CN109645773A - 一种丝杆螺母副驱动的回转机构 - Google Patents

Abstract

一种丝杆螺母副驱动的回转机构，包括马达基座、驱动马达、丝杆、螺母、螺母座、导向杆、连杆、回转运动主体、转轴、转轴座、弹簧和弹簧丝；丝杆和导向杆相平行地设置于马达基座上，丝杆与驱动马达连接且其上套接螺母，螺母固定于螺母座上，螺母座上设有导轨配合孔，导向杆上套有弹簧；螺母座、连杆回转运动主体通过球形结构和球形凹槽过盈配合的方式依次连接，连杆上设有弹簧丝，回转运动主体上安装有转轴，转轴的两端分别安装于一转轴座上。利用微步驱动的步进电机，通过丝杆螺母副和平面四连杆机构，将螺母座的直线运动转化为回转运动主体的回转运动。整体结构精简且能实现高精度的微步调整和自锁，适应任何需要回转的元件，有效降低了成本。

Description

一种丝杆螺母副驱动的回转机构

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其涉及回转机构，特别是一种丝杆螺母副驱动的回转机构。

背景技术

现有技术中，将抬头显示器光学元件从待机位置调整到工作位置的精密回转装置多采用蜗轮蜗杆、多级齿轮组减速传动等方式，其结构复杂，需要设计多级减速才能达到当前系统要求，也有采用丝杠螺母副驱动的升降机构以及平移装置，但仅能将旋转运动转变为单向运动，难以实现工作位置的微调需求。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种丝杆螺母副驱动的回转机构。

本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：一种丝杆螺母副驱动的回转机构，包括马达基座、驱动马达、丝杆、螺母、螺母座、导向杆、连杆、回转运动主体、转轴、转轴座、弹簧和弹簧丝；所述的驱动马达安装于马达基座上，驱动马达与丝杆的一端连接，所述的丝杆的另一端安装于马达基座上，丝杆上套接有相配合的螺母，所述的螺母固定于螺母座上，所述的螺母座上设有导轨配合孔，所述的导轨配合孔内穿设有导向杆，所述的导向杆与丝杆相平行设置且导向杆的两端安装于马达基座上，导向杆上套有弹簧，所述的弹簧设置于螺母座的一侧和马达基座之间；所述的螺母座上设有第一球形结构，所述的连杆的一端设有与第一球形结构相配合的第一球形凹槽，连杆的一端与螺母座通过第一球形凹槽与第一球形结构过盈配合的方式相连接，连杆的另一端设有第二球形凹槽，所述的回转运动主体上设有与第二球形凹槽相配合的第二球形结构，回转运动主体与连杆的另一端过第二球形结构与第二球形凹槽过盈配合的方式相连接，所述的连杆上设有弹簧丝，所述的弹簧丝的两端分别延伸至第一球形凹槽和第二球形凹槽内，并分别与第一球形结构和第二球形结构接触配合，所述的回转运动主体上安装有转轴，所述的转轴的两端分别安装于一转轴座上。

进一步地，所述的弹簧设置于螺母座上导轨配合孔的靠近驱动马达的一端和马达基座之间。更进一步地，所述的导轨配合孔的靠近驱动马达的一端设有一环形的凸缘，所述的弹簧的一端套设固定于凸缘上。

进一步地，所述的螺母座的运动方向所在直线在转轴的径向平面上，或螺母座的运动方向所在直线与转轴的径向平面相平行。更进一步地，所述的螺母座的运动方向所在直线在连杆运动构成的平面上，或螺母座的运动方向所在直线与连杆运动构成的平面相平行。

进一步地，所述的转轴与回转运动主体为一体式结构。

进一步地，所述的驱动马达为步进电机。

进一步地，所述的弹簧为线性弹簧。

进一步地，还包括开关和控制器，所述的开关设置在螺母座的运动方向上，所述的控制器与开关和驱动马达连接，控制器通过螺母座与开关接触来确认回转运动主体的零位，当螺母座与开关接触时，开关发送信号给控制器，控制器控制驱动马达工作。更进一步地，所述的开关安装于马达基座上且靠近丝杆的另一端所在侧设置。

与现有技术相比，本发明的优点在于：利用微步驱动的步进电机，通过丝杆螺母副配合，将驱动轴的回转运动转化为螺母座的直线运动，再通过平面四连杆机构中的螺母座与连杆相互作用，将直线运动转化为回转运动主体的回转运动，并设置有弹簧和弹簧丝，能有效地消除运动副之间的间隙，实现在任意位置自锁。整个回转机构的结构精简且能实现高精度的微步调整和自锁。与传统的涡轮蜗杆和多级齿轮传动方案相比，本回转机构能够有效地降低成本，可以应用到任意需要回转运动调整的元件上。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图。

图2为本发明一实施例的分解示意图。

图中标注如下：

1马达基座

2驱动马达

3丝杆

4螺母

5螺母座

501螺母固定孔

502导轨配合孔

503第一球形结构

6导向杆

7连杆

701第一球形凹槽

702第二球形凹槽

8镜子

801第二球形结构

9转轴

10转轴座

11弹簧

12弹簧丝

13开关。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本发明的范围。

如图1和图2所示，一种丝杆螺母副驱动的回转机构，包括马达基座1、驱动马达2、丝杆3、螺母4、螺母座5、导向杆6、连杆7、回转运动主体、转轴9、转轴座10、弹簧11和弹簧丝12。

所述的马达基座1位置固定，所述的驱动马达2通过螺钉固定连接于马达基座1上，驱动马达2通过联轴器与丝杆3的一端连接，所述的丝杆3的另一端通过轴承安装于马达基座1上，丝杆3上套接有相配合的螺母4，所述的螺母4固定于螺母座5上，所述的螺母座5上设有螺母固定孔501和导轨配合孔502，所述的螺母座5上的导轨配合孔502内穿设有导向杆6，所述的导向杆6与丝杆3相平行设置且导向杆6的两端通过过盈配合的方式连接于马达基座1上。当驱动马达2驱动丝杆3转动，丝杆3上的螺母4带动螺母座5一起沿着导向杆6做直线运动。

所述的螺母座5上设有第一球形结构503，所述的连杆7的一端设有与第一球形结构503相配合的第一球形凹槽701，连杆7的一端与螺母座5通过第一球形凹槽701与第一球形结构503过盈配合的方式相连接，连杆7的另一端设有第二球形凹槽702，所述的回转运动主体上设有与第二球形凹槽702相配合的第二球形结构801，回转运动主体与连杆7的另一端过第二球形结构801与第二球形凹槽702过盈配合的方式相连接，回转运动主体上安装有转轴9，所述的转轴9作为回转运动主体的回转中心轴，转轴9的两端分别通过轴套安装于一转轴座10上，所述的转轴座10位置固定。所述的丝杆3、连杆7、回转运动主体、马达基座1和转轴座10的固定面、以及这些部件间的连接部件和连接结构构成平面四连杆机构。其中，所述的螺母座5的运动方向所在直线在转轴9的径向平面上，或螺母座5的运动方向所在直线与转轴9的径向平面相平行；当螺母座5做直线运动，螺母座5通过连杆7带动回转运动主体绕转轴9做回转运动。

所述的导向杆6上套有弹簧11，所述弹簧11设置于导轨配合孔502的一侧和马达基座1之间，弹簧11用于消除螺母4和丝杆3之间配合的间隙，防止空回。

所述的连杆7上设有弹簧丝12，所述的弹簧丝12的两端分别延伸至第一球形凹槽701和第二球形凹槽702内，并分别与第一球形结构503和第二球形结构801接触配合，弹簧丝12用于吸收第一球形结构503和第二球形结构801之间的间隙。

本实施例中，所述的回转运动主体为镜子8，所述的转轴9与镜子8为一体式结构，所述的螺母座5的运动方向所在直线与转轴9的径向平面相平行，所述的连杆7运动构成的平面与螺母座5的运动方向所在直线也相平行。

所述的镜子8在工作位置时与水平方向的夹角小于在待机位置时与水平方向的夹角，镜子8在工作位置时，弹簧11被压缩，弹簧11压紧力最大，镜子8在待机位置时，弹簧11变形量最小，弹簧11能够实现镜子8在工作位置的更大的自锁力，达到更好的平衡效果。

所述的弹簧11设置于导轨配合孔502的靠近驱动马达2的一端和马达基座1之间，更具体地，所述的导轨配合孔502的靠近驱动马达2的一端设有一环形的凸缘，所述的弹簧11的一端套设固定于凸缘上。所述的驱动马达2为步进电机且微步驱动，所述的弹簧11为线性弹簧11，使得回转机构的动作精度得到提高。

所述的弹簧丝12的两端折弯呈圆弧状，弹簧丝12对任意球形凹槽的干涉量约为弹簧丝12直径的一半。

所述的开关13通过螺钉固定连接于马达基座1上且靠近马达基座1上的丝杆3的另一端所在侧设置。

还包括开关13和控制器，所述的开关13设置在螺母座5的运动方向上，所述的控制器通过螺母座5与开关13接触来确认回转运动主体的零位，当螺母座5与开关13接触时，开关13发送信号给控制器，控制器控制驱动马达2工作。

工作原理：当螺母座5未与位开关13接触时，镜子8在待机位置，镜子8与水平方向的夹角较大，弹簧11变形量最小。当控制器驱动马达2驱动丝杆3转动，丝杆3上的螺母4带动螺母座5一起沿着导向杆6做直线运动，使得螺母座5与位开关13接触时，螺母座5通过连杆7带动镜子8转动至工作位置。

需要说明的是，上述回转运动主体可以是任意需要回转运动调整的其他元件。

应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是对本发明的限制。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型，且以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种丝杆螺母副驱动的回转机构，其特征在于，包括马达基座、驱动马达、丝杆、螺母、螺母座、导向杆、连杆、回转运动主体、转轴、转轴座、弹簧和弹簧丝；所述的驱动马达安装于马达基座上，驱动马达与丝杆的一端连接，所述的丝杆的另一端安装于马达基座上，丝杆上套接有相配合的螺母，所述的螺母固定于螺母座上，所述的螺母座上设有导轨配合孔，所述的导轨配合孔内穿设有导向杆，所述的导向杆与丝杆相平行设置且导向杆的两端安装于马达基座上，导向杆上套有弹簧，所述的弹簧设置于螺母座的一侧和马达基座之间；所述的螺母座上设有第一球形结构，所述的连杆的一端设有与第一球形结构相配合的第一球形凹槽，连杆的一端与螺母座通过第一球形凹槽与第一球形结构过盈配合的方式相连接，连杆的另一端设有第二球形凹槽，所述的回转运动主体上设有与第二球形凹槽相配合的第二球形结构，回转运动主体与连杆的另一端过第二球形结构与第二球形凹槽过盈配合的方式相连接，所述的连杆上设有弹簧丝，所述的弹簧丝的两端分别延伸至第一球形凹槽和第二球形凹槽内，并分别与第一球形结构和第二球形结构接触配合，所述的回转运动主体上安装有转轴，所述的转轴的两端分别安装于一转轴座上。

2.根据权利要求1所述的丝杆螺母副驱动的回转机构，其特征在于，所述的弹簧设置于螺母座上导轨配合孔的靠近驱动马达的一端和马达基座之间。

3.根据权利要求2所述的丝杆螺母副驱动的回转机构，其特征在于，所述的导轨配合孔的靠近驱动马达的一端设有一环形的凸缘，所述的弹簧的一端套设固定于凸缘上。

4.根据权利要求1所述的丝杆螺母副驱动的回转机构，其特征在于，所述的螺母座的运动方向所在直线在转轴的径向平面上，或螺母座的运动方向所在直线与转轴的径向平面相平行。

5.根据权利要求4所述的丝杆螺母副驱动的回转机构，其特征在于，所述的螺母座的运动方向所在直线在连杆运动构成的平面上，或螺母座的运动方向所在直线与连杆运动构成的平面相平行。

6.根据权利要求1所述的丝杆螺母副驱动的回转机构，其特征在于，所述的转轴与回转运动主体为一体式结构。

7.根据权利要求1-6任一项所述的丝杆螺母副驱动的回转机构，其特征在于，所述的驱动马达为步进电机。

8.根据权利要求7所述的丝杆螺母副驱动的回转机构，其特征在于，所述的弹簧为线性弹簧。

9.根据权利要求8所述的丝杆螺母副驱动的回转机构，其特征在于，还包括开关和控制器，所述的开关设置在螺母座的运动方向上，所述的控制器与开关和驱动马达连接，控制器通过螺母座与开关接触来确认回转运动主体的零位，当螺母座与开关接触时，开关发送信号给控制器，控制器控制驱动马达工作。

10.根据权利要求9所述的丝杆螺母副驱动的回转机构，其特征在于，所述的开关安装于马达基座上且靠近丝杆的另一端所在侧设置。