CN1702343A - 驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够自动消除接触体与导轨之间的间隙的驱动装置。该驱动装置包括：一移动体，其由导轨引导；接触体，其与导轨接触；以及一压力单元，其朝导轨或在压紧方向上偏压接触体。压力单元包括：一杆，其具有与移动体接触的一端和另一端，所述杆能够在压紧方向上移动；一第一偏压元件，其偏压杆；一壳体，其覆盖杆的外表面，壳体具有内表面，从杆外表面到壳体内表面的间距朝着杆另一端递减；和一球形体，其与壳体内表面和杆外表面接触。

Description

驱动装置

技术领域

本发明涉及一种驱动装置，更准确地说，涉及一种具有移动体的驱动装置，该移动体由导轨或导向部分引导移动。

背景技术

传统的带有移动体的驱动装置中，移动体由导轨引导，移动体压在导轨上以使移动体无摆动地平滑移动。

日本专利公报号为2002-122136的专利申请公开了一种传统的驱动装置，在导轨和移动体之间装有滚珠，通过滚动滚珠，移动体沿着导轨移动(参见0002段、0019段、图1和图2)。滚珠的尺寸比移动体和导轨之间的间隙稍大，滚珠安装在该间隙中以给移动体和导轨施加一个压紧力(参见0002段)。

借助于该日本专利公报公开的这种采用压紧力的方法，导轨和移动体之间的间隙充满滚珠以消除摆动。因此，即使几百千克或更重的货物，也能由驱动装置平滑传送。

然而，上述日本专利公报公开的这种驱动装置中，滚珠的尺寸比金属导轨和移动体之间的间隙稍大，滚珠安装在该间隙中，导致滚珠变形。从而，滚珠的滚动阻力或移动体的动态阻力必然增大，使移动体移动的能量消耗必然大。导轨、移动体和滚珠必须具有高的耐久性，必须对它们进行表面硬化，从而装置的制造成本也必然增加。为了产生大的驱动力，装置必须大且重。而且，必须经常使用大量的润滑油，以降低滚动阻力并防止导轨、移动体与滚珠的损坏，这样，运行成本和维护成本也必然增加。

在传送轻的货物的情况下，不需要日本专利公报号为2002-122136的专利申请公开的这种大且成本高的装置。例如，日本专利公报号为7-54843的专利申请披露了一种传送轻的货物的驱动装置。这种驱动装置包括：移动体；引导移动体的导轨；安装到移动体上并接触导轨的接触体；以及偏压元件，其将接触体压在导轨上(参见0078段、图1和图2)。

借助于把接触体压紧在导轨上的方法，移动体的动态阻力比日本专利公报号为2002-122136的专利申请所披露的装置的动态阻力小。而且，装置可由轻质材料制造，制造成本、运行成本和维护成本可减少。

但是，当比偏压元件的弹性力大的外部力施加到接触体上时，偏压元件变形，导致移动体不能平滑移动。

为解决这个问题，采用弹性力大的偏压元件以增加接触体压紧在导轨上的力。然而，接触体和导轨之间的摩擦阻力必然增大，这样，偏压元件必然大，装置也必然大且重，装置的制造成本和能量消耗也必然增加。

发明内容

本发明就是来解决传统的驱动装置的问题。

本发明的一个目的是提供一种驱动装置，其能够自动消除接触体与导轨之间的间隙，即使接触体和导轨被磨损也不需要增大压紧接触体的力就能平滑地使移动体移动。

为实现这个目的，本发明具有以下结构。

本发明的驱动装置的一基本结构包括：

一固定导轨；

一移动体，其由导轨引导；

一接触体，其与导轨接触；以及

一压力单元，其安装在移动体上，压力单元总是朝导轨或在压紧方向上偏压接触体，

该压力单元包括：

一杆，其具有直接或间接地与移动体接触的一端和另一端，杆能够在压紧方向上移动；

一第一偏压元件，其在压紧方向上偏压杆；

一壳体，其至少覆盖杆外圆周表面的一部分，壳体具有内圆周表面，从杆外圆周表面到壳体内圆周表面的间距朝杆的另一端递减；和

一球形体，其设置在壳体内，球形体与壳体内圆周表面和杆外圆周表面接触。

以这种结构，压力单元的第一偏压元件通过杆将接触体压紧在导轨上。当导轨和接触体之间由于磨损形成间隙时，依靠第一偏压元件的弹性力，接触体与杆一起移动，直到接触到导轨，这样以消除间隙。另一方面，当一个与第一偏压元件的弹性力相反的反向力由导轨施加到杆上时，球形体与壳体内圆周表面和杆外圆周表面接触。因为两圆周表面之间的间距在压紧方向上是递减的，所以两圆周表面与球形体的啮合可阻止杆的反向运动。

因而，由于磨损形成的间隙可以自动消除，杆不会反向移动；即使一个大的力施加在接触体和杆上，在接触体和导轨之间也不会形成间隙，这样，移动体就能无摆动地移动。而且，提供第一偏压元件来移动杆以消除导轨和接触体之间由于磨损而形成的间隙，所以，不再需要大的弹性力。

本发明的驱动装置的另一基本结构包括：

一固定导向部分；

一移动体，其由导向部分引导；

一接触体，其与移动体接触；以及

一压力单元，其安装在基体上，压力单元总是朝移动体或在压紧方向上偏压接触体，

压力单元包括：

一杆，其具有直接或间接地与移动体接触的一端和另一端，杆能够在压紧方向上移动；

一第一偏压元件，其在压紧方向上偏压杆；

一壳体，其至少覆盖杆外圆周面的一部分，壳体具有内圆周表面，从杆外圆周表面到壳体内圆周表面的间距朝着杆另一端递减；和

一球形体，其设置在壳体内，球形体与壳体内圆周表面和杆外圆周表面接触。

以这种结构，压力单元的第一偏压元件通过杆将接触体压紧在移动体上。当移动体和接触体之间由于磨损形成间隙时，依靠第一偏压元件的弹性力，接触体与杆一起移动，直到接触到移动体，这样以消除间隙。另一方面，当一个与第一偏压元件的弹性力相反的反向力由移动体施加到杆上时，球形体与壳体内圆周表面和杆外圆周表面接触。因为两圆周表面之间的间距在压紧方向上是递减的，所以两圆周表面与球形体的啮合可阻止杆的反向运动。

因而，由于磨损形成的间隙可以自动消除，杆不会反向移动；即使一个大的力施加在接触体和杆上，在接触体和导轨之间也不会形成间隙，这样，移动体就能无摆动地移动。而且，提供第一偏压元件来移动杆以消除移动体和接触体之间由于磨损形成的间隙，所以，不再需要大的弹性力。

在本发明的驱动装置中，压力单元还可以具有第二偏压元件，第二偏压元件在与压紧方向相反的方向上偏压球形体。以这种结构，球形体总是被第二偏压元件偏压以接触杆和壳体内表面。即使一个与第一偏压元件的弹性力相反的反向力施加到杆上，也能快速阻止杆的反向运动。

在本发明的驱动装置中，沿着杆外圆周表面可以设置多个球形体。以这种结构，当一个与第一偏压元件的弹性力相反的反向力施加到杆上时，这个力分散作用在多个球形体上，从而防止损坏杆、壳体和球形体。而且，能实现驱动装置的平稳运行。

在本发明的驱动装置中，压力单元还具有一释放元件，释放元件相对于球形体设置在另一端侧，当释放元件在压紧方向上移动时，释放元件能够在压紧方向上移动球形体。以这种结构，通过释放元件在压紧方向上移动球形体，来解除对杆的运动的禁止。

在本发明的驱动装置中，压力单元还具有第三偏压元件，其总是在与压紧方向相反的方向上偏压释放元件。以这种结构，释放元件能不接触球形体。

在本发明的驱动装置中，即使接触体与导轨或移动体之间由于磨损形成间隙，不需要增大压力单元的偏压力也能自动消除间隙和移动体的摆动。

附图说明

现在将通过例子并参考附图对本发明的实施例进行描述，附图如下：

图1是一线性驱动装置的透视图，这是本发明驱动装置的第一实施例；

图2是第一实施例线性驱动装置的正视图；

图3是第一实施例线性驱动装置的侧视图；

图4是压力单元的剖视图；

图5是一线性驱动装置的正视图，这是本发明驱动装置的第二实施例；

图6是第二实施例线性驱动装置的侧视图；和

图7是第三实施例线性驱动装置的透视图，其中，导轨形状的移动体沿着导向部分移动。

具体实施方式

现在参考附图将详细描述本发明的优选实施例。

(第一实施例)

图1是一线性驱动装置A的透视图，这是本发明驱动装置的第一实施例；图2是该装置的正视图；图3是该装置的侧视图。

线性驱动装置A包括：导轨2，其两端固定在基体1上；移动体4，其沿着导轨2线性往复移动；辊子单元6和7，它们作为接触体，与导轨2接触；以及压力单元8，其安装在移动体4上，能总是以一预定力将辊子单元7压紧在导轨2上。

导轨2的断面形成六边形筒的形状。导轨2由轻金属如铝合金制成，通过如挤压成形。

移动体4的断面形成矩形筒的形状，其剖面比导轨2的剖面大，移动体4覆盖导轨2。

辊子单元6安装在移动体4的一个内表面上。每个辊子单元6包括基体6a和辊子6b，所述基体6a固定在移动体4的内表面上，所述辊子6b可转动地连接到基体6a上并分别与导轨2的两个相邻的外表面接触。其中的两个辊子6b与导轨2的每个外表面接触。每个辊子6b包括滚球轴承以平滑转动。

辊子单元7和压力单元8连接到移动体4的壁4a上，壁4a与安装有辊子单元6的内表面相对。

压力单元8固定在壁4a的外表面上。壁4a设有通孔，压力单元8的杆10(见图4)分别贯穿通孔并从壁4a的内表面向内突出。

每个辊子单元7包括基体7a和辊子7b，所述基体7a固定在压力单元8的杆10上，所述辊子7b可转动地连接到基体7a上并分别与导轨2的两个相邻的外表面接触，所述外表面与接触辊子6b的外表面相对。其中的两个辊子7b与导轨2的每个外表面接触。每个辊子7b包括滚球轴承以平滑转动。

在线性驱动装置A中，压力单元8的杆10以一预定力将移动体4压紧在导轨2上，移动体4由作为接触体的辊子单元6和7引导，这样，移动体4可沿着导轨2线性往复移动。

为自行推动移动体4，转动辊子6b或7b的合适装置，如电机，可连接到移动体4上。

接着将解释压力单元8。

图4是压力单元8的剖面图。

压力单元8具有杆10和壳体12，壳体12形状像一个圆筒。杆10同轴地贯穿壳体12，所以壳体12覆盖杆10的一部分。壳体12的内圆周表面与杆10的外圆周表面分离开。

法兰14形成在壳体12的一端(在图4中为下端)。将壳体12固定在移动体4上的螺孔被钻在法兰14上。

通过拧紧壳体12，压力单元8和法兰14固定在移动体4上。

杆10的两端10b和10c从壳体12突出。如图3所示，杆10的一端10b(在图4中为下端)连接在辊子单元7的基体7a上。杆10能在12的轴向上移动，从而杆10能向导轨2移动或离开导轨2。

如图4所示，第一弹簧20作为第一偏压元件，总是将杆10朝辊子单元7偏压。偏压方向是一个将辊子单元7压紧在导轨2上的压紧方向。第一弹簧20的一端接触一元件16，元件16安装在壳体12的一端10a上；第一弹簧20的另一端接触杆10的延伸部分10a。以这种结构，第一弹簧20总是向下或在压紧方向上偏压杆10。

壳体12的内圆周表面包括一斜面部分12a。斜面部分12a与杆10的外圆周表面之间的间距朝着杆10另一端10c递减。换句话说，该间距在压紧方向上递增。

多个球形体22安装在壳体12内，它们与斜面部分12a和杆10的外圆周表面接触。球形体22绕杆10环形设置。

筒形压紧元件24设置在壳体12内，压紧元件24的上表面与球形体22的下端接触。杆10可滑动地装配在压紧元件24内。第二弹簧26作为第二偏压元件总是在与压紧方向相反的方向上偏压压紧元件24。以这种结构，第二弹簧26在所述的方向上偏压球形体22。第二弹簧26的一端接触壳体12的延伸部分12b；第二弹簧26的另一端接触释放元件30。

如图4所示，一延伸部分30a从释放元件30的外圆周表面的中间部分向外延伸。延伸部分30a与安装在壳体12的上端的啮合部分34啮合。以这种结构，啮合部分34限制了释放元件30在与压紧方向相反的方向上的运动。正常状态下，释放元件30与啮合元件34接触并在所示的初始位置竖立不动。在初始位置处，释放元件30的下端30b与球形体22分离开；释放元件30的另一端30c从壳体12的上端向外突出。

在线性驱动装置A中，压力单元8的第一弹簧20偏压杆10以将辊子单元7压紧在导轨2上。当辊子单元7的辊子7b和导轨2之间由于磨损形成间隙时，第一弹簧20将杆10和辊子单元7向导轨2偏压，这样来消除间隙。另一方面，当移动体4移动时，如果一个与第一弹簧20的弹性力相反的外部力从导轨2施加到杆10上，球形体22朝着杆10的另一端10c移动。但是，每个压力单元8中，斜面部分12a和杆10的外圆周表面之间的间距朝着杆10的另一端10c递减，所以，球形体22紧紧地装配和啮合在它们之间。因而，阻止了杆10的反向运动。

如上所述，通过移动杆10可以消除导轨2和辊子单元7之间由于磨损等形成的间隙。而且，当移动体4移动时，即使施加了一个大的外部力，也能阻止杆10的反向运动。因而，导轨2和辊子单元7之间不会形成间隙，这样，移动体4可无摆动地移动。第一弹簧20用于移动杆10以消除导轨2与辊子单元7之间的间隙，于是，第一弹簧20不需要大的弹性力来抵抗大的外部力。

第二弹簧26将球形体22与压紧元件24压紧在一起，这样，球形体22总是与杆10和壳体12的斜面部分12a接触。因而，当一个与第一弹簧20的弹性力相反的外部力施加到杆10上时，能很快阻止杆10的反向运动。

如上所述，球形体22沿杆22的外圆周表面环形设置。当一个与第一弹簧20的弹性力相反的外部力施加到杆10上时，施加到杆10和斜面部分12a上的力分散作用在球形体22上。因而，施加到每个球形体22、每个杆10和每个斜面部分12a上的力降低，这样，能够防止球形体22的过咬合并防止杆10、壳体12和球形体22的损坏。并且，移动体4也能平稳移动。

如上所述，每个压力单元8中，第一弹簧20总是在压紧方向上偏压杆10，球形体22和壳体12的斜面部分12a可阻止杆10的反向运动。当压力单元8连接到移动体4上时，如果杆10在压紧方向上过量移动，杆10不能回到初始位置。即，压力元件8不能被连接上。

为了解决这个问题，压力单元8包括释放元件30。通过操作释放元件30，能消除球形体22的限制功能。即，使杆10能在与压紧方向相反的方向上移动。

通过向下或在压紧方向上推动释放元件30的上端30c，释放元件30克服第三弹簧32的弹性力在压紧方向上移动，所述上端30c从壳体12向外突出，所述第三弹簧32作为第三偏压元件。然后，释放元件30的下端30b接触球形体22并向下或在压紧方向上移动球形体22，这样，球形体22克服第二弹簧26的弹性力在压紧方向上移动。

因为斜面部分12a到杆10的间距是朝着杆10的下端10b递增的，所以球形体22在向下或压紧方向上移动时是与斜面部分12a和杆10分离开的。因而，球形体22释放杆10，杆10能向上移动。

以这种作用，压力单元8可被连接上或再次使用。

(第二实施例)

将解释本发明的第二实施例。

图5是一线性驱动装置B的正视图，这是本发明驱动装置的第二实施例；图6是其侧视图。

线性驱动装置B包括：基体元件70，其固定到基体69上；导轨2，其与基体元件70成一体；移动体74，其沿着导轨72直线往复移动；辊子单元76和77，它们作为接触体，与导轨72接触；以及压力单元78，其安装在移动体74上，能总是以一预定力将辊子单元77压紧在导轨72上。

导轨72的断面形成C形。导轨72由轻金属如铝合金制成，通过如挤压成形。导轨72最好与基体元件70成一体。

移动体74为一延伸的板，其断面为梯形，梯形断面的短边74d面向导轨72的C形开口部分。延伸的移动体74沿着导轨72设置。

辊子单元76安装在移动体74的斜面74a和74b上。设置在移动体74的纵向上的两个辊子单元76接触导轨72开口部分的外边缘。每个辊子单元76包括一滚球轴承等以平滑转动。

压力单元78固定在移动体74的梯形断面的长边74c上。压力单元78安装在辊子单元76之间，辊子单元76设置在移动体74的纵向上。注意，压力单元80的结构与第一实施例中的压力单元8的结构类似。

在移动体74上从长边74c向短边74d钻孔形成通孔。压力单元78的杆10贯穿这个通孔并延伸到导轨72开口部分的内部空间中。辊子单元77包括基体77a和两个辊子77b。基体77a固定在杆10的下端，辊子77b可转动地连接到基体77a上。两个辊子77b位于导轨72开口部分的内部空间中，并分别与内部空间的内边缘接触。每个辊子77包括滚球轴承等以平滑转动。

在压力单元78中，向上或朝压力单元78的壳体偏压杆10。通过向上偏压杆10，以一预定力将辊子单元77压紧在导轨72上。

在线性驱动装置B中，向上偏压压力单元8的杆10，从而以预定力将移动体74压紧在导轨72上。这种情况下，移动体74由作为导向部分和接触体的辊子单元76和77引导，这样，移动体74可沿着导轨72线性往复移动。

为自行推动移动体74，转动辊子单元76或77(或另一辊子单元)的合适装置，如电机，可连接到移动体74上。

如上所述，压力单元78的结构与第一实施例中的压力单元8的结构类似。但是，在第二实施例的线性驱动装置B中，在图5和图6向上的方向偏压杆10以施加压紧力。压力单元78是通过倒置图4所示的压力单元8实现的。即，杆10的端10c(见图4)与线性驱动装置B的辊子单元77相连接。

注意，在压力单元78中，法兰14(见图4)设置在壳体12的另一端上。

另外，一开口部分(未示出)可形成在压力单元78的壳体12内。释放元件30的杆向外突出。以这种结构，使用者能容易地操作释放元件30。

包括压力单元78的线性驱动装置B所起的作用与第一实施例中的包括压力单元8的线性驱动装置A所起的作用相同。

(第三实施例)

在第一和第二实施例中，移动体7和74沿着固定导轨2和72线性移动，导轨2和72分别固定在基体1和69上。

图7是第三实施例驱动装置的透视图。一导轨形状的移动体13由辊子单元6和7引导并线性移动。安装在基体11上的压力单元8施加压力给移动体13。注意，作为导向部分的辊子单元6和7以及压力单元8与前面实施例中所采用的是相同的。

即，作为导向部分和接触体的辊子单元6和7以及压力单元8安装在基体11上，导轨形状的移动体13由辊子单元6和7引导以线性移动。压力单元8将辊子单元7压紧在移动体13上。

在前面所述的实施例中，压力单元8和78的杆10直接接触作为接触体的辊子单元7和77。杆10也可以通过传递元件间接地接触接触体，如辊子单元7和77。

本发明的驱动装置可应用在很多机械装置上，其中，一压紧力施加到移动体或导轨上。另外，导轨还可以是弯曲导轨。这种情况下，移动体做曲线运动。

在不背离本发明的本质特征的精神下，本发明可以以其他特定的方式得以实施。因而本发明实施例所有方面应作为描述性的而不是限制性的，本发明的范围由附上的权利要求书而不是前面的说明书表示，因此，在与权利要求等价的宗旨和范围内的所有改变都包含在本发明的范围内。

Claims (10)

1、一种驱动装置，包括：

一固定导轨；

一移动体，所述移动体由所述导轨引导；

一接触体，所述接触体与所述导轨接触；以及

一压力单元，所述压力单元安装在所述移动体上，所述压力单元总是朝所述导轨或在压紧方向上偏压所述接触体，

其中，所述压力单元包括：

一杆，所述杆具有直接或间接地与所述移动体接触的一端和另一端，所述杆能够在压紧方向上移动；

一第一偏压元件，所述第一偏压元件在压紧方向上偏压杆；

一壳体，所述壳体至少覆盖杆外圆周表面的一部分，壳体具有内圆周表面，从杆外圆周表面到所述壳体内圆周表面的间距朝着杆另一端递减；和

一球形体，所述球形体设置在壳体内，所述球形体与壳体内圆周表面和杆外圆周表面接触。

2、如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，其中所述压力单元还具有一第二偏压元件，所述第二偏压元件在与压紧方向相反的方向上偏压球形体。

3、如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，其中沿着杆外圆周表面设置有多个球形体。

4、如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，其中所述压力单元还具有一释放元件，所述释放元件相对于球形体设置在另一端侧，当释放元件在压紧方向上移动时，释放元件能够在压紧方向上移动球形体。

5、如权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，其中所述压力单元还具有第三偏压元件，所述第三偏压元件总是在与压紧方向相反的方向上偏压释放元件。

6、一种驱动装置，包括：

一固定导向部分；

一移动体，所述移动体由所述导向部分引导；

一接触体，所述接触体与所述移动体接触；以及

一压力单元，所述压力单元安装在所述基体上，所述压力单元总是朝所述移动体或在压紧方向上偏压所述接触体，

其中，所述压力单元包括：

一杆，所述杆具有直接或间接地与所述移动体接触的一端和另一端，杆能够在压紧方向上移动；

一第一偏压元件，所述第一偏压元件在压紧方向上偏压杆；

一壳体，所述壳体至少覆盖杆外圆周表面的一部分，壳体具有内圆周表面，从杆外圆周表面到壳体内圆周表面的间距朝着杆另一端递减；和

一球形体，所述球形体设置在壳体内，所述球形体与壳体内圆周表面和杆外圆周表面接触。

7、如权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，其中所述压力单元还具有一第二偏压元件，所述第二偏压元件在与压紧方向相反的方向上偏压球形体。

8、如权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，其中沿着杆外圆周表面设置有多个球形体。

9、如权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，其中所述压力单元还具有一释放元件，所述释放元件相对于球形体设置在另一端侧，当释放元件在压紧方向移动时，释放元件能够在压紧方向上移动球形体。

10、如权利要求9所述的驱动装置，其特征在于，其中所述压力单元还具有第三偏压元件，所述第三偏压元件总是在与压紧方向相反的方向上偏压释放元件。

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