CN108045861B - 一种固定角度旋转机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种固定角度的旋转机构。主要包括:基座、步进电机、电机安装座、同步带轮、同步带、直线导轨、滑片、平面凸轮、旋转轴、滑动销、深沟球轴承、固定轴和凸轮从动件，步进电机的轴段上安装有同步带轮，同步带轮上啮合有同步带，同步带固定在滑片上，滑片固定在直线导轨的滑块上，步进电机通过同步带轮带动同步带往复转动的同时，滑片在直线导轨上往复直线运动。滑片在直线导轨上的直线运动通过平面凸轮的导槽和凸轮从动件的配合转化为带动旋转轴的固定角度旋转。本发明的固定角度旋转机构简单可靠、结构小巧紧凑，旋转机构在两个极限位置能够实现自锁，能自动补偿凸轮导槽和从动件之间的间隙，提高旋转位置控制精度。

Description

一种固定角度旋转机构
技术领域
本发明涉及旋转设备技术领域，尤其涉及一种固定角度旋转机构。
背景技术
旋转机构在各种机械设备中应用广泛。
现有技术中的一种旋转底座的实现方法为：通过直线运动的齿条和旋转运动的齿轮啮合实现定角度旋转。该方法的缺点为：齿轮齿条传动的结构简单，但是不能实现自锁，并且齿条和齿轮之间存在间隙，不能对旋转运动精确定位。
现有技术中的一种定角度旋转机构的实现方法为：通过伺服电机加减速器驱动，行程开关限制转动角度。该方法的缺点为：通过伺服电机加行程开关实现定角度旋转的机构，要求电机位置控制精度高，而且需要增加锁紧部件，实现在固定位置的自锁，由此会使结构复杂，成本增加。
发明内容
本发明的实施例提供了一种固定角度旋转机构，以解决上述现有技术的问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
一种固定角度的旋转机构，包括：基座(1)、步进电机(2)、电机安装座(3)、同步带轮(4)、同步带(5)、直线导轨(6)、调节螺钉(9)、限位片(10)、行程开关(11)、(12)、滑片(13)、平面凸轮(14)、旋转轴(17)、弹簧(18)、螺母(19)、滑动销(20)、深沟球轴承(23)、固定轴(24)和凸轮从动件(25)；
所述步进电机(2)通过电机安装座(3)固定在基座(1)上，所述步进电机(2)的轴段上安装有所述同步带轮(4)，所述同步带轮(4)上啮合有同步带(5)，所述同步带(5)的中间通过限位片(10)固定在所述滑片(13)上，所述滑片(13)通过螺钉固定在所述直线导轨(6)的滑块上，所述直线导轨(6)的导轨固定在所述基座(1)上，所述步进电机(2)通过所述同步带轮(4)带动所述同步带(5)往复转动的同时，所述滑片(13)在所述直线导轨(6)上往复直线运动；
所述平面凸轮(14)通过两个滑动销(20)定位在所述滑片(13)上，并通过所述弹簧(18)压在所述滑片(13)上表面，所述弹簧(18)的弹力通过所述螺母(19)进行调节，所述固定轴(24)通过螺钉安装在基座(1)上，所述固定轴(24)的上端安装有所述深沟球轴承(23)，所述旋转轴(17)安装在深沟球轴承(23)的内圈，所述旋转轴(17)的上端通过两个定位销(22)和螺钉固定一个轴向定位片(21)，所述凸轮从动件(25)与轴向定位片(21)通过过盈配合固定；
所述滑片(13)在所述直线导轨(6)上的直线运动通过所述平面凸轮(14)的导槽和所述凸轮从动件(25)的配合转化为带动所述旋转轴(17)的固定角度旋转。
进一步地，所述凸轮从动件(25)为端部为半球形状的直销，凸轮从动件(25)沿着旋转轴(17)的轴线转动一定角度，实现旋转轴(17)的固定角度旋转,平面凸轮(14)沿着滑动轴(20)上下浮动。
进一步地，所述基座(1)侧壁上安装有两个行程开关(11)、(12)，所述滑片(13)在直线导轨(6)上往复直线运动的运动范围由所述两个行程开关(11)、(12)之间的位置决定。
进一步地，所述旋转机构还包括张紧轮(7)、张紧座(8)和调节螺钉(9)，所述张紧轮(7)固定安装在所述同步带(5)的一端的张紧座(8)上，所述张紧座(8)固定在基座(1)上，所述张紧座(8)通过调节螺钉(9)实现对同步带(5)的张紧。
进一步地，所述两个滑动销(20)上各套有一个弹簧(18)，所述弹簧(18)的一端压在所述平面凸轮(14)的上表面，另一端通过螺母(19)限位，通过调节螺母(19)的位置实现对所述弹簧(18)压紧力的调节。
进一步地，所述平面凸轮(14)的导槽由两个直线段和一个圆弧段组成，当所述凸轮从动件(25)运动到两个直线段时，所述凸轮从动件(25)的转动方向与所述平面凸轮(14)的直线导槽段方向垂直，所述平面凸轮(14)的导槽限制所述凸轮从动件(25)沿着旋转轴(17)轴线的运动，从而实现自锁。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的固定角度旋转机构具有机构简单可靠、结构小巧紧凑和易于安装调试的有益效果，旋转机构在两个极限位置能够实现自锁，平面凸轮机构能够自动补偿凸轮导槽和从动件之间的间隙，提高旋转位置控制精度。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种固定角度的旋转机构的俯视图；
图2为本发明实施例提供的一种固定角度的旋转机构的轴测图1；
图3为本发明实施例提供的一种固定角度的旋转机构的轴测图2；
图4为本发明实施例提供的一种固定角度的旋转机构的剖视图1；
图5为本发明实施例提供的一种固定角度的旋转机构的剖视图2。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本发明实施例提供的一种固定角度的旋转机构的俯视图如图1所示，
包括：基座(1)、步进电机(2)、电机安装座(3)、同步带(5)、张紧轮(7)、张紧座(8)、调节螺钉(9)、限位片(10)、行程开关(11)、(12)、滑片(13)、平面凸轮(14)。
本发明实施例提供的一种固定角度的旋转机构的轴测图1如图2所示，
包括：基座(1)、步进电机(2)、电机安装座(3)、同步带轮(4)、同步带(5)、直线导轨(6)、张紧轮(7)、调节螺钉(9)。
本发明实施例提供的一种固定角度的旋转机构的轴测图2如图3所示，
包括：直线导轨(6)、张紧轮(7)、张紧座(8)、调节螺钉(9)、滑片(13)、平面凸轮(14)、弹簧(18)、螺母(19)。
本发明实施例提供的一种固定角度的旋转机构的剖视图1如图4所示，
包括：滑片(13)、平面凸轮(14)、旋转轴(17)、弹簧(18)、螺母(19)、滑动销(20)、轴向定位片(21)、定位销(22)、深沟球轴承(23)、固定轴(24)。
本发明实施例提供的一种固定角度的旋转机构的剖视图2如图5所示，
包括：直线导轨(6)、滑片(13)、平面凸轮(14)、旋转轴(17)、弹簧(18)、螺母(19)、滑动销(20)、轴向定位片(21)、凸轮从动件(25)和螺钉(26)。上述旋转机构可以将直线运动通过转化机构转化为在固定角度范围内旋转，其中直线运动通过步进电机加同步带实现，转化机构为平面凸轮机构。该旋转机构在两个极限位置能够实现自锁，其中平面凸轮机构能够自动补偿凸轮导槽和从动件之间的间隙，提高旋转位置控制精度。
上述旋转机构中的基座(1)固定不动，步进电机(2)通过电机安装座(3)固定在基座(1)上，电机轴段安装有同步带轮(4)，同步带轮(4)上啮合有同步带(5)，同步带(5)的另一端的张紧轮(7)固定在张紧座(8)上，张紧座(8)固定在基座(1)上，张紧座(8)与调节螺钉(9)为螺纹连接，通过调节螺钉(9)可以调节张紧座沿着皮带移动实现对同步带(5)的张紧。
同步带(5)中间通过限位片(10)固定在滑片(13)上，滑片(13)通过螺钉固定在直线导轨(6)的滑块上，直线导轨(6)的导轨固定在基座(1)上。基座(1)侧壁上安装有两个行程开关(11)、(12)，步进电机(2)带动同步带(5)往复转动的时候，滑片(13)在直线导轨(6)上往复直线运动，滑片(13)的运动范围由两个行程开关(11)、(12)之间的位置决定。
固定轴(24)通过螺钉安装在基座(1)上，固定轴(24)的上端安装有深沟球轴承(23)，旋转轴(17)安装在深沟球轴承(23)的内圈，旋转轴(17)的上端通过两个定位销(22)和螺钉固定一个轴向定位片(21)，凸轮从动件(25)与轴向定位片(21)通过过盈配合固定，其中凸轮从动件(25)是一个端部为半球形状的直销，凸轮从动件(25)沿着旋转轴(17)的轴线转动一定角度则可以实现旋转轴(17)的固定角度旋转。
平面凸轮(14)通过两个滑动销(20)定位在滑片(13)上。上述滑片(13)在直线导轨(6)上的直线运动通过一个平面凸轮(14)导槽和凸轮从动件(25)的配合转化为带动旋转轴(17)的固定角度旋转。为了保证平面凸轮(14)的导槽斜面和凸轮从动件(25)的半球始终保持高副接触配合，滑动销(20)上各套有一个弹簧(18)，弹簧(18)的一端压在平面凸轮(14)上表面，平面凸轮(14)可以沿着滑动轴(20)上下浮动，另一端通过螺母(19)限位，通过调节螺母(19)的位置可以实现对弹簧(18)压紧力的调节。上述结构能够在加工及安装定位要求不高的情况下，保证平面凸轮(14)与凸轮从动件(25)始终保持接触，从而能够始终定位旋转轴的位置。
上述平面凸轮(14)的导槽由两个直线段和一个圆弧段组成，上述直线段和圆弧段的数值范围可以根据不同转动角度设计。当凸轮从动件(25)运动到上述平面凸轮(14)的导槽中的两个直线段时，凸轮从动件(25)的转动方向与平面凸轮(14)的直线导槽段方向垂直，平面凸轮(14)的导槽会限制凸轮从动件(25)沿着旋转轴(17)轴线的运动，从而实现自锁。
本发明实施例中的步进电机加同步带实现的直线传动可以替换为齿轮齿条或者丝杠螺母等其他直线运动形式。
本发明实施例中的旋转运动可以替换为其他销轴连接等旋转运动形式。
本发明实施例中的平面凸轮导槽形状可以替换为其他直线或者曲线段；平面凸轮的导槽斜面与从动件的半球面形状可以替换为其他形状。
本发明实施例中的平面凸轮浮动机构可以替换为其他碟簧或者拉簧等压紧方式。
综上所述，本发明实施例提供的固定角度旋转机构具有机构简单可靠、结构小巧紧凑和易于安装调试的有益效果，旋转机构在两个极限位置能够实现自锁，平面凸轮机构能够自动补偿凸轮导槽和从动件之间的间隙，提高旋转位置控制精度。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种固定角度的旋转机构，其特征在于，包括：基座(1)、步进电机(2)、电机安装座(3)、同步带轮(4)、同步带(5)、直线导轨(6)、调节螺钉(9)、限位片(10)、行程开关(11)、(12)、滑片(13)、平面凸轮(14)、旋转轴(17)、弹簧(18)、螺母(19)、滑动销(20)、深沟球轴承(23)、固定轴(24)和凸轮从动件(25)；
所述步进电机(2)通过电机安装座(3)固定在基座(1)上，所述步进电机(2)的轴段上安装有所述同步带轮(4)，所述同步带轮(4)上啮合有同步带(5)，所述同步带(5)的中间通过限位片(10)固定在所述滑片(13)上，所述滑片(13)通过螺钉固定在所述直线导轨(6)的滑块上，所述直线导轨(6)的导轨固定在所述基座(1)上，所述步进电机(2)通过所述同步带轮(4)带动所述同步带(5)往复转动的同时，所述滑片(13)在所述直线导轨(6)上往复直线运动；
所述平面凸轮(14)通过两个滑动销(20)定位在所述滑片(13)上，并通过所述弹簧(18)压在所述滑片(13)上表面，所述弹簧(18)的弹力通过所述螺母(19)进行调节，所述固定轴(24)通过螺钉安装在基座(1)上，所述固定轴(24)的上端安装有所述深沟球轴承(23)，所述旋转轴(17)安装在深沟球轴承(23)的内圈，所述旋转轴(17)的上端通过两个定位销(22)和螺钉固定一个轴向定位片(21)，所述凸轮从动件(25)与轴向定位片(21)通过过盈配合固定；
所述滑片(13)在所述直线导轨(6)上的直线运动通过所述平面凸轮(14)的导槽和所述凸轮从动件(25)的配合转化为带动所述旋转轴(17)的固定角度旋转；
所述凸轮从动件(25)为端部为半球形状的直销，凸轮从动件(25)沿着旋转轴(17)的轴线转动一定角度，实现旋转轴(17)的固定角度旋转,平面凸轮(14)沿着滑动销(20)上下浮动；
所述基座(1)侧壁上安装有两个行程开关(11)、(12)，所述滑片(13)在直线导轨(6)上往复直线运动的运动范围由所述两个行程开关(11)、(12)之间的位置决定；
所述平面凸轮(14)的导槽由两个直线段和一个圆弧段组成，当所述凸轮从动件(25)运动到两个直线段时，所述凸轮从动件(25)的转动方向与所述平面凸轮(14)的直线导槽段方向垂直，所述平面凸轮(14)的导槽限制所述凸轮从动件(25)沿着旋转轴(17)轴线的运动，从而实现自锁。
2.根据权利要求1所述的固定角度的旋转机构，其特征在于，所述旋转机构还包括张紧轮(7)、张紧座(8)和调节螺钉(9)，所述张紧轮(7)固定安装在所述同步带(5)的一端的张紧座(8)上，所述张紧座(8)固定在基座(1)上，所述张紧座(8)通过调节螺钉(9)实现对同步带(5)的张紧。
3.根据权利要求2所述的固定角度的旋转机构，其特征在于，所述两个滑动销(20)上各套有一个弹簧(18)，所述弹簧(18)的一端压在所述平面凸轮(14)的上表面，另一端通过螺母(19)限位，通过调节螺母(19)的位置实现对所述弹簧(18)压紧力的调节。
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