CN212258679U - 垂直运动机构、二维运动机构及三维运动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械运动的技术领域，提供一种垂直运动机构，包括Z轴电机、涡轮蜗杆运动副、方型轴、Z轴滑块、Z轴运动副，Z轴电机通过涡轮蜗杆运动副向方型轴传动，方型轴通过Z轴运动副向Z轴滑块传递上下运动的作用力。本实用新型的垂直运动机构利用方形轴转动可以传递扭矩的特点，将驱动机构上下垂直运动的电机移动到横向运动的其他装置上，减轻驱动该机构横向运动的其他电机的负载；运用了涡轮蜗杆机构，使上下垂直运动的机构具备自锁功能，而不必再安装刹车系统，节省了成本，也减小了该垂直运动机构的整体设计空间。

Description

垂直运动机构、二维运动机构及三维运动机构

技术领域

本实用新型涉及机械运动的技术领域，更确切地说涉及一种垂直运动机构、二维运动机构及三维运动机构。

背景技术

传统的三维运动机构中，通常需要将三个驱动电机分别安装在分管三个维度运动的机构中，且对驱动机构上下垂直运动的电机必须添加刹车系统，否则大导程丝杠电机或同步带电机在断电的情况下，上下垂直运动的机构由于受重力作用而自动下滑，会对系统造成损坏。而驱动机构上下垂直运动的电机若与该机构安装在同一维度，且电机上安装了刹车系统，这样会增大驱动该机构横向运动的其他电机的负载。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种垂直运动机构，将驱动机构上下垂直运动的电机移动到横向运动的其他装置上，减轻驱动该机构横向运动的其他电机的负载，进而减小电机的功率，该机构指的是所述的垂直运动机构。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种垂直运动机构，包括Z轴电机、蜗轮蜗杆运动副、方型轴、Z轴滑块、Z轴运动副，Z轴电机通过蜗轮蜗杆运动副向方型轴传动，方型轴通过Z轴运动副向Z轴滑块传递上下运动的作用力。

与现有技术相比，本实用新型的垂直运动机构有以下优点：利用方形轴转动可以传递扭矩的特点，将驱动机构上下垂直运动的电机移动到横向运动的其他装置上，减轻驱动该机构横向运动的其他电机的负载；运用了蜗轮蜗杆机构，使上下垂直运动的机构具备自锁功能，而不必再安装刹车系统，节省了成本，也减小了该垂直运动机构的整体设计空间。

优选的，Z轴电机输出转矩给蜗杆，方型轴上安装有蜗轮，所述的蜗轮与蜗杆配合使方型轴转动并向外传递扭矩。采用此种结构，运用蜗轮蜗杆机构，使垂直运动机构具备自锁功能。

优选的，Z轴运动副由齿轮和齿条啮合构成，齿轮固定安装在方型轴上，齿条固定安装在Z轴滑块上，所述的齿条与齿轮保持啮合。采用此种结构，使Z轴运动副稳定地向Z轴滑块传递上下运动的作用力。

本实用新型要解决的另一个技术问题是，提供一种二维运动机构，将驱动机构上下垂直运动的电机移动到横向运动的其他装置上，减轻驱动该机构横向运动的其他电机的负载，进而减小电机的功率。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种二维运动机构，包括前后运动机构、方型轴承以及上述的垂直运动机构，齿轮通过方型轴承与方型轴连接，所述的前后运动机构驱动所述的垂直运动机构进行前后运动，使方型轴承与方型轴产生相对滑动。

与现有技术相比，本实用新型的二维运动机构有以下优点：利用方形轴与方形轴承配合既可以转动传递扭矩也可以相对滑动的特点，将驱动机构上下垂直运动的电机移动到横向运动的其他装置上，减轻驱动该机构横向运动的其他电机的负载；运用了蜗轮蜗杆机构，使上下垂直运动的机构具备自锁功能，而不必再安装刹车系统，节省了成本，也减小了机构设计空间。

优选的，所述的前后运动机构包括X轴电机、X轴传动部件、X轴滑块，X轴电机通过传动部件使X轴滑块前后运动，X轴滑块上设置有与所述的齿条平行的Z轴直线导轨，Z轴滑块上设置有滑槽，该滑槽与Z轴直线导轨配合使Z轴滑块与X轴滑块连接。采用此种结构，使Z轴滑块17能始终保持所述的齿条与齿轮21相互啮合的姿态。

优选的，所述的X轴传动部件包括X轴丝杆、丝杆螺母，丝杆螺母安装在X轴滑块上且与X轴丝杆相配合，X轴电机驱动X轴丝杆转动并使X轴滑块沿X轴丝杆前后运动。采用此种结构，简单实现了X轴电机驱动X轴滑块前后运动的功能。

优选的，所述的二维运动机构还包括X轴光轴，X轴光轴与方型轴平行设置，X轴滑块与 X轴光轴连接。采用此种结构，X轴光轴对X轴滑块在X方向上的运动起导向作用，使运动平稳。

优选的，所述的二维运动机构还包括微型导轨，所述的微型导轨与方型轴平行设置，X 轴滑块与所述的微型导轨通过调心轴承连接。采用此种结构，解决了安装前需要调整微型导轨和方型轴平行度的问题。

本实用新型要解决的另一个技术问题是，提供一种三维运动机构，将驱动机构上下垂直运动的电机移动到横向运动的其他装置上，减轻驱动该机构横向运动的其他电机的负载，进而减小电机的功率。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种三维运动机构，包括左右运动机构及上述的二维运动机构，左右运动机构驱动所述的二维运动机构进行左右运动。

与现有技术相比，本实用新型的三维运动机构有以下优点：利用方形轴与方形轴承配合既可以转动传递扭矩也可以相对滑动的特点，将驱动机构上下垂直运动的电机移动到横向运动的其他装置上，减轻驱动该机构横向运动的其他电机的负载；运用了蜗轮蜗杆机构，使上下垂直运动的机构具备自锁功能，而不必再安装刹车系统，节省了成本，也减小了机构设计空间。

优选的，左右运动机构包括Y向电机、传动转轴以及至少一个Y轴滑块和至少一套Y轴同步带传动组件，Y轴滑块与Y轴同步带传动组件的传动带连接，Y向电机驱动传动转轴带动Y轴同步带传动组件运转使Y轴滑块随Y轴同步带传动组件的传动带在Y轴方向上左右运动；Y轴滑块与方型轴连接。采用此种结构，使Z轴滑块既能随垂直运动机构在Z轴方向上垂直运动，又能随二维运动机构在X轴方向上前后运动，还能随三维运动机构在Y轴方向上左右运动，实现三自由度的运动。

附图说明

图1为本实用新型的二维运动机构实施例的结构示意图。

图2为图1中垂直运动机构的局部结构示意图。

图3为图2中X轴方向运动滑块的A-A剖面图。

图4为本实用新型的三维运动机构实施例的结构示意图。

如图中所示：1、Y向电机，2、X轴电机，3、垂直运动机构，4、Z轴电机，5、X轴丝杆，6、注射针，7、X轴光轴，8、Z轴运动副，9、方型轴，10、蜗轮蜗杆运动副，11、二维运动机构，12、三维运动机构，13、Z轴直线导轨，14、X轴滑块，15、轴承压板，16、X轴直线轴承，17、Z轴滑块，18、轴承，19、丝杆螺母，20、方型轴承，21、齿轮，22、Y轴滑块，23、Y轴同步带，24、传动转轴。

具体实施方式

为了更好得理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而非严格按比例绘制。

还应理解的是，用语“包括”、“具有”、“包含”、“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“…至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修改列表中的单独元件。

图1至图3中所示是本实用新型的二维运动机构的一个实施例，用于驱动注射针6进行二自由度的运动，包括垂直运动机构3(在Z轴方向运动，下同)与前后运动机构(在X轴方向运动，下同)。

垂直运动机构3包括Z轴电机4、蜗轮蜗杆运动副10、方型轴9、Z轴滑块17、Z轴运动副8；方型轴9安装支架上，Z轴电机4通过蜗轮蜗杆运动副10向方型轴9传动，其中Z轴电机4输出转矩给蜗杆，方型轴9上安装有蜗轮，蜗轮蜗杆配合使方型轴9转动并向外传递扭矩；方型轴9通过Z轴运动副8向Z轴滑块17传递上下运动的作用力，本实施例中Z轴运动副8由齿轮21和齿条啮合构成，齿轮21固定安装在方型轴9上，齿条(未图示)固定安装在Z轴滑块17上，Z轴滑块17还与其他部件连接使Z轴滑块17始终保持所述的齿条与齿轮21相互啮合的姿态。

垂直运动机构3的工作原理是：Z轴电机4运转，通过蜗轮蜗杆运动副10传动使方型轴 9转动，方型轴9同时带动齿轮21转动，齿轮21再带动与其啮合的齿条上下运动，最终使Z轴滑块17发生上下垂直运动。

前后运动机构包括X轴电机2、X轴丝杆5、X轴滑块14、丝杆螺母19，X轴电机2安装在支架上，X轴电机2驱动X轴丝杆5转动，丝杆螺母19安装在X轴滑块14上且X轴丝杆5 与丝杆螺母19配合。X轴电机2驱动X轴丝杆5转动使X轴滑块14沿X轴丝杆5在X方向上前后运动。由前后运动机构与垂直运动机构3构成的二维运动机构11中，还包括方型轴承 20、轴承18、Z轴直线导轨13、X轴光轴7、X轴直线轴承16，轴承压板15，方型轴9、X轴丝杆5与X轴光轴7平行设置；齿轮21通过方型轴承20与方型轴9连接，方型轴承20通过轴承18与X轴滑块14连接，轴承压板15将轴承18压紧在X轴滑块14内；Z轴直线导轨13 设置在X轴滑块14上，Z轴滑块17上设置有滑槽，该滑槽与Z轴直线导轨13配合使Z轴滑块17与X轴滑块14连接；X轴滑块14通过X轴直线轴承16与X轴光轴7连接。垂直运动机构3在X方向上的运动由X轴电机2驱动，Z轴滑块17在Z轴方向上的运动由Z轴电机4 驱动。前后运动机构也可以采用同步带传动的方式驱动垂直运动机构3在X方向上运动。

二维运动机构11的工作原理是：X轴电机2驱动X轴丝杆5转动使X轴滑块14在X方向上前后运动，同时X轴滑块14带动垂直运动机构3也在X方向上运动，此时方型轴承20 与方型轴9产生相对滑动，X轴直线轴承16与X轴光轴7产生相对滑动，X轴光轴7对X轴滑块14在X方向上的运动起导向作用；Z轴电机4通过蜗轮蜗杆运动副10传动驱动方型轴9 转动，方型轴承20同时转动传递扭矩并带动齿轮21转动，使与齿轮21啮合的齿条所在的Z 轴滑块17在Z方向上垂直运动，此时Z轴滑块17的滑槽与Z轴直线导轨13产生相对滑动，Z轴直线导轨13对Z轴滑块17在Z方向上的运动起导向作用。可以将X轴光轴7换成微型导轨增加其稳定性，同时将X轴直线轴承16换成调心轴承，解决安装前需要调整微型导轨和方型轴9平行度的问题。

图4中所示是本实用新型的三维运动机构实施例，用于驱动注射针6进行三自由度的运动，包括上述的二维运动机构11，还包括左右运动机构(在Y轴方向运动，下同)。左右运动机构包括Y向电机1、传动转轴24以及相对应的至少1个Y轴滑块22和1套Y轴同步带传动组件23，Y轴滑块22一一对应连接在Y轴同步带传动组件23的传动带上，Y向电机1 通过同步带组件或齿轮传动组件驱动传动转轴24转动，传动转轴24同步驱动Y轴同步带传动组件23的主动轮运转，则Y轴滑块22随Y轴同步带传动组件23的传动带在Y轴方向上左右运动。二维运动机构11安装在Y轴滑块22上，则二维运动机构11也随Y轴滑块22在Y 轴方向上左右运动，使Z轴滑块17既能随垂直运动机构3在Z轴方向上垂直运动，又能随二维运动机构11在X轴方向上前后运动，还能随三维运动机构12在Y轴方向上左右运动，实现三自由度的运动。本实施例中，Y轴滑块22即为二维运动机构11中安装X轴丝杆5、X轴光轴7及方型轴9的两个支架，且Y轴滑块22上设置有夹持部件，Y轴滑块22夹持固定在Y 轴同步带传动组件23的传动带上。

Claims (10)

1.一种垂直运动机构，其特征在于，包括Z轴电机(4)、蜗轮蜗杆运动副(10)、方型轴(9)、Z轴滑块(17)、Z轴运动副(8)，Z轴电机(4)通过蜗轮蜗杆运动副(10)向方型轴(9)传动，方型轴(9)通过Z轴运动副(8)向Z轴滑块(17)传递上下运动的作用力。

2.根据权利要求1所述的垂直运动机构，其特征在于，Z轴电机(4)输出转矩给蜗杆，方型轴(9)上安装有蜗轮，所述的蜗轮与蜗杆配合使方型轴(9)转动并向外传递扭矩。

3.根据权利要求1所述的垂直运动机构，其特征在于，Z轴运动副(8)由齿轮(21)和齿条啮合构成，齿轮(21)固定安装在方型轴(9)上，齿条固定安装在Z轴滑块(17)上，所述的齿条与齿轮(21)保持啮合。

4.一种二维运动机构，其特征在于，包括前后运动机构、方型轴承(20)以及如权利要求3所述的垂直运动机构，齿轮(21)通过方型轴承(20)与方型轴(9)连接，所述的前后运动机构驱动所述的垂直运动机构进行前后运动，使方型轴承(20)与方型轴(9)产生相对滑动。

5.根据权利要求4所述的二维运动机构，其特征在于，所述的前后运动机构包括X轴电机(2)、X轴传动部件、X轴滑块(14)，X轴电机(2)通过传动部件使X轴滑块(14)前后运动，X轴滑块(14)上设置有与齿条平行的Z轴直线导轨(13)，Z轴滑块(17)上设置有滑槽，该滑槽与Z轴直线导轨(13)配合使Z轴滑块(17)与X轴滑块(14)连接。

6.根据权利要求5所述的二维运动机构，其特征在于，所述的X轴传动部件包括X轴丝杆(5)、丝杆螺母(19)，丝杆螺母(19)安装在X轴滑块(14)上且与X轴丝杆(5)相配合，X轴电机(2)驱动X轴丝杆(5)转动并使X轴滑块(14)沿X轴丝杆(5)前后运动。

7.根据权利要求5所述的二维运动机构，其特征在于，还包括X轴光轴(7)，X轴光轴(7)与方型轴(9)平行设置，X轴滑块(14)与X轴光轴(7)连接。

8.根据权利要求5所述的二维运动机构，其特征在于，还包括微型导轨，所述的微型导轨与方型轴(9)平行设置，X轴滑块(14)与所述的微型导轨通过调心轴承连接。

9.一种三维运动机构，其特征在于，包括左右运动机构及如权利要求4至8中任何一项所述的二维运动机构，左右运动机构驱动所述的二维运动机构进行左右运动。

10.根据权利要求9所述的三维运动机构，其特征在于，左右运动机构包括Y向电机(1)、传动转轴(24)以及至少一个Y轴滑块(22)和至少一套Y轴同步带传动组件(23)，Y轴滑块(22)与Y轴同步带传动组件(23)的传动带连接，Y向电机(1)驱动传动转轴(24)带动Y轴同步带传动组件(23)运转使Y轴滑块(22)随Y轴同步带传动组件(23)的传动带在Y轴方向上左右运动；Y轴滑块(22)与方型轴(9)连接。

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