一种双层套叠伸缩导轨系统技术方案

一种双层套叠伸缩导轨系统，包括内部支撑管系统、外部套垫管、工作套管、导轨伸缩驱动丝杠、齿条、驱动电机等，导轨系统伸长后在各段节外表面形成一条梯级交错首尾少量重叠齿顶在同一平面内的连续齿条轨道，工作套管的齿轮与齿条轨道啮合后，能够沿外部套垫管动态铺设的导轨作连续的往复直线运动。通过内部支撑管和外部套垫管的巧妙设计和协同动作，提供了一条能够伸缩的导轨系统，解决了伸缩结构固有的越来越细、轨道平面越来越低的问题，以及承载管道缩回后齿条如何缩回和布局的难题。该导轨系统能够大范围的伸展和收缩，并且驱动简单，数据精准，非常适合用于空间受限的环境、经常搬运的场所、自动化控制作业的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种双层套叠伸缩导轨系统，内部支撑管伸开以后形成导轨系统的支撑体，外部套垫管伸长后在各段节外表面形成一条连续的齿顶在同一平面内的齿条轨道， 工作单元的齿轮与齿条轨道相啮合，沿外部套垫管动态铺设的导轨作往复直线运动。
技术介绍
在数控设备中，要实现某个方向上的直线运动，比如沿χ轴、y轴、ζ轴的直线运动， 就需要在该方向上有一条导轨，来承载工作单元在其上来回往复直线运动。但在空间受限的环境中，如果需要这条导轨用到的时侯展开，不用的时侯能够缩回，以减少占用空间，便于搬运转移或实现空间交汇，因为这种需求不仅涉及到导轨支撑体本身的伸缩，还涉及到导轨轨道和齿条轨道的伸缩，技术复杂，实现困难，市场上、资料上、媒体上都还没有见到或听到这样的技术和产品。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双层套叠伸缩导轨系统，这种导轨系统能够以伸缩的方式，提供让工作单元做往复直线运动的导轨轨道，并且工作伸缩范围大，方便承载和搬运，能够快速响应和精确控制。为了达到这种目标，本专利技术的技术方案是这样实现的一种双层套叠伸缩导轨系统，由内部支撑管系统1、外部套垫管2、工作套管3、导轨伸缩驱动丝杠4、齿条5、丝杠转动驱动轮6、丝杠转动驱动电机7、工作套管驱动齿轮8、 齿轮固定架9、工作套管驱动电机10组成；其中内部支撑管系统1包括固定支撑管1-1、标准支撑管1-2、末节支撑管1-3、限位装置1-4、轴承装置1-5、螺帽1-6，标准支撑管1_2可为一节或多节；外部套垫管2根据标准支撑管1-2的节数采用一节或多节；上述各部分的结构关系为固定支撑管1-1固定安装在载体上，每一节标准支撑管1-2和末节支撑管1-3 能够在其上一节支撑管内腔之中伸出或缩回；固定支撑管1-1起始端固定有轴承装置1-5， 标准支撑管1-2、末节支撑管1-3起始端固定安装限位装置1-4，限位装置1-4中安装有螺帽1-6 ；固定支撑管1-1外部固定有齿条5，末节支撑管1-3同一侧外表面也固定有齿条5 ； 每一节标准支撑管1-2外部安装一节外部套垫管，末节支撑管1-3外部安装一节外部套垫管；外部套垫管2与其所在的标准支撑管1-2的上一节支撑管内径和外径相等，能在所在的标准支撑管1-2外部滑动；每一节外部套垫管能在其上一节外部套垫管内腔之中伸出或缩回；每节外部套垫管2末端外部有同步块11 ；外部套垫管2与固定支撑管1-1同一侧外表面都固定有齿条5 ；固定支撑管1-1与第一节外部套垫管的齿条5正对相连；所有外部套垫管2及末节支撑管1-3表面上的齿条5相互平行位置依次错开排列；末节支撑管1-3的长度较长，其完全缩回时，露出最后一节标准支撑管内腔的长度，既能够固定安装齿条，又能够承载缩回后的各节外部套垫管2;各段节齿条的厚度不同，粗细不同的支撑管和外部套垫管上的齿条5的齿顶正好在同一平面内；外部套垫管2固定齿条5的表面平行于长度方向通身开口，开口宽度能够容纳其后各节外部套垫管和末节支撑管1-3的齿条5能够并列进入其中；工作套管3能够在固定支撑管1-1和第一节外部套垫管2外部滑动，工作套管3 表面平行于长度方向通身开口，开口宽度可容纳工作套管3经过的所有并列排列的齿条5 ； 工作套管驱动齿轮8通过齿轮固定架9安装在工作套管3末端，工作套管驱动齿轮8为超宽齿轮，齿轮宽度使之能够与并列排列的所有齿条相啮合；工作套管驱动齿轮8与齿条5相啮合后，能够带动工作套管3沿外部套垫管2动态铺设的导轨运行；本专利技术的工作原理为内部支撑管系统1在导轨伸缩驱动丝杠4的作用下，能够逐节伸出而变长，或者逐节缩回而变短，外部套垫管2与具有相同外径的标准支撑管1-2 — 同伸出或缩回；内部支撑管系统1伸到最长时，每一节外部套垫管正好从其上一节外部套垫管中伸出到位，各节外部套垫管2和末节支撑管1-3表面的齿条5正好依次排列形成一条梯级交错首尾少量重叠齿顶在同一平面内的连续齿条轨道；内部支撑管系统1缩到最短时，每一节外部套垫管缩回其上一端外部套垫管内腔之中，其齿条5进入上一节外部套垫管表面开口中，且所有齿条5并列进入到第一节外部套垫管2表面的开口中；工作套管驱动电机10带动工作套管驱动齿轮8能够沿上述连续齿条轨道运动，从而带动工作套管3沿导轨系统直线运动；工作套管3从固定支撑管1-1处开始运行，从起始端套入每一节外部套垫管2，并在同步块11作用下，带动该节外部套垫管2 —起前进，多节外部套垫管2逐节套叠在一起，弥补逐节变细的支撑管，始终为工作套管3提供一个平直的导轨；工作套管3运行到导轨系统末端时，所有外部套垫管2都被同步带到导轨系统末端套叠在一起；工作套管3 返回时，各节外部套垫管2被相同外径的支撑管拦截，逐节留下而伸出，工作套管3最终独自回到固定支撑管1-1位置；工作套管驱动电机10带动工作套管驱动齿轮8沿齿条轨道往复运行，带动工作套管3往复直线运动。导轨伸缩驱动丝杠4包括无丝部分4-1和有丝部分4-2，无丝部分4_1直径小于等于有丝部分4-2丝底直径，无丝部分4-1端部安装在轴承装置1-5中，有丝部分4-2伸入支撑管内腔之中，各个螺帽1-6在需要时能够依次与有丝部分4-2啮合构成传动装置；导轨伸缩驱动丝杠4下端安装丝杠转动驱动轮6，在丝杠转动驱动电机7带动下，导轨伸缩驱动丝杠4能够在轴承装置1-5内转动。内部支撑管系统1的工作原理为内部支撑管系统1处于最短状态时，末节支撑管 1-3的螺帽1-6与导轨伸缩驱动丝杠4的有丝部分4-2相啮合，各个标准支撑管的螺帽1-6 处于导轨伸缩驱动丝杠4的无丝部分4-1 ；导轨系统由最短伸出变长时，导轨伸缩驱动丝杠 4首先驱动末节支撑管1-3伸出，末节支撑管1-3伸出到位时，其内部的限位装置1-4生效， 将其与相邻的标准支撑管连为一体；导轨伸缩驱动丝杠4继续转动，末节支撑管1-3会带动该标准支撑管一起伸出，并将其螺帽1-6带入到导轨伸缩驱动丝杠4的有丝部分4-2 ；导轨伸缩驱动丝杠4继续转动时，该标准支撑管被驱动伸出，末节支撑管1-3的螺帽1-6会逐步脱离导轨伸缩驱动丝杠4 ；同理，该标准支撑管会带动其上一节标准支撑管伸出，直到与固定支撑管1-1相邻的第一节标准支撑管1-2伸出到位，内部支撑管系统1到达最长状态，此时第一节标准支撑管1-2的螺帽1-6与导轨伸缩驱动丝杠4的有丝部分4-2相啮合，其他各节标准支撑管和末节支撑管1-3的螺帽1-6都脱离了导轨伸缩驱动丝杠4 ；内部支撑管系统1缩回的过程与上述过程相反，导轨伸缩驱动丝杠4反向转动，第一节标准支撑管1-2 的限位装置1-4首先解除限位并开始缩回，缩回过程中将其下一节标准支撑管的螺帽1-6 带入导轨伸缩驱动丝杠4 ；第一节标准支撑管1-2缩回到位时，其下一节标准支撑管的限位装置1-4解除限位，并开始在导轨伸缩驱动丝杠4驱动下缩回；一直到末节支撑管1-3的螺帽1-6被其上一节标准支撑管带入导轨伸缩驱动丝杠4，上一节标准支撑管缩入到位时，末节支撑管1-3的限位装置1-4解除并开始缩回，末节支撑管1-3缩回到位时，内部支撑管系统1缩回到最短状态。每一节标准支撑管1-2和末节支撑管1-3的内壁起始端附近，有滚子通过孔1-7， 其直径刚好让滚子1-4-5通过；固定支撑管1-1和每一节标准支撑管1-2的内壁末端附近有滚子限位本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种双层套叠伸缩导轨系统，其特征在于：由内部支撑管系统（１）、外部套垫管（２）、工作套管（３）、导轨伸缩驱动丝杠（４）、齿条（５）、丝杠转动驱动轮（６）、丝杠转动驱动电机（７）、工作套管驱动齿轮（８）、齿轮固定架（９）、工作套管驱动电机（１０）组成；其中内部支撑管系统（１）包括固定支撑管（１－１）、标准支撑管（１－２）、末节支撑管（１－３）、限位装置（１－４）、轴承装置（１－５）、螺帽（１－６），标准支撑管（１－２）可为一节或多节；外部套垫管（２）根据标准支撑管（１－２）的节数采用一节或多节；上述各部分的结构关系为：固定支撑管（１－１）固定安装在载体上，每一节标准支撑管（１－２）和末节支撑管（１－３）能够在其上一节支撑管内腔之中伸出或缩回；固定支撑管（１－１）起始端固定有轴承装置（１－５），标准支撑管（１－２）、末节支撑管（１－３）起始端安装限位装置（１－４），限位装置（１－４）中安装有螺帽（１－６）；固定支撑管（１－１）外部固定有齿条（５），末节支撑管（１－３）同一侧外表面也固定有齿条（５）；每一节标准支撑管（１－２）外部安装一节外部套垫管，末节支撑管（１－３）外部安装一节外部套垫管；外部套垫管（２）与其所在的标准支撑管（１－２）的上一节支撑管内径和外径相等，能在所在的标准支撑管（１－２）外部滑动；每一节外部套垫管能在其上一节外部套垫管内腔之中伸出或缩回；每节外部套垫管（２）末端外部有同步块（１１）；外部套垫管（２）与固定支撑管（１－１）同一侧外表面都固定有齿条（５）；固定支撑管（１－１）与第一节外部套垫管的齿条（５）正对相连；所有外部套垫管（２）及末节支撑管（１－３）表面上的齿条（５）相互平行位置依次错开排列；末节支撑管（１－３）的长度较长，末节支撑管（１－３）完全缩回时，露出最后一节标准支撑管内腔的长度，既能够固定安装齿条，又能够承载缩回后的各节外部套垫管（２）；各段节齿条的厚度不同，粗细不同的支撑管和外部套垫管上的齿条（５）的齿顶正好在同一平面内；外部套垫管（２）固定齿条的表面平行于长度方向通身开口，开口宽度能够容纳其后各节外部套垫管和末节支撑管（１－３）的齿条（５）能够并列进入其中；工作套管（３）能够在固定支撑管（１－１）和第一节外部套垫管（２）外部滑动，工作套管（３）表面平行于长度方向通身开口，开口宽度可容纳工作套管（３）经过的所有并列排列的齿条（５）；工作套管驱动齿轮（８）通过齿轮固定架（９）安装在工作套管（３）末端，工作套管驱动齿轮（８）为超宽齿轮，齿轮宽度使之能够与并列排列的所有齿条相啮合；工作套管驱动齿轮（８）与齿条（５）相啮合后，能够带动工作套管（３）沿外部套垫管（２）动态铺设的导轨运行；内部支撑管系统（１）在导轨伸缩驱动丝杠（４）的作用下，能够逐节伸出而变长，或者逐节缩回而变短，外部套垫管（２）与具有相同外径的标准支撑管（１－２）一同伸出或缩回；内部支撑管系统（１）伸到最长时，每一节外部套垫管正好从其上一节外部套垫管中伸出到位，各节外部套垫管（２）和末节支撑管（１－３）表面的齿条（５）正好依次排列形成一条梯级交错首尾少量重叠齿顶在同一平面内的连续齿条轨道；内部支撑管系统（１）缩到最短时，每一节外部套垫管缩回其上一端外部套垫管内腔之中，其齿条（５）进入上一节外部套垫管表面开口中，且所有齿条（５）并列进入到第一节外部套垫管（２）表面的开口中；工作套管驱动电机（１０）带动工作套管驱动齿轮（８）能够沿上述连续齿条轨道运动，从而带动工作套管（３）沿导轨系统直线运动；工作套管（３）从固定支撑管（１－１）处开始运行，从起始端套入每一节外部套垫管（２），并在同步块（１１）作用下，带动该节外部套垫管（２）一起前进，多节外部套垫管（２）逐节套叠在一起，弥补逐节变细的支撑管，始终为工作套管（３）提供一个平直的导轨；工作套管（３）运行到导轨系统末端时，所有外部套垫管（２）都被同步带到导轨系统末端套叠在一起；工作套管（３）返回时，各节外部套垫管（２）被相同外径的支撑管拦截，逐节留下而伸出，工作套管（３）最终独自回到固定支撑管（１－１）位置；工作套管驱动电机（１０）带动工作套管驱动齿轮（８）沿齿条轨道往复运行，带动工作套管（３）往复直线运动。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建彬，邢慧勇，
申请(专利权)人：朱建彬，邢慧勇，
类型：发明
国别省市：41