采用压电直线电机的插齿传动机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种采用压电直线电机的插齿传动机构。它包括压电直线电机和从动件，所述从动件上分布有等距的销轴，所述压电直线电机以三个一组的交错平行布置在相对静止件上，每个压电直线电机通过连杆连接一个插齿，插齿与从动件之间的相对位置应使插齿的齿尖可触动等距分布的销轴。插齿按等时间相位差依次轮流做等幅往复运动，顺序拨动从动件上的销轴，使从动件步进式向前或向后运动。根据销轴的排列方向，可以是直线运动，也可以是圆周运动或弧线运动。本实用新型是实现一种重量轻、传动比大、步进式、无需制动、双向运动的压电直线电机驱动的平动或转动传动机构。在保留压电直线电机优点的同时，成倍提高其输出推力。
【专利说明】采用压电直线电机的插齿传动机构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种机械传动机构，特别一种重量轻传动比大的步进式传动机构，具体是一种采用压电直线电机的插齿传动机构。
【背景技术】
[0002]压电直线电机具有推力重量比大、非磁、断电自锁等优点。但相比电磁电机加丝杆传动系统，其推力较小，应用场合受到很大限制。本实用新型的目的在于保留压电直线电机体积小、重量轻优点的同时，通过插齿传动机构放大压电直线电机的推力，以实现平动或转动传动机构的轻量化。
[0003]现有利用压电直线电机的转动机构是用该类型电机驱动端通过摩擦驱动轮盘外圆表面而转动的。该方案需要很大的预压力，对轮盘外表面的同轴性和表面加工要求很高，驱动力矩不大。
实用新型内容
[0004]本实用新型目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种采用压电直线电机的插齿传动机构，实现重量轻、传动比大、步进式、无需制动、双向运动的压电直线电机驱动的平动或转动传动。在保留压电直线电机优点的同时，成倍提高其输出推力。
[0005]本实用新型由三个一组的交错布置的压电直线电机驱动的插齿和分布有等距销轴从动件组成。插齿按等时间相位差依次轮流做等幅往复运动，顺序拨动从动件上的销轴，使从动件步进式向前或向后运动。根据销轴的排列方向，从动件可以是直线运动，也可以是圆周运动或弧线运动。
[0006]本实用新型的工作原理是插齿传动装置由三个一组的交错布置的压电直线电机驱动的插齿和分布有等距销轴从动件组成。插齿按等时间相位差依次轮流做等幅往复运动，顺序拨动从动件上的销轴，是从动件步进式向前或向后运动。此插齿传动装置插齿运动时三个步长为一个周期。
[0007]所述的插齿是三个一组，齿宽为2d，齿间距为d，齿尖为锐角的等腰三角形。三个插齿由高到低重叠排列，依次做等幅往复运动驱动销轴组转动；所述的销轴组排列成直线或圆周，销轴外径为山中心矩为3d。
[0008]所述的插齿组的三个插齿分别由三个压电直线电机驱动，安装在相对静止件上。
[0009]所述的销轴组等距排列，安装在从动件上。从动件可以是绕固定轴线转动的转台，也可以是由直线导轨导向的滑台。
[0010]所述的插齿传动机构利用插齿小于45°的锐角可以放大压电直线电机的推力。斜面效应使超声电机推力倍增，放大电机推力。
[0011]所述的插齿传动机构放大转动机构的转动力臂可以放大传动比，同时也放大压电直线电机的推力。增大转轮直径，增大动力臂，有效放大输出力矩。
[0012]根据上述实用新型构思，本实用新型采用下述技术方案:[0013]一种采用采用压电直线电机的插齿传动机构。它包括压电直线电机和从动件，所述从动件上分布有等距的销轴，所述压电直线电机以三个一组的交错平行布置在相对静止件上，每个压电直线电机通过连杆连接一个插齿，插齿与从动件之间的相对位置应使插齿的齿尖可触动等距分布的销轴。
[0014]所述插齿的齿宽为2d，齿间距为d，齿尖为锐角的等腰三角形；销轴排列成直线或圆形或圆弧形，销轴外径为d，中心矩为3d。
[0015]所述从动件是绕固定轴线转动的转台，或者是由直线导轨导向的滑台。
[0016]本实用新型与现有技术相比具有如下突出实质性特点和显著优点:
[0017]1.插齿传动机构结构简单，整体重量轻，制造成本低。插齿的斜面效应使超声电机推力倍增，放大电机推力。同时压电直线超声电机具有体积小，质量轻，厚度薄，低噪声，无电磁干扰等优点。所以压电超声电机驱动的插齿传动机构整体结构简单，整体重量轻，制造成本低。
[0018]2.压电直线超声电机有许多优于电磁电机的特点。压电直线超声电机是轻量化、大行程往复运动，响应快、控制方便的新型电机。其推力重量比比传统电机大一个数量级以上，且其具有体积小，质量轻，厚度薄，低噪声，无电磁干扰等优点。
[0019]3.插齿停止运动时保持原位不消耗电力，断电时可以自锁，无需制动器，运动平稳。三个插齿依次往复运动，三个步长为一个周期。一个周期结束，插齿正好与下一个销轴啮合，所以断电是可以自锁，无需制动器。
[0020]4.插齿传动机构动作灵活可靠，易于控制，可以精确步进。压电直线超声电机是响应快、控制方便的新型电机。电机控制插齿的等幅往复运动，是插齿动作灵活可靠，易于控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型的原理结构示意图。图2为图1的侧视图。
[0022]图3为销轴和插齿尺寸示意图。
[0023]图4为插齿运动分解图。
[0024]图5为减小顶角前后力示意图。
[0025]图6为增大动力臂示意图。
[0026]图7为具体实施例翻爬格架装置的原理示意简图。
[0027]图8为具体实施例翻爬格架装置的结构示意图。
[0028]图9为具体实施例翻爬格架装置的爆炸图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图对本实用新型的优选实施例作详细说明:
[0030]实施例一:
[0031]参见图1和图2，本采用压电直线电机的插齿传动机构包括压电直线电机和从动件，所述从动件上分布有等距的销轴，所述压电直线电机以三个一组的交错平行布置在相对静止件上，每个压电直线电机通过连杆连接一个插齿，插齿与从动件之间的相对位置应使插齿的齿尖可触动等距分布的销轴。[0032]实施例二:
[0033]参见图f图6，本实施例与实施例一基本相同，特别之处是:
[0034]所述插齿的齿宽为2d，齿间距为d，齿尖为锐角的等腰三角形；销轴排列成直线或圆形或圆弧形，销轴外径为d，中心矩为3d。
[0035]所述从动件是绕固定轴线转动的转台，或者是由直线导轨导向的滑台。
[0036]实施例三:
[0037]如图1、图2所示，本实施例的插齿传动机构主要由销轴，推杆，超声电机构成。固定在支撑板上的超声电机通过连杆驱动插齿做前后往复运动，三个插齿依次连续驱动安装在转台上的销轴转动，从而是转动轴旋转。
[0038]图3为销轴和插齿尺寸示意图。销轴外径为d，中心矩为a，等于3d。插齿齿宽为2d，齿间距为d，齿尖为锐角的等腰三角形。
[0039]图4为插齿运动分解图。插齿按等时间相位差依次轮流做等幅往复运动，顺序拨动从动件上的销轴，使从动件步进式向前或向后运动。插齿三次波动为一个周期。
[0040]图5为减小顶角前后力示意图。减小插齿顶角,增大电机推力。
[0041]图6为动力臂示意图。增大转轮直径，增大动力臂，有效放大输出力矩。图中r为动力臂。
[0042]图5和图6解释了本实用新型的省力原理，即减小插齿顶角，增大电机推力；增大转轮直径，增大动力臂，有效放大输出力矩。
[0043]图7为本实用新型的具体实施例翻爬格架装置的原理示意简图。
[0044]图8为翻爬格架装置的结构，一种由压电直线电机插齿传动机构驱动的翻爬格架装置，是由翻爬格架装置本体、本体两侧的回转轴、本体上交错布置的压电直线电机，安装在回转轴上的等距销轴转盘从动件和与回转轴固定连接的机械夹紧手爪组成。其爆炸图如图9所示。
[0045]现有直线超声电机的推力不大，限制其应用，现有的格架取放装置，需要占用很多空间的导轨和导轮系统。插齿传动机构斜面效应使超声电机推力倍增，增大了电机推力，增大了动力臂，有效放大输出力矩的优点，使翻爬格架装置质量较轻，体积较小，容易控制，运动灵活。翻爬格架装置通过手爪的松开和夹紧，同时压电直线电机插齿传动机构驱动回转轴转动，实现其翻爬。
【权利要求】
1.一种米用压电直线电机的插齿传动机构，包括压电直线电机(8)和从动件(2),其特征在于:所述从动件(2)上分布有等距的销轴(1)，所述压电直线电机(8)以三个一组的交错平行布置在相对静止件(4)上，每个压电直线电机通过连杆(7 )连接一个插齿(5 )，插齿(5)与从动件之间的相对位置应使插齿(5)的齿尖可触动等距分布的销轴(I)。
2.根据权利要求1所述的采用压电直线电机的插齿传动机构，其特征在于:所述插齿(5)的齿宽为2d，齿间距为d，齿尖为锐角的等腰三角形；销轴(I)排列成直线或圆形或圆弧形，销轴(I)外径为d，中心矩为3d。
3.根据权利要求1或2所述采用压电直线电机的插齿传动机构，其特征在于:所述从动件(2)是绕固定轴线转动的转台，或者是由直线导轨导向的滑台。
【文档编号】F16H27/02GK203516635SQ201320542380
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】李朝东, 王越, 官雄明, 蔡宇翔, 刘刚长 申请人:上海大学