CN112192557A - 一种基于丝杆同步绕绳单电机驱动的精密绳驱定位装置 - Google Patents

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Abstract

一种基于丝杆同步绕绳单电机驱动的精密绳驱定位装置，它涉及一种精密绳驱定位装置，具体涉及一种基于丝杆同步绕绳单电机驱动的精密绳驱定位装置。本发明为了解决现有绳驱装置的滚筒加工复杂，转动部件的转动惯量较大且存在摩擦损耗、效率较低的问题。本发明的左侧板竖直设置在底板上表面的左侧，右侧板设置在底板上表面的右侧，顶板水平设置，顶板的右端与右侧板的上端连接，侧板安装在底板的上表面上；所述驱动机构安装在底板板上，所述精密同步绕绳机构的左端与左侧板的内侧连接，所述精密同步绕绳机构的右端与右侧板的内侧连接，所述驱动机构通过所述传动机构与所述精密同步绕绳机构连接。本发明属于机电技术领域。

Description

一种基于丝杆同步绕绳单电机驱动的精密绳驱定位装置
技术领域
本发明涉及一种精密绳驱定位装置，具体涉及一种基于丝杆同步绕绳单电机驱动的精密绳驱定位装置，属于机电技术领域。
背景技术
绳驱装置广泛应用于高速摄像、微重力模拟、并联平台或机器人、吊运设备等领域，具有巨大的应用前景，如何进行绳长的精确控制一直是绳驱装置追求的重要目标之一。现有绳驱装置通过在滚筒上加工出螺旋式的沟道来限制绳索的轨迹，依据绳索在沟道的位置来计算绳长；这种方法滚筒加工复杂，保证沟槽的加工精度相比于圆柱面更加困难，并且一旦滚筒确定，绳索的排列也将无法更改；现有基于丝杆螺母运动副的绳驱装置的丝杆与底座固定，滚筒连同3根连接轴、两侧板作为螺母副绕丝杆转动的同时产生轴向运动，合成绕绳动作，这种设计由于转动部件的转动惯量较大，还存摩擦损耗，效率较低。
发明内容
本发明为解决现有绳驱装置的滚筒加工复杂，转动部件的转动惯量较大且存在摩擦损耗、效率较低的问题，进而提出一种基于丝杆同步绕绳单电机驱动的精密绳驱定位装置。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括机架、驱动机构、传动机构和精密同步绕绳机构；所述机架包括底板、左侧板、右侧板、顶板和侧板；底板水平设置，左侧板竖直设置在底板上表面的左侧，右侧板设置在底板上表面的右侧，顶板水平设置，顶板的左端与左侧板的上端连接，顶板的右端与右侧板的上端连接，侧板安装在底板的上表面上；所述驱动机构安装在底板板上，所述精密同步绕绳机构的左端与左侧板的内侧连接，所述精密同步绕绳机构的右端与右侧板的内侧连接，所述驱动机构通过所述传动机构与所述精密同步绕绳机构连接。
进一步的，所述驱动机构包括电机、减速器和电机固定法兰；电机固定法兰固定安装在底板上，减速器安装在电机固定法兰上，电机的转动轴通过减速器与所述传动机构连接。
进一步的，所述传动机构包括第一同步轮、第二同步轮和第一同步带；第一同步轮固定套装在减速器的输出轴上，第二同步轮于所述精密同步绕绳机构的左端连接，第一同步轮通过第一同步带与第二同步轮连接。
进一步的，所述精密同步绕绳机构包括滚筒、第三同步轮、第四同步轮、第二同步带和滚珠丝杠组件，滚筒的左端与左侧板转动连接，滚筒的右端与右侧板转动连接，第三同步轮与滚筒的右端固定连接，第四同步轮与所述滚珠丝杠组件的右端连接，第三同步轮通过第二同步带与第四同步轮连接，所述滚珠丝杠组件的左端与左侧板连接，所述滚珠丝杠组件的右端与右侧板连接。
进一步的，所述精密同步绕绳机构还包括滚筒左端固定法兰和滚筒右端固定法兰；滚筒的左端通过滚筒左端固定法兰与左侧板的内侧转动连接，滚筒的右端通过滚筒右端固定法兰与右侧板的内侧转动连接。
进一步的，所述滚珠丝杠组件包括滚珠丝杠、轴、滚珠法兰轴承、直线法兰轴承、连接臂和滑轮；轴和滚珠丝杠由内至外依次水平设置，且轴的左端和滚珠丝杠的左端均与左侧板连接，轴的右端、滚珠丝杠的右端均与右侧板连接，连接臂通过直线法兰轴承与轴连接，连接臂通过滚珠法兰轴承与滚珠丝杠连接，滑轮安装在连接臂上。
进一步的，所述滚珠丝杠组件还包括轴和丝杠左端固定法兰和轴和丝杠右端固定法兰；轴的左端和滚珠丝杠的左端通过轴和丝杠左端固定法兰与左侧板连接，轴的左端和滚珠丝杠的右端通过轴和丝杠右端固定法兰与右侧板连接。
本发明的有益效果是：本发明装置采用无沟槽的滚筒，相比于现有装置的沟槽滚筒精度更高且方便加工；相比于采用带螺旋式沟槽滚筒的传统绳驱装置，本发明采用未加工螺旋式沟槽表面的滚筒，加工方便，并且能够实现更高的绳长控制精度；本发明采用将滚筒、丝杆分离布置，丝杆只提供同步导向绕绳作用，相比于滚筒、丝杆同轴的布置方式更加轻便、效率更高；本发明采用丝杆、轴的同步导向结构，相比于滚筒丝杆同轴布置或仅采用单一丝杆导向的装置，抗轴向负载扰动的能力更强；本发明利用丝杆、轴代替双丝杆，获得同一数量级精度的同时大幅降低了装置的成本；本发明装置本身可以适用于不同直径的绳索，绳索的直径小于丝杆导程与丝杆滚筒同步轮传动比的比值即可；并且仅通过更换同步轮可以实现不同传动比，大大扩展对于不同直径绳索的适应范围。
附图说明
图1是本发明的装配轴测图；
图2是本发明的俯视图；
图3是本发明的核心主体示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种基于丝杆同步绕绳单电机驱动的精密绳驱定位装置包括机架、驱动机构、传动机构和精密同步绕绳机构；所述机架包括底板101、左侧板102、右侧板103、顶板104和侧板105；底板101水平设置，左侧板102竖直设置在底板101上表面的左侧，右侧板103设置在底板101上表面的右侧，顶板104水平设置，顶板104的左端与左侧板102的上端连接，顶板104的右端与右侧板103的上端连接，侧板105安装在底板101的上表面上；所述驱动机构安装在底板101上，所述精密同步绕绳机构的左端与左侧板102的内侧连接，所述精密同步绕绳机构的右端与右侧板103的内侧连接，所述驱动机构通过所述传动机构与所述精密同步绕绳机构连接。
具体实施方式二：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种基于丝杆同步绕绳单电机驱动的精密绳驱定位装置的所述驱动机构包括电机201、减速器202和电机固定法兰203；电机固定法兰203固定安装在底板101上，减速器202安装在电机固定法兰203上，电机201的转动轴通过减速器202与所述传动机构连接。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种基于丝杆同步绕绳单电机驱动的精密绳驱定位装置的所述传动机构包括第一同步轮204、第二同步轮304和第一同步带501；第一同步轮204固定套装在减速器202的输出轴上，第二同步轮304于所述精密同步绕绳机构的左端连接，第一同步轮204通过第一同步带501与第二同步轮304连接。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种基于丝杆同步绕绳单电机驱动的精密绳驱定位装置的所述精密同步绕绳机构包括滚筒303、第三同步轮305、第四同步轮405、第二同步带501和滚珠丝杠组件，滚筒303的左端与左侧板102转动连接，滚筒303的右端与右侧板103转动连接，第三同步轮305与滚筒303的右端固定连接，第四同步轮405与所述滚珠丝杠组件的右端连接，第三同步轮305通过第二同步带501与第四同步轮405连接，所述滚珠丝杠组件的左端与左侧板102连接，所述滚珠丝杠组件的右端与右侧板103连接。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种基于丝杆同步绕绳单电机驱动的精密绳驱定位装置的所述精密同步绕绳机构还包括滚筒左端固定法兰301和滚筒右端固定法兰302；滚筒303的左端通过滚筒左端固定法兰301与左侧板102的内侧转动连接，滚筒303的右端通过滚筒右端固定法兰301与右侧板103的内侧转动连接。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种基于丝杆同步绕绳单电机驱动的精密绳驱定位装置的所述滚珠丝杠组件包括滚珠丝杠403、轴404、滚珠法兰轴承406、直线法兰轴承407、连接臂408和滑轮409；轴404和滚珠丝杠403由内至外依次水平设置，且轴404的左端和滚珠丝杠403的左端均与左侧板102连接，轴404的右端、滚珠丝杠403的右端均与右侧板103连接，连接臂408通过直线法兰轴承407与轴404连接，连接臂408通过滚珠法兰轴承406与滚珠丝杠403连接，滑轮409安装在连接臂408上。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。
具体实施方式七：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种基于丝杆同步绕绳单电机驱动的精密绳驱定位装置的所述滚珠丝杠组件还包括轴和丝杠左端固定法兰401和轴和丝杠右端固定法兰402；轴404的左端和滚珠丝杠403的左端通过轴和丝杠左端固定法兰401与左侧板102连接，轴404的左端和滚珠丝杠403的右端通过轴和丝杠右端固定法兰402与右侧板103连接。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。
工作原理
电机201输出端通过螺栓连接减速器202输入端，减速器202输出端通过螺栓连接电机固定法兰203，电机固定法兰203通过螺栓与底板101、侧板105相连并固定。减速器输出轴上安装同步轮204。减速器输出轴的同步轮204和滚筒左端的同步轮304通过同步带连接，将动力沿同步带从电机转送到滚筒。滚筒两端通过滚动轴承和法兰301、302与左右侧板102、103通过螺栓连接。滚筒303和丝杆403右端分别安装同步轮305、405，通过同步带连接，实现滚筒和丝杆之间的同步运动。丝杆403转动驱动滚珠法兰轴承406作直线运动，通过连接臂408驱动滑轮409沿轴404作直线运动。绳索紧贴着滑轮409槽面经过滑轮，缠绕在滚筒303上。由于丝杆403和滚筒303的同步运动以及滑轮409的传导，使得绳索均匀有序地缠绕在滚筒上。通过对电机201进行反馈控制，实现绳长的精密控制。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于丝杆同步绕绳单电机驱动的精密绳驱定位装置，其特征在于：所述一种基于丝杆同步绕绳单电机驱动的精密绳驱定位装置包括机架、驱动机构、传动机构和精密同步绕绳机构；所述机架包括底板(101)、左侧板(102)、右侧板(103)、顶板(104)和侧板(105)；底板(101)水平设置，左侧板(102)竖直设置在底板(101)上表面的左侧，右侧板(103)设置在底板(101)上表面的右侧，顶板(104)水平设置，顶板(104)的左端与左侧板(102)的上端连接，顶板(104)的右端与右侧板(103)的上端连接，侧板(105)安装在底板(101)的上表面上；所述驱动机构安装在底板(101)上，所述精密同步绕绳机构的左端与左侧板(102)的内侧连接，所述精密同步绕绳机构的右端与右侧板(103)的内侧连接，所述驱动机构通过所述传动机构与所述精密同步绕绳机构连接。
2.根据权利要求1所述一种基于丝杆同步绕绳单电机驱动的精密绳驱定位装置，其特征在于：所述驱动机构包括电机(201)、减速器(202)和电机固定法兰(203)；电机固定法兰(203)固定安装在底板(101)上，减速器(202)安装在电机固定法兰(203)上，电机(201)的转动轴通过减速器(202)与所述传动机构连接。
3.根据权利要求1或2所述一种基于丝杆同步绕绳单电机驱动的精密绳驱定位装置，其特征在于：所述传动机构包括第一同步轮(204)、第二同步轮(304)和第一同步带(501)；第一同步轮(204)固定套装在减速器(202)的输出轴上，第二同步轮(304)于所述精密同步绕绳机构的左端连接，第一同步轮(204)通过第一同步带(501)与第二同步轮(304)连接。
4.根据权利要求1所述一种基于丝杆同步绕绳单电机驱动的精密绳驱定位装置，其特征在于：所述精密同步绕绳机构包括滚筒(303)、第三同步轮(305)、第四同步轮(405)、第二同步带(501)和滚珠丝杠组件，滚筒(303)的左端与左侧板(102)转动连接，滚筒(303)的右端与右侧板(103)转动连接，第三同步轮(305)与滚筒(303)的右端固定连接，第四同步轮(405)与所述滚珠丝杠组件的右端连接，第三同步轮(305)通过第二同步带(501)与第四同步轮(405)连接，所述滚珠丝杠组件的左端与左侧板(102)连接，所述滚珠丝杠组件的右端与右侧板(103)连接。
5.根据权利要求4所述一种基于丝杆同步绕绳单电机驱动的精密绳驱定位装置，其特征在于：所述精密同步绕绳机构还包括滚筒左端固定法兰(301)和滚筒右端固定法兰(302)；滚筒(303)的左端通过滚筒左端固定法兰(301)与左侧板(102)的内侧转动连接，滚筒(303)的右端通过滚筒右端固定法兰(301)与右侧板(103)的内侧转动连接。
6.根据权利要求4所述一种基于丝杆同步绕绳单电机驱动的精密绳驱定位装置，其特征在于：所述滚珠丝杠组件包括滚珠丝杠(403)、轴(404)、滚珠法兰轴承(406)、直线法兰轴承(407)、连接臂(408)和滑轮(409)；轴(404)和滚珠丝杠(403)由内至外依次水平设置，且轴(404)的左端和滚珠丝杠(403)的左端均与左侧板(102)连接，轴(404)的右端、滚珠丝杠(403)的右端均与右侧板(103)连接，连接臂(408)通过直线法兰轴承(407)与轴(404)连接，连接臂(408)通过滚珠法兰轴承(406)与滚珠丝杠(403)连接，滑轮(409)安装在连接臂(408)上。
7.根据权利要求5所述一种基于丝杆同步绕绳单电机驱动的精密绳驱定位装置，其特征在于：所述滚珠丝杠组件还包括轴和丝杠左端固定法兰(401)和轴和丝杠右端固定法兰(402)；轴(404)的左端和滚珠丝杠(403)的左端通过轴和丝杠左端固定法兰(401)与左侧板(102)连接，轴(404)的左端和滚珠丝杠(403)的右端通过轴和丝杠右端固定法兰(402)与右侧板(103)连接。
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