CN109681486B - 一种带伺服缸的矢量回转机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带伺服缸的矢量回转机构，其结构简单，输出转角达到360°，其机械效率高、可靠性高。其包括两个直线伺服缸，具体为第一直线伺服缸、第二直线伺服缸，两个所述直线伺服缸在空间上成90°布置，其还包括回转机构外壳，所述回转机构外壳上设置有输入转臂轴、输出转轴，输入转臂轴插装于输出转轴的径向一定位结构内，输出转轴插装于所述回转机构外壳的输出转轴孔的轴承内圈，输入转臂轴和输出转轴的中心轴的间距为r，两个直线伺服缸均布置于回转机构外壳的内腔内，两个直线伺服缸通过第一连接座固接连接，其中一个直线伺服缸输出端控制横向运动，形成直角坐标系的横轴；另一个直线伺服缸输出端控制纵向运动，形成直角坐标系的纵轴。

Description

一种带伺服缸的矢量回转机构

技术领域

本发明涉及伺服缸的技术领域，具体为一种带伺服缸的矢量回转机构。

背景技术

目前，能实现负载的旋转运动的伺服缸有以下两大类：

1）活塞式摆动伺服缸（包括齿轮齿条式、螺旋活塞式、链式、曲柄式及来复式）均是采用机械结构实现负载的旋转运动。但机械结构自身所固有的摩擦力、死区、寿命都极大的影响它的使用。

2）叶片式摆动伺服缸，无需任何变速机构，可实现负载的旋转运动。但运动部位的密封困难，加工复杂，价格昂贵。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种带伺服缸的矢量回转机构，其结构简单，输出转角达到360°，其机械效率高、可靠性高。

一种带伺服缸的矢量回转机构，其特征在于：其包括两个直线伺服缸，具体为第一直线伺服缸、第二直线伺服缸，两个所述直线伺服缸在空间上成90°布置，其还包括回转机构外壳，所述回转机构外壳上设置有输入转臂轴、输出转轴，所述输入转臂轴插装于所述输出转轴的径向一定位结构内，所述输出转轴插装于所述回转机构外壳的输出转轴孔的轴承内圈，所述输入转臂轴和所述输出转轴的中心轴的间距为r，两个直线伺服缸均布置于所述回转机构外壳的内腔内，两个所述直线伺服缸通过第一连接座固接连接，其中一个直线伺服缸输出端控制横向运动，形成直角坐标系的横轴；另一个直线伺服缸输出端控制纵向运动，形成直角坐标系的纵轴；两个直线伺服缸运动组合形成一个直角坐标系的平面，一个直线伺服缸位置固定，另一个直线伺服缸通过所述第一连接座固接于位置固定的直线伺服缸的输出端，控制器分别通过独立的电磁阀连接两个所述直线伺服缸的输入端，另一个直线伺服缸的输出端的末端为输出点，所述输出点连接输入转臂轴的连接端，所述控制器控制输入转臂轴以输出转轴的中心轴为圆心、做半径为r的圆周运动，两个所述直线伺服缸的输出端的活动距离均不小于2r。

其进一步特征在于：

第一直线伺服缸的第一输出端的运动方向形成直角坐标系的横轴、第二直线伺服缸的第二输出端的运动方向形成直角坐标系的纵轴，两个直线伺服缸运动组合形成一个直角坐标系的平面，所述第一直线伺服缸的第一活塞杆的长度方向两端分别定位于所述回转机构外壳的对应位置，所述第一直线伺服缸的第一缸体沿着第一活塞杆的长度方向做直角坐标系的横向运动，所述第一缸体通过所述第一连接座固接所述第二直线伺服缸，所述第二直线伺服缸的第二缸体沿着第二活塞杆的长度方向做直角坐标系的纵向运动，所述第二缸体的对应于所述输入转臂轴的连接端的位置固接所述输入转臂轴的连接端；

所述第一缸体通过第一连接座连接所述第二活塞杆的长度方向一端，所述第二活塞杆的长度方向另一端定位于第二连接座的对应位置，所述第二连接座上设置有第一直线轴承，所述第一直线轴承的贯穿孔内插装有第一导轨，所述第一导轨的两端分别固装于所述回转机构外壳的对应位置，所述第一导轨平行于所述第一活塞杆布置设置；

所述第二缸体的一侧固接有第二直线轴承，所述第二直线轴承的贯穿孔内插装有第二导轨，所述第二导轨的长度方向两端分别固接于所述第一连接座、第二连接座的对应位置，所述第二导轨平行于所述第二活塞杆布置，所述第二直线轴承、第二导轨确保第二缸体的Y轴向运动稳固可靠；

所述第一连接座包括但不限于为安装座、直线固定架、L型固定架、Z型固定架以及空间固定架；

所述控制器通过第一线路连接所述第一电磁阀的输入端，所述第一电磁阀的输出端连接所述第一直线伺服缸的输入端，所述控制器通过第二线路连接所述第二电磁阀的输入端，所述第二电磁阀的输出端连接所述第二直线伺服缸的输入端；

优选地，所述直角坐标系为XY坐标系，所述控制器在工作状态下实时计算圆周上的输出点的下一运动点的坐标和此时的坐标的矢量差值，然后分解到对应的X坐标轴和Y坐标轴上，之后驱动第一缸体、第二缸体做对应的矢量动作，使得输出点以半径r做圆周运动。

采用本发明后，由控制器发出指令，驱动电磁阀控制其中一个直线伺服缸的输出横轴方向的运动，同时由控制器发出指令，驱动对应的电磁阀控制另外一个直线伺服缸输出纵轴方向的运动，两个直线伺服缸的输出运形成矢量作用，使输入转臂轴以半径r做圆周运动，最终使输出转轴做旋转运动，其结构简单，输出转角达到360°，其机械效率高、可靠性高。

附图说明

图1为本发明的具体实施例的立体图结构示意图；

图2为图1的侧视图剖视结构示意图；

图3为图1的俯视图剖视结构示意图；

图4为本发明所建立XY坐标平面；

图中序号所对应的名称如下：

第一直线伺服缸1、第一活塞杆101、第一缸体102、第二直线伺服缸2、第二活塞杆201、第二缸体202、回转机构外壳3、输出转轴孔31、轴承32、输入转臂轴4、输出转轴5、定位结构51、第一连接座6、第二连接座7、第一直线轴承8、第一导轨9、第二直线轴承10、第二导轨11。

具体实施方式

一种带伺服缸的矢量回转机构，见图1-图4：其包括两个直线伺服缸，具体为第一直线伺服缸1、第二直线伺服缸2，两个直线伺服缸在空间上成90°布置，其还包括回转机构外壳3，回转机构外壳3上设置有输入转臂轴4、输出转轴5，输入转臂轴4插装于输出转轴5的径向一定位结构51内，输出转轴5插装于回转机构外壳3的输出转轴孔31的轴承32的内圈，输入转臂轴4和输出转轴5的中心轴的间距为r，两个直线伺服缸均布置于回转机构外壳3的内腔内，两个直线伺服缸通过第一连接座6固接连接，其中一个直线伺服缸的输出端的运动方向为直角坐标系的横向运动、另一个直线伺服缸的输出端的运动方向为直角坐标系的纵向运动，两个直线伺服缸运动组合形成一个直角坐标系的平面，一个直线伺服缸位置固定，另一个直线伺服缸通过第一连接座6固接于位置固定的直线伺服缸，控制器分别通过独立的电磁阀连接两个直线伺服缸的输入端（图中未画出、属于现有成熟的连接结构），另一个直线伺服缸的输出端的末端为输出点，输出点连接输入转臂轴4的连接端，控制器控制输入转臂轴4以输出转轴5的中心轴为圆心、做半径为r的圆周运动，两个直线伺服缸的输出端的活动距离均不小于2r。

具体实施例、见图1-图3：直角坐标系为XY坐标系，第一直线伺服缸1的第一输出端的运动方向为X坐标系的横向运动、第二直线伺服缸2的第二输出端的运动方向为Y坐标系的纵向运动，两个直线伺服缸运动组合形成一个XY坐标系的平面，第一直线伺服缸1的第一活塞杆101的长度方向两端分别定位于回转机构外壳3的对应位置，第一直线伺服缸1的第一缸体102沿着第一活塞杆101的长度方向做X坐标系的横向运动，第一缸体102通过第一连接座6固接第二直线伺服缸2，第二直线伺服缸2的第二缸体202沿着第二活塞杆201的长度方向做Y坐标系的纵向运动，第二缸体202的对应于输入转臂轴4的连接端的位置固接输入转臂轴4的连接端；

第一缸体102通过第一连接座6连接第二活塞杆201的长度方向一端，第二活塞杆201的长度方向另一端定位额于第二连接座7的对应位置，第二连接座7上设置有第一直线轴承8，第一直线轴承8的贯穿孔内插装有第一导轨9，第一导轨9的两端分别固装于回转机构外壳3的对应位置，第一导轨9平行于第一活塞杆101布置设置；

第二缸体202的一侧固接有第二直线轴承10，第二直线轴承10的贯穿孔内插装有第二导轨11，第二导轨11的长度方向两端分别固接于第一连接座6、第二连接座7的对应位置，第二导轨11平行于第二活塞杆201布置，第二直线轴承10、第二导轨11确保第二缸体202的Y轴向运动稳固可靠；

第一连接座6包括但不限于为普通连接座、直线固定架、L型固定架、Z型固定架以及空间固定架，第一连接座6的具体形态根据空间位置确定；

控制器通过第一线路连接第一电磁阀的输入端，第一电磁阀的输出端连接第一直线伺服缸的输入端，控制器通过第二线路连接第二电磁阀的输入端，第二电磁阀的输出端连接第二直线伺服缸的输入端；

控制器在工作状态下实时计算圆周上的输出点的下一运动点的坐标和此时的坐标的矢量差值，然后分解到对应的X坐标轴和Y坐标轴上，之后驱动第一缸体、第二缸体做对应的矢量动作，使得输出点以半径r做圆周运动。

具体实施例的工作原理如下：圆周上的任意一点都可分解为X坐标系上的一个点和Y坐标系上的一个点，反之，通过X坐标系上的一个点和Y坐标系上的一个点就可得到圆周上的任意一个点。通过若干个点的组合就可形成一个圆，见图4中点1（X1、Y1）、点2（X2、Y2）、点3（X3、Y3）、点4（X4、Y4）；由控制器发出指令，驱动电磁阀控制第一缸体输出X轴方向的运动，同时由控制器发出指令，驱动对应的电磁阀控制第缸体输出Y轴方向的运动，第一缸体和第二缸体输出运动形成矢量作用，使输入转臂轴以半径r做圆周运动，最终使输出转轴做旋转运动，其结构简单，输出转角达到360°，其机械效率高、可靠性高。

以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (3)

1.一种带伺服缸的矢量回转机构，其特征在于：其包括两个直线伺服缸，具体为第一直线伺服缸、第二直线伺服缸，两个所述直线伺服缸在空间上成90°布置，其还包括回转机构外壳，所述回转机构外壳上设置有输入转臂轴、输出转轴，所述输入转臂轴插装于所述输出转轴的径向一定位结构内，所述输出转轴插装于所述回转机构外壳的输出转轴孔的轴承内圈，所述输入转臂轴和所述输出转轴的中心轴的间距为r，两个直线伺服缸均布置于所述回转机构外壳的内腔内，两个所述直线伺服缸通过第一连接座固接连接，第一直线伺服缸的第一输出端的运动方向形成直角坐标系的横轴、第二直线伺服缸的第二输出端的运动方向形成直角坐标系的纵轴，两个直线伺服缸运动组合形成一个直角坐标系的平面，所述第一直线伺服缸的第一活塞杆的长度方向两端分别定位于所述回转机构外壳的对应位置，所述第一直线伺服缸的第一缸体沿着第一活塞杆的长度方向做直角坐标系的横向运动，所述第一缸体通过所述第一连接座固接所述第二直线伺服缸，所述第二直线伺服缸的第二缸体沿着第二活塞杆的长度方向做直角坐标系的纵向运动，所述第二缸体的对应于所述输入转臂轴的连接端的位置固接所述输入转臂轴的连接端；控制器分别通过独立的电磁阀连接两个所述直线伺服缸的输入端，第二直线伺服缸的输出端的末端为输出点，所述输出点连接输入转臂轴的连接端，所述控制器控制输入转臂轴以输出转轴的中心轴为圆心、做半径为r的圆周运动，两个所述直线伺服缸的输出端的活动距离均不小于2r；

所述第一缸体通过第一连接座连接所述第二活塞杆的长度方向一端，所述第二活塞杆的长度方向另一端定位于第二连接座的对应位置，所述第二连接座上设置有第一直线轴承，所述第一直线轴承的贯穿孔内插装有第一导轨，所述第一导轨的两端分别固装于所述回转机构外壳的对应位置，所述第一导轨平行于所述第一活塞杆布置设置；

所述第二缸体的一侧固接有第二直线轴承，所述第二直线轴承的贯穿孔内插装有第二导轨，所述第二导轨的长度方向两端分别固接于所述第一连接座、第二连接座的对应位置，所述第二导轨平行于所述第二活塞杆布置；

所述直角坐标系为XY坐标系，所述控制器在工作状态下实时计算圆周上的输出点的下一运动点的坐标和此时的坐标的矢量差值，然后分解到对应的X坐标轴和Y坐标轴上，之后驱动第一缸体、第二缸体做对应的矢量动作，使得输出点以半径r做圆周运动。

2.如权利要求1所述的一种带伺服缸的矢量回转机构，其特征在于：所述第一连接座包括但不限于为安装座、直线固定架、L型固定架、Z型固定架以及空间固定架。

3.如权利要求1所述的一种带伺服缸的矢量回转机构，其特征在于：所述控制器通过第一线路连接第一电磁阀的输入端，所述第一电磁阀的输出端连接所述第一直线伺服缸的输入端，所述控制器通过第二线路连接第二电磁阀的输入端，所述第二电磁阀的输出端连接所述第二直线伺服缸的输入端。