CN112728031A - 一种可实现位置反馈的直线-旋转运动机构 - Google Patents

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付朝晖
杜永刚
李昊璘
赵志晖
姚猛
李海志
孙亮
纪明
吴启鹏
王琎
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Abstract

本发明公开一种可实现位置反馈的直线‑旋转运动机构，包括机构壳体、螺旋副、位移输出轴、轴承组件和电机组件；机构壳体为圆柱结构，内壁对称加工有纵向的导向槽，机构壳体上加工有L型的限位槽；螺旋副的外表面对称设置有两个耳片；电机组件与机构壳体固定连接，电机组件的输出轴与螺旋副螺纹连接，螺旋副的两个耳片装卡在机构壳体内壁的两个导向槽里，螺旋副的外螺纹与位移输出轴的内螺纹配合，位移输出轴上固定连接轴承组件，并且轴承组件限位于机构壳体的限位槽内；本发明能够实现采样时装置盖体的提升‑旋转的有序打开，采样完成后盖体的旋转‑下降的有序关闭动作；同时还能保证在机构运行过程中，对机构的运行状态进行监测。

Description

一种可实现位置反馈的直线-旋转运动机构
技术领域
本发明属于机构设计的技术领域，具体涉及一种可实现位置反馈的直线-旋转运动机构。
背景技术
我国探月三期工程关键任务之一是采集月球样品并返回地球，密封封装装置用于月球样品封装。由于探测器资源的限制，需设计一种带位置反馈的直线-旋转运动机构，用于月球样品密封封装装置盖体的打开及关闭。通过该机构能实现采样时密封封装装置盖体的提升-旋转打开，采样后盖体的旋转-下降关闭动作，并通过位置传感器实现开、关盖时机构的运行位置的判断。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种可实现位置反馈的直线-旋转运动机构，能够实现采样时装置盖体的提升-旋转的有序打开，采样完成后盖体的旋转-下降的有序关闭动作；同时还能保证在机构运行过程中，对机构的运行状态进行监测。
实现本发明的技术方案如下：
一种可实现位置反馈的直线-旋转运动机构，包括机构壳体、螺旋副、位移输出轴、轴承组件和电机组件；
所述机构壳体为圆柱结构，内壁对称加工有纵向的导向槽，机构壳体上加工有L型的限位槽；螺旋副的外表面对称设置有两个耳片；
电机组件与机构壳体固定连接，电机组件的输出轴与螺旋副螺纹连接，螺旋副的两个耳片装卡在机构壳体内壁的两个导向槽里，螺旋副的外螺纹与位移输出轴的内螺纹配合，位移输出轴上固定连接轴承组件，并且轴承组件限位于机构壳体的限位槽内。
进一步地，所述轴承组件包括限位销钉和轴承；限位销钉装入轴承内孔中。
进一步地，所述电机组件包括位置反馈传感器、电机、减速器和丝杆，电机输出轴的一端连接位置反馈传感器，输出轴另一端与减速器输入轴集成于一体，同时减速器的输出轴与丝杆集成于一体。
进一步地，位置反馈传感器与电机输出轴同步转动，根据转速解析出位移输出轴上的轴承组件运行的位置信息。
进一步地，轴承组件位于L型限位槽的直线段时，位移输出轴直线上升或直线下降；轴承组件位于L型限位槽的旋转段时，位移输出轴旋转运动。
有益效果：
本发明将位置反馈传感器、电机、减速器、丝杆集成设计，减少电机组件中零件之间联轴器的数量，减小质量及体积；同时设计滚动轴承限位机构，减小机构运动摩擦力。
附图说明
图1为本发明运动机构的结构示意图。
图2为机构壳体的结构示意图。
图3为本发明轴承组件在限位槽直线段时的结构示意图；(a)为主视图(b)为剖面图。
图4为本发明轴承组件在限位槽旋转段时的结构示意图；(a)为主视图(b)为剖面图。
其中，1-限位销钉；2-轴承；3-位置反馈传感器；4-电机；5-减速器；6-螺钉；7-旋转副；8-位移输出轴；9-开合机构壳体；10-丝杆。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种可实现位置反馈的直线-旋转运动机构，针对月球样品密封装置盖体提升-旋转打开及旋转-下降关闭的特殊需求，需设计一种运动机构，该机构能够实现采样时装置盖体的提升-旋转的有序打开，采样完成后盖体的旋转-下降的有序关闭动作；同时还能保证在机构运行过程中，对机构的运行状态进行监测。
如图1所示，本发明运动机构包括机构壳体、螺旋副、位移输出轴、轴承组件和电机组件；
电机组件包括位置反馈传感器、电机、减速器和丝杆，电机输出轴的一端连接位置反馈传感器，输出轴另一端与减速器输入轴集成于一体，同时减速器的输出轴与丝杆集成于一体；这样设计节约了电机与减速器、位置反馈传感器及传动丝杆的联轴器数量，缩减集成设计后电机组件的体积及质量。
机构壳体为圆柱结构，内壁对称加工有纵向的导向槽，机构壳体上加工有L型的限位槽；螺旋副的外表面对称设置有两个耳片；
轴承组件包括限位销钉和轴承；限位销钉装入轴承内孔中。利用轴承实现结构限位，将限位机构的滑动摩擦变为滚动摩擦，大幅降低摩擦力力矩，提升机构效率。
电机组件与机构壳体固定连接，电机组件的输出轴与螺旋副螺纹连接，螺旋副的两个耳片装卡在机构壳体内壁的两个导向槽里，螺旋副的外螺纹与位移输出轴的内螺纹配合，位移输出轴上固定连接轴承组件，并且轴承组件限位于机构壳体的限位槽内。
本发明方案的原理是：将位置反馈传感器3、电机4、减速器5、丝杆10者集成设计，组成电机组件。电机组件与机构壳体9通过螺钉6连接，电机组件丝杆10上安装旋转副7，旋转副7上配合安装位移输出轴8，位移输出轴表面通过限位销定1安装限位轴承2。电机旋转带动旋转副7运动，旋转副7进而带动位移输出轴8运动，进而实现盖体的直线-旋转复合运动。
装配过程：首先将限位销钉1装入限位轴承2内孔形成轴承组件。通过旋转副7内螺纹将旋转副安装在电机组件丝杆10上，将螺旋副7耳片对准开合机构壳体9的直线槽，然后电机组件装入开合机构壳体9内并通过螺钉6固定，接着将位移输出轴8从机构壳体9上端孔内装入并与旋转副7配合，调整位移输出轴8在开合机构壳体7内的位置，使位移输出轴8表面的轴承安装孔位于机构壳体表面L型限位槽内，然后将轴承组件安装于位移输出轴表面安装孔内，至此机构安装完成。
图2是开合机构壳体的机构示意图。
当电机转动时带动丝杆10转动，丝杆10带动旋转副7旋转，旋转副7耳片由于开合机构壳体9直线槽的约束，无法跟随丝杆旋转，只能在开合机构壳体9限位槽内滑动。旋转副7外表面螺旋与位移输出轴8内螺旋表面配合，进而带动位移输出轴8运动。位移输出轴8安装在开合机构壳体内，由于开合机构壳体L型限位槽及位移输出轴8表面轴承组件的约束，如图3(a)和(b)所示，轴承组件位于L型直线段时，位移输出轴8输出直线提升或直线下降运动；如图4(a)和(b)所示，轴承组件位于L型旋转段时，位移输出轴输出旋转运动。电机转动时组件末端的位置反馈传感器3同步转动，通过位置反馈传感器3的输出型号能够解析出机构运行的位置信息。
本发明结构巧妙，通过少量的零部件实现直线-旋转组合运动，并实现了运动过程中位置监测。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可实现位置反馈的直线-旋转运动机构，其特征在于，包括机构壳体、螺旋副、位移输出轴、轴承组件和电机组件；
所述机构壳体为圆柱结构，内壁对称加工有纵向的导向槽，机构壳体上加工有L型的限位槽；螺旋副的外表面对称设置有两个耳片；
电机组件与机构壳体固定连接，电机组件的输出轴与螺旋副螺纹连接，螺旋副的两个耳片装卡在机构壳体内壁的两个导向槽里，螺旋副的外螺纹与位移输出轴的内螺纹配合，位移输出轴上固定连接轴承组件，并且轴承组件限位于机构壳体的限位槽内。
2.如权利要求1所述的一种可实现位置反馈的直线-旋转运动机构，其特征在于，所述轴承组件包括限位销钉和轴承；限位销钉装入轴承内孔中。
3.如权利要求1所述的一种可实现位置反馈的直线-旋转运动机构，其特征在于，所述电机组件包括位置反馈传感器、电机、减速器和丝杆，电机输出轴的一端连接位置反馈传感器，输出轴另一端与减速器输入轴集成于一体，同时减速器的输出轴与丝杆集成于一体。
4.如权利要求3所述的一种可实现位置反馈的直线-旋转运动机构，其特征在于，位置反馈传感器与电机输出轴同步转动，根据转速解析出位移输出轴上的轴承组件运行的位置信息。
5.如权利要求1所述的一种可实现位置反馈的直线-旋转运动机构，其特征在于，轴承组件位于L型限位槽的直线段时，位移输出轴直线上升或直线下降；轴承组件位于L型限位槽的旋转段时，位移输出轴旋转运动。
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