CN113685521A - 一种滑块拨叉装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滑块拨叉装置，属于滑块拨叉装置技术领域，解决了现有技术中滑块拨叉结构中传动销与拨叉之间磨损产生配合间隙无法消除的问题。本发明包括消隙单元、滚珠丝杠(1)、丝杠螺母(2)和输出轴(6)；消隙单元用于消除滑块拨叉装置的磨损间隙；丝杠螺母(2)将直线往复运动转化为输出轴(6)的旋转运动。本发明的滑块拨叉装置，通过在滑块两端的圆锥销之间设置弹簧，在弹簧弹力的作用下圆锥销与拨叉的倾斜面始终保持接触，消除了滑块拨叉长时间工作下磨损产生的配合间隙，结构简单紧凑、使用方便。

Description

一种滑块拨叉装置

技术领域

本发明涉及滑块拨叉装置技术领域，尤其涉及一种滑块拨叉装置。

背景技术

滑块拨叉结构广泛应用于旋转输出的执行机构中，其中最常见的一种传动形式是通过滚珠丝杠将电机的旋转运动转化为丝杠螺母的直线运动，再通过滑块拨叉组成的滑动副将丝杠螺母的直线运动转化为输出轴的旋转运动，这种传动形式具有空间利用率高，减速比大等特点，但是通常滑块采用圆柱销与拨叉开口配合成为滑动副，两者之间属于线接触类型，传动过程中线接触区域接触应力较大，长期工作后圆柱销容易产生磨损，导致传动销与拨叉之间配合产生间隙，导致装置性能下降，使用寿命缩短。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种滑块拨叉装置及调整方法，用以解决现有滑块拨叉结构中传动销与拨叉之间磨损产生配合间隙无法消除的问题。

本发明提供了一种滑块拨叉装置，包括消隙单元、滚珠丝杠、丝杠螺母和输出轴；丝杠螺母将直线往复运动转化为输出轴的旋转运动。

进一步，所述消隙单元包括滑块和圆锥销。

进一步，所述消隙单元还包括弹簧，弹簧设在滑块的通孔内，弹簧套设在圆锥销的圆柱部上。

进一步，所述圆锥销在弹簧的弹力下能够在通孔内移动。

进一步，所述丝杠螺母的下部设有凹槽，所述滑块包括滑块主体，滑块主体设在凹槽内。

进一步，所述通孔设在滑块主体的侧面中心。

进一步，所述输出轴设有拨叉，拨叉上开设有U形开口。

进一步，所述圆锥销与U形开口形成滑动副。

进一步，所述消隙单元能够消除圆锥销与U形开口之间的磨损间隙。

进一步，所述圆锥销的锥度为1:3。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

(1)本发明的滑块拨叉装置设有消隙单元，消隙单元能够消除滑块拨叉内圆锥销与U形开口之间的间隙，保证滑块拨叉装置运行的可靠性。

(2)本发明通过丝杠螺母下部设有的凹槽与滑块主体配合，限制滑块沿滚柱丝杠轴线的自由度，第一连接耳、第二连接耳与丝杆螺母下端固连，使丝杠螺母的直线运动转换为旋转运动时，滑块受力均匀，避免了滑块单侧长期受剪力发生连接断裂，保证了滑块拨叉装置的可靠性。

(3)本发明的滑块包括第一连接耳、第二连接耳和滑块主体，第一连接耳和第二连接耳对称设置在滑块主体的两侧，用于与丝杠螺母固连，滑块主体为长方体结构，中间开设方形通孔，结构简单，易于加工。

(4)本发明的圆锥销包括圆锥部、方形部和圆柱部，圆锥部与U形开口配合，方形部设在方形通孔内，使圆锥销只有沿通孔的移动自由度，保证传力过程的稳定性。

(5)本发明的滑块两端设有圆锥销，两圆锥销的圆柱部与弹簧连接，弹簧处于压缩状态，在弹簧弹力的作用下使圆锥销的圆锥部始终与U形开口的侧面接触，进行消隙。

(6)本发明的U形开口的侧面为倾斜面，倾斜面与圆锥销的圆锥部配合形成线性滑动副，在弹簧弹力的作用下，保证圆锥部始终与倾斜面接触，使装置在使用过程中自动消除磨损间隙，提高了滑块拨叉装置的使用寿命。

(7)本发明的圆锥销和U形开口的表面均进行喷丸处理，提高了表面耐磨性。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为具体实施例的滑块拨叉装置的整体结构图；

图2为具体实施例的滑块拨叉装置的结构爆炸图；

图3为具体实施例的滑块拨叉装置的局部剖视图；

图4为具体实施例的圆锥销的受理分析剖视图。

附图标记：

1-滚柱丝杠；2-丝杠螺母；21-凹槽；3-滑块；31-第一连接耳；32-滑块主体；321-通孔；33-第二连接耳；4-圆锥销；41-第一圆锥销；411-第一圆锥部；412-第一方形部；413-第一圆柱部；42-第二圆锥销；421-第二圆锥部；422-第二方形部；423-第二圆柱部；5-弹簧；6-输出轴；61-第一拨叉；611-第一U形开口；62-第二拨叉；621-第二U形开口。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”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。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。

全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在……上方”、“下”和“在……上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。

本发明的一个具体实施例，如图1至图4所示，公开了一种滑块拨叉装置，包括消隙单元、滚珠丝杠1、丝杠螺母2和输出轴6，消隙单元包括滑块3、圆锥销4和弹簧5；滚珠丝杠1套设在丝杠螺母2内，滑块3固设在丝杠螺母2的下部，圆锥销4设在滑块3的端部并与滑块3可拆卸连接；圆锥销4与滑块3形成移动副，圆锥销4的锥面与输出轴6的U形开口形成滑动副；消隙单元能够消除滑块拨叉的磨损间隙；丝杠螺母2通过滑块3将直线往复运动转化为输出轴6的旋转运动。

与现有技术相比，本实施例的滑块拨叉装置设有消隙单元，消隙单元能够消除滑块拨叉内圆锥销与U形开口之间的间隙，保证滑块拨叉装置运行的可靠性。

为了提高丝杠螺母2与滑块3连接的可靠性，避免滑块3与丝杠螺母2之间发生转动，丝杠螺母2的下端设有平面部，平面部开设有凹槽21，滑块主体31设置在凹槽21内。具体地，凹槽21设置在平面部的中部，凹槽21的长度方向与滚柱丝杠1的轴向方向垂直，凹槽21的长度等于平面部的宽度。

本实施例中，滑块3作为将滚柱丝杠1的直线运动转换为输出轴6的旋转运动的中间连接件，滑块3包括第一连接耳31、滑块主体32和第二连接耳33，第一连接耳31和第二连接耳33对称设置在滑块主体32的侧面的中部位置，第一连接耳31和第二连接耳32沿滑块主体32的长度方向设置。第一连接耳31与第二连接耳33用于与丝杠螺母2的平面部连接，具体地，第一连接耳31和第二连接耳33的形状尺寸一致，第一连接耳31的长度等于平面部的宽度，第一连接耳31和第二连接耳33采用焊接或是螺钉连接的方式固设在平面部上。

本实施例中，第一连接耳31和第二连接耳33通过螺钉与丝杠螺母2的平面部连接，便于滑块3的更换维修。滑块主体32的两侧对称设有两个连接侧耳，使丝杠螺母2的直线运动在转换为沿直线运动方向的旋转运动时，滑块3受力均匀，避免滑块3单侧长期受剪力发生连接断裂。

进一步地，滑块主体32为长方体结构，滑块主体32的宽度等于凹槽21的宽度，滑块主体32的顶面至第一连接耳31的顶面的距离等于凹槽21的深度，滑块主体32开有通孔321，具体地，通孔321沿长方体的长度方向设置，通孔321开设在滑块主体32的侧面中部，通孔321为方形孔。本实施例中，滑块主体32设为长方体结构，与凹槽21配合连接，便于安装、使用过程中的限位，即避免单独依靠两个连接耳与丝杠螺母2的平面部连接传动动力，滑块主体32与凹槽21的侧面配合限位，增大了传力过程中的稳定性，且滑块主体32的结构简单，易于加工。

需要说明的是，第一连接耳31、第二连接耳33与滑块主体32一体成型或通过焊接连接。

为了提高传力过程的稳定性，圆锥销4包括第一圆锥销41和第二圆锥销42，第一圆锥销41和第二圆锥销42分别设置在滑块3的两端，第一圆锥销41和第二圆锥销42能够相对滑块3滑动，具体地，第一圆锥销41和第二圆锥销42沿滑块3的长度方向靠近或远离。

具体地，第一圆锥销41包括第一圆锥部411、第一方形部412和第一圆柱部413，第一圆锥部411与输出轴6的U形开口配合，形成滑动副，第一圆锥部411的高度大于输出轴6的拨叉的宽度，即第一圆锥部411与拨叉的U形开口配合后，第一圆锥部411的顶面与拨叉的外侧齐平，第一圆锥部411的底面位于输出轴6的两个拨叉形成的空间内，此结构设置使第一圆锥部411留有移动余量，即当长滑块拨叉装置时间工作后，第一圆锥部411与U形开口接触区域产生磨损间隙，第一圆锥部411在弹簧5的作用下能够沿滑块主体32的轴向向外移动，使第一圆锥部411始终与输出轴6的U形开口的倾斜面接触，消除磨损产生的间隙，相比于长期使用产生磨损间隙，导致装置性能下降，缩短使用寿命的传统的拨叉滑块装置而言，第一圆锥部411在弹簧5的作用下自动消除与U形开口的磨损间隙，保证了滑块拨叉装置的传力性能，提高了滑块拨叉装置使用寿命。

第一方形部412设在第一圆锥部411的底面的中央，第一方形部412为立方体结构，第一方形部412的棱长等于通孔321的边长，第一方形部412设在通孔321内形成滑动副，使第一圆锥销41只有沿销轴方向的移动自由度，避免第一圆锥部411在U形开口内转动，无法实现丝杠螺母2的直线运动转变为输出轴6的旋转运动。

为了实现弹簧5与第一圆锥销41的连接，第一圆柱部413设置在第一方形部412的下端，即第一方形部412的一端与第一圆锥销41的底部连接，另一端设有第一圆柱部413，具体地，第一圆柱部413设在第一方形部412下端的中部。第一圆柱部413的直径等于弹簧5的内径。弹簧5套设在第一圆柱部413上，并抵靠第一方形部412的底面，在弹簧5的作用下，第一圆锥销41能够沿通孔321的轴线移动，进行消隙。

为了对弹簧5的另一端进行限位，同时增加调整装置传力的可靠性，第二圆锥销42关于滑块主体31的横截面对称设置在弹簧5的另一端。具体地，第二圆锥销42包括第二圆锥部421、第二方形部422和第二圆柱部423，第二圆锥部421与输出轴6的U形开口配合，形成滑动副，第二圆锥部421的高度大于输出轴6的拨叉的宽度，即第二圆锥部421与拨叉的U形开口配合后，第二圆锥部421的顶面与拨叉的外侧齐平，第二圆锥部421的底面位于输出轴6的两个拨叉形成的空间内，此结构的设置使第二圆锥部421留有移动余量，即当长期工作后，第二圆锥部421与U形开口接触区域产生磨损间隙，第二圆锥部421在弹簧5的作用下能够沿滑块主体32的轴向向外移动，使第二圆锥部421始终与输出轴6的U形开口的倾斜面接触，消除磨损产生的间隙，相比于由于长时间使用产生磨损间隙，导致传力性能下降的滑块拨叉装置而言，第二圆锥部421在弹簧5的作用下自动消除与U形开口的磨损间隙，保证了滑块拨叉装置的传力性能，提高了滑块拨叉装置的使用寿命。

第二方形部422设在第二圆锥部421的底面的中央，第二方形部422为立方体结构，第二方形部422的棱长等于通孔321的边长，第二方形部422设在通孔321内形成滑动副，使第二圆锥销42只有沿销轴方向的移动自由度，避免第二圆锥部421在U形开口内转动，无法实现丝杠螺母2的直线运动转变为输出轴6的旋转运动。

为了实现弹簧5与第二圆锥销42的连接，第二圆柱部423设置在第二方形部422的下端，即第二方形部422的一端与第二圆锥销42的底部连接，另一端设有第二圆柱部423，具体地，第二圆柱部423设在第二方形部422下端的中部，第二圆柱部423的直径等于弹簧5的内径，弹簧5套设在第二圆柱部423上，并抵靠第二方形部422的底面，在弹簧5的作用下，第二圆锥销42能够沿通孔321的轴线移动，进行消隙。

需要说明的是，为了提高圆锥销4的结构强度，第一圆锥销41和第二圆锥销42为一体成型。

考虑到圆锥销4在使用过程中存在磨损，圆锥销4的外表面进行喷丸处理，增加圆锥销4的耐磨性。

本实施例中，第一方形部412和第二方形部422均设置在滑块主体32的两端，弹簧5套设在通孔321内，弹簧5的两端分别连接第一圆柱部412和第二圆柱部422，弹簧5在通孔321内处于压缩状态，在弹簧5的弹力作用下，第一圆锥销41和第二圆锥销42向弹簧5的两端移动，使第一圆锥部412和第二圆锥部422始终与对应的U形开口的倾斜面线接触，在使用过程中自动消除磨损间隙。

需要说明的是，第一圆柱部413的底面到第一圆锥部411的底面的距离与第二圆柱部423的底面到第二圆锥部421的底面的距离之和小于通孔321的长度，避免第一圆柱部413和第二圆柱部423在通孔321内接触；第一圆锥销41和第二圆锥销42的形状尺寸一致。

值得注意的是，当弹簧5的伸长量的一半等于第一方形部412的棱长时，圆锥销4在通孔321内无法进行限位，需要更换圆锥销4。

输出轴6设有两个拨叉，分别为第一拨叉61和第二拨叉62，第一拨叉61和第二拨叉62的形成尺寸一致，且正对设置。第一拨叉61上开设第一U形开口611，第二拨叉62上开设第二U形开口621，为了与圆锥销4的圆锥面配合，第一U形开口611和第二U形开口621的侧面均为倾斜面，即第一U形开口611和第二U形开口621的侧面呈八字型结构，八字型结构的大口朝向第一拨叉61和第二拨叉62之间的空间。第一圆锥部411与第一U形开口611配合连接，第二圆锥部421与第二U形开口621配合连接。

值得注意的是，U形开口的表面也进行喷丸处理，增大U形开口倾斜面的耐磨性。

需要说明的是，第一拨叉61和第二拨叉62的内侧面间距大于滑块3的长度，U形开口的高度足够大以抵消输出轴6的轴线的相对偏移量，避免输出轴6在旋转过程中，圆锥销4从U形开口的上端脱离。

本实施例中，滚珠丝杠1带动丝杠螺母2沿滚珠丝杠1的轴向方向做直线运动，通过受力分析可知，丝杠螺母2带动圆锥销4做直线运动过程中，圆锥销4对输出轴6的拨叉输出的推力F垂直于倾斜配合面，圆锥销4锥度角α越大，圆锥销4在轴向分力F2越大，径向分力F1越小，从而输出轴6的有效输出力矩就越小，传动效率降低。本实施例中，圆锥销4的锥度为1:3。

本实施例中，将圆锥销与拨叉的配合面设计成具有一定的倾斜角度，将圆锥销作为单独的零件安装至滑块上，且两侧圆锥销中间设有大刚度弹簧，将圆锥销始终顶紧在拨叉的倾斜配合面上，当圆锥销长期工作产生磨损后，在弹簧弹力的作用下圆锥销向外移动与拨叉倾斜面始终接触，从而消除了磨损产生的配合间隙，提高装置的使用寿命。

本实施例的滑块拨叉装置的工作过程：外部动力驱动滚珠丝杠1旋转，使丝杠螺母2和滑块3沿滚珠丝杠1轴线方向做直线运动。需要说明的是，滚柱丝杠1的外部动力的提供机构为电机。滑块3带动输出轴6旋转，由于第一圆锥销41与第一U形开口611线接触，第二圆锥销42与第二U形开口621线接触，圆柱销与U形开口长时间磨损后产生间隙，设置在第一圆锥销41和第二圆锥销42之间的弹簧5处于压缩状态，在弹簧5的弹力作用下带动两圆锥销沿通孔321内向外移动，消除圆锥销与U形开口之间的磨损间隙。

本实施例中，通过弹簧5的弹力使圆锥销4始终与U形开口的倾斜面线接触，消除磨损间隙，保证装置的可靠运行。

本发明通过设置在滑块两端的圆锥销在弹簧弹力的作用下，与拨叉的倾斜配合面始终保持接触，消除了滑块拨叉长期工作下磨损产生的配合间隙，增加了装置的使用寿命；本发明的滑块拨叉装置结构简单紧凑、使用方便。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种滑块拨叉装置，其特征在于，包括消隙单元、滚珠丝杠(1)、丝杠螺母(2)和输出轴(6)；丝杠螺母(2)将直线往复运动转化为输出轴(6)的旋转运动。

2.根据权利要求1所述的滑块拨叉装置，其特征在于，所述消隙单元包括滑块(3)和圆锥销(4)。

3.根据权利要求2所述的滑块拨叉装置，其特征在于，所述消隙单元还包括弹簧(5)，弹簧(5)设在滑块(3)的通孔(321)内，弹簧(5)套设在圆锥销(4)的圆柱部上。

4.根据权利要求3所述的滑块拨叉装置，其特征在于，所述圆锥销(4)在弹簧(5)的弹力下能够在通孔(321)内移动。

5.根据权利要求2所述的滑块拨叉装置，其特征在于，所述丝杠螺母(2)的下部设有凹槽(21)，所述滑块(3)包括滑块主体(32)，滑块主体(32)设在凹槽(21)内。

6.根据权利要求3所述的滑块拨叉装置，其特征在于，所述通孔(321)设在滑块主体(32)的侧面中心。

7.根据权利要求2所述的滑块拨叉装置，其特征在于，所述输出轴(6)设有拨叉，拨叉上开设有U形开口。

8.根据权利要求7所述的滑块拨叉装置，其特征在于，所述圆锥销(4)与U形开口形成滑动副。

9.根据权利要求7所述的滑块拨叉装置，其特征在于，所述消隙单元能够消除圆锥销(4)与U形开口之间的磨损间隙。

10.根据权利要求2-9所述的滑块拨叉装置，其特征在于，所述圆锥销(4)的锥度为1:3。

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