滑块和伸缩轴驱动一体化运动副结构制造技术

滑块伸缩轴驱动一体化运动副结构，涉及一种具有集成功能的基于电机驱动的运动副结构设计。它包括套筒、中空定长杆、两个滑块、两个销轴和一个直线驱动单元，所述的直线驱动单元包括螺母、丝杠、驱动丝杠的电机以及电机支座，所述螺母安装在中空定长杆的通槽内并与所述销轴固接在一起，所述丝杠一端插入中空定长杆内且与螺母构成螺旋副，另一端与电机轴相连，所述电机通过电机支座与所述套筒固接在一起。该运动副结构可有效减小可重构并联机床的模块数目，大大降低制造成本，通过一体化运动副结构，即可实现两种不同的驱动方式。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属机械制造
，特别涉及一种具有集成功能但无冗余、基于电机驱动的运动副结构设计。国内外现有的并联机床典型结构主要包括两类一类是伸缩轴式的内副驱动并联机床，这类机床采用框架支撑结构，可控伸缩轴的一端与框架的顶部或底部节点相连接，可控伸缩轴的另一端与安装刀具的主轴用的动平台相连接。另一类是滑块式的外副驱动并联机床。这类机床也采用框架支撑结构。可控滑块在导轨上运动，定长杆的一端与可控滑块相连接，另一端与安装主轴电机的动平台相连接。这两类并联机床各有优缺点，适用于不同类零件的加工。对于伸缩轴驱动的并联机床由于采用框架支撑结构，使得此类机床在与传统机床同等加工能力的条件下，具有更轻的整体重量和更大的加工刚度。但是，这类机床各驱动轴互相耦合，没有优先的加工方向，作业空间较小。同时各伸缩轴长度时刻变化，不易进行热影响的校准。对于滑块驱动的并联机床由于采用定长杆，有效避免了内副驱动机床伸缩腿机构的热效应，大大减少了加工过程的热误差，实用化程度大为改观。此外，通过进一步的理论分析和优化设计后可使此类构型的机床产生优势运动方向，从而与其它运动方向解耦，适于长形复杂曲面工件的加工，且作业空间较大。然而，第二类机床在优势运动方向上刀具作业的灵活度与其它加工方向上刀具作业的灵活度差别明显，虽然这一特点适于对长形工件的加工，但是对其它类型工件的加工却不如第一类机床有优势。当前，并联机床又向可重构方向发展，如何减小可重构并联机床的构件数目，即模块数目，是实现可重构并联机床的关键。为了发挥上述两类机床的优点，我们需要给出滑块驱动和伸缩轴驱动两种驱动机构，这就造成很大的资源重复浪费，无端增加了企业的制造成本。本专利技术是通过以下技术方案实现的一种滑块和伸缩轴驱动一体化的运动副结构，其特征在于它包括套筒，中空定长杆，两个滑块，两个销轴和一个直线驱动单元，所述的套筒沿其轴向上下两侧开有滑槽，沿其轴向前侧开有豁口；所述两个滑块分别安装在套筒两侧滑槽内，所述的两个销轴分别插入两个滑块内并从滑块另一端伸出，所述的中空定长杆沿其轴向后侧开有槽并在其右端开有通槽，在所述的通槽上下两侧开有圆通孔并在圆通孔外侧开有方形沉头孔；所述的从滑块另一端伸出的销轴部分插入所述的圆通孔中；所述的直线驱动单元包括螺母、丝杠、驱动丝杠的电机以及电机支座，所述螺母安装在中空定长杆的通槽内并与所述销轴固接在一起，所述丝杠一端插入中空定长杆内且与螺母构成螺旋副，另一端与电机轴相连，所述电机通过电机支座与所述套筒固接在一起。本专利技术的技术特征还在于在所述滑块上开有轴向台阶孔，在插入台阶孔的销轴上设有旋钮和弹簧。在所述滑块顶部开有前后左右对称的且与旋钮相应的四个小槽，前后两个槽与左右两个槽深度不等且两者深度之差等于滑块沿销轴方向运动的行程。所述的两个深槽的一侧带有斜面。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果本专利技术提供的滑块伸缩轴驱动一体化的运动副结构，可有效减小可重构并联机床的模块数目，大大降低制造成本，完全克服原有驱动方式不能互相通用的缺点，通过一套该一体化运动副结构，即可实现两种不同的驱动方式，集成两种不同驱动方式机床在各自优势加工工件类型上的优点，而且没有任何冗余功能。图2为附图说明图1的A-A剖面图。图3a为图1中I的放大图，表示伸缩轴驱动时滑块的位置。图3b为图1中I的放大图，表示滑块驱动时滑块的位置。图4a为伸缩轴驱动时，旋钮、滑块和销轴装配后的主视图，表示该驱动方式时三者的相互位置关系。图4b为滑块驱动时，旋钮、滑块和销轴装配后的主视图，表示该驱动方式时三者的相互位置关系。图5a为图4a的俯视图。图5b为图4b的俯视图。图6a表示运动副结构在伸缩轴驱动时的状态示意图。图6b表示运动副结构在滑块驱动时的状态示意图。图1、图2为本专利技术的结构示意图它包括套筒2，两个滑块6，两个销轴7，一个中空定长杆1和一个直线驱动单元。套筒2沿其轴向上下两侧开有滑槽4，两个滑块分别安装在套筒两侧滑槽内并可沿滑槽往复运动，套筒2沿其轴向前侧开有能使定长杆1摆出的豁口12；两个销轴分别插入两个滑块内并从滑块另一端伸出，并且在需要变换驱动方式时，滑块可沿销轴移动。中空定长杆1沿其轴向后侧开有槽11并在右端开有通槽10，在通槽上下两侧开有圆通孔16并在圆通孔外侧开有方形沉头孔15，所述的从滑块另一端伸出的销轴部分插入圆通孔16中，这样定长杆1就通过圆通孔16与销轴7构成一转动副，而且滑块6通过在销轴7上的移动实现沉入与不沉入方形沉头孔15两种状态，从而使转动副能够实现绕销轴转动与不转动两种状态；所述的1个直线驱动单元包括螺母5，丝杠3，驱动丝杠的电机9以及电机支座8，螺母5安装在中空定长杆的通槽10内并与销轴7固接在一起，丝杠3一端插入中空定长杆内，同时与螺母构成螺旋副，另一端与电机轴相连，电机9通过电机支座8与套筒2固接在一起。当两个滑块6处在图3a所示的位置时，电机9驱动丝杠3转动，螺母5由于受到两个滑块6、两个销轴7以及套筒2两侧滑槽4的共同约束而不能绕丝杠3的轴线转动，只能沿着丝杠3的轴线移动，而且定长杆1由于受到两个滑块6以及套筒2两侧滑槽的共同约束而不能绕两个销轴7转动，这样螺母就带动两个销轴7、定长杆1和两个滑块6沿着套筒2两侧滑槽4移动，此即伸缩轴驱动，其示意图如图6a所示。当两个滑块6处在图3b所示的位置时，电机9驱动丝杠3转动，螺母5由于受到两个滑块6、两个销轴7以及套筒2两侧滑槽4的共同约束而不能绕丝杠3的轴线转动，只能沿着丝杠3的轴线移动，但此时定长杆1由于不受两个滑块6以及套筒2两侧滑槽4的约束而能绕两个销轴7转动，从而可从套筒2的豁口12中摆出来，而丝杠3相对经过定长杆1上的槽11仍留在套筒1内，具体情况如图6b所示。这样螺母就带动两个销轴7、定长杆1和两个滑块6沿着套筒2两侧滑槽4移动，但此时定长杆1可绕两个销轴在允许的范围内随意转动，即为滑块驱动。图4a、4b和图5a、5b具体说明了如何实现滑块在销轴上变动位置，图中旋钮13可绕销轴7旋转，14为弹簧。滑块6在顶端表面上开有4个小槽，其中前后方向为两个深槽17且在一侧留有斜面18，假设初始时旋钮13在图4b所示位置，顺时针旋转旋钮13的同时通过旋钮与深槽17一侧斜面18的相互作用将滑块6压下，小槽的深度正好能使滑块6沉入定长杆1上的方形沉头孔15中一定距离但不触底，旋钮旋转90°后落入左右方向的两个浅槽19中，如图4a和5a所示，左右方向的两个浅槽19只起标识作用，表明此时为伸缩轴驱动。如需实现滑块驱动，则逆时针旋转旋钮90°，此时在弹簧14的作用下滑块离开定长杆1上的方形沉头孔15而复位，即滑块沉入前后方向的深槽17中，具体如图4b和5b所示。权利要求1.一种滑块和伸缩轴驱动一体化的运动副结构，其特征在于它包括套筒(2)，中空定长杆(1)，两个滑块(6)，两个销轴(7)和一个直线驱动单元，所述的套筒沿其轴向上下两侧开有滑槽(4)，沿其轴向前侧开有豁口(12)；所述两个滑块分别安装在套简两侧滑槽内，所述的两个销轴分别插入两个滑块内并从滑块另一端伸出，所述的中空定长杆(1)沿其轴向后侧开有槽(11)并在其右端开有通槽(10)，在所述的通槽上下两侧开有圆通孔(16)并在圆通孔外侧开有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滑块和伸缩轴驱动一体化的运动副结构，其特征在于：它包括套筒（２），中空定长杆（１），两个滑块（６），两个销轴（７）和一个直线驱动单元，所述的套筒沿其轴向上下两侧开有滑槽（４），沿其轴向前侧开有豁口（１２）；所述两个滑块分别安装在套筒两侧滑槽内，所述的两个销轴分别插入两个滑块内并从滑块另一端伸出，所述的中空定长杆（１）沿其轴向后侧开有槽（１１）并在其右端开有通槽（１０），在所述的通槽上下两侧开有圆通孔（１６）并在圆通孔外侧开有方形沉头孔（１５）；所述的从滑块另一端伸出的销轴部分插入所述的圆通孔中；所述的直线驱动单元包括螺母（５）、丝杠（３）、驱动丝杠的电机（９）以及电机支座（８），所述螺母安装在中空定长杆的通槽（１０）内并与所述销轴固接在一起，所述丝杠一端插入中空定长杆内且与螺母构成螺旋副，另一端与电机轴相连，所述电机通过电机支座（８）与所述套筒（２）固接在一起。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪劲松，唐晓强，石俊山，段广洪，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]