CN115215241A - 一种多向同步伸缩与垂直升降复合运动驱动装置 - Google Patents

一种多向同步伸缩与垂直升降复合运动驱动装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种多向同步伸缩与垂直升降复合运动驱动装置，具有结构简单，体积小，性能可靠的优点。该驱动装置包括盘形本体，盘形本体上端面沿周向设有若干可径向移动的伸缩杆，至少有一对伸缩杆共线，且该对伸缩杆上端面设有蜗轮齿形齿条；盘形本体上转动设有卷扬轴，卷扬轴由盘形本体上的驱动电机驱转；卷扬轴上设有卷扬轮，卷扬轮上的升降绳向下穿过盘形本体的通孔；卷扬轴两端设有螺旋盘，用以与下方的蜗轮齿形齿条配合，驱动所述一对伸缩杆径向移动；每一伸缩杆侧面均设有侧齿条，盘形本体上转动设有多个齿轮，齿轮与侧齿条一一对应啮合；盘形本体下端面设有同步机构，用以使各齿轮的转轴同步转动，进而实现各伸缩杆的同步伸出或收回。

Description

一种多向同步伸缩与垂直升降复合运动驱动装置
技术领域
本发明涉及复合运动驱动装置，具体涉及一种多向同步伸缩与垂直升降复合运动驱动装置。
背景技术
CN113669427A公开的多向同步伸缩与垂直升降复合运动驱动装置中，上层为锥绳螺旋槽绳传动机构和升降机构，将电机的旋转运动转换成螺旋运动和升降运动；下层为阿基米德螺旋槽多向同步伸缩机构，将上层的螺旋运动同时转换成多方向的同步伸缩运动；其解决了现有电动卡盘及对接机构无法实现多向同步伸缩与垂直升降复合运动，以及无法建立同步伸缩与垂直升降的精确传动比关心的问题。然而，该专利方案中，采用的锥绳螺旋槽绳传动机构，由于绳槽浅(其结构也不允许采用深槽)，尽管周向均布设置了几个压紧锥轮，但绳索在受牵引力时受到向槽外方向的分力，局部还是会往锥绳螺旋槽外脱出而导致整体功能失效；此外，该驱动装置整体结构显得复杂臃肿。
发明内容
发明目的：本发明的目的是针对上述复合运动驱动装置存在的问题，提出一种结构简单、性能可靠的替代方案。
技术方案：本发明提供的多向同步伸缩与垂直升降复合运动驱动装置，包括开设通孔的盘形本体，盘形本体上端面沿周向设有若干可径向移动的伸缩杆，其中至少有一对伸缩杆共线，并且该对伸缩杆上端面设有蜗轮齿形齿条；盘形本体上转动设有卷扬轴，同时固定有驱动电机，卷扬轴由驱动电机驱转；卷扬轴上设有卷扬轮，卷扬轮上的升降绳向下穿过盘形本体的通孔；卷扬轴两端设有螺旋盘，用以与下方的蜗轮齿形齿条配合，驱动所述一对伸缩杆径向移动；每一伸缩杆侧面均设有侧齿条，盘形本体上转动设有多个齿轮，齿轮与侧齿条一一对应啮合；盘形本体下端面设有同步机构，用以使各齿轮的转轴同步转动，进而实现各伸缩杆的同步伸出或收回。
本发明以单电机，通过同步机构，以及相互配合的螺旋盘、蜗轮齿形齿条，驱动多个齿轮实现同步同向转动，进而带动多根伸缩杆同步向外伸出或向内收回，装置整体结构简单，体积小，性能可靠。
进一步地，所述同步机构为带轮-同步带机构，或者链轮-链条同步机构。
进一步地，盘形本体下端面沿着同步带或链条对应设有用作导向的导轮或导向链轮。
进一步地，至少一个导轮或导向链轮用于对应地张紧同步带或链条。
进一步地，伸缩杆滑动设置在盘形本体上端面开设的径向导槽中。
进一步地，盘形本体上端面位于径向导槽两侧固定有导向条，齿轮穿过导向条与对应的侧齿条啮合。
进一步地，卷扬轴通过至少两个轴承座固定在盘形本体上。
进一步地，驱动电机通过电机支架固定在盘形本体上。
进一步地，驱动电机与卷扬轴之间通过带传动。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：结构简单，体积小，性能可靠。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的仰视图；
附图标记：1，盘形本体；1-1，径向导槽；2-1，伸缩杆一；2-1-1，蜗轮齿形齿条；2-1-2，侧齿条；2-2，伸缩杆二；2-2-1，侧齿条；2-3，伸缩杆三；2-3-1，蜗轮齿形齿条；2-3-2，侧齿条；2-4，伸缩杆四；2-4-1，侧齿条；3，导向条；4-1，驱动电机；4-2，电机支架；4-3，带轮一；4-4，带一；4-5，带轮二；4-6，卷扬轴；4-7，轴承座；4-8，卷扬轮；4-9，升降绳；5-1，螺旋盘一；5-2，螺旋盘二；5-3，齿轮一；5-4，齿轮二；5-5，齿轮三；5-6，齿轮四；5-7，转轴一；5-8，转轴二；5-9，转轴三；5-10，转轴四；5-11，带轮三；5-12，带轮四；5-13，带轮五；5-14，带轮六；5-15，带二；5-16，导轮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2所示，一种多向同步伸缩与垂直升降复合运动驱动装置，包括盘形本体1、伸缩杆、导向条3、卷扬驱动装置及径向驱动装置。
盘形本体1为开设有中心通孔的盘体件，其上端面沿周向均布有四条径向导槽1-1，在各径向导槽1-1中滑动设有伸缩杆，同时在各径向导槽1-1两侧固定有导向条3，各伸缩杆由径向导槽1-1及导向条3共同导向，使得伸缩杆只能沿径向移动。四根伸缩杆沿逆时针依次为伸缩杆一2-1、伸缩杆二2-2、伸缩杆三2-3和伸缩杆四2-4，其中伸缩杆一2-1与伸缩杆三2-3共线，伸缩杆二2-2与伸缩杆四2-4共线。在各伸缩杆的同一侧设有侧齿条，具体来说，在伸缩杆一2-1的一侧设有侧齿条2-1-2，在伸缩杆二2-2的一侧设有侧齿条2-2-1，在伸缩杆三2-3的一侧设有侧齿条2-3-2，在伸缩杆四2-4的一侧设有侧齿条2-4-1。在伸缩杆一2-1及伸缩杆三2-3的顶部设有蜗轮齿形齿条，具体来说，在伸缩杆一2-1的顶部设有蜗轮齿形齿条2-1-1，在伸缩杆三2-3的顶部设有蜗轮齿形齿条2-3-1。
卷扬驱动装置包括驱动电机4-1和卷扬轴4-6，其中卷扬轴4-6通过两套轴承座4-7转动设置在盘形本体1的垂直中心面上，并且位于伸缩杆一2-1及伸缩杆三2-3上方。卷扬轴4-6的中间位置固定有卷扬轮4-8，该卷扬轮4-8上的升降绳4-9向下穿过盘形本体1的中心通孔。在卷扬轴4-6上位于卷扬轮4-8的一侧还固定有带轮二4-5。驱动电机4-1通过电机支架4-2固定在盘形本体1上，驱动电机4-1输出轴上固定有带轮一4-3，带轮一4-3与带轮二4-5通过带一4-4相连，进而驱动电机4-1可驱动卷扬轴4-6转动。
径向驱动装置包括螺旋盘一5-1、螺旋盘二5-2、齿轮一5-3、齿轮二5-4、齿轮三5-5、齿轮四5-6、转轴一5-7、转轴二5-8、转轴三5-9、转轴四5-10以及同步机构。
其中，螺旋盘一5-1和螺旋盘二5-2分别固定在卷扬轴4-6的两端。螺旋盘一5-1上设有左旋螺旋齿，螺旋盘一5-1与伸缩杆一2-1顶部的蜗轮齿形齿条2-1-1啮合。螺旋盘二5-2上设有右旋螺旋齿，螺旋盘二5-2与伸缩杆三2-3顶部的蜗轮齿形齿条2-3-1啮合。卷扬轴4-6驱动两端的螺旋盘同步转动，进而驱动伸缩杆一2-1和伸缩杆三2-3同步向外伸出或向内收回。
四根转轴，转轴一5-7、转轴二5-8、转轴三5-9、转轴四5-10通过轴承转动安装在盘形本体1上，转轴的上下端伸出盘形本体1。四根转轴的上端固定有齿轮，具体来说，转轴一5-7的上端固定有齿轮一5-3，齿轮一5-3穿过导向条3侧面的缺口与侧齿条2-1-2啮合；转轴二5-8的上端固定有齿轮二5-4，齿轮二5-4穿过导向条3侧面的缺口与侧齿条2-2-1啮合；转轴三5-9的上端固定有齿轮三5-5，齿轮三5-5穿过导向条3侧面的缺口与侧齿条2-3-2啮合；转轴四5-10的上端固定有齿轮四5-6，齿轮四5-6穿过导向条3侧面的缺口与侧齿条2-4-1啮合。
同步机构设置在盘形本体1下端面，用以使各转轴同步转动。具体来说，同步机构包括带轮三5-11、带轮四5-12、带轮五5-13和带轮六5-14，其中带轮三5-11固定在转轴一5-7的下端；带轮四5-12固定在转轴二5-8的下端；带轮五5-13固定在转轴三5-9的下端；带轮六5-14固定在转轴四5-10的下端；带轮三5-11、带轮四5-12、带轮五5-13和带轮六5-14通过带二5-15相连。此外，在盘形本体1的下端面沿着带二5-15还转动设有四个用作导向的导轮5-16，其中至少一个导轮5-16设置为张紧轮，用以张紧带二5-15。
需要指出，虽然本实施例中同步机构采用了带轮-同步带机构，可以理解的是，当其采用链轮-链条同步机构时，亦能达到同样的效果。
下面介绍本发明的工作原理。
(1)驱动电机4-1正向转动，带轮一4-3通过带一4-4驱动带轮二4-5及卷扬轴4-6正向转动，卷扬轮4-8正向转动，带动升降绳4-9上升或下降。同时，卷扬轴4-6驱动两端的螺旋盘同步转动，两个螺旋盘驱动伸缩杆一2-1和伸缩杆三2-3同步向外伸出。伸缩杆一2-1和伸缩杆三2-3侧面的齿条同步驱动齿轮一5-3和齿轮三5-5正向转动，齿轮一5-3和齿轮三5-5分别通过转轴一5-7和转轴三5-9带动下方的带轮三5-11和带轮五5-13正向转动，带二5-15正向转动，带动带轮四5-12和带轮六5-14正向转动，转轴二5-8上端的齿轮二5-4及转轴四5-10上端的齿轮四5-6同步正向转动，齿轮二5-4和齿轮四5-6同步驱动伸缩杆一2-2和伸缩杆四2-4同步向外伸出。
(2)驱动电机4-1反向转动，带轮一4-3通过带一4-4驱动带轮二4-5及卷扬轴4-6反向转动，卷扬轮4-8反向转动，带动升降绳4-9下降或上升。同时，卷扬轴4-6驱动两端的螺旋盘同步转动，两个螺旋盘驱动伸缩杆一2-1和伸缩杆三2-3同步向内收回。伸缩杆一2-1和伸缩杆三2-3侧面的齿条同步驱动齿轮一5-3和齿轮三5-5反向转动，齿轮一5-3和齿轮三5-5分别通过转轴一5-7和转轴三5-9带动下方的带轮三5-11和带轮五5-13反向转动，带二5-15反向转动，带轮四5-12和带轮六5-14反向转动，转轴二5-8的上端的齿轮二5-4及转轴四5-10的上端的齿轮四5-6同步反向转动，齿轮二5-4和齿轮四5-6同步驱动伸缩杆一2-2和伸缩杆四2-4同步向内收回。

Claims (9)

1.一种多向同步伸缩与垂直升降复合运动驱动装置，包括开设通孔的盘形本体(1)，其特征在于：盘形本体(1)上端面沿周向设有若干可径向移动的伸缩杆，其中至少有一对伸缩杆共线，并且该对伸缩杆上端面设有蜗轮齿形齿条；盘形本体(1)上转动设有卷扬轴(4-6)，同时固定有驱动电机(4-1)，卷扬轴(4-6)由驱动电机(4-1)驱转；卷扬轴(4-6)上设有卷扬轮(4-8)，卷扬轮(4-8)上的升降绳(4-9)向下穿过盘形本体(1)的通孔；卷扬轴(4-6)两端设有螺旋盘，用以与下方的蜗轮齿形齿条配合，驱动所述一对伸缩杆径向移动；每一伸缩杆侧面均设有侧齿条，盘形本体(1)上转动设有多个齿轮，齿轮与侧齿条一一对应啮合；盘形本体(1)下端面设有同步机构，用以使各齿轮的转轴同步转动，进而实现各伸缩杆的同步伸出或收回。
2.根据权利要求1所述的多向同步伸缩与垂直升降复合运动驱动装置，其特征在于：所述同步机构为带轮-同步带机构，或者链轮-链条同步机构。
3.根据权利要求2所述的多向同步伸缩与垂直升降复合运动驱动装置，其特征在于：盘形本体(1)下端面沿着同步带或链条对应设有用作导向的导轮(5-16)或导向链轮。
4.根据权利要求3所述的多向同步伸缩与垂直升降复合运动驱动装置，其特征在于：至少一个导轮(5-16)或导向链轮用于对应地张紧同步带或链条。
5.根据权利要求1所述的多向同步伸缩与垂直升降复合运动驱动装置，其特征在于：伸缩杆滑动设置在盘形本体(1)上端面开设的径向导槽(1-1)中。
6.根据权利要求5所述的多向同步伸缩与垂直升降复合运动驱动装置，其特征在于：盘形本体(1)上端面位于径向导槽(1-1)两侧固定有导向条(3)，齿轮穿过导向条(3)与对应的侧齿条啮合。
7.根据权利要求1所述的多向同步伸缩与垂直升降复合运动驱动装置，其特征在于：卷扬轴(4-6)通过至少两个轴承座(4-7)固定在盘形本体(1)上。
8.根据权利要求1所述的多向同步伸缩与垂直升降复合运动驱动装置，其特征在于：驱动电机(4-1)通过电机支架(4-2)固定在盘形本体(1)上。
9.根据权利要求1所述的多向同步伸缩与垂直升降复合运动驱动装置，其特征在于：驱动电机(4-1)与卷扬轴(4-6)之间通过带传动。
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