CN111853058A - 一种圆弧运动机构 - Google Patents

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徐昊
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04—Ball or roller bearings
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Abstract

本发明公开了一种圆弧运动机构，包括弧形导轨机构和同步带驱动机构；所述弧形导轨机构包括导轨和滑块，在导轨上设置有平行的弧形轨道和安装同步带的凹槽，在滑块设置有滚轮，滚轮安装在弧形轨道上，滚轮带动滑块沿着弧形轨道往复移动；所述同步带驱动机构包括电机、同步带轮和同步带，电机的基座与滑块位置固定，同步带轮安装在电机的输出轴上，同步带的一端与凹槽的一端固定，另一端沿着凹槽延伸，绕经惰轮I后伸出凹槽外，绕经同步带轮后再绕经惰轮II后回到凹槽内，最后与凹槽的另一端固定；安装惰轮I和惰轮II的轴与滑块位置固定。本案通过对弧形导轨和适配的驱动机构进行综合改进，能够提高圆弧运动机构的稳定性，并降低制造成本。

Description

一种圆弧运动机构
技术领域
本发明涉及一种圆弧运动机构，可以沿着圆弧形轨道往复移动。
背景技术
对于弧形导轨，市场上已经有较为成熟的产品，比如THK的弧形滚珠导轨、IGUS的弧形滑动导轨、还有其他厂家的滚轮式弧形导轨等。适配弧形导轨的驱动机构有的采用齿轮齿条结构，有的采用同步带传动结构，其中同步带传动结构是较为常见的，多用于自动化设备上进行不同工位间的物料传输。
THK的弧形滚珠导轨和IGUS的弧形滑动导轨的运行稳定性较好，但是造价较高；传统的滚轮式弧形导轨的造价较低，但是运行的稳定性却不高。齿轮齿条结构的运行精度较好，但是存在制作成本高的问题，且齿轮齿条结构维护维修等都极为不便；现有的同步带传动机构中的同步带都是跟随主动轮/齿轮运动的，是首尾相接的结构，占用空间大，比较适合生产加工过程中使用，使用范围受限制。
因此，设计一种运行稳定性好、成本低廉、对空间要求低的弧形导轨及适配的驱动机构是目前一个需要解决的技术问题。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种圆弧运动机构，通过对弧形导轨和适配的驱动机构进行综合改进，以提高圆弧运动机构的稳定性，并降低制造成本、扩大应用范围。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种圆弧运动机构，包括弧形导轨机构和同步带驱动机构；所述弧形导轨机构包括导轨和滑块，在导轨上设置有平行的弧形轨道和安装同步带的凹槽，在滑块设置有滚轮，滚轮安装在弧形轨道上，滚轮带动滑块沿着弧形轨道往复移动；所述同步带驱动机构包括电机、同步带轮和同步带，电机的基座与滑块位置固定，同步带轮安装在电机的输出轴上，同步带的一端与凹槽的一端固定，另一端沿着凹槽延伸，绕经惰轮I后伸出凹槽外，绕经同步带轮后再绕经惰轮II后回到凹槽内，最后与凹槽的另一端固定；安装惰轮I和惰轮II的轴与滑块位置固定；通过惰轮压紧同步带，并尽可能将同步带限制在凹槽内，保证整个运动机构工作的稳定性。
本案采用了加工制造成本较低的滚轮式弧形导轨和同步带传动机构，不同的是，我们采用了同步带两端固定的结构，这样同步带在整个运动机构工作的过程中是不发生移动的，也不必设计出封闭的环形轨道，我们可以根据移动范围的实际需求设计弧形轨道的长度，适配地设计凹槽及同步带的长度和位置，极大地提高了整个运动机构设计的灵活性（包括形状和尺寸）。
具体的，所述弧形轨道为V型凸起结构，所述滚轮上设置有V型槽结构， V型槽结构卡在V型凸起结构上形成滚轮导向机构；相对现有的滚轮式弧形导轨，我们对导向槽的结构进行了设计，一方面是为了适配导轨上同时设计弧形轨道和凹槽的结构，尽可能地降低整个运动机构的尺寸，另一方面采用V型结构使得在导向过程中，V型槽和V型凸起的两个侧面能够保持接触，提高运动的稳定性。
具体的，所述惰轮I和惰轮II将同步带压在凹槽内，惰轮I和惰轮II接触同步带的圆柱表面的最小间距小于同步带轮接触同步带的圆柱表面的直径；该设计是为了夹紧同步带，提高整个运动机构的稳定性。
具体的，所述弧形轨道有两个，分别设置在导轨的内外两侧弧形侧面上；所述滚轮有两组，分别安装在内外两侧弧形侧面上的弧形轨道上；该设计采用两组弧形轨道不仅能够提高整个运动机构的稳定性，还能够提高滑块和导轨的连接稳定性，避免滑块发生环绕轨道的旋转；特别适配V型槽、V型凸起的结构。
具体的，所述导轨的外侧弧形侧面上设置凹槽和一条弧形轨道。
具体的，所述同步带和同步带轮组合成齿带机构，啮合传动能够提高传动的准确性。
有益效果：本发明提供的圆弧运动机构，采用了加工制造成本较低的滚轮式弧形导轨和同步带传动机构，不同的是，我们采用了同步带两端固定的结构，这样同步带在整个运动机构工作的过程中是不发生移动的，也不必设计出封闭的环形轨道，我们可以根据移动范围的实际需求设计弧形轨道的长度，适配地设计凹槽及同步带的长度和位置，极大地提高了整个运动机构设计的灵活性（包括形状和尺寸）。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中包括：1-滑块；2-电机；3-同步带；4-同步带轮；5-滚轮；6-惰轮；7-导轨。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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。
如图1所示为一种圆弧运动机构，包括弧形导轨机构和同步带驱动机构。
所述弧形导轨机构包括导轨7和滑块1，在导轨7上设置有平行的弧形轨道和安装同步带3的凹槽，所述弧形轨道有两个，分别设置在导轨7的内外两侧弧形侧面上；凹槽设置在导轨外侧7的弧形侧面上。
所述滑块1为板状结构，在滑块1的一个侧面上固定有六根轴；其中四根轴用于安装四个适配弧形轨道的滚轮5，分别对应内侧弧形侧面的两个滑轮5和对应外侧弧形侧面的两个滑轮5；另外两根轴用于安装惰轮I和惰轮II，两个安装惰轮6的轴的中心线间距小于两个对应外侧弧形侧面安装的滑轮5。尽可能设计各轴的位置与弧形轨道对称中心线对称，以提高整个运动机构的平稳性。所述弧形轨道为V型凸起结构，所述滚轮5上设置有V型槽结构， V型槽结构卡在V型凸起结构上形成滚轮导向机构，滚轮5带动滑块1沿着弧形轨道往复移动。
所述同步带驱动机构包括电机2、同步带轮4和同步带3，电机2的基座与滑块1位置固定，同步带轮4安装在电机2的输出轴上，同步带3的一端与凹槽的一端固定，另一端沿着凹槽延伸，绕经惰轮I后伸出凹槽外，绕经同步带轮4后再绕经惰轮II后回到凹槽内，最后与凹槽的另一端固定；通过惰轮I和惰轮II将同步带3压在凹槽内，惰轮I和惰轮II接触同步带3的圆柱表面的最小间距小于同步带轮4接触同步带3的圆柱表面的直径。
在该案中，我们设计两条轨道的高度相同，而凹槽的高度要高于两条轨道的高度，因此在安装两个惰轮6与四个滑轮5时，滑轮5的高度是低于惰轮6的高度的。同时，在本案中，我们将同步带3设计成齿带，适配的同步带轮设计为齿轮，以提高传动的准确性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种圆弧运动机构，包括弧形导轨机构和同步带驱动机构；其特征在于：所述弧形导轨机构包括导轨（7）和滑块（1），在导轨（7）上设置有平行的弧形轨道和安装同步带（3）的凹槽，在滑块（1）设置有滚轮（5），滚轮（5）安装在弧形轨道上，滚轮（5）带动滑块（1）沿着弧形轨道往复移动；所述同步带驱动机构包括电机（2）、同步带轮（4）和同步带（3），电机（2）的基座与滑块（1）位置固定，同步带轮（4）安装在电机（2）的输出轴上，同步带（3）的一端与凹槽的一端固定，另一端沿着凹槽延伸，绕经惰轮I后伸出凹槽外，绕经同步带轮（4）后再绕经惰轮II后回到凹槽内，最后与凹槽的另一端固定；安装惰轮I和惰轮II的轴与滑块（1）位置固定。
2.根据权利要求1所述的圆弧运动机构，其特征在于：所述弧形轨道为V型凸起结构，所述滚轮（5）上设置有V型槽结构， V型槽结构卡在V型凸起结构上形成滚轮导向机构。
3.根据权利要求1或2所述的圆弧运动机构，其特征在于：所述惰轮I和惰轮II将同步带（3）压在凹槽内，惰轮I和惰轮II接触同步带（3）的圆柱表面的最小间距小于同步带轮（4）接触同步带（3）的圆柱表面的直径。
4.根据权利要求1或2所述的圆弧运动机构，其特征在于：所述弧形轨道有两个，分别设置在导轨（7）的内外两侧弧形侧面上；所述滚轮（5）有两组，分别安装在内外两侧弧形侧面上的弧形轨道上。
5.根据权利要求1或2所述的圆弧运动机构，其特征在于：所述导轨（7）的外侧弧形侧面上设置凹槽和一条弧形轨道。
6.根据权利要求1或2所述的圆弧运动机构，其特征在于：所述同步带（3）和同步带轮（4）组合成齿带机构。
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