一种单驱动多输出升降机构的制作方法

本发明涉及航天探索领域，具体地说是一种单驱动多输出升降机构。

背景技术：

升降机构一般用于物品或载荷的升降，其应用场合十分广泛，可应用于自动化仓库、自动化生产线、航天探测器等设备的升降，通过升降机构将待升降的物体升降到某一高度，可代替人体劳动实现生产的机械化和自动化，并且必要时可在人体无法进入的环境中实现物体的升降。在航天探索领域，就有很多人体无法进入的环境和场合，需要升降机构完成升降。在航天探索领域，常见的升降机构通常是通过单个驱动源实现单点升降，多点升降时需要通过控制多个驱动源协调作业，控制繁琐，且体积较大，无法满足安装空间受限且对同步性要求较高的多点输出场合。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种单驱动多输出升降机构。该单驱动多输出升降机构可应用于航天领域,由单个驱动源实现多点同步输入输出，适用于安装空间受限且需求多点输出的场合。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括底板、驱动装置、驱动齿轮传动装置、中心传动齿轮、输出齿轮及梯形螺纹装置，其中驱动装置、驱动齿轮传动装置及梯形螺纹装置分别安装在所述底板上，所述中心传动齿轮转动安装在底板上，与所述驱动齿轮传动装置连接，所述驱动装置通过该驱动齿轮传动装置带动中心传动齿轮旋转；所述中心传动齿轮的周围设有多个梯形螺纹装置，该梯形螺纹装置包括梯形丝杠及梯形丝母，所述梯形丝母转动安装在底板上，一端连接有输出齿轮，另一端与所述梯形丝杠螺纹连接，各所述输出齿轮均与中心传动齿轮啮合传动；所述中心传动齿轮的转动通过与各输出齿轮的啮合传动，带动与各输出齿轮连接的梯形丝母转动，进而通过所述梯形丝杠与梯形丝母的螺纹连接，转变为各所述梯形丝杠的升降运动；

其中：所述底板上设有计数装置，该计数装置包括编码器、编码器安装座及计数齿轮，编码器安装座固定在底板上，该编码器安装座上连接有编码器，所述计数齿轮安装在编码器上，并与所述中心传动齿轮相啮合，通过该中心传动齿轮带动计数齿轮旋转，进而实现所述编码器计数；

每个所述梯形螺纹装置均对应一个导向杆，该导向杆的一端罩在所述输出齿轮上、并安装于底板上，另一端由输出齿轮、梯形丝母穿过、并插入所述梯形丝杠内；所述梯形丝杠开有中心孔，该中心孔为方形孔，所述导向杆的另一端为中空的方形孔状结构，由所述方形孔插入，所述梯形丝杠沿导向杆的另一端进行直线运动；

所述驱动齿轮传动装置包括驱动直齿轮、锥齿轮端轴承、锥齿轮端轴承座、驱动锥齿轮、驱动齿轮安装座及从动锥齿轮，该驱动齿轮安装座安装在所述底板上，所述驱动齿轮安装座上设有两个锥齿轮端轴承座，驱动锥齿轮与从动锥齿轮分别转动安装在锥齿轮端轴承座上、且相互啮合传动，所述驱动锥齿轮与驱动装置的输出端相连，所述从动锥齿轮上连接有与中心传动齿轮相啮合的驱动直齿轮；

所述驱动锥齿轮通过锥齿轮端轴承与其中一个锥齿轮端轴承座转动连接，在该驱动锥齿轮上分别设有对所述锥齿轮端轴承进行轴向固定的锁紧螺母和锥齿轮端轴承挡圈；所述从动锥齿轮通过锥齿轮端轴承与另一个锥齿轮端轴承座转动连接，在该从动锥齿轮上分别设有对所述锥齿轮端轴承进行轴向固定的锁紧螺母和锥齿轮端轴承挡圈；所述驱动直齿轮通过驱动直齿轮固定平键和驱动直齿轮紧定螺钉固定安装在从动锥齿轮上；所述驱动锥齿轮及从动锥齿轮的中心均设有用于手动驱动的内六方孔；

所述梯形螺纹装置还包括梯形螺纹装置安装座、梯形螺纹装置轴承、梯形螺纹装置轴承端盖、轴套及输出齿轮固定平键，该梯形螺纹装置安装座安装在所述底板上，所述梯形丝母通过梯形螺纹装置轴承转动安装在梯形螺纹装置安装座上，并在所述梯形螺纹装置安装座上设有对梯形螺纹装置轴承轴向固定的梯形螺纹装置轴承端盖；所述轴套安装在梯形丝母上，所述输出齿轮通过输出齿轮固定平键与梯形丝母的一端键连接、并与所述轴套相连，所述梯形丝杠与梯形丝母的另一端螺纹连接；所述梯形丝杠的内端制有外螺纹、与梯形丝母的另一端螺纹连接，该梯形丝杠的外端部为锥台；

所述中心传动齿轮通过中心传动齿轮端轴承转动安装在底板上，该中心传动齿轮端轴承通过中心传动齿轮端轴承外挡圈与底板固定，通过中心传动齿轮端轴承内挡圈与中心传动齿轮固定。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明采用单个电机作为驱动源并可以实现多点输出，与传统的单级升降机构相比，控制简单，结构紧凑。

2.本发明驱动齿轮传动机构采用齿轮机构和梯形螺纹机构传动，传动比准确，因此在多点升降过程中同步性强。

3.本发明采用编码器进行位置控制，升降高度精确。

4.本发明的导向杆和梯形丝杠中心均设计为中空结构，可用于安装其他装置。

5.本发明可电机运行控制，也可以切换为手动运行模式。

6.本发明结构紧凑，节省空间。

附图说明

图1为本发明装配体的结构示意图；

图2为本发明完全伸出状态的结构示意图；

图3为本发明缩回状态的结构示意图；

图4为本发明装配体的爆炸示意图；

图5为本发明驱动装置及驱动齿轮传动装置的结构示意图；

图6为本发明驱动齿轮传动装置的爆炸图；

图7为本发明梯形螺纹装置的结构示意图；

图8为本发明导向杆和梯形丝杠的安装示意图；

图9为本发明驱动齿轮传动装置驱动锥齿轮和从动锥齿轮手动驱动接口示意图；

其中：1为底板，2为驱动装置，201为驱动电机，202为电机安装座，203为减速箱，204为减速箱固定螺钉，205为驱动电机固定螺钉，3为驱动齿轮传动装置，301为驱动直齿轮紧定螺钉，302为驱动直齿轮，303为锁紧螺母紧定螺钉，304为锁紧螺母，305为驱动直齿轮固定平键，306为锥齿轮端轴承挡圈固定螺钉，307为锥齿轮端轴承挡圈，308为锥齿轮端轴承，309为驱动锥齿轮端平键，310为锥齿轮端轴承座，311为驱动锥齿轮，312为驱动齿轮安装座，313为从动锥齿轮，314为内六方孔，4为中心传动齿轮，5为输出齿轮，6为梯形螺纹装置，601为梯形丝杠，602为梯形螺纹装置安装座，603为梯形螺纹装置轴承，604为梯形丝母，605为梯形螺纹装置轴承端盖，606为梯形螺纹装置轴承端盖固定螺钉，607为轴套紧定螺钉，608为轴套，609为输出齿轮固定平键，610为方形孔，611为锥台，7为导向杆，8为计数装置，801为编码器，802为编码器安装座，803为编码器固定螺钉，804为计数齿轮紧定螺钉，805为计数齿轮，9为中心传动齿轮端轴承内挡圈，10为中心传动齿轮端轴承外挡圈，11为中心传动齿轮端轴承外挡圈固定螺钉，12为中心传动齿轮端轴承内挡圈固定螺钉，13为输出齿轮固定螺钉，14为导向杆固定螺钉，15为中心传动齿轮端轴承，16为驱动齿轮传动装置固定螺钉，17为联轴器，18为驱动装置固定螺钉，19为梯形螺纹装置固定螺钉，20为编码器安装座固定螺钉。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～4所示，本发明包括底板1、驱动装置2、驱动齿轮传动装置3、中心传动齿轮4、输出齿轮5、梯形螺纹装置6、导向杆7和计数装置8，其中驱动装置2、驱动齿轮传动装置3、梯形螺纹装置6、导向杆7和计数装置8分别通过驱动装置固定螺钉18、驱动齿轮传动装置固定螺钉16、梯形螺纹装置固定螺钉19、导向杆固定螺钉14、编码器安装座固定螺钉20固定安装在底板1上，中心传动齿轮4通过中心传动齿轮端轴承15可转动在安装在底板1上，中心传动齿轮4与驱动齿轮传动装置3连接，驱动装置2通过该驱动齿轮传动装置3带动中心传动齿轮4旋转。中心传动齿轮端轴承15通过中心传动齿轮端轴承外挡圈10和中心传动齿轮端轴承外挡圈固定螺钉11与底板1固定，中心传动齿轮端轴承15通过中心传动齿轮端轴承内挡圈9和中心传动齿轮端轴承内挡圈固定螺钉12与中心传动齿轮4固定。中心传动齿轮4的周围设有多个输出齿轮5，各输出齿轮5均与该中心传动齿轮4啮合传动。驱动齿轮传动装置3的驱动直齿轮302、计数装置8的计数齿轮805以及各输出齿轮5均与中心传动齿轮4啮合，并分布在中心传动齿轮4的四周。本实施例的底板1上转动安装有四个输出齿轮5，每个输出齿轮5各连接一个梯形螺纹装置6，四个梯形螺纹装置6呈中心对称分布在中心传动齿轮4的周围。

如图4～5所示，驱动装置2包括驱动电机201、电机安装座202及减速箱203，驱动电机201和减速箱203分贝通过驱动电机固定螺钉205和减速箱固定螺钉204固定安装在电机安装座202上，电机安装座202通过驱动装置固定螺钉18安装在底板1上。驱动装置2与驱动齿轮传动装置3通过联轴器17连接。

如图4～6所示，驱动齿轮传动装置3包括驱动直齿轮302、锁紧螺母304、驱动直齿轮固定平键305、锥齿轮端轴承挡圈307、锥齿轮端轴承308、驱动锥齿轮端平键309、锥齿轮端轴承座310、驱动锥齿轮311、驱动齿轮安装座312及从动锥齿轮313，驱动齿轮安装座312通过驱动齿轮传动装置固定螺钉16安装在底板1上，驱动齿轮安装座312上设有两个锥齿轮端轴承座310，每个锥齿轮端轴承座310内均设有锥齿轮端轴承308。从动锥齿轮313与其中一个锥齿轮端轴承座310内的锥齿轮端轴承308转动连接，驱动直齿轮302通过驱动直齿轮固定平键305和驱动直齿轮紧定螺钉301固定安装在从动锥齿轮313上，并且与中心传动齿轮4相啮合；在从动锥齿轮313上分别设有对锥齿轮端轴承308进行轴向固定的锁紧螺母304和锥齿轮端轴承挡圈307，锥齿轮端轴承挡圈307套设在从动锥齿轮313上、并通过锥齿轮端轴承挡圈固定螺钉306安装在锥齿轮端轴承座310上，锁紧螺母304通过锁紧螺母紧定螺钉303固定在从动锥齿轮313上。驱动锥齿轮311与另一个锥齿轮端轴承座310内的锥齿轮端轴承308转动连接、并与从动锥齿轮313相啮合，在驱动锥齿轮311上分别设有对锥齿轮端轴承308进行轴向固定的锁紧螺母304和锥齿轮端轴承挡圈307，锥齿轮端轴承挡圈307套设在驱动锥齿轮311上、并通过锥齿轮端轴承挡圈固定螺钉306安装在锥齿轮端轴承座310上，锁紧螺母304通过锁紧螺母紧定螺钉303固定在驱动锥齿轮311上。驱动锥齿轮端平键309用于联轴器17和驱动锥齿轮311周向固定。如图9所示，驱动锥齿轮311及从动锥齿轮313的中心均设有用于手动驱动的内六方孔314。

每个梯形螺纹装置6对应一个输出齿轮5。如图4和图7所示，梯形螺纹装置6包括梯形丝杠601、梯形螺纹装置安装座602、梯形螺纹装置轴承603、梯形丝母604、梯形螺纹装置轴承端盖605、轴套608及输出齿轮固定平键609，梯形螺纹装置安装座602固定安装在底板1上，梯形丝母604通过梯形螺纹装置轴承603与梯形螺纹装置安装座602转动连接，梯形螺纹装置轴承端盖605通过梯形螺纹装置轴承端盖固定螺钉606固定安装在梯形螺纹装置安装座602上，并实现对梯形螺纹装置轴承603的轴向固定。轴套608通过轴套紧定螺钉607固定安装在梯形丝母604上，输出齿轮5通过输出齿轮固定平键609周向固定在梯形丝母604的一端、且位于底板1的一侧，并通过输出齿轮固定螺钉13固定安装在轴套608上；输出齿轮固定平键609位于轴套608外端面的外侧，梯形丝杠601通过螺旋传动安装在梯形丝母604另一端内、位于底板1的另一侧。梯形丝杠601的内端制有外螺纹、与梯形丝母604螺纹连接，该梯形丝杠601的外端部为锥台611。

每个梯形螺纹装置6均对应一个导向杆7，如图8所示，该导向杆7的一端罩在对应的输出齿轮5上、并安装于底板1上，另一端为中空的方形孔状结构。梯形丝杠601开有中心孔，该中心孔为方形孔610，导向杆7的另一端由输出齿轮5、梯形丝母604穿过、并插入梯形丝杠601的方形孔610内。

底板1上设有计数装置8，该计数装置8包括编码器801、编码器安装座802及计数齿轮805，编码器安装座802通过编码器安装座固定螺钉20固定在底板1上，编码器801通过编码器固定螺钉803安装在编码器安装座802上，计数齿轮805安装在编码器801上，并与中心传动齿轮4相啮合，通过中心传动齿轮4带动计数齿轮805旋转，进而实现编码器801计数。

本发明的工作原理为：

电机运行模式：驱动电机201驱动减速箱203通过联轴器17带动驱动锥齿轮311回转，从而带动从动锥齿轮313和驱动直齿轮302回转，驱动直齿轮302带动中心传动齿轮4回转，由于输出齿轮5和计数齿轮805均安装在中心传动齿轮4周围、并与中心传动齿轮4相啮合，因此中心传动齿轮4的回转会同步带动输出齿轮5和计数齿轮805回转；输出齿轮5会带动梯形丝母604回转，从而梯形丝杠601会沿着导向杆7向外或向内滑动，实现直线升降；由于输出齿轮5和计数齿轮805是同步回转，计数齿轮805与编码器801相连，因此可以控制梯形丝杠601的滑动距离。改变驱动电机201的转向可以是梯形丝杠601向相反的方向运动。

手动运行模式：断开联轴器17，通过扳手插入驱动锥齿轮311或从动锥齿轮313齿轮中心预留的内六方孔314中，将机构运行切换为手动模式。