专利名称：大角度活动导轨板摆动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够实现大角度位移的摆动装置。
背景技术：
目前，在数控切管机、管节点组焊设备、管节点焊缝探伤设备中，都需要 一种摆动装置，用以实现管节点曲线(相贯线)跟踪过程中末端执行器姿态的 调整。现有的摆动装置，多数采用导轨板固定式齿轮一扇形齿轮的传动方案。 在该技术方案中，导轨板静止不动，主动小齿轮安装在导轨板上并可整周回转， 扇形齿轮安装于导轨板的圆弧形导向槽内可往复摆动，主动小齿轮与扇形齿轮 啮合传动。当作动器驱动主动小齿轮按特定规律运动时就可实现扇形齿轮的往 复摆动。采用该技术方案的摆动装置由于导轨板固定不动，单边摆角仅为导轨 板圆弧形导向槽所夹有效圆心角的一半。当所需摆角很大时，必然导致导轨板 很大，从而带来摆动装置体积大、动态响应差、易与设备机身发生运动干涉等 一系列问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种大角度活动导轨板摆动装置，它可解决现有的摆 动装置存在体积大、动态响应差、易与设备机身发生运动干涉的问题。
本发明包括上导轨板、下导轨板、传动小齿轮、主动小齿轮、机架、扇形
齿轮、滑块、柔性体、导向轮、第一传动轴、第二传动轴；所述上导轨板和下 导轨板上设有闭合的导向槽，所述导向槽内装有两段柔性体和多个导向轮，所 述导向轮与两段柔性体固接，每一段柔性体的两端分别与滑块和机架铰接，导 向槽由四段圆弧槽组成，所述第一段圆弧槽的曲率半径&的中心与第二段圆
弧槽的曲率半径R2的中心同心，且第二段圆弧槽的曲率半径R2大于第一段圆
弧槽的曲率半径&，所述第三段圆弧槽和第四段圆弧槽分别与第一段圆弧槽 和第二段圆弧槽相切，所述装在机架的凹槽内的第一传动轴上和第二传动轴上 分别装有相互啮合的传动小齿轮和主动小齿轮，所述主动小齿轮与固定装在下 导轨板上的扇形齿轮啮合，所述扇形齿轮位于上导轨板和下导轨板之间且与上 导轨板和下导轨板固联在一起构成导轨板组件，滑块位于第一段圆弧槽处并与第一段圆弧槽滑动配合，机架位于第二段圆弧槽处，导轨板组件通过第二段圆 弧槽与机架滑动配合。
本发明的有益效果是当主动小齿轮推动扇形齿轮与导轨板一起向某一方 向运动时，导轨板上的导向槽推动导向轮使柔性体移动，柔性体与机架铰接一 端静止不动，另一端则拖动滑块运动。由于导轨板在向某方向运动时，导向槽 上的第二段圆弧槽的全长均为工作段故可实现大角度位移，而传统导轨板固定 式齿轮一扇形齿轮摆动装置，导向槽上的圆弧槽全长仅一半为工作段，故在相 同的体积条件下实现的摆角小。因此本发明在导轨板导向槽所夹有效圆心角相 同的情况下，其单边摆角约为传统摆动装置单边摆角的1.8倍。在所需摆角相 同的情况下，本发明具有体积小、重量轻、动态响应快，不易与设备机身发生 运动干涉的优点。
图1是本发明的具体实施方式
一的工作原理示意图；图2是当上、下导轨 板摆动到一端极限位置时的工作原理示意图；图3是本发明的结构示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一结合图1~图3说明本实施方式，本实施方式由上导轨 板18、下导轨板l、传动小齿轮2、主动小齿轮3、机架4、扇形齿轮5、滑块 6、柔性体7、导向轮8、第一传动轴9、第二传动轴10组成；所述上导轨板 18和下导轨板1上设有闭合的导向槽，所述导向槽内装有两段柔性体7和多 个导向轮8，所述导向轮8与两段柔性体7固接，每一段柔性体7的两端分别 与滑块6和机架4铰接，导向槽由四段圆弧槽组成，所述第一段圆弧槽12的 曲率半径Ri的中心与第二段圆弧槽13的曲率半径R2的中心同心，且第二段
圆弧槽13的曲率半径R2大于第一段圆弧槽12的曲率半径Rp所述第三段圆 弧槽14和第四段圆弧槽15分别与第一段圆弧槽12和第二段圆弧槽13相切， 所述装在机架4的凹槽16内的第一传动轴9上和第二传动轴10上分别装有相 互啮合的传动小齿轮2和主动小齿轮3，所述主动小齿轮3与固定装在下导轨 板1上的扇形齿轮5啮合，所述扇形齿轮5位于上导轨板18和下导轨板1之 间且与上导轨板18和下导轨板1固联在一起构成导轨板组件23，滑块6位于 第一段圆弧槽12处并与第一段圆弧槽12滑动配合，机架4位于第二段圆弧槽 13处，导轨板组件23通过第二段圆弧槽13与机架4滑动配合；所述柔性体7是钢丝绳、钢带或链条17。如此设置，通过作动器24将动力传递给传动小齿 轮2，再经主动小齿轮3将动力传递给扇形齿轮5，从而带动下导轨板l沿第 二段圆弧槽13相对机架4往复摆动，使滑块6沿第一段圆弧槽12相对下导轨 板l做往复摆动。
本实施方式的作动器角速度"i与滑块相对机架角速度"的关系如下
w2=coidi/d2...... (1)
co3=co2d2/2R3...... (2)
0)4=0)31^美......(3)
(0 = 0) 3+ CO 4
=0)3(1+112/1^)
^2(l+R2/R!)d2/2R3
-""l+Rz/RDd^Rg......(4)
其中C^一作动器角速度；C^一主动小齿轮角速度；"3—下导轨板相对
机架的角速度；0)4—滑块相对下导轨板的角速度；滑块相对机架角速度； 山一传动小齿轮分度圆直径；d2—主动小齿轮分度圆直径；A—第一段圆弧槽 的曲率半径;R2—第二段圆弧槽的曲率半径;R3—扇形齿轮分度圆的曲率半径。
由于R2/R少1，由式(3)知"4>"3，即滑块6相对下导轨板1的角速度大于下导 轨板1相对机架4的角速度。设滑块6在第一段圆弧槽12的单边运动范围为 A度，则下导轨板1相对机架4单边运动范围为AXR1/R2度，即下导轨板l 的运动范围小于滑块6的运动范围。
如图2所示，当下导轨板1摆动到一端时，滑块6的单边摆角C=A(1+ Ri/R2)，另外有关系式B2=B-AXRi/R2， B产B+A， B广BfC，其中B！为第 三段圆弧槽14的圆心和点O的连线与整个机构对称中心线的夹角；B2为第四 段圆弧槽15的圆心和点O的连线与整个机构对称中心线的夹角；B为当整个 机构处于初始位置时，第四段圆弧槽15的圆心和点O的连线与整个机构对称 中心线的夹角，如图1所示。
结合图3进一步说明本实施方式，本实施方式的导向轮8固定装在链条 17的销轴上，链条17为精密套筒滚子链条。如此设置，将一条精密套筒滚子 链条的销轴加长，并在加长的轴段上安装导向轮8，导向轮8使精密套筒滚子 链条在闭合导向槽内定位，可减小闭合导向槽与精密套筒滚子链条间的摩擦。本实施方式的导轨板组件23通过装在机架4上的机架推力轴承19和机架 径向轴承20与机架4构成滚动摩擦副，使导轨板组件23相对机架4精确往复 摆动；所述滑块6通过装在滑块6上的滑块推力轴承21和滑块径向轴承22 与导轨板组件23构成滚动摩擦副，可使滑块6相对导轨板组件23精确往复摆 动。
本实施方式中下导轨板1的导向槽所夹有效圆心角2A=70° ，滑块6的单 边摆角C =A(1+Ri/R2"A(1+188.5/222.5"1.847A二64.7。，而传统摆动装置的 滑块的单边摆角仅为35° 。
权利要求
1、一种大角度活动导轨板摆动装置，它包括上导轨板(18)、下导轨板(1)、传动小齿轮(2)、主动小齿轮(3)、机架(4)、扇形齿轮(5)、滑块(6)、柔性体(7)、导向轮(8)、第一传动轴(9)、第二传动轴(10)；其特征在于所述上导轨板(18)和下导轨板(1)上设有闭合的导向槽，所述导向槽内装有两段柔性体(7)和多个导向轮(8)，所述导向轮(8)与两段柔性体(7)固接，每一段柔性体(7)的两端分别与滑块(6)和机架(4)铰接，导向槽由四段圆弧槽组成，所述第一段圆弧槽(12)的曲率半径R1的中心与第二段圆弧槽(13)的曲率半径R2的中心同心，且第二段圆弧槽(13)的曲率半径R2大于第一段圆弧槽(12)的曲率半径R1，所述第三段圆弧槽(14)和第四段圆弧槽(15)分别与第一段圆弧槽(12)和第二段圆弧槽(13)相切，所述装在机架(4)的凹槽(16)内的第一传动轴(9)上和第二传动轴(10)上分别装有相互啮合的传动小齿轮(2)和主动小齿轮(3)，所述主动小齿轮(3)与固定装在下导轨板(1)上的扇形齿轮(5)啮合，所述扇形齿轮(5)位于上导轨板(18)和下导轨板(1)之间且与上导轨板(18)和下导轨板(1)固联在一起构成导轨板组件(23)，滑块(6)位于第一段圆弧槽(12)处并与第一段圆弧槽(12)滑动配合，机架(4)位于第二段圆弧槽(13)处，导轨板组件(23)通过第二段圆弧槽(13)与机架(4)滑动配合。
2. 根据权利要求1所述的大角度活动导轨板摆动装置，其特征在于所述 柔性体(7)是钢丝绳或钢带或链条(17)。
3. 根据权利要求2所述的大角度活动导轨板摆动装置，其特征在于采用 链条(n)作为柔性体(7)，导向轮(8)与链条(17)的销轴固接。
4. 根据权利要求1所述的大角度活动导轨板摆动装置，其特征在于它还 包括机架推力轴承(19)、机架径向轴承(20)、滑块推力轴承(21)、滑块径向轴承 (22);所述导轨板组件(23)通过装在机架(4)上的机架推力轴承(19)和机架径向 轴承(20)与机架(4)构成滚动摩擦副，所述滑块(6)通过装在滑块(6)上的滑块推 力轴承(21)和滑块径向轴承(22)与导轨板组件(23)构成滚动摩擦副。
全文摘要
大角度活动导轨板摆动装置，它涉及一种能够实现大角度位移的摆动装置。本发明可解决现有摆动装置体积大、动态响应差、易与设备机身发生运动干涉的问题。上、下导轨板上设有闭合的导向槽，导向槽内装有两段柔性体(7)，两段柔性体(7)上固接了多个导向轮(8)，每一段柔性体(7)的两端与滑块(6)和机架(4)铰接；导向槽由四段圆弧槽组成，第一、二段圆弧槽的曲率中心同心，它们的曲率半径分别为R<sub>1</sub>和R<sub>2</sub>且R<sub>2</sub>大于R<sub>1</sub>，第三、四段圆弧槽分别与第一、二段圆弧槽相切，装在机架(4)内的第一、二传动轴上装有相互啮合的传动小齿轮(2)和主动小齿轮(3)，主动小齿轮(3)与扇形齿轮(5)啮合。本发明具有体积小、重量轻、动态响应快、不易与设备机身发生运动干涉的优点。
文档编号F16H19/00GK101288941SQ20071014480
公开日2008年10月22日 申请日期2007年12月12日 优先权日2007年12月12日
发明者于伟真, 唐德威, 邓宗全, 郝广平, 泽 闫, 明 陈 申请人:哈尔滨工业大学