CN110529573A - 一种高速直线往复运动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高速直线往复运动机构，包括驱动部和活动部，驱动部顶端与动力源连动，且动力源控制驱动部绕轴线旋转，驱动部底端端面设置有以轴心为圆心的一圈滚珠圈，滚珠圈包括若干个滚珠段以及设置在相邻滚珠段之间的间隔段，滚珠段包括以轴心为圆心均匀排列安装的若干个驱动滚珠，活动部一端面开设有与滚珠圈匹配的滚珠槽，滚珠槽包括若干个平面段和凸起段，平面段和凸起段分别与滚珠段和间隔段一一对应，驱动滚珠与平面段槽底贴合，凸起段槽底凸出设置，且凸出高度小于驱动滚珠露出驱动部底面部分的高度。本发明结构简单，成本很低，能够进行超高速直线往复运动，使用寿命高，适用于各种直线往复运动场景，并大大提高功效。

Description

一种高速直线往复运动机构

技术领域

本发明涉及转动配件技术领域，具体涉及一种高速直线往复运动机构。

背景技术

高速冲床送料机、高速开合阀门等设备广泛存在高速往复直线运动场景，通过高速的往复直线运动来控制送料工件的快速夹紧放松以及实现阀门的快速开合。现有的直线往复运动机构一般采用气缸、伺服电机丝杆等机构来实现，其控制不可避免地存在正反向间切换，往复直线运动的频率不高，并且运动机构的使用寿命和精度都不高。而随着超速冲床送料机和超高速开合阀门等设备的普及，需要更加高效、低成本、高寿命的运动机构来实现更加高频稳定的直线往复运动。

因此，开发一种新型的高速直线往复运动机构十分有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速直线往复运动机构，该机构结构简单，成本很低，能够进行超高速直线往复运动，使用寿命高，适用于各种直线往复运动场景，并大大提高功效。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种高速直线往复运动机构，包括驱动部和活动部，所述驱动部顶端与动力源连动，且动力源控制驱动部绕轴线旋转，所述驱动部底端端面设置有以轴心为圆心的一圈滚珠圈，所述滚珠圈包括若干个滚珠段以及设置在相邻滚珠段之间的间隔段，所述滚珠段包括以轴心为圆心均匀排列安装的若干个驱动滚珠，所述活动部一端面开设有与所述滚珠圈匹配的滚珠槽，所述滚珠槽包括若干个平面段和凸起段，所述平面段和凸起段分别与所述滚珠段和间隔段一一对应，所述驱动滚珠与所述平面段槽底贴合，所述凸起段槽底凸出设置，且凸出高度小于所述驱动滚珠露出所述驱动部底面部分的高度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过动力源控制驱动部绕轴线旋转，从而控制滚珠段的驱动滚珠在平面段和凸起段上滑动，当驱动滚珠滑动到凸起段时，活动部被驱动滚珠逐渐朝下方推动，直至驱动滚珠与凸起段的凸出端贴合时，活动部完成最大直线位移，位移为凸起段凸出端槽底与平面段槽底高度差，之后驱动滚珠滑动回平面段，活动部复位，完成直线往复运动，活动部与需要高速直线运动的机构固定，通过将旋转运动高效转化为直线运动，能够高效率的实现直线往复运动，大大提高功效；

2、本发明仅仅采用滚珠来传递直线驱动力，成本很低，结构非常简单，普及性强；

3、本发明直接将动力源的旋转运动通过一次传动转化为直线往复运动，设计十分巧妙，能够达到很高的直线往复频率，满足超高速送料机、高速开关阀门等的需求；

4、本发明通过滚珠来传动，有效减少功率损耗，同时大大提高使用寿命。

本发明的进一步改进方案如下：

进一步的，所述凸起段槽底中部凸起并朝下延伸至两端与所述平面段槽底连接。

通过采用上述方案，凸起端的槽底两端与平面段连接，中部凸出，过度平滑，避免驱动滚珠滑动时受阻，减少功率损耗。

进一步的，所述间隔段包括以轴心为圆心均匀排列安装的若干个支撑滚珠，所述支撑滚珠与所述凸起段的槽底凸出端贴合。

通过采用上述方案，间隔段设置支撑滚珠，当驱动滚珠在平面段滑动时，支撑滚珠与凸起端的槽底凸出端贴合，保证整体受力平衡，过度平滑。

进一步的，所述驱动部底面设有安装槽和卡垫，所述卡垫固定在所述驱动部底面将所述驱动滚珠和支撑滚珠卡设在所述安装槽内形成所述滚珠圈。

进一步的，所述卡垫外环面均匀设有卡扣，所述驱动部外环面设有与所述卡扣匹配的卡槽。

进一步的，所述滚珠段和间隔段的长度相同。

通过采用上述方案，滚珠段和间隔段长度相同，每当驱动滚珠全部落入平面段时，支撑滚珠必定全部落入凸起段，此时活动部处于初始状态；当驱动滚珠全部落入凸起段时，支撑滚珠必定全部落入平面段，此时活动部处于推出状态，驱动部只需要旋转相当于滚珠段与间隔段弧度之和的角度，就可以完成活动部的一次运动，能够增加活动部在初始状态和推出状态间的切换速度，从而提高直线往复运动的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本发明的实施例的最小位移状态状态结构示意图。

图2是本发明的实施例的最大位移状态状态结构示意图。

图3是本发明的实施例的驱动部的结构示意图。

图4是本发明的实施例的活动部的结构示意图。

图中所示：

1、驱动部；101、安装槽；102、卡槽；

2、活动部；

3、滚珠段；301、驱动滚珠；

4、间隔段；401、支撑滚珠；

5、滚珠槽；501、平面段；502、凸起段；

6、卡垫；601、卡扣。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”等仅用于描述目的，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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1-4所示，本实施例提供的一种高速直线往复运动机构，包括驱动部1和活动部2，驱动部1顶端与动力源连动，动力源控制驱动部1绕轴线旋转，具体实施时动力源可以是驱动电机、马达等任一输出旋转作用的驱动装置。

驱动部1底端端面设置有以轴心为圆心的一圈滚珠圈，滚珠圈包括两个滚珠段3以及设置在相邻滚珠段3之间的两个间隔段4。

滚珠段3和间隔段4的长度相同，均为90度。

滚珠段3包括以轴心为圆心均匀排列安装的若干个驱动滚珠301，间隔段4包括以轴心为圆心均匀排列安装的若干个支撑滚珠401。

驱动部1底面设有安装槽101和卡垫6，卡垫6外环面均匀设有卡扣601，驱动部1外环面设有与卡扣601匹配的卡槽102；卡垫6通过卡扣601和卡槽102配合固定在驱动部1底面，将驱动滚珠301和支撑滚珠401卡设在安装槽101内形成滚珠圈。

活动部2底端固定在需进行高速直线往复运动的部件上，活动部2顶面开设有与滚珠圈匹配的滚珠槽5，滚珠槽5包括两个平面段501和两个凸起段502，平面段501和凸起段502分别与滚珠段3和间隔段4一一对应。

凸起段502槽底中部凸起并朝下延伸至两端与平面段501槽底连接，且凸出高度小于驱动滚珠301露出驱动部1底面部分的高度。

驱动滚珠301与平面段501槽底贴合，支撑滚珠401与凸起段502的槽底凸出端贴合。

本实施例的具体工作原理：

1、初始状态下驱动滚轮全部落入平面段501内与平面段501槽底贴合；支撑滚珠401全部落入凸起段502内与凸出端槽底贴合；

2、此时动力源控制驱动部1旋转，驱动滚轮逐渐进入凸起段502内，活动部2受到推力逐渐向外推出，直至驱动部1旋转45度，最前端的驱动滚轮与凸起段502的槽底凸出端贴合，此时活动部2处于最大直线位移处，位移等于凸起段502的槽底凸出端与平面段501槽底高度差；

3、之后驱动部1继续旋转，直至一共旋转了135度时，最后端的驱动滚轮开始脱离凸起段502的槽底凸出端，继续旋转，活动部2开始在设备复位作用下开始复位，直至共旋转180度时，活动部2处于最小位移处，完成直线往复运动。

其中设备的复位作用包括但不限于应用在超高速送料机的放松组件时，工件将上滚筒向上推动的复位力；应用在高速开关阀门时，复位弹簧的作用力；以及应用在其他高速直线场景时具体设置的复位机构，此为本领域技术人员能够知晓的。

本实施例通过动力源控制驱动部1绕轴线旋转，从而控制滚珠段3的驱动滚珠301在平面段501和凸起段502上滑动，当驱动滚珠301滑动到凸起段502时，活动部2被驱动滚珠301逐渐朝下方推动，直至驱动滚珠301与凸起段502的凸出端贴合时，活动部2完成最大直线位移，之后驱动滚珠301滑动回平面段501，活动部2复位，完成直线往复运动，通过将旋转运动高效转化为直线运动，能够高效率的实现直线往复运动，大大提高功效；

本实施例仅仅采用滚珠来传递直线驱动力，成本很低，结构非常简单，普及性强；

本实施例直接将动力源的旋转运动通过一次传动转化为直线往复运动，设计十分巧妙，能够达到很高的直线往复频率，满足超高速送料机、高速开关阀门等的需求；

本发明通过滚珠来传动，有效减少功率损耗，同时大大提高使用寿命。

本实施例凸起端的槽底两端与平面段501连接，中部凸出，过度平滑，避免驱动滚珠301滑动时受阻，减少功率损耗。

本实施例间隔段4设置支撑滚珠401，当驱动滚珠301在平面段501滑动时，支撑滚珠401与凸起端的槽底凸出端贴合，保证整体受力平衡，过度平滑。

本实施例滚珠段3和间隔段4长度相同，每当驱动滚珠301全部落入平面段501时，支撑滚珠401必定全部落入凸起段502，此时活动部2处于初始状态；当驱动滚珠301全部落入凸起段502时，支撑滚珠401必定全部落入平面段501，此时活动部2处于推出状态，驱动部1只需要旋转相当于滚珠段3或间隔段4弧度的角度，就可以完成活动部2的一次运动，能够增加活动部2在初始状态和推出状态间的切换速度，从而提高直线往复运动的效率。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (6)

1.一种高速直线往复运动机构，其特征在于，包括驱动部和活动部，所述驱动部顶端与动力源连动，且动力源控制驱动部绕轴线旋转，所述驱动部底端端面设置有以轴心为圆心的一圈滚珠圈，所述滚珠圈包括若干个滚珠段以及设置在相邻滚珠段之间的间隔段，所述滚珠段包括以轴心为圆心均匀排列安装的若干个驱动滚珠，所述活动部一端面开设有与所述滚珠圈匹配的滚珠槽，所述滚珠槽包括若干个平面段和凸起段，所述平面段和凸起段分别与所述滚珠段和间隔段一一对应，所述驱动滚珠与所述平面段槽底贴合，所述凸起段槽底凸出设置，且凸出高度小于所述驱动滚珠露出所述驱动部底面部分的高度。

2.根据权利要求1所述的一种高速直线往复运动机构，其特征在于，所述凸起段槽底中部凸起并朝下延伸至两端与所述平面段槽底连接。

3.根据权利要求1所述的一种高速直线往复运动机构，其特征在于，所述间隔段包括以轴心为圆心均匀排列安装的若干个支撑滚珠，所述支撑滚珠与所述凸起段的槽底凸出端贴合。

4.根据权利要求3所述的一种高速直线往复运动机构，其特征在于，所述驱动部底面设有安装槽和卡垫，所述卡垫固定在所述驱动部底面将所述驱动滚珠和支撑滚珠卡设在所述安装槽内形成所述滚珠圈。

5.根据权利要求4所述的一种高速直线往复运动机构，其特征在于，所述卡垫外环面均匀设有卡扣，所述驱动部外环面设有与所述卡扣匹配的卡槽。

6.根据权利要求1至5任一所述的一种高速直线往复运动机构，其特征在于，所述滚珠段和间隔段的长度相同。