能够实现高刚度回转中心正交的双转轴机构的制作方法
【专利摘要】一种能够实现高刚度回转中心正交的双转轴机构，其特征在于：所述机构包括运动单元和回转单元，所述运动单元包括固定板，通过上、下运动副以滑动配合的方式与固定板立面相结合的安装板，位于上、下运动副之间的固定设置在固定板上的齿条，以及与齿条相啮合的由驱动部分带动的齿轮；所述回转单元是由上下两端分别通过轴承与安装板上下端设置的轴承座相结合的异形轴构成，所述的异形轴的中段为用于穿入与其垂直相交的驱动部分的中空结构，且驱动部分和异形轴的回转中心正交，异形轴可以在设定的角度范围内摆动，整个机构可以实现两个方向旋转的联动。
【专利说明】能够实现高刚度回转中心正交的双转轴机构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能实现高刚度回转的两个垂直转轴交叉布置的机械结构，特别适用于机械工程领域中安装空间小、刚度要求高、多旋转运动叠加的场合。
【背景技术】
[0002]高刚度回转中心正交的双转轴机构非常适用于空间狭小、刚度要求高、多转轴运动的工作场合。
[0003]对于要求实现多自由度旋转运动的场合，目前多采用逐个转轴依次串联的布置方式，这样就形成了一个“细长”的结构，该种结构缺点是占用空间大，整体刚度差，往往为了提高结构刚度，不惜采用昂贵的材料或者增大相应的结构尺寸，这样无形的增加了成本和加大了对空间的占用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种能够实现高刚度回转中心正交的双转轴机构。本发明中两个垂直方向的转轴采用相互交错的布置方式，和传统各转轴依次串联的结构相比，能使得机构空间更加紧凑，整体刚度也很容易得到保证。
[0005]本发明的能够实现高刚度回转中心正交的双转轴机构包括运动单元和回转单元，所述运动单元包括固定板，通过上、下运动副以滑动配合的方式与固定板立面相结合的安装板，位于上、下运动副之间的固定设置在固定板上的齿条，以及与齿条相啮合的由驱动部分带动的齿轮；所述回转单元是由上下两端分别通过轴承与安装板上下端设置的轴承座相结合的异形轴构成，所述的异形轴的中段为用于穿入与其垂直相交的驱动部分的中空结构，且驱动部分和异形轴的回转中心正交，异形轴可以在设定的角度范围内摆动，整个机构可以实现两个方向旋转的联动。
[0006]本发明中所述运动单元为圆弧运动单元，所述圆弧运动单元包括固定板，通过弧形结构的上、下运动副以滑动配合的方式与固定板立面相结合的安装板，位于上、下运动副之间的固定设置在固定板上的齿条为弧形结构。
[0007]本发明中所述运动单元根据实际应用情况可以设计为直线运动单元，所述直线运动单元包括固定板，通过直线结构的上、下运动副以滑动配合的方式与固定板立面相结合的安装板，位于上、下运动副之间的固定设置在固定板上的齿条为直线结构。
[0008]本发明所述的异形轴的摆动范围由驱动部分和异形轴之间的间隙控制；所述驱动部分一般由电机及减速器组成。
[0009]本发明所述的上、下运动副是由导轨和滑块组成。
[0010]本发明的工作原理(以圆弧运动单元为例)以及有益效果如下:
圆弧运动单元依靠弧形齿条和齿轮的啮合驱动做绕O点的旋转；异形轴的中段径向是中空的，圆弧运动单元的驱动部分穿过异形轴的中空部分，异形轴可以做一个摆动，摆动的角度范围由驱动部分和异形轴之间的间隙决定；圆弧运动单元的回转中心和异形轴的回转中心正交重合于点O，整体机构可以实现两个方向旋转的联动。
[0011]由于本发明把垂直方向的两个转轴交叉地布置在一起，和传统各转轴依次串联的布置方式相比，结构十分紧凑，整体刚度也容易得到保证，十分适用机械工程领域中一些安装空间有限且对刚度要求苛刻的场合。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明的结构示意图(弧形运动副)。
[0013]图2为图1的左剖视图。
[0014]在图1、图2中:1一固定板，2—上运动副，3—安装板，4一异形轴，5—驱动部分，6一下运动副，7—齿条,8一齿轮。
[0015]图3为本发明的第二个实施例的结构示意图(直线运动副)。
【具体实施方式】
[0016]以下将结合实例及附图对本发明作进一步描述。
[0017]实施例1
如图1、2所示，本发明的能够实现高刚度回转中心正交的双转轴机构包括圆弧运动单元和回转单元，所述运动单元包括固定板1，通过圆弧结构的上、下运动副2、6以滑动配合的方式与固定板I立面相结合的安装板3，位于圆弧结构的上、下运动副2、6之间的固定设置在固定板I上的圆弧结构的齿条7，以及与圆弧结构的齿条7相啮合的由驱动部分5带动的齿轮8 ;所述回转单元是由上下两端分别通过轴承与安装板3上下端设置的轴承座相结合的异形轴4构成，所述的异形轴4的中段为用于穿入与其垂直相交的驱动部分5的中空结构，且驱动部分5和异形轴4的回转中心正交，异形轴4可以在设定的角度范围内摆动，设计的摆动角度应使其不碰触驱动部分5的外轮廓，通过这样的布置，整体结构十分紧凑，刚度很容易得到保证，整个机构可以实现两个方向旋转的联动；所述的上、下运动副2、6是由导轨和滑块组成。
[0018]更具体说，本发明所述的异形轴4的中空结构部分的内、外轮廓都为方形(也可根据实际需要将异形轴4的外形及中空部分设计成为任意合适的形状结构)，驱动部分5的轮廓为圆形；所述异形轴4的摆动范围由驱动部分5和异形轴4之间的间隙控制；所述驱动部分5包括电机和减速器，其最里端安装有齿轮8，通过齿轮8和齿条7的啮合驱动，实现安装板3及其上安装的部分一起做绕O点的转动，整体机构可以实现两个方向的旋转运动。
[0019]实施例2
如图3所示，本实施例与实施例1的不同之处在于:所述运动单元为直线运动单元，所述直线运动单元包括固定板1，通过直线结构的上、下运动副2、6以滑动配合的方式与固定板I立面相结合的安装板3，位于上、下运动副2、6之间的固定设置在固定板I上的齿条7为直线结构。
【权利要求】
1.一种能够实现高刚度回转中心正交的双转轴机构，其特征在于:所述机构包括运动单元和回转单元，所述运动单元包括固定板(1)，通过上、下运动副(2、6)以滑动配合的方式与固定板(I)立面相结合的安装板(3)，位于上、下运动副(2、6)之间的固定设置在固定板(I)上的齿条(7)，以及与齿条(7)相啮合的由驱动部分(5)带动的齿轮(8);所述回转单元是由上下两端分别通过轴承与安装板(3)上下端设置的轴承座相结合的异形轴(4)构成，所述的异形轴(4)的中段为用于穿入与其垂直相交的驱动部分(5)的中空结构，且驱动部分(5)和异形轴(4)的回转中心正交，异形轴(4)可以在设定的角度范围内摆动，整个机构可以实现两个方向旋转的联动。
2.根据权利要求1所述的能够实现高刚度回转中心正交的双转轴机构，其特征在于:所述运动单元为圆弧运动单元，所述圆弧运动单元包括固定板(1)，通过弧形结构的上、下运动副(2、6)以滑动配合的方式与固定板(1)立面相结合的安装板(3)，位于上、下运动副(2、6)之间的固定设置在固定板(1)上的齿条(7)为弧形结构。
3.根据权利要求1所述的能够实现高刚度回转中心正交的双转轴机构，其特征在于:所述运动单元为直线运动单元，所述直线运动单元包括固定板(1)，通过直线结构的上、下运动副(2、6)以滑动配合的方式与固定板(1)立面相结合的安装板(3)，位于上、下运动副(2、6)之间的固定设置在固定板(1)上的齿条(7)为直线结构。
4.根据权利要求1所述的能够实现高刚度回转中心正交的双转轴机构，其特征在于:所述的异形轴(4)的摆动范围由驱动部分(5)和异形轴(4)之间的间隙控制。
5.根据权利要求1所述的能够实现高刚度回转中心正交的双转轴机构，其特征在于:所述的上、下运动副(2、6)是由导轨和滑块组成。
【文档编号】F16M11/18GK104019337SQ201410220052
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】卢志辉, 张磊乐, 孙志杨, 杨洪涛 申请人:郑州机械研究所