一种改进的正弦加速度凸轮锁紧机构制造技术

本发明专利技术涉及一种改进的正弦加速度凸轮锁紧机构，主要由伺服电机，支撑板，传动轴，凸轮，不完全锥齿轮，十字导轨，导轨支杆，沟槽锥齿轮，连接面等组成。其中,伺服电机作为锁紧机构的源动力装置与传动轴相连,凸轮和不完全锥齿轮同轴安装，为连接面之间的连接断开提供动力。凸轮与十字导轨表面相接触，通过凸轮转动，驱动十字导轨以正弦加速度运动规律向前移动。导轨支杆安装在十字导轨滑槽中，并与滑块相连构成导轨组件，导轨组件可做直线运动。带有正弦形沟槽的沟槽锥齿轮安装在支撑板上，导轨支杆始终与正弦形沟槽相切，沟槽锥齿轮的转动，可带动导轨组件径向移动。连接面通过凸台与支撑板相连，形成与外部连接单元锁紧的连接面结构。

An Improved Sinusoidal Acceleration Cam Locking Mechanism

The invention relates to an improved sinusoidal acceleration cam locking mechanism, which is mainly composed of a servo motor, a support plate, a transmission shaft, a cam, an incomplete bevel gear, a cross guide rail, a guide rail support rod, a grooved bevel gear, a connecting surface, etc. The servo motor is connected with the transmission shaft as the source power device of the locking mechanism, and the cam and incomplete bevel gear are installed coaxially to provide power for the connection and disconnection between the connecting surfaces. The cam is in contact with the surface of the cross rail, and it rotates through the cam to drive the cross rail to move forward with sinusoidal acceleration. The guide rod is installed in the sliding groove of the cross guide rail, and is connected with the slider to form a guide rail component, which can move in a straight line. The grooved bevel gears with sinusoidal grooves are mounted on the support plate. The guide rail support rod is always tangent to the sinusoidal groove. The rotation of the grooved bevel gears can drive the radial movement of the guide rail components. The connecting surface is connected with the supporting plate through a convex platform, forming a connecting surface structure locked with the external connecting unit.

【技术实现步骤摘要】
一种改进的正弦加速度凸轮锁紧机构
本专利技术涉及一种改进的正弦加速度凸轮锁紧机构。
技术介绍
自20世纪90年代以来，自重构细胞机器人在美国和日本得到了迅速发展，多个基于不同连接方式的自重构细胞机器人，相继被提出。主要的连接方式为销孔式、钩爪式和尼龙搭扣式。销孔式依靠锥孔和锥销的相互嵌套卡入，实现两个连接面的连接分离；钩爪式依靠微型电机带动钩爪移动，实现连接面的锁紧连接；尼龙搭扣式依靠转动的摇臂形搭扣与前一单元的尾部实现粘连。但这种三种连接方式的主被动连接面互换性较差，且加工复杂，不利于细胞机器人的自重构。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改进的正弦加速度凸轮锁紧机构。基本技术方案是：改进的正弦加速度凸轮锁紧机构由伺服电机，L型板，支撑板，传动轴，凸轮，不完全锥齿轮，十字导轨，滑块，导轨支杆，弹簧，沟槽锥齿轮，连接面，凸台组成。伺服电机借助L型板与支撑板相连，作为锁紧机构的源动力装置。传动轴与伺服电机相连，凸轮和不完全锥齿轮同轴安装，通过改变伺服电机的通电相序，为连接面之间的连接断开提供动力。凸轮与十字导轨表面相接触，凸轮遵循改进的正弦加速度运动规律，通过凸轮转动，驱动十字导轨向前移动。滑块与导轨支杆相连构成导轨组件，导轨支杆安装在十字导轨滑槽中，十字导轨可带动导轨组件做直线运动。弹簧安装在支撑板与十字导轨之间，在导轨组件运动中起限位阻尼的作用。沟槽锥齿轮安装在支撑板上，借助沟槽锥齿轮上的正弦形沟槽，导轨支杆始终与正弦形沟槽相切，通过沟槽锥齿轮的转动，可带动导轨组件径向移动。连接面通过凸台与支撑板相连，形成与外部连接单元锁紧的连接面结构。本专利技术的有益效果是：1.本机构所采用的连接方式为纯机械式连接，连接强度和刚度较大，受环境影响较小，适用于复杂的空间环境下工作。2.本机构所设计的凸轮运动规律为改进的正弦加速度，此种运动规律最大速度和最大加速度的值都有所减小，即所受的冲击力可以降到最低，非常适用于自重构机器人的连接锁紧。3.本机构沟槽锥齿轮上的槽沟为正弦曲线式，且在槽沟的起点和终点处导轨支杆与槽沟的切线方向垂直，具有一定的自锁能力，保证了连接的可靠性。附图说明下面结合附图对本机构进一步说明。附图1：凸轮锁紧机构整体示意图附图2：凸轮锁紧机构局部放大图附图3：凸轮锁紧机构锁紧位置图图中：1伺服电机，2L型板，3支撑板，4传动轴，5凸轮，6不完全锥齿轮，7十字导轨，8滑块，9导轨支杆，10弹簧，11沟槽锥齿轮，12连接面，13凸台。具体实施方式以下结合附图进一步说明本专利技术的具体结构及实施方式。本专利技术的结构组成如图1、图2和图3所示。改进的正弦加速度凸轮锁紧机构由伺服电机（1），L型板（2），支撑板（3），传动轴（4），凸轮（5），不完全锥齿轮（6），十字导轨（7），滑块（8），导轨支杆（9），弹簧（10），沟槽锥齿轮（11），连接面（12），凸台（13）组成。伺服电机（1）借助L型板（2）与支撑板（3）相连，作为锁紧机构的源动力装置。传动轴（4）与伺服电机（1）相连，凸轮（5）和不完全锥齿轮（6）同轴安装，通过改变伺服电机（1）的通电相序，为连接面之间的连接断开提供动力。凸轮（5）与十字导轨（7）表面相接触，凸轮（5）遵循改进的正弦加速度运动规律，通过凸轮（5）转动，驱动十字导轨（7）向前移动。滑块（8）与导轨支杆（9）相连构成导轨组件，导轨支杆（9）安装在十字导轨（7）滑槽中，十字导轨（7）可带动导轨组件做直线运动。弹簧（10）安装在支撑板（3）与十字导轨（7）之间，在导轨组件运动中起限位阻尼的作用。沟槽锥齿轮（11）安装在支撑板（3）上，借助沟槽锥齿轮（11）上的正弦形沟槽，导轨支杆（9）始终与正弦形沟槽相切，通过沟槽锥齿轮（11）的转动，可带动导轨组件径向移动。连接面（12）通过凸台（13）与支撑板（3）相连，形成与外部连接单元锁紧的连接面（12）结构。本专利技术工作过程如下：工作时，首先当锁紧机构的连接面（12）与外部连接单元的连接面（12）相互贴紧时，伺服电机（1）带动安装在传动轴（4）上的一对凸轮（5）和不完全锥齿轮（6）同步转动，凸轮（5）开始进入推程阶段，凸轮（5）遵循改进的正弦加速度运动规律推动前端的十字导轨（7）以及安装在十字导轨（7）滑槽中的四组导轨组件向前移动，移动过程中弹簧（10）不断压缩起到限位阻尼作用，此即为直线驱动过程。然后为了保证机构连接过渡的平稳性，需经过一段过渡时间后开始转动驱动过程，不完全锥齿轮（6）的有齿区到达与沟槽锥齿轮（11）啮合的位置，沟槽锥齿轮（11）开始转动，并通过正弦形沟槽带动四组导轨组件沿连接面（12）径向移动，沟槽锥齿轮（11）转动时凸轮（5）一直处于远休止状态，当滑块（8）到达正弦形沟槽终点时，导轨组件同时被正弦形沟槽锁住，伺服电机（1）制动，连接过程完成。最后当连接面（12）需要断开时，伺服电机（1）反转，在沟槽锥齿轮（11）的带动下，四组导轨组件沿连接面（12）的径向沟槽向连接面（12）中心位置靠拢，到达正弦形沟槽的始端位置后；在凸轮（5）与弹簧（10）的共同作用下，四组导轨组件从连接面（12）以外缩回，回到初始位置，完成分离断开工作。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进的正弦加速度凸轮锁紧机构，由伺服电机，L型板，支撑板，传动轴，凸轮，不完全锥齿轮，十字导轨，滑块，导轨支杆，弹簧，沟槽锥齿轮，连接面，凸台组成；其特征在于：伺服电机借助L型板与支撑板相连，作为锁紧机构的源动力装置；传动轴与伺服电机相连，凸轮和不完全锥齿轮同轴安装，通过改变伺服电机的通电相序，为连接面之间的连接断开提供动力；凸轮与十字导轨表面相接触，凸轮遵循改进的正弦加速度运动规律，通过凸轮转动，驱动十字导轨向前移动，改进的正弦加速度运动规律保证了运动的平稳性；滑块与导轨支杆相连构成导轨组件，导轨支杆安装在十字导轨滑槽中，十字导轨可带动导轨组件做直线运动；弹簧安装在支撑板与十字导轨之间，导轨组件作直线运动时，凸轮始终与十字导轨相接触且弹簧始终作为机构的阻尼系统；沟槽锥齿轮安装在支撑板上，借助沟槽锥齿轮上的正弦形沟槽，导轨支杆始终与正弦形沟槽相切；在整个运动过程中，凸轮与不完全锥齿轮始终处于联动状态，但是当推程运动阶段结束后，转动驱动过程不会立即开始，需经过一段过渡时间，不完全锥齿轮才会与沟槽锥齿轮发生啮合作用，沟槽锥齿轮带动导轨组件沿槽沟径向移动，到达槽沟末端完成转动驱动过程，直线驱动过程与转动驱动过程良好的衔接性，保证了连接的有序性与可靠性；连接面通过凸台与支撑板相连，形成与外部连接单元锁紧的连接面结构。...

【技术特征摘要】
1.一种改进的正弦加速度凸轮锁紧机构，由伺服电机，L型板，支撑板，传动轴，凸轮，不完全锥齿轮，十字导轨，滑块，导轨支杆，弹簧，沟槽锥齿轮，连接面，凸台组成；其特征在于：伺服电机借助L型板与支撑板相连，作为锁紧机构的源动力装置；传动轴与伺服电机相连，凸轮和不完全锥齿轮同轴安装，通过改变伺服电机的通电相序，为连接面之间的连接断开提供动力；凸轮与十字导轨表面相接触，凸轮遵循改进的正弦加速度运动规律，通过凸轮转动，驱动十字导轨向前移动，改进的正弦加速度运动规律保证了运动的平稳性；滑块与导轨支杆相连构成导轨组件，导轨支杆安装在十字导轨滑槽中，十字导轨可带动导轨组件做直线...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴野，魏文强，张瀚博，齐云杉，尹相茗，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23