滑塊和伸縮軸驅動一體化運動副結構制造技術

滑塊伸縮軸驅動一體化運動副結構，涉及一種具有集成功能的基于電機驅動的運動副結構設計。它包括套筒、中空定長桿、兩個滑塊、兩個銷軸和一個直線驅動單元，所述的直線驅動單元包括螺母、絲杠、驅動絲杠的電機以及電機支座，所述螺母安裝在中空定長桿的通槽內并與所述銷軸固接在一起，所述絲杠一端插入中空定長桿內且與螺母構成螺旋副，另一端與電機軸相連，所述電機通過電機支座與所述套筒固接在一起。該運動副結構可有效減小可重構并聯機床的模塊數目，大大降低制造成本，通過一體化運動副結構，即可實現兩種不同的驅動方式。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬機械制造
，特別涉及一種具有集成功能但無冗余、基于電機驅動的運動副結構設計。國內外現有的并聯機床典型結構主要包括兩類一類是伸縮軸式的內副驅動并聯機床，這類機床采用框架支撐結構，可控伸縮軸的一端與框架的頂部或底部節點相連接，可控伸縮軸的另一端與安裝刀具的主軸用的動平臺相連接。另一類是滑塊式的外副驅動并聯機床。這類機床也采用框架支撐結構。可控滑塊在導軌上運動，定長桿的一端與可控滑塊相連接，另一端與安裝主軸電機的動平臺相連接。這兩類并聯機床各有優缺點，適用于不同類零件的加工。對于伸縮軸驅動的并聯機床由于采用框架支撐結構，使得此類機床在與傳統機床同等加工能力的條件下，具有更輕的整體重量和更大的加工剛度。但是，這類機床各驅動軸互相耦合，沒有優先的加工方向，作業空間較小。同時各伸縮軸長度時刻變化，不易進行熱影響的校準。對于滑塊驅動的并聯機床由于采用定長桿，有效避免了內副驅動機床伸縮腿機構的熱效應，大大減少了加工過程的熱誤差，實用化程度大為改觀。此外，通過進一步的理論分析和優化設計后可使此類構型的機床產生優勢運動方向，從而與其它運動方向解耦，適于長形復雜曲面工件的加工，且作業空間較大。然而，第二類機床在優勢運動方向上刀具作業的靈活度與其它加工方向上刀具作業的靈活度差別明顯，雖然這一特點適于對長形工件的加工，但是對其它類型工件的加工卻不如第一類機床有優勢。當前，并聯機床又向可重構方向發展，如何減小可重構并聯機床的構件數目，即模塊數目，是實現可重構并聯機床的關鍵。為了發揮上述兩類機床的優點，我們需要給出滑塊驅動和伸縮軸驅動兩種驅動機構，這就造成很大的資源重復浪費，無端增加了企業的制造成本。本專利技術是通過以下技術方案實現的一種滑塊和伸縮軸驅動一體化的運動副結構，其特征在于它包括套筒，中空定長桿，兩個滑塊，兩個銷軸和一個直線驅動單元，所述的套筒沿其軸向上下兩側開有滑槽，沿其軸向前側開有豁口；所述兩個滑塊分別安裝在套筒兩側滑槽內，所述的兩個銷軸分別插入兩個滑塊內并從滑塊另一端伸出，所述的中空定長桿沿其軸向后側開有槽并在其右端開有通槽，在所述的通槽上下兩側開有圓通孔并在圓通孔外側開有方形沉頭孔；所述的從滑塊另一端伸出的銷軸部分插入所述的圓通孔中；所述的直線驅動單元包括螺母、絲杠、驅動絲杠的電機以及電機支座，所述螺母安裝在中空定長桿的通槽內并與所述銷軸固接在一起，所述絲杠一端插入中空定長桿內且與螺母構成螺旋副，另一端與電機軸相連，所述電機通過電機支座與所述套筒固接在一起。本專利技術的技術特征還在于在所述滑塊上開有軸向臺階孔，在插入臺階孔的銷軸上設有旋鈕和彈簧。在所述滑塊頂部開有前后左右對稱的且與旋鈕相應的四個小槽，前后兩個槽與左右兩個槽深度不等且兩者深度之差等于滑塊沿銷軸方向運動的行程。所述的兩個深槽的一側帶有斜面。本專利技術與現有技術相比，具有以下優點及有益效果本專利技術提供的滑塊伸縮軸驅動一體化的運動副結構，可有效減小可重構并聯機床的模塊數目，大大降低制造成本，完全克服原有驅動方式不能互相通用的缺點，通過一套該一體化運動副結構，即可實現兩種不同的驅動方式，集成兩種不同驅動方式機床在各自優勢加工工件類型上的優點，而且沒有任何冗余功能。圖2為附圖說明圖1的A-A剖面圖。圖3a為圖1中I的放大圖，表示伸縮軸驅動時滑塊的位置。圖3b為圖1中I的放大圖，表示滑塊驅動時滑塊的位置。圖4a為伸縮軸驅動時，旋鈕、滑塊和銷軸裝配后的主視圖，表示該驅動方式時三者的相互位置關系。圖4b為滑塊驅動時，旋鈕、滑塊和銷軸裝配后的主視圖，表示該驅動方式時三者的相互位置關系。圖5a為圖4a的俯視圖。圖5b為圖4b的俯視圖。圖6a表示運動副結構在伸縮軸驅動時的狀態示意圖。圖6b表示運動副結構在滑塊驅動時的狀態示意圖。圖1、圖2為本專利技術的結構示意圖它包括套筒2，兩個滑塊6，兩個銷軸7，一個中空定長桿1和一個直線驅動單元。套筒2沿其軸向上下兩側開有滑槽4，兩個滑塊分別安裝在套筒兩側滑槽內并可沿滑槽往復運動，套筒2沿其軸向前側開有能使定長桿1擺出的豁口12；兩個銷軸分別插入兩個滑塊內并從滑塊另一端伸出，并且在需要變換驅動方式時，滑塊可沿銷軸移動。中空定長桿1沿其軸向后側開有槽11并在右端開有通槽10，在通槽上下兩側開有圓通孔16并在圓通孔外側開有方形沉頭孔15，所述的從滑塊另一端伸出的銷軸部分插入圓通孔16中，這樣定長桿1就通過圓通孔16與銷軸7構成一轉動副，而且滑塊6通過在銷軸7上的移動實現沉入與不沉入方形沉頭孔15兩種狀態，從而使轉動副能夠實現繞銷軸轉動與不轉動兩種狀態；所述的1個直線驅動單元包括螺母5，絲杠3，驅動絲杠的電機9以及電機支座8，螺母5安裝在中空定長桿的通槽10內并與銷軸7固接在一起，絲杠3一端插入中空定長桿內，同時與螺母構成螺旋副，另一端與電機軸相連，電機9通過電機支座8與套筒2固接在一起。當兩個滑塊6處在圖3a所示的位置時，電機9驅動絲杠3轉動，螺母5由于受到兩個滑塊6、兩個銷軸7以及套筒2兩側滑槽4的共同約束而不能繞絲杠3的軸線轉動，只能沿著絲杠3的軸線移動，而且定長桿1由于受到兩個滑塊6以及套筒2兩側滑槽的共同約束而不能繞兩個銷軸7轉動，這樣螺母就帶動兩個銷軸7、定長桿1和兩個滑塊6沿著套筒2兩側滑槽4移動，此即伸縮軸驅動，其示意圖如圖6a所示。當兩個滑塊6處在圖3b所示的位置時，電機9驅動絲杠3轉動，螺母5由于受到兩個滑塊6、兩個銷軸7以及套筒2兩側滑槽4的共同約束而不能繞絲杠3的軸線轉動，只能沿著絲杠3的軸線移動，但此時定長桿1由于不受兩個滑塊6以及套筒2兩側滑槽4的約束而能繞兩個銷軸7轉動，從而可從套筒2的豁口12中擺出來，而絲杠3相對經過定長桿1上的槽11仍留在套筒1內，具體情況如圖6b所示。這樣螺母就帶動兩個銷軸7、定長桿1和兩個滑塊6沿著套筒2兩側滑槽4移動，但此時定長桿1可繞兩個銷軸在允許的范圍內隨意轉動，即為滑塊驅動。圖4a、4b和圖5a、5b具體說明了如何實現滑塊在銷軸上變動位置，圖中旋鈕13可繞銷軸7旋轉，14為彈簧。滑塊6在頂端表面上開有4個小槽，其中前后方向為兩個深槽17且在一側留有斜面18，假設初始時旋鈕13在圖4b所示位置，順時針旋轉旋鈕13的同時通過旋鈕與深槽17一側斜面18的相互作用將滑塊6壓下，小槽的深度正好能使滑塊6沉入定長桿1上的方形沉頭孔15中一定距離但不觸底，旋鈕旋轉90°后落入左右方向的兩個淺槽19中，如圖4a和5a所示，左右方向的兩個淺槽19只起標識作用，表明此時為伸縮軸驅動。如需實現滑塊驅動，則逆時針旋轉旋鈕90°，此時在彈簧14的作用下滑塊離開定長桿1上的方形沉頭孔15而復位，即滑塊沉入前后方向的深槽17中，具體如圖4b和5b所示。權利要求1.一種滑塊和伸縮軸驅動一體化的運動副結構，其特征在于它包括套筒(2)，中空定長桿(1)，兩個滑塊(6)，兩個銷軸(7)和一個直線驅動單元，所述的套筒沿其軸向上下兩側開有滑槽(4)，沿其軸向前側開有豁口(12)；所述兩個滑塊分別安裝在套簡兩側滑槽內，所述的兩個銷軸分別插入兩個滑塊內并從滑塊另一端伸出，所述的中空定長桿(1)沿其軸向后側開有槽(11)并在其右端開有通槽(10)，在所述的通槽上下兩側開有圓通孔(16)并在圓通孔外側開有本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種滑塊和伸縮軸驅動一體化的運動副結構，其特征在于：它包括套筒（２），中空定長桿（１），兩個滑塊（６），兩個銷軸（７）和一個直線驅動單元，所述的套筒沿其軸向上下兩側開有滑槽（４），沿其軸向前側開有豁口（１２）；所述兩個滑塊分別安裝在套筒兩側滑槽內，所述的兩個銷軸分別插入兩個滑塊內并從滑塊另一端伸出，所述的中空定長桿（１）沿其軸向后側開有槽（１１）并在其右端開有通槽（１０），在所述的通槽上下兩側開有圓通孔（１６）并在圓通孔外側開有方形沉頭孔（１５）；所述的從滑塊另一端伸出的銷軸部分插入所述的圓通孔中；所述的直線驅動單元包括螺母（５）、絲杠（３）、驅動絲杠的電機（９）以及電機支座（８），所述螺母安裝在中空定長桿的通槽（１０）內并與所述銷軸固接在一起，所述絲杠一端插入中空定長桿內且與螺母構成螺旋副，另一端與電機軸相連，所述電機通過電機支座（８）與所述套筒（２）固接在一起。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：汪勁松，唐曉強，石俊山，段廣洪，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]