CN111846021A - 一种精准多角度锁紧机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械运动方面的锁紧机构，具体地说是一种精准多角度锁紧机构，包括驱动装置、锁紧装置、角度控制装置和机构外壳，驱动装置安装在锁紧装置上，用以驱动锁紧装置；锁紧装置和角度控制装置分别安装在机构外壳上，锁紧装置包括锁紧壳体、蜗杆、蜗杆轴、蜗轮及锁紧轴，从动带轮、蜗杆、蜗杆轴、蜗轮、锁紧轴固定在锁紧壳体上，在驱动装置的作用下，带动蜗轮转动，达到调节锁紧轴角度的目的；角度控制装置包括锁紧轴抱闸及角度传感器，锁紧轴抱闸用于在断电状态下对锁紧轴锁死，锁紧轴不发生偏移，角度传感器用于实时检测锁紧轴的角度位置，达到精确锁紧的目标。本发明具有结构轻量化、模块化、锁紧精度高，易于安装、操控精准的特点。

Description

一种精准多角度锁紧机构
技术领域
本发明涉及机械运动方面的锁紧机构，具体地说是一种精准多角度锁紧机构。
背景技术
目前，随着机械机构设计方面的不断改革创新，特别是近几年机器人领域的飞速发展，其工作环境既可能是结构化环境，也可能是未知不定的非结构环境，因此对移动平台的多变性要求越来越高，需要适应各种复杂的地形和环境。这就要求设计出各种模块化机构，用以满足移动平台多变性的需求。
发明内容
为了解决移动平台多变性问题，提高移动平台的适应能力，本发明的目的在于提供一种精准多角度锁紧机构，用于完成多变性移动平台作业。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括驱动装置、锁紧装置、角度控制装置及机构外壳，其中锁紧装置及角度控制装置分别安装于机构外壳上，所述驱动装置固定在锁紧装置上；所述锁紧装置包括锁紧壳体、蜗杆轴、蜗杆、蜗轮及锁紧轴，该锁紧壳体固定在所述机构外壳上，所述蜗杆轴转动安装于锁紧壳体内部，该蜗杆轴上安装有随蜗杆轴旋转的蜗杆，所述锁紧轴的一端转动安装于锁紧壳体内，另一端与所述角度控制装置连接，该锁紧轴上安装有与所述蜗杆啮合传动的蜗轮；所述驱动装置包括动力源及传动装置，该动力源固定在锁紧壳体上，输出端通过传动装置与所述蜗杆轴相连；所述动力源通过传动装置驱动蜗杆轴旋转，所述蜗杆随蜗杆轴同步旋转，通过与所述蜗轮的啮合，带动所述锁紧轴旋转，进而调节锁紧轴的角度。
其中：所述角度控制装置包括锁紧轴抱闸、角度传感器、抱闸底座及抱闸上盖，该抱闸底座固定在所述机构外壳上，所述抱闸上盖固定在抱闸底座上；所述锁紧轴抱闸及角度传感器均安装于抱闸底座内部，所述锁紧轴的另一端插入锁紧轴抱闸中，所述角度传感器的测量轴插入锁紧轴的另一端中。
所述锁紧轴抱闸的轴向中心线、角度传感器测量轴的轴向中心线与锁紧轴的轴向中心线共线。
所述动力源为驱动电机，所述传动装置包括驱动带轮、传动皮带及从动带轮，该驱动电机通过电机固定座固定在锁紧壳体上，所述电机固定座的一侧设有安装于锁紧壳体上的带轮固定座，所述驱动带轮位于电机固定座及带轮固定座之间，该驱动带轮的两侧分别通过带轮轴承与电机固定座和带轮固定座转动连接，所述驱动电机通过电机固定座和带轮固定座固定在锁紧壳体上，所述从动带轮安装在蜗杆轴上，并通过所述传动皮带与驱动带轮相连。
所述驱动装置及锁紧壳体的一端均位于机构外壳内部，所述锁紧壳体的另一端位于机构外壳外部。
所述蜗杆轴的两端通过蜗杆轴承转动安装于锁紧壳体内部，该蜗杆轴的两端均固接有蜗杆端盖，每端的所述蜗杆轴承通过同一端的蜗杆端盖及蜗杆轴上的轴肩限位。
所述锁紧壳体上设有锁紧壳盖，所述锁紧轴的一端通过锁紧轴承分别与锁紧壳体及锁紧壳盖转动连接，该锁紧轴一端的端部紧固有对锁紧轴承进行限位的锁紧端盖。
所述蜗杆轴的轴向中心线与锁紧轴的轴向中心线垂直但不相交。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明突破电机直驱锁紧机构的理念，采用带轮—蜗轮蜗杆驱动锁紧机构的方式，提供运动力矩大。
2.本发明可多角度锁紧，能达到0度至180度之间任意角度锁紧，以适应不同角度需求。
3.本发明提供锁紧时，在锁紧轴抱闸的作用下，锁紧力矩大，且无间隙，真正达到高精度。
4.本发明锁紧机构轻量化、一体化、环境适应性强，易于安装、操控精准。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明拿掉机构外壳后的立体结构示意图；
图3为本发明驱动装置和锁紧装置的结构示意图；
图4为本发明锁紧装置和角度控制装置的结构示意图；
其中：1为驱动装置，2为锁紧装置，3为角度控制装置，4为机构外壳，5为驱动电机，6为驱动带轮，7为电机固定座，8为带轮固定座，9为带轮轴承，10为传动皮带，11为锁紧壳体，12为从动带轮，13为蜗杆轴，14为蜗杆，15为蜗杆轴承，16为蜗杆端盖，17为蜗轮，18为锁紧轴，19为锁紧壳盖，20为锁紧轴承，21为锁紧端盖，22为锁紧轴抱闸，23为角度传感器，24为抱闸底座，25为抱闸上盖。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～4所示，本发明包括驱动装置1、锁紧装置2、角度控制装置3及机构外壳4，其中锁紧装置2及角度控制装置3分别安装于机构外壳4上，驱动装置1位于机构外壳4内部，并固定在锁紧装置2上。
驱动装置1包括动力源、传动装置、电机固定座7及带轮固定座8，本实施例的动力源为驱劝电机5，本实施例的传动装置包括驱动带轮6、传动皮带10及从动带轮12，驱动电机5通过电机固定座7固定在锁紧装置2的锁紧壳体11上，电机固定座7的一侧设有固定在锁紧壳体11上的带轮固定座8，驱动带轮6位于电机固定座7及带轮固定座8之间，该驱动带轮6的两侧分别通过带轮轴承9与电机固定座7和带轮固定座8转动连接，驱动电机5通过电机固定座7和带轮固定座8固定在锁紧壳体11上。驱动电机5带动驱动带轮6旋转，通过传动皮带10为锁紧装置2提供动力。
本实施例的锁紧装置2包括锁紧壳体11、蜗杆轴13、蜗杆14、蜗杆轴承15、蜗杆端盖16、蜗轮17、锁紧轴18、锁紧壳盖19、锁紧轴承20及锁紧端盖21，锁紧壳体11固定在机构外壳4上，锁紧壳体11的一端均位于机构外壳4内部，另一端位于机构外壳4外部。蜗杆轴13的两端通过蜗杆轴承15转动安装于锁紧壳体11内部，并通过蜗杆轴承15支撑于锁紧壳体11内，该蜗杆轴13的两端均固接有蜗杆端盖16，每端的蜗杆轴承15通过同一端的蜗杆端盖16及蜗杆轴13上的轴肩限位。从动带轮12安装在蜗杆轴13上，并通过传动皮带10与驱动带轮6相连。蜗杆轴13上还安装有随蜗杆轴13旋转的蜗杆14。锁紧壳体11上设有锁紧壳盖19，锁紧轴18的一端通过锁紧轴承20分别与锁紧壳体11及锁紧壳盖19转动连接，该锁紧轴18一端的端部紧固有对锁紧轴承20进行限位的锁紧端盖21；锁紧轴18的另一端与角度控制装置3连接，该锁紧轴18上安装有与蜗杆14啮合传动的蜗轮17，驱动装置1中的传动皮带10为从动带轮12提供驱动力矩，通过蜗杆轴13带动蜗杆14旋转，蜗杆14和蜗轮17相啮合，蜗杆轴13的轴向中心线与锁紧轴18的轴向中心线垂直但不相交，两个轴向中心线的垂直度和距离精度保证了蜗杆14和蜗轮17的啮合，蜗轮17在蜗杆14的带动下旋转，将驱动力矩传递给锁紧轴18，为锁紧轴18的不同角度变化提供动力，达到调节角度的目的。
本实施例的角度控制装置3包括锁紧轴抱闸22、角度传感器23、抱闸底座24及抱闸上盖25，抱闸底座24固定在机构外壳4上，抱闸上盖25固定在抱闸底座24上；锁紧轴抱闸22及角度传感器23均安装于抱闸底座24内部，锁紧轴18的另一端插入锁紧轴抱闸22中，角度传感器23的测量轴插入锁紧轴18的另一端中；本实施例的锁紧轴抱闸22的轴向中心线、角度传感器23测量轴的轴向中心线与锁紧轴18的轴向中心线共线，保证锁紧轴抱闸22和角度传感器23有效工作。角度传感器23能够精确测量出锁紧轴18的偏转角度，以达到高精度测量的目的；锁紧轴18未达到预定锁紧角度时，锁紧轴抱闸22处于给电松开状态，锁紧轴18达到预定锁紧角度时，锁紧轴抱闸22断电抱紧，且无间隙，真正达到高精度锁紧的目标。
本发明的锁紧轴抱闸22为市购产品，购置于无锡山北机电公司，型号为WSB-8。
本发明的工作原理为：
驱动电机5通过驱动带轮6、传动皮带10为从动带轮12提供扭转力矩，从而驱动蜗杆14旋转，达到驱动锁紧装置2的目的。
锁紧装置2通过蜗杆14和蜗轮17高精度啮合，将驱动电机5提供的驱动力矩传递给锁紧轴18，达到调节角度的目标，以适应不同的机构锁紧要求。
角度控制装置3通过角度传感器23实时精确测量出锁紧轴18的偏转角度，进而达到测量精准定位的目的；锁紧轴抱闸用于在断电状态下对锁紧轴锁死，锁紧轴不发生偏移，通过锁紧轴抱闸22松开或抱紧锁紧轴18，实现能提供大抱紧力高精度的锁紧装置机构。

Claims (8)

1.一种精准多角度锁紧机构，其特征在于：包括驱动装置(1)、锁紧装置(2)、角度控制装置(3)及机构外壳(4)，其中锁紧装置(2)及角度控制装置(3)分别安装于机构外壳(4)上，所述驱动装置(1)固定在锁紧装置(2)上；所述锁紧装置(2)包括锁紧壳体(11)、蜗杆轴(13)、蜗杆(14)、蜗轮(17)及锁紧轴(18)，该锁紧壳体(11)固定在所述机构外壳(4)上，所述蜗杆轴(13)转动安装于锁紧壳体(11)内部，该蜗杆轴(13)上安装有随蜗杆轴(13)旋转的蜗杆(14)，所述锁紧轴(18)的一端转动安装于锁紧壳体(11)内，另一端与所述角度控制装置(3)连接，该锁紧轴(18)上安装有与所述蜗杆(14)啮合传动的蜗轮(17)；所述驱动装置(1)包括动力源及传动装置，该动力源固定在锁紧壳体(11)上，输出端通过传动装置与所述蜗杆轴(13)相连；所述动力源通过传动装置驱动蜗杆轴(13)旋转，所述蜗杆(14)随蜗杆轴(13)同步旋转，通过与所述蜗轮(17)的啮合，带动所述锁紧轴(18)旋转，进而调节锁紧轴(18)的角度。
2.根据权利要求1所述的精准多角度锁紧机构，其特征在于：所述角度控制装置(3)包括锁紧轴抱闸(22)、角度传感器(23)、抱闸底座(24)及抱闸上盖(25)，该抱闸底座(24)固定在所述机构外壳(4)上，所述抱闸上盖(25)固定在抱闸底座(24)上；所述锁紧轴抱闸(22)及角度传感器(23)均安装于抱闸底座(24)内部，所述锁紧轴(18)的另一端插入锁紧轴抱闸(22)中，所述角度传感器(23)的测量轴插入锁紧轴(18)的另一端中。
3.根据权利要求2所述的精准多角度锁紧机构，其特征在于：所述锁紧轴抱闸(22)的轴向中心线、角度传感器(23)测量轴的轴向中心线与锁紧轴(18)的轴向中心线共线。
4.根据权利要求1所述的精准多角度锁紧机构，其特征在于：所述动力源为驱动电机(5)，所述传动装置包括驱动带轮(6)、传动皮带(10)及从动带轮(12)，该驱动电机(5)通过电机固定座(7)固定在锁紧壳体(11)上，所述电机固定座(7)的一侧设有安装于锁紧壳体(11)上的带轮固定座(8)，所述驱动带轮(6)位于电机固定座(7)及带轮固定座(8)之间，该驱动带轮(6)的两侧分别通过带轮轴承(9)与电机固定座(7)和带轮固定座(8)转动连接，所述驱动电机(5)通过电机固定座(7)和带轮固定座(8)固定在锁紧壳体(11)上，所述从动带轮(12)安装在蜗杆轴(13)上，并通过所述传动皮带(10)与驱动带轮(6)相连。
5.根据权利要求1所述的精准多角度锁紧机构，其特征在于：所述驱动装置(1)及锁紧壳体(11)的一端均位于机构外壳(4)内部，所述锁紧壳体(11)的另一端位于机构外壳(4)外部。
6.根据权利要求1所述的精准多角度锁紧机构，其特征在于：所述蜗杆轴(13)的两端通过蜗杆轴承(15)转动安装于锁紧壳体(11)内部，该蜗杆轴(13)的两端均固接有蜗杆端盖(16)，每端的所述蜗杆轴承(15)通过同一端的蜗杆端盖(16)及蜗杆轴(13)上的轴肩限位。
7.根据权利要求1所述的精准多角度锁紧机构，其特征在于：所述锁紧壳体(11)上设有锁紧壳盖(19)，所述锁紧轴(18)的一端通过锁紧轴承(20)分别与锁紧壳体(11)及锁紧壳盖(19)转动连接，该锁紧轴(18)一端的端部紧固有对锁紧轴承(20)进行限位的锁紧端盖(21)。
8.根据权利要求1所述的精准多角度锁紧机构，其特征在于：所述蜗杆轴(13)的轴向中心线与锁紧轴(18)的轴向中心线垂直但不相交。
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