CN109027157B - 线性模组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种线性模组，属于线性定位技术领域。包括支撑座、通过直线导轨组件安装在所述支撑座上的工作平台、用于带动所述工作平台沿所述直线导轨组件移动的差动传动机构，所述差动传动机构包括设于所述工作平台上的半径不同的差动轮和固定在所述支撑座上的从动轮，两个所述差动轮同步旋转，所述差动轮通过绳索与所述从动轮连接，所述工作平台上设有用于驱动所述差动轮的驱动机构。本发明提供的线性模组，可通过差动轮的设计保障线性模组的定位精度，且结构组成简单，成本较低，值得推广。

Description

线性模组

技术领域

本发明属于线性定位技术领域，更具体地说，是涉及一种线性模组。

背景技术

线性模组是一种能提供直线运动的传动装置，在工业自动化领域有着广泛的应用。当前广泛使用的线性模组主要有同步带式和滚珠丝杠式两种类型，两种传统的线性模组虽然在工业自动化领域广泛应用，并且具备良好性能，但仍然存在一些较为明显的缺点，其中滚珠丝杠式线性模组定位精度高，但是制造成本高，实现大型化设计时精度控制的成本大大提高，同步带式线性模组成本低，但是刚性差、定位精度较低。因此，期待一种线性模组，能够在满足高定位精度前提下，降低产品成本。

发明内容

本发明提供了一种线性模组，旨在解决现有技术中线性模组的精度和成本不能兼顾的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种线性模组，包括：

支撑座；

工作平台，通过直线导轨组件安装在所述支撑座上；

差动传动机构，用于带动所述工作平台沿所述直线导轨组件移动，包括设于所述工作平台上的半径不同的差动轮和固定在所述支撑座上的从动轮，两个所述差动轮同步旋转，所述差动轮通过绳索与所述从动轮连接形成闭环驱动链；

驱动机构，设于所述工作平台上用于驱动所述差动轮。

进一步地，所述从动轮有两个，两个所述从动轮平行布置且位于所述差动轮的两侧，两个所述从动轮的轴线的连线平行于所述直线导轨组件。

进一步地，两个所述差动轮平行布置，每一个所述差动轮包括转轴和套设在所述转轴外部与所述转轴同步旋转的导线轮，两个所述导线轮的外径不同。

进一步地，两个所述转轴平行于所述从动轮的轴线，两个所述转轴上均设有用于实现同步旋转的同步轮。

进一步地，所述同步轮为带轮，两个所述带轮通过同步带连接。

进一步地，两个所述同步轮为尺寸相同且相互啮合的齿轮。

进一步地，两个所述转轴同轴固连，所述转轴的轴线垂直于所述从动轮的轴线。

进一步地，所述驱动机构包括驱动电机、设于所述驱动电机输出端的驱动齿轮，以及与所述驱动齿轮啮合的用于驱动所述转轴旋转的从动齿轮。

进一步地，所述工作平台包括安装在所述直线导轨组件上的下平台和设于所述下平台上方的上平台，所述上平台上设有安装孔，所述差动传动机构位于所述下平台和所述上平台之间。

进一步地，所述直线导轨组件包括平行固设于所述支撑座上的两导轨和与所述导轨滑动连接的滑块，所述工作平台安装在所述滑块上。

本发明提供的线性模组有益效果在于，与现有技术相比，采用差动传动机构将驱动机构的旋转运动转换为差动轮的直线运动，进而带动与差动轮连接的工作平台沿直线导轨组件的相对于支撑座左右直线运动。差动传动机构包括两个半径不同但同步旋转的差动轮以及固定在支撑座上的从动轮，差动轮和从动轮通过缠绕在其上面的绳索形成闭环驱动链，当两个差动轮同步旋转时，由于差动轮半径不同导致两个差动轮两侧的绳索线速度不同、受力不同，闭环驱动链中的从动轮固定，故差动轮向绳索受拉力侧移动，进而带动工作平台沿直线导轨组件移动，实现线性驱动。与滚珠丝杠式线性模组相比，组成结构简单，器件加工方便，成本低廉，且可根据两个差动轮的直径差计算获取差动轮每旋转一周时，工作平台的移动距离，保障线性模组定位精度。本发明提供的线性模组，可通过差动轮的设计保障线性模组的定位精度，且结构组成简单，成本较低，值得推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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是本发明第一实施例的立体分解图；

图2是本发明第一实施例的结构示意图；

图3是本发明第一实施例除去上平台后的结构示意图；

图4是本发明第一实施例的差动传动机构的结构示意图；

图5是本发明第一实施例的除去支撑座的仰视图；

图6是本发明第二实施例的除去上平台的俯视图；

图7是本发明第二实施例的除去上平台和支撑座的结构示意图；

图8是本发明第二实施例的差动传动机构的结构示意图；

图9是本发明第三实施例的除去支撑座的仰视图；

图10是本发明第三实施例的差动传动机构的结构示意图。

其中，各附图标记：

1-支撑座；2-直线导轨组件；21-导轨；22-滑块；3-差动传动机构；30-同步带；31-第一差动轮；32-第二差动轮；33-第一从动轮；34-第二从动轮；35-转轴；36-导线轮；37-带轮；38-齿轮；39-绳索；4-工作平台；41-下平台；42-上平台；43-侧板；5-驱动机构；51-驱动电机；52-电机法兰；53-驱动齿轮；54-从动齿轮；6-盖板。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图4，现对本发明提供的线性模组进行说明。线性模组包括支撑座1、通过直线导轨组件2安装在支撑座1上的工作平台4、用于带动工作平台4沿直线导轨组件2移动的差动传动机构3，差动传动机构3包括设于工作平台4上的半径不同的差动轮和固定在支撑座1上的从动轮，两个差动轮同步旋转，差动轮通过绳索39与从动轮连接，工作平台4单设有用于驱动差动轮的驱动机构5。

具体地，差动轮包括第一差动轮31和第二差动轮32，第一差动轮31的直径小于第二差动轮32的直径，两个差动轮在驱动结构5的驱动下同步旋转，第一差动轮31和第二差动轮32旋转方向相同，绳索39依次缠绕于第一差动轮31、第一从动轮33、第二差动轮32、第二从动轮34上，沿直线导轮组件2的延伸方向，两个从动轮位于两个差动轮的两侧，与两个差动轮和绳索共同构成闭环驱动链。应理解的是，在本实施例中，第一差动轮和第二差动轮旋转方向相同，仅为一个示例性实施例，第一差动轮和第二差动轮的旋转方向也可以相反。同时，本实施例中绳索的缠绕方向仅为一个示例性实施例，也可以采用其他形式的缠绕方向，保障形成闭环驱动链即可。

实际应用中，驱动机构5驱动第二差动轮32旋转，第二差动轮32带动第一差动轮31同步旋转转，第一差动轮31和第二差动轮32半径不同，故缠绕在两个差动轮上的绳索39的旋入和旋出的长度不同，故位于差动轮两端的绳索39受力不同，线速度不同，由于第一从动轮33和第二从动轮34固定不动，受拉端的绳索39带动设于工作平台4上的第一差动轮31和第二差动轮32向受拉力侧靠拢，进而实现工作平台4沿直线导轨组件2进行线性移动。本实施例中，第一差动轮31顺时针旋转时，位于第二从动轮34侧的绳索39受拉，工作平台4向第二从动轮34侧移动，反之，第一差动轮31逆时针旋转时，工作平台4向第一从动轮33侧移动。可设定第一差动轮31和第二差动轮32的直径尺寸，故可获取第一差动轮31和第二差动轮32旋转一周时，绳索39在第一差动轮31和第二差动轮32旋入和旋出的尺寸差，工作平台4的移动距离即为该尺寸差的二分之一。应理解的是，可以设置一个或多个驱动机构，保障第一差动轮和第二差动轮同步旋转即可。

本发明提供的线性模组有益效果在于，与现有技术相比，采用差动传动机构将驱动机构的旋转运动转换为差动轮的直线运动，进而带动与差动轮连接的工作平台沿直线导轨组件的相对于支撑座左右运动。差动传动机构包括两个半径不同但同步旋转的差动轮以及固定在支撑座上的从动轮，差动轮和从动轮通过缠绕在其上面的绳索形成闭环驱动链，当两个差动轮同步旋转时，由于差动轮半径不同导致两个差动轮两侧的绳索线速度不同、受力不同，闭环驱动链中的从动轮固定，故差动轮向绳索受拉力侧移动，进而带动工作平台沿直线导轨组件移动，实现线性驱动。与滚珠丝杠式线性模组相比，组成结构简单，器件加工方便，成本低廉，且可根据两个差动轮的直径差计算获取差动轮每旋转一周时，工作平台的移动距离，保障线性模组定位精度。本发明提供的线性模组，可通过差动轮的设计保障线性模组的定位精度，且结构组成简单，成本较低，值得推广。

进一步地，请参阅图2和图7和图9，作为本发明提供的线性模组的一种具体实施方式，从动轮有两个，两个从动轮平行布置且位于差动轮的两侧，两个从动轮的轴线的连线平行于直线导轨组件2。

具体的，从动轮包括第一从动轮33和第二从动轮34，两个从动轮与第一差动轮31、第二差动轮32和绳索39共同构成闭环驱动链。第一从动轮33和第二从动轮34的轴线的连线平行于直线导轨组件2的延伸方向，故差动轮在绳索的带动下直线运行时受力方向基本与直线导轨组件平行，使运动更加的平滑和方便。

进一步地，请参阅图3至图5，作为本发明提供的线性模组的一种具体实施方式，两个差动轮平行布置，每一个差动轮包括转轴35和套设在转轴35外部与转轴35同步旋转的导线轮36，两个导线轮36的外径不同。

具体地，第一差动轮31包括第一转轴和第一导线轮，第二差动轮32包括第二转轴和第二导线轮，第一导线轮的直径尺寸小于第二导线轮的直径尺寸，绳索39缠绕在导线轮36上。导线轮36和转轴35可拆卸的固定，且和转轴35同步旋转，实际应用中，可以根据工作平台的移动速度，进行导线轮36的更换，有利的，可以仅通过配置多个导线轮实现工作平台移动速度的多级切换，而没有显著增加装置的复杂程度和成本。

进一步地，请参阅图3、图4、图9和图10，作为本发明提供的线性模组的一种具体实施方式，两个转轴35平行于从动轮的轴线，两个转轴35上均设有用于实现同步旋转的同步轮。两个转轴35通过同步轮实现同步旋转，具体地，同步轮位于转轴35的底端，同步轮与导线轮36之间设有间隙，同步轮与转轴35同步旋转。

进一步地，请参阅图4，作为本发明提供的线性模组的一种具体实施方式，同步轮为带轮37，两个带轮37通过同步带30连接实现同步旋转。此时两个转轴35的旋转方向相同。

进一步地，请参阅图9和图10，作为本发明提供的线性模组的一种具体实施方式，两个同步轮为相互啮合的齿轮38，两个齿轮38相互啮合，旋转方向相反，第一差动轮31和第二差动轮32的旋转方向相反，实际应用中第一差动轮31顺时针旋转，第二差动轮32逆时针旋转，此时第一差动轮31和第二差动轮32靠近第一从动轮33侧的绳索39被拉伸，工作平台4靠近第一从动轮33。优选的，两个齿轮38的尺寸相同，此时第一差动轮和第二差动轮的转速相同且转向相反。通过相互啮合的两个齿轮实现第一转轴和第二转轴的同步旋转，同步精度高，同时该齿轮可以直接和驱动机构的驱动齿轮啮合，通过设计该齿轮和驱动机构驱动齿轮的齿数比可以实现驱动机构的减速输出。

进一步地，请参阅图6至图8，作为本发明提供的线性模组的一种具体实施方式，两个转轴35同轴固连，转轴35的轴线垂直于从动轮的轴线。具体地，两个转轴35同轴且固定连接在一起，故两个转轴可实现同步旋转，转轴35的另一端固定安装在工作平台4的侧板43上。转轴35两侧分别设有直径大小不同的导线轮36，构成直径尺寸不同的第一差动轮31和第二差动轮32，第一差动轮31和第二差动轮32共转轴35，且转轴35垂直于第一从动轮33和第二从动轮34的轴线。优选的，转轴35的轴线与第一从动轮33和第二从动轮34共面，此时绳索39处于一个平面上，相比于双转轴的结构，该种结构的差动传动的结构更加简单，占用空间小。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的线性模组的一种具体实施方式，驱动机构5包括驱动电机51、设于驱动电机51输出端的驱动齿轮53，以及与驱动齿轮53啮合的用于驱动转轴35旋转的从动齿轮54。具体地，从动齿轮54与转轴35连接用于驱动转轴35旋转。实际应用中，从动齿轮54套设在转轴35外部，驱动电机51通过电机法兰52固定在工作平台上，驱动机构5跟随工作平台4一起移动。应理解的是，从动齿轮套设在转轴外部仅为一示例性实施例，从动齿轮和转轴的也可以采取其他连接方式。

进一步地，请参阅图5、图7和图9，作为本发明提供的线性模组的一种具体实施方式，工作平台4包括安装在直线导轨组件2上的下平台41和设于下平台41上方的上平台42，上平台42两侧边上设有安装孔，用于安装其他需要移动的设备部件。通过安装孔的设计，可以用于固定各类需要移动的设备部件。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的线性模组的一种具体实施方式，直线导轨组件2包括平行固设于支撑座1的两导轨21和与导轨21滑动连接的滑块22，工作平台4安装在滑块22上。具体的，每一个导轨21上的滑块22数不少于两个，保障工作平台4的安装平稳，牢固。

进一步地，请参阅图1和图2，作为本发明提供的线性模组的一种具体实施方式，还包括盖板6，盖板6与支撑座1构成矩形空间，直线导轨组件2、差动传动机构3和下平台41均位于该矩形空间内部，上平台42的两侧则露出盖板6之外，用于连接其它需要移动的设备部件。盖板6用于保护位于矩形空间内的器件。

进一步地，作为本发明提供的线性模组的一种具体实施方式，还包括设于支撑座1上的用于张紧绳索39的张紧机构，张紧机构位于第二差动轮32附近，包括用于压紧绳索压紧轮和用于驱动压紧轮的驱动缸，压紧轮的移动方向垂直于绳索39的延伸方向。通过设置张紧机构，可以及时对绳索进行张紧，保障绳索始终牢固的缠绕在差动轮上，避免绳索与差动轮之间产生滑动，影响传递精度。应理解的是，张紧机构位于第二差动轮附近仅为一个示例性实施例，也可以安装在其他位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.线性模组，其特征在于：包括

支撑座；

工作平台，通过直线导轨组件安装在所述支撑座上；

差动传动机构，用于带动所述工作平台沿所述直线导轨组件移动，包括设于所述工作平台上的半径不同的差动轮和固定在所述支撑座上的从动轮，两个所述差动轮同步旋转，所述差动轮通过绳索与所述从动轮连接形成闭环驱动链；

驱动机构，设于所述工作平台上用于驱动所述差动轮；两个所述差动轮平行布置，每一个所述差动轮包括转轴和套设在所述转轴外部与所述转轴同步旋转的导线轮，两个所述导线轮的外径不同；两个所述转轴平行于所述从动轮的轴线，两个所述转轴上均设有用于实现同步旋转的同步轮；差动轮包括第一差动轮和第二差动轮，所述从动轮有两个，分别为第一从动轮和第二从动轮，第一差动轮和第二差动轮旋转方向相同，绳索依次缠绕于第一差动轮、第一从动轮、第二差动轮、第二从动轮上，沿直线导轮组件的延伸方向，两个从动轮位于两个差动轮的两侧，与两个差动轮和绳索共同构成闭环驱动链。

2.如权利要求1所述的线性模组，其特征在于：两个所述从动轮平行布置且位于所述差动轮的两侧，两个所述从动轮的轴线的连线平行于所述直线导轨组件。

3.如权利要求1所述的线性模组，其特征在于：所述同步轮为带轮，两个所述带轮通过同步带连接。

4.如权利要求1所述的线性模组，其特征在于：两个所述同步轮为尺寸相同且相互啮合的齿轮。

5.如权利要求1所述的线性模组，其特征在于：所述驱动机构包括驱动电机、设于所述驱动电机输出端的驱动齿轮，以及与所述驱动齿轮啮合的用于驱动所述转轴旋转的从动齿轮。

6.如权利要求1所述的线性模组，其特征在于：所述工作平台包括安装在所述直线导轨组件上的下平台和设于所述下平台上方的上平台，所述上平台上设有安装孔，所述差动传动机构位于所述下平台和所述上平台之间。

7.如权利要求1所述的线性模组，其特征在于：所述直线导轨组件包括平行固设于所述支撑座上的两导轨和与所述导轨滑动连接的滑块，所述工作平台安装在所述滑块上。

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