CN213297577U - 一种用于铰链体驱动装置的改进型导轨总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于铰链体驱动装置的改进型导轨总成，属于机械设备的技术领域，所述导轨总成包括：滑块组件，在所述滑块组件内安装有滑块轴，且通过滑块组件实现滑块轴绕X向、Y向和Z向作轴向旋转；用于安装滑块组件的滑动导轨，通过滑块组件在滑动导轨内运动实现滑块轴在X向和Y向上的平动；所述滑块轴相对于滑块组件在Z向方向上作平动运动，以达到在运动过程中能够满足六个自由度的容错能力，以实现长期稳定工作的目的。

Description

一种用于铰链体驱动装置的改进型导轨总成

技术领域

本实用新型属于机械设备的技术领域，具体而言，涉及一种用于铰链体驱动装置的改进型导轨总成。

背景技术

在空间中两个物体绕铰链作相对运动，例如：在我们日常可见的平开门或平开窗的应用上；若要控制两个物体的相对运动能够自动化控制，则需要应用相应的驱动装置，在现有技术中，还驱动装置主要由驱动部、连杆以及导轨总成三大部分组成，但现有技术的驱动装置，在实际应用中主要存在以下缺陷：

由于加工、安装误差等导致两相对运动的运动方向不平行，而现有的驱动装置在六个自由度(包括在3个正交方向上平动以及3个正交方向所对应的绕轴转动方向)方向的容错能力较差，不能确保装置的长期稳定工作。

实用新型内容

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种用于铰链体驱动装置的改进型导轨总成以达到在运动过程中能够满足六个自由度的容错能力，以实现长期稳定工作的目的。

本实用新型所采用的技术方案为：一种用于铰链体驱动装置的改进型导轨总成，所述导轨总成包括：

滑块组件，在所述滑块组件内安装有滑块轴，且通过滑块组件实现滑块轴绕X向、Y向和Z向作轴向旋转；

用于安装滑块组件的滑动导轨，通过滑块组件在滑动导轨内运动实现滑块轴在X向和Y向上的平动；

所述滑块轴相对于滑块组件在Z向方向上作平动运动。

进一步地，所述滑块组件包括：

设于滑动导轨内且与滑动导轨相匹配的滑块；

固定安装于滑块内的关节轴承，且通过关节轴承的内圈沿Z向活动安装所述滑块轴；

以实现滑块和关节轴承在Z向方向上同步运动，而滑块轴与关节轴承在Z向方向上作相对运动，进而实现滑块轴能够在Z向上的平动。

进一步地，所述滑动导轨设为U形壳体，U形壳体内滑动装配有所述滑块，滑块可在U形壳体内沿X向和Y向平动且不可在U形壳体内沿Z向平动，进而实现滑块轴能够沿X向和Y向方向上平动。

进一步地，所述滑块轴的端部装配有卡簧，通过卡簧限制滑块轴在Z向方向上的平动范围，滑块轴与关节轴承之间在Z向方向上作一定范围的平动运动，进而实现了滑块轴能够在Z向上作平动运动。

进一步地，所述滑块包括上滑块和下滑块，所述上滑块与下滑块之间为可拆卸装配且两者装配后形成装配槽，装配槽与所述关节轴承的外圈相匹配且通过该装配槽对关节轴承限位锁紧；以降低滑块的加工难度，同时，在上滑块与下滑块装配之后即可对关节轴承完成限位锁紧，也能够降低关节轴承的安装难度。

进一步地，所述导轨总成还包括：

用于安装滑动导轨的导轨安装壳，在所述滑块朝向导轨安装壳的一侧设有避位槽；以确保滑块能够在滑块导轨内作自由滑动，不受用于锁紧滑动导轨的螺丝的干涉。

进一步地，所述滑块采用POM塑料、PTFE塑料、PEEK塑料、铜、铝合金或钢制成；若采用POM塑料、PTFE塑料或PEEK塑料时，则滑块与关节轴承采用注塑一体成型的方式，将滑块包覆在关节轴承的外圈外部；若采用铜、铝合金或钢制成时，滑块与关节轴承则采用压力装配工艺，在成型后对滑块的外形加工以得到设计所需的形状，以使滑块包覆在关节轴承的外圈外部。

进一步地，所述滑动导轨采用铜、铝合金或钢制成；以确保滑动导轨、滑块在长期使用过程具有足够的强度和耐磨性。

本实用新型的有益效果为：

1.采用本实用新型所提供的用于铰链体驱动装置的改进型导轨总成，滑块轴通过滑块组件安装于导轨总成上，通过滑块组件、滑动导轨以及关节轴承的作用下，能够实现滑块轴在X向、Y向和Z向平动以及绕X向、Y向和Z向的轴向旋转六个自由度方向上具有足够的容错让性，进而提升整个驱动装置在运动过程中的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型所提供的用于铰链体驱动装置的改进型导轨总成在实施例1的整体结构示意图；

图2是本实用新型所提供的用于铰链体驱动装置的改进型导轨总成在实施例2中的拆分结构示意图；

图3是图2的局部剖视示意图；

附图中标注如下：

1-门体，2-门框，3-驱动部，4-连杆，5-导轨安装壳，6-滑动导轨，7-上滑块，8-下滑块，9-关节轴承，10-滑块轴，11-避位槽，12-卡簧。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义；实施例中的附图用以对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1

如图1所示，具体提供了一种用于铰链体驱动装置的改进型导轨总成，在本实施例中以平开门为例，平开门包括呈铰接连接的门体和门框，门体相对于门框作打开或关闭的动作中需要驱动装置，而本实施例中的导轨总成则为驱动装置的重要组成部分，当然，也可以应用在平开窗上，其原理与平开门类似，此处不再赘述。

由于真实环境中加工、安装误差等问题，会导致门体与门框之间的相对运动方向不平行，需要在六个自由度(在三个正交方向上平动，以及三个正交方向绕轴进行转动运动)皆有容错能力，才能保证长期稳定的工作。由此，对驱动装置中的导轨总成作如下优化设计：

如图2、图3所示，在门体和门框上分别设有驱动部和导轨总成，在驱动部与导轨总成之间通过连杆进行力矩传递，进而实现门体与门框之间的相对转动运动。

导轨总成包括滑动导轨和装于滑动导轨内的滑块组件，滑块组件内安装有滑块轴，在驱动部工作时，由于驱动部与输出轴之间传动连接，输出轴通过连杆传递力矩至滑块轴，在驱动装置工作时，为保证长期稳定的工作，需确保滑块轴能够在X向、Y向和Z向上平动以及绕X向、Y向和Z向的轴向旋转，进而在六个自由度方向上具有足够的容错让性。

一部分：

在所述滑块组件内安装有滑块轴，且通过滑块组件实现滑块轴绕X向、Y向和Z向作轴向旋转，具体实现方式如下：

设于滑动导轨内且与滑动导轨相匹配的滑块，在滑块内固定安装有关节轴承且关节轴承的内圈沿Z向活动安装有所述滑块轴；一方面，在关节轴承的作用下，能够实现装配于关节轴承上的滑块轴在绕X向、Y向和Z向方向上进行轴向旋转；另一方面，由于滑块与关节轴承固定装配，但滑块轴与关节轴承能够在Z向方向上相对运动，进而，当滑块在滑动导轨内运动时，滑块轴与关节轴承在Z向方向上相对运动能实现滑块轴在Z向上的平动。

对于关节轴承的固定安装是通过在滑块内预留与关节轴承外圈相匹配的装配槽，将关节轴承通过压力装配的方式卡入至装配槽中(类似于关节轴承的装配工艺)；或者，先将关节轴承置入到装配槽内，再通过装配槽内壁上的卡圈对关节轴承锁紧固定；又或者，将关节轴承外圈与装配槽配合之后通过焊接连接的方式进行锁紧固定。

对于滑块轴的安装，则将滑块轴活动套装在关节轴承的内圈上，滑块轴相对于关节轴承的内圈可作自由的平动运动，并在滑块轴的端部设置卡簧，通过卡簧限制滑块轴在Z向方向上的平动范围。即在实际安装时，当将滑块轴一段抵紧在关节轴承的内圈上时，关节轴承内圈的另一端与卡簧之间留有作Z向平动的间距，以实现滑动块相对于关节轴承可作Z向平动。

另一部分：

用于安装滑块组件的滑动导轨，通过滑块组件在滑动导轨内运动实现滑块轴在X向和Y向上的平动，滑动导轨与滑块组件之间在Z向方向上不可作平动运动。

滑块组件包括设于滑动导轨内的滑块，滑块为一体成型而成，将滑动导轨设为一端开口的U形壳体，该U形壳体内滑动装配有所述滑块，由于滑块与滑动导轨分别在X向和两个自由度方向上留有平动间距，以实现滑块可在U形壳体内沿X向和Y向平动；同时，滑块装配在滑动导轨内部时，由于滑块的Z向厚度与滑动导轨内部预留的Z向装配间隙相匹配，因此，滑块不可在U形壳体内沿Z向平动，进而通过滑块自身只能实现滑块轴在X向和Y向上的平动。

为实现滑块轴能够Z向上进行平动，在滑块内固定安装有关节轴承，且滑块轴沿Z向活动安装在关节轴承的内圈上；以实现滑块轴与关节轴承在Z向方向上作相对平动，进而实现滑块轴在Z向上的平动。

通过上述两部分能最终实现在X向、Y向以及Z向三个自由度上的平动，在绕X向、Y向以及Z向三个自由度上的轴向转动，保证在六个自由度上具备足够的容错能力。

在实际应用中，导轨总成还包括导轨安装壳，以通过导轨安装壳对滑动导轨进行固定，在所述导轨安装壳内通过若干个螺丝固定安装所述滑动导轨且所述滑块朝向导轨安装壳的一侧设有避位槽，以确保滑块能够在滑块导轨内作自由滑动，且在滑动过程中，不会与各个螺丝之间发生干涉。

在实际应用中，所述滑块所采用的材料包括但不限于：POM塑料、PTFE塑料、PEEK塑料、铜、铝合金或钢；若采用POM塑料、PTFE塑料或PEEK塑料制成时，则滑块与关节轴承采用注塑一体成型的方式，将滑块包覆在关节轴承的外圈外部；若采用铜、铝合金或钢制成时，滑块与关节轴承则采用压力装配工艺，在成型后对滑块的外形加工以得到设计所需的形状，以使滑块包覆在关节轴承的外圈外部且滑块与滑动导轨能够适配。

在实际应用中，滑动导轨采用铜、铝合金或钢制成，同时，确保滑动导轨与滑块相匹配并起到良好的导向作用，以确保滑动导轨、滑块在长期使用过程具有足够的强度和耐磨性。

本实施例所提供的用于铰链体驱动装置的改进型导轨总成，其安装和工作过程如下：

先分别将驱动部和导轨总成安装于门体和门框上；

将输出轴安装锁紧在驱动部上，同时，将连杆的一端与输出轴连接紧固；

将滑块轴通过关节轴承安装在导轨总成的滑块上，再将连杆的另一端与滑块轴进行锁紧连接；

以此完成对滑块轴、输出轴以及连杆的装配锁紧，进而通过驱动部提供驱动力并配合导轨总成，以实现门体相对于门框的转动运动。

实施例2

在实施例1中，由于滑块是一体制成的，在滑块内安装关节轴承的难度较大，为进一步简化在滑块内安装关节轴承，采用如下方式设计：

将滑块设为上滑块和下滑块，上滑块与下滑块之间为可拆卸装配，在所述上滑块设有上装配槽，在所述下滑块设有下装配槽，当上滑块与下滑块之间装配后形成装配槽，下装配槽与所述关节轴承相匹配，且将关节轴承容纳于下装配槽内并通过上装配槽的端部抵紧在关节轴承的端部，以对关节轴承进行限位锁紧。一方面，能够降低滑块的加工难度，无需在关节轴承外部一体注塑成型；另一方面，由于在上滑块与下滑块装配之后即可对关节轴承限位锁紧，也能够降低关节轴承的安装难度。

在本实施例中，由于滑块分为上滑块和下滑块两部分，则上滑块和下滑块的材料选择包括但不限于：POM塑料、PTFE塑料、PEEK塑料、铜、铝合金或钢；且上滑块和下滑块可采用同一种材料，也可分别采用两种不同的材料。

实施例3

在实施例1或实施例2中，对于通过滑块组件实现滑块轴绕X向、Y向和Z向作轴向旋转，是通过在滑块组件内设置关节轴承并将滑块轴安装于关节轴承上所实现的，在本实施例中，还提供了另一种实现方式，如下：

在滑块内固定安装滑动轴承，在滑动轴承的内部固定安装所述滑块轴(滑动轴承不提供在绕X向、Y向以及Z向三个自由度上的轴向转动)，并将该滑块装配于滑动导轨内；在对滑动导轨和滑块进行设计时，应确保滑块与滑动导轨在X向、Y向以及Z向均留有间隙，进而，在驱动装置工作时，滑块自身相对于滑动导轨可绕X向、Y向以及Z向作轴线旋转，同时，滑块在X向、Y向以及Z向三个自由度方向上作平动运动，以最终满足在X向、Y向以及Z向三个自由度上的平动，在绕X向、Y向以及Z向三个自由度上的轴向转动，保证在六个自由度上具备足够的容错能力。

该实施例所公开的方式，能够最大限度的降低制造成本，但其稳定性也不如实施例1和实施例2所提供的方案，在实际应用时，用户可根据实际需求进行选择。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于铰链体驱动装置的改进型导轨总成，其特征在于，所述导轨总成包括：

滑块组件，在所述滑块组件内安装有滑块轴，且通过滑块组件实现滑块轴绕X向、Y向和Z向作轴向旋转；

用于安装滑块组件的滑动导轨，通过滑块组件在滑动导轨内运动实现滑块轴在X向和Y向上的平动；

所述滑块轴相对于滑块组件在Z向方向上作平动运动。

2.根据权利要求1所述的用于铰链体驱动装置的改进型导轨总成，其特征在于，所述滑块组件包括：

设于滑动导轨内且与滑动导轨相匹配的滑块；

固定安装于滑块内的关节轴承，且关节轴承的内圈沿Z向活动安装有所述滑块轴。

3.根据权利要求2所述的用于铰链体驱动装置的改进型导轨总成，其特征在于，所述滑动导轨设为U形壳体，U形壳体内滑动装配有所述滑块，滑块可在U形壳体内沿X向和Y向平动且不可在U形壳体内沿Z向平动。

4.根据权利要求2所述的用于铰链体驱动装置的改进型导轨总成，其特征在于，所述滑块轴的端部装配有卡簧，通过卡簧限制滑块轴在Z向方向上的平动范围。

5.根据权利要求2所述的用于铰链体驱动装置的改进型导轨总成，其特征在于，所述滑块包括上滑块和下滑块，所述上滑块与下滑块之间为可拆卸装配且两者装配后形成装配槽，装配槽与所述关节轴承的外圈相匹配且通过该装配槽对关节轴承限位锁紧。

6.根据权利要求2所述的用于铰链体驱动装置的改进型导轨总成，其特征在于，所述导轨总成还包括：

用于安装滑动导轨的导轨安装壳，在所述滑块朝向导轨安装壳的一侧设有避位槽。

7.根据权利要求2所述的用于铰链体驱动装置的改进型导轨总成，其特征在于，所述滑块采用POM塑料、PTFE塑料、PEEK塑料、铜、铝合金或钢制成。

8.根据权利要求2所述的用于铰链体驱动装置的改进型导轨总成，其特征在于，所述滑动导轨采用铜、铝合金或钢制成。

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