CN221971202U - 一种驱动单元及多自由度可调的高精度蜗轮丝杆升降机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种驱动单元及多自由度可调的高精度蜗轮丝杆升降机构，驱动单元包括：驱动装置，其上设置有传动轴；旋转编码器，安装在所述传动轴上；常开离合器，安装在所述传动轴一端；蜗轮丝杆升降机，安装在所述传动轴另一端相连接。本实施例的驱动单元可以进行任意组合，由于其具有旋转编码器，因此传动轴旋转的圈数可精确测得，从而通过控制传动轴的圈数可以精确地控制蜗轮丝杆升降机的升降高度。通过分别控制每个驱动单元的升降，从而能精确控制安装板的升降、俯仰姿态、横滚姿态。经测试，本蜗轮丝杆升降机构重复定位误差小于100微弧度。

Description

一种驱动单元及多自由度可调的高精度蜗轮丝杆升降机构

技术领域

本实用新型涉及升降设备技术领域，尤其涉及一种驱动单元及多自由度可调的高精度蜗轮丝杆升降机构。

背景技术

如图1所示，现有蜗轮丝杆升降机构是将电机1、减速器4、蜗轮丝杆升降机2、直角转向器3组合成一起的机电一体化运动执行单元，其采用1台电机驱动4个或更多蜗轮丝杆升降机(即螺旋升降机)实现升降，当任意一个蜗轮丝杆升降机到位后，蜗轮丝杆升降机立即停止运动，只有1个自由度可调节，即高度方向的调节，无法调节俯仰或横滚姿态，导致蜗轮丝杆升降机构到位精度较低。

实用新型内容

本实用新型提供一种驱动单元及多自由度可调的高精度蜗轮丝杆升降机构，以解决上述现有技术中的技术问题。

本实用新型采用的技术方案是：第一方面，提供一种驱动单元，包括：

驱动装置，其上设置有传动轴；

旋转编码器，安装在所述传动轴上；

常开离合器，安装在所述传动轴一端；

蜗轮丝杆升降机，安装在所述传动轴另一端相连接。

进一步的，所述驱动装置包括电机和减速器，所述电机的旋转轴与所述减速器的输入轴相连接，所述减速器的输出轴两端分别与传动轴相连接。

进一步的，所述蜗轮丝杆升降机的输入形式为：单轴输入、双轴输入、法兰输入或法兰+轴输入。

进一步的，所述蜗轮丝杆升降机的头部型式为：圆柱形、扁头型、螺纹型或法兰型。

进一步的，所述蜗轮丝杆升降机的运动形式为丝杆运动型或螺母运动型。

进一步的，所述旋转编码器选用轴套型旋转编码器。

第二方面，提供一种多自由度可调的高精度蜗轮丝杆升降机构，包括至少三个驱动单元，且至少三个驱动单元不在一条直线上；每个驱动单元包括一驱动装置、一旋转编码器、一蜗轮丝杆升降机，所述驱动装置通过传动轴驱动蜗轮丝杆升降机，所述旋转编码器安装在传动轴上；相邻两个驱动单元之间通过传动轴和常开离合器连接。

进一步的，所述驱动单元为四个，四个驱动单元呈凵字型布置，两端的两个驱动单元中的蜗轮丝杆升降机为单轴输入形式；中部的两个驱动单元中的蜗轮丝杆升降机为双轴输入形式。

进一步的，还包括安装板，所述安装板安装在各蜗轮丝杆升降机的头部。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的驱动单元可以进行任意组合，由于其具有旋转编码器，因此传动轴旋转的圈数可精确测得，从而通过控制传动轴的圈数可以精确地控制蜗轮丝杆升降机的升降高度。通过分别控制每个驱动单元的升降，从而能精确控制安装板的升降、俯仰姿态、横滚姿态。

(2)本蜗轮丝杆升降机构具有多个独立工作的驱动装置，到位时各个驱动装置独立锁定，使蜗轮丝杆升降机构具有多个可调节的自由度，配合调节机构，可实现蜗轮丝杆升降机构高精度定位。经测试，本蜗轮丝杆升降机构重复定位误差小于100微弧度。

附图说明

图1为现有蜗轮丝杆升降机构的结构示意图；

图2为本实用新型公开的多自由度可调的高精度蜗轮丝杆升降机构的俯视图。

附图标记：

图1中：1-电机，2-蜗轮丝杆升降机，3-直角转向器，4-减速器，

图2中：1-蜗轮丝杆升降机，2-驱动装置，3-旋转编码器，4-常开离合器，5-传动轴。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步详细描述，但本实用新型的实施方式不限于此。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据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1：

本实施例公开一种驱动单元，参见图2，图2中共示出了4个独立的驱动单元，所述驱动单元包括：驱动装置2，其上设置有传动轴5；旋转编码器3，安装在所述传动轴5上；常开离合器4，安装在所述传动轴5一端；蜗轮丝杆升降机1，安装在所述传动轴5另一端相连接。

蜗轮丝杆升降机1为现有技术，其原理为：电机驱动蜗杆，蜗杆通过其线性螺旋齿面与涡轮啮合，涡轮中心固定有丝杆，当涡轮转动时，丝杆上的螺母会根据涡轮的旋转方向上升或下降。

具体的，所述传动轴5另一端与蜗轮丝杆升降机1的蜗杆相连接。

现有技术中常将蜗轮丝杆升降机1进行组合，从而组合成T字型、H型(如图1所示)、凵字型(即U型)等。同样的，本实施例的驱动单元也可以进行任意组合，由于其具有旋转编码器3，因此传动轴5旋转的圈数是可以精确测得的，从而通过控制传动轴5的圈数可以精确地控制蜗轮丝杆升降机1的升降高度。

在一种可选的实施方式中，所述驱动装置2包括电机和减速器，所述电机的旋转轴与所述减速器的输入轴相连接，所述减速器的输出轴两端分别与传动轴5相连接。

在一种可选的实施方式中，所述旋转编码器3选用轴套型旋转编码器3，该轴套型旋转编码器3套设安装在传送轴上，且一个侧面与蜗轮丝杆升降机1相连接。

具体的，现有的蜗轮丝杆升降机1的型号较多，根据蜗轮丝杆升降机1的输入形式可分为：单轴输入、双轴输入、法兰输入、法兰+轴输入。其中双轴输入中的双轴有在一条直线上的，有呈L状的。根据蜗轮丝杆升降机1的头部型式可分为：圆柱形、扁头型、螺纹型、法兰型。根据蜗轮丝杆升降机1的运动形式可以分为：丝杆运动型、螺母运动型。另外，蜗轮丝杆升降机1还具有电动驱动、手动驱动及二者结合的形式。本实施例根据具体应用场景可对蜗轮丝杆升降机1进行选择。

实施例2：

参见图2，本实施例公开一种多自由度可调的高精度蜗轮丝杆升降机构，包括至少三个驱动单元，且至少三个驱动单元不在一条直线上；每个驱动单元包括一驱动装置2、一旋转编码器3、一蜗轮丝杆升降机1，所述驱动装置2通过传动轴5驱动蜗轮丝杆升降机1，所述旋转编码器3安装在传动轴5上；相邻两个驱动单元之间通过传动轴5和常开离合器4连接。

具体的，本实施例中的驱动单元与实施例1中的驱动单元相同，因此本实施例不再赘述。由于三个不在一条直线上的点形成一平面，通过将安装板安装在蜗轮丝杆升降机1的头部，从而能将安装板进行支撑，通过分别控制每个驱动单元的升降，从而能精确控制安装板的升降、俯仰姿态、横滚姿态。

作为一种可选的实施方式，所述升降机构包括四个驱动单元，四个驱动单元呈凵字型布置，两端的两个驱动单元中的蜗轮丝杆升降机1为单轴输入形式；中部的两个驱动单元中的蜗轮丝杆升降机1为双轴输入形式。

正常工作时，所有常开离合器4都处于断开状态，每个驱动单元独立工作，使用旋转编码器3结合升降机构传动比对各驱动单元的绝对位置进行计算，保证升降过程中各驱动单元高度位置协调一致，确保整个升降过程平稳运行，不会出现由于运动不同步导致的丝杠和螺母卡死的异常情况。可通过调节驱动单元的配置方式调整本升降机构调节自由度，实现对蜗轮丝杆机构升到位或降到的的高度和姿态调节。

蜗轮丝杆升降机1优选为即能电动驱动又能手动驱动的型号，当出现断电或其他异常情况导致电机失效需要升降时，可以将所有的常开离合器4连接，使各驱动单元连接，采用手摇的工作模式进行升降。

以图2为例，当需要安装板左右摆动时，通过将左侧的两个驱动单元升降速度调为一致，右侧的两个驱动单元升降速度调为一致，即可实现安装板的左右摆动。当需要前后摆动时，通过将两端的两个驱动单元升降速度调为一致，中部的两个驱动单元升降速度调为一致，即可实现前后摆动。此外可将安装板朝左下角、左上角、右下角、右上角等进行倾斜。

本蜗轮丝杆升降机构具有多个独立工作的驱动装置，到位时各个驱动装置独立锁定，使蜗轮丝杆升降机构具有多个可调节的自由度，配合调节机构，可实现蜗轮丝杆升降机构高精度定位。经测试，本蜗轮丝杆升降机构重复定位误差小于100微弧度。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种驱动单元，其特征在于，包括：

驱动装置，其上设置有传动轴；

旋转编码器，安装在所述传动轴上；

常开离合器，安装在所述传动轴一端；

蜗轮丝杆升降机，安装在所述传动轴另一端相连接。

2.根据权利要求1所述的驱动单元，其特征在于，所述驱动装置包括电机和减速器，所述电机的旋转轴与所述减速器的输入轴相连接，所述减速器的输出轴两端分别与传动轴相连接。

3.根据权利要求1所述的驱动单元，其特征在于，所述蜗轮丝杆升降机的输入形式为：单轴输入、双轴输入、法兰输入或法兰+轴输入。

4.根据权利要求1所述的驱动单元，其特征在于，所述蜗轮丝杆升降机的头部型式为：圆柱形、扁头型、螺纹型或法兰型。

5.根据权利要求1所述的驱动单元，其特征在于，所述蜗轮丝杆升降机的运动形式为丝杆运动型或螺母运动型。

6.根据权利要求1所述的驱动单元，其特征在于，所述旋转编码器选用轴套型旋转编码器。

7.一种多自由度可调的高精度蜗轮丝杆升降机构，其特征在于，包括至少三个驱动单元，且至少三个驱动单元不在一条直线上；每个驱动单元包括：一驱动装置、一旋转编码器、一蜗轮丝杆升降机，所述驱动装置通过传动轴驱动蜗轮丝杆升降机，所述旋转编码器安装在传动轴上；相邻两个驱动单元之间通过传动轴和常开离合器连接。

8.根据权利要求7所述的多自由度可调的高精度蜗轮丝杆升降机构，其特征在于，所述驱动单元为四个，四个驱动单元呈凵字型布置，两端的两个驱动单元中的蜗轮丝杆升降机为单轴输入形式；中部的两个驱动单元中的蜗轮丝杆升降机为双轴输入形式。

9.根据权利要求7或8所述的多自由度可调的高精度蜗轮丝杆升降机构，其特征在于，还包括安装板，所述安装板安装在各蜗轮丝杆升降机的头部。