一种多工位柔性同步往复传动机构的制作方法

本实用新型涉及传动结构技术领域，具体涉及一种多工位柔性同步往复传动机构。

背景技术：

目前，自动化技术的覆盖率越来越高，要提高生产效率往往会进行多工位重复性动作，而当动作精度要求比较高的时候，往往需要采用多工位多驱动的方式进行。此外由于存在着传动距离和布置位置的问题，很多精度要求不高的结构也往往无法使用单一驱动源工作。综上，主要存在以下几点问题：

1、多工位、长跨距难以使用单一驱动源方案进行；

2、长跨距作业驱动的精度不高。

针对上述已有技术状况，本实用新型申请人做了大量反复而有益的探索，最终产品取得了有效的成果，并且形成了下面将要介绍的技术方案。

技术实现要素：

为此，本实用新型提供了一种多工位柔性同步往复传动机构，以解决现有技术中需要进行多工位重复性动作时难以使用单一驱动源进行以及长跨距作业驱动时精度不高的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种多工位柔性同步往复传动机构，包括工作台、依次设置在工作台上的主驱动单元和至少一个从驱动单元以及依次传动连接主驱动单元与从驱动单元的导向绳索，所述主驱动单元与从驱动单元上均设有同步齿形带，所述同步齿形带与导向绳索之间均设有传动连接板，所述导向绳索上设有调节导向绳索张紧力的预紧机构。

进一步地，所述主驱动单元包括伺服电机和减速机构，所述伺服电机的输出端与减速机构的输入端传动连接，所述减速机构的输出端与主驱动单元中远离减速机构一侧设置的轴承轮座之间绕设有同步齿形带，所述从驱动单元包括两组轴承轮座，从驱动单元中的两组轴承轮座之间绕设有同步齿形带，所述导向绳索绕设在减速机构与从驱动单元上远离减速机构一端的轴承轮座上。

进一步地，所述减速机构的输出端与轴承轮座上分别对应设有具有预定间距的带槽和绳槽，所述主驱动单元的同步齿形带绕设在减速机构和主驱动单元中轴承轮座的带槽上，所述从驱动单元的同步齿形带绕设在从驱动单元的两组轴承轮座上。

进一步地，所述导向绳索绕设在减速机构输出端的绳槽以及从驱动单元中远离减速机构一端轴承轮座的绳槽上，且导向绳索依次穿过位于导向绳索两个绕设点之间的各个轴承轮座上的绳槽。

进一步地，所述传动连接板的一端设有与导向绳索相焊接的绳索套，传动连接板的另一端设有用于夹持同步齿形带的连接夹板，所述连接夹板上相对于同步齿形带的端面为圆弧面。

进一步地，所述连接夹板上螺接有调节螺栓。

进一步地，所述导向绳索上设有预紧机构，所述预紧机构包括预紧螺套和预紧螺纹轴，所述导向绳索的一端穿过预紧螺套外壁延伸至预紧螺套内部，导向绳索的另一端穿过预紧螺纹轴延伸至预紧螺套内部，所述导向绳索的两端分别设有绳索夹头，所述预紧螺套与预紧螺纹轴相螺合。

进一步地，所述导向绳索的两端在位于绳索夹头的内侧端分别一体设有扭转卸力钢球。

进一步地，位于预紧螺套一端的导向绳索上还设有扭转卸力轴承，所述扭转卸力轴承的外圈与预紧螺套内壁相固接。

进一步地，相邻的所述主驱动单元与从驱动单元之间、相邻两个所述从驱动单元之间均设有导向轮，所述导向绳索依次穿过导向轮上设置的绳槽，且位于导向轮两端的导向绳索夹角呈非180°角布置。

本实用新型具有如下优点：

1、该装置通过作为驱动源的主驱动单元带动导向绳索形成同步传动，进而由导向绳索通过传动连接板依次带动各个从驱动单元的同步齿形带运行，使得多个可扩展的长程柔性从驱动单元同步运行，由相应工位完成要求的动作。同时可依靠导向绳索具有的刚性对同步齿形带进行动作约束，使同步齿形带受到的偏转外力更少地影响到移动构建，达到高精度随动、定位的目的；

2、通过在传动连接板上设置连接夹板以及调节螺栓，可通过拧紧调节螺栓显著提升连接夹板与同步齿形带之间的相对稳定性，同时便于拆装维护；

3、减速机构与轴承轮座上分别对应设有具有预定间距的带槽和绳槽，且导向绳索依次穿过位于导向绳索两个绕设点之间的各个轴承轮座上的绳槽，可在长程传动时显著提高导向绳索的稳定性和运动精度；

4、导向绳索上设置了预紧机构，可保证绳索拉紧后仍处于一条直线状态，且拉紧后导向绳索的自身刚性能有效克服传动易受偏转力倾斜的问题，还可根据绳索松紧状态随时调整，提高了适用性；

5、导向绳索的两端分别设有扭转卸力钢球，可有效提高导向绳索的两端重量，以借助扭转卸力钢球的自身重力抵消导向绳索端头受到的扭转力；

6、导向绳索上设置的扭转卸力轴承，可实时抵消导向绳索受到的扭转力，提高导向绳索对主驱动单元中同步齿形带的随动性以及约束带动从驱动单元中同步齿形带运行时的稳定精准度；

7、各驱动单元之间设置了导向轮，且位于导向轮两端的导向绳索夹角呈非180°角布置，使各从驱动单元可根据实际工位需求任意布置位置，有效提升了整体结构的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例1的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的侧视结构示意图；

图3为本实用新型实施例中传动连接板与同步齿形带的连接结构示意图；

图4为本实用新型实施例中预紧机构的内部结构示意图；

图5为本实用新型实施例2的整体结构示意图；

图6为传统单一带式传动发生偏转时的示意图；

图7为传统单一绳索传动累积误差值的折线图；

图8为同步齿形带-导向牵引绳索复合传动累积误差值的折线图。

图中：工作台1、主驱动单元2、伺服电机21、减速机构22、从驱动单元3、轴承轮座4、同步齿形带5、导向绳索6、传动连接板7、连接夹板71、调节螺栓72、预紧机构8、预紧螺套81、预紧螺纹轴82、扭转卸力钢球83、绳索夹头84、扭转卸力轴承85、导向轮9。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种多工位柔性同步往复传动机构，包括工作台1、依次设置在工作台1上的主驱动单元2和若干从驱动单元3、依次传动连接主驱动单元2与从驱动单元3的导向绳索6，所述主驱动单元2与从驱动单元3上均设有同步齿形带5，若干所述同步齿形带5与导向绳索6之间分别设有传动连接板7，用以通过作为驱动源的主驱动单元2带动导向绳索6形成同步传动，进而由导向绳索6通过传动连接板7依次带动各个从驱动单元3的同步齿形带5运行，使得多个可扩展的长程柔性从驱动单元3同步运行，并由相应工位完成要求的动作。同时可依靠导向绳索6具有的刚性对同步齿形带5进行动作约束，使同步齿形带5受到的偏转外力更少地影响到移动构建，达到高精度随动、定位的目的。具体设置如下：

所述主驱动单元2包括伺服电机21和减速机构22，所述伺服电机21的输出端与减速机构22的输入端传动连接，所述减速机构22的输出端与主驱动单元2中远离减速机构22一侧设置的轴承轮座4之间绕设有同步齿形带5，所述从驱动单元3包括两组轴承轮座4，从驱动单元3中的两组轴承轮座4之间绕设有同步齿形带5，所述导向绳索6绕设在减速机构22的输出端与从驱动单元3远离减速机构22一端的轴承轮座4上(参考图2)，所述主驱动单元2与从驱动单元3上的同步齿形带5与导向绳索6之间均设有传动连接板7，用以通过传动连接板7使导向绳索6保持对同步齿形带5的随动性和传动性。

优选地，所述减速机构22的输出端与轴承轮座4上分别对应设有具有预定间距的带槽和绳槽，所述主驱动单元2的同步齿形带5绕设在减速机构22和主驱动单元2中轴承轮座4的带槽上，用以通过伺服电机21和减速机构22的带动使主驱动单元2的同步齿形带5形成主驱动部件，所述从驱动单元3的同步齿形带5绕设在从驱动单元3的两组轴承轮座4上，用以通过导向绳索6带动从驱动单元3的同步齿形带5与主驱动单元2的同步齿形带5同步运行。

所述导向绳索6绕设在减速机构3输出端的绳槽以及从驱动单元3中远离减速机构22一端轴承轮座4的绳槽上，且导向绳索6依次穿过位于导向绳索6两个绕设点之间的各个轴承轮座4上的绳槽，用以在长程传动时提高导向绳索6的稳定性。

具体地，所述传动连接板7的一端设有与导向绳索6相焊接的绳索套，传动连接板7的另一端设有用于夹持同步齿形带5的连接夹板71(参考图3)，所述连接夹板71相对于同步齿形带5的端面均采用圆弧面，可由圆弧面卸载偏转力的影响，所述连接夹板71上螺接有调节螺栓72，用以通过拧紧调节螺栓72显著提升连接夹板71与同步齿形带5之间的相对稳定性。

作为一种优选的技术方案，所述导向绳索6上还设有预紧机构8。具体地，如图4所示，所述预紧机构8包括预紧螺套81和预紧螺纹轴82，所述导向绳索6的一端穿过预紧螺套81外壁延伸至预紧螺套81内部，导向绳索6的另一端穿过预紧螺纹轴82延伸至预紧螺套81内部，所述导向绳索6的两端分别设有绳索夹头84，可对导向绳索6的端头更好地限位，所述预紧螺套81与预紧螺纹轴82相螺合，用以通过旋转调整预紧螺套81与预紧螺纹轴82之间的相对位置，实现随时调节导向绳索6的松紧度和约束力，从而达到导向绳索6在刚度要求与同步特性之间取得平衡。

优选地，所述导向绳索6的两端在位于绳索夹头84的内侧端还分别一体设有扭转卸力钢球83，用以提高导向绳索6的两端重量，并借助扭转卸力钢球83的自身重力抵消牵引绳索6端头受到的扭转力。

位于预紧螺套81一端的导向绳索6上还设有扭转卸力轴承85，所述扭转卸力轴承85的外圈与预紧螺套81内壁相固接，用以通过扭转卸力轴承85实时抵消导向绳索6受到的偏转力，提高导向绳索6对主驱动单元2中同步齿形带5的随动性以及约束带动从驱动单元3中同步齿形带5时的稳定精准度。

需要说明的是，所述导向绳索6使用的材质包括但不限于收缩比极小的合金钢质、玻璃纤维绳，有利于导向绳索6在长程传动时其动作无滞后性，所述伺服电机21采用型号为hc-h102t的闭环驱动伺服电机。

实施例2

在实施例2中，对于与实施例1中相同的结构，给予相同的符号，省略相同的说明，实施例2在实施例1的基础上作出了改进，如图5所示，相邻所述主驱动单元2与从驱动单元3之间、相邻两个所述从驱动单元3之间均设有导向轮9，所述导向绳索6依次穿过导向轮9上设置的绳槽，且位于导向轮9两端的导向绳索6夹角呈非180°角布置，用以使各从驱动单元3可根据实际工位需求任意布置位置，有效提升了整体结构的灵活性。

参考图6，常用同步齿形带理论的连接及位置形式其运动长轴虚拟轴线应与垂直轴运动轴线平行，其自身运动时的偏移和偏角均应尽量小。但实际使用过程中，其安装往往容易出现图6所示的角度偏移，影响运动精度。

参考图7，绳索类传动可以有效解决由皮带连接安装不当造成的各种问题，也可方便地解决由于皮带外形及厚度变化所导致的安装精度受限的问题。但其自身存在打滑的问题，较难用于高精密传动。其滑移量与预紧力大小成反比，因此可通过增大预紧力减小滑移量。但受结构特性、绳索自身刚性问题，预紧力不可能无限大，则其在实际运动中，绳索传动累积误差如图7所示，随着移动距离的增加，正反向运动的切换，速度增加，其累积误差会不断增大。虽然可通过闭环伺服系统进行改良，但瞬时速度(跟随性)不良，易造成测量误差增大。

参考图8，为解决单同步齿形带传动或单绳索传动所带来的问题，按照本实用新型所示方式进行结构连接，则可通过导向绳索6的预紧力提供的刚度，对同步齿形带5的位移和偏角进行限制，有效避免同步齿形带5动作对运动精度造成影响。并且通过同步齿形带5与导向绳索6的连接，其同步带导向绳复合传动积累误差值如图8所示，可获得较好的跟随性，提高测量精度。

该多工位柔性往复传动机构的使用过程如下：

使用时，首先根据导向绳索6所需的刚性调整预紧机构8上预紧螺套81和预紧螺纹轴82之间的相对位置，以调节导向绳索6的预紧力至适中，使其在绳索刚度与同步特性之间取得平衡；

其次启动主驱动单元2中的伺服电机21系统，由伺服电机21带动减速机构22工作，由减速机构22和主驱动单元2中的轴承轮座4同时带动主驱动单元2中的同步齿形带5以及导向绳索6运动，在传动连接板7的连接作用下，导向绳索6与主驱动单元2中的同步齿形带5保持同步运行；

最后导向绳索6通过传动连接板7依次带动从驱动单元3中的同步齿形带5运动，使得从驱动单元3实现高精度的同步往复运行，即可。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，在不脱离本实用新型的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围之内。