传动装置，其特征在于：所述箱体下端还设有箱体框架，所述箱体框架底部设有可活动的电机座，所述伺服电机安装于所述电机座上，可以通过调节所述电机座的位置来调节所述同步带的松紧度。
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