[发明专利]一种实现升降旋转动作的机械机构

说明书

技术领域

本发明属于传动设备设计制造领域，具体涉及一种单一动力源，并能完成上升—正向旋转—反向旋转—下降动作的髙机械耦合机械机构。 

  

背景技术

随着科技日益进步，以前需要人力的各种行业，不断向自动化的生产方式转变。 

通过调研发现，目前实现上升—正向旋转—反向旋转—下降动作的机械装置，存在精度不高，电气、液压及气动的传动方案过于复杂，可靠性不高，价格高昂等问题。 

  

发明内容

为了解决上面提到的问题，本发明设计出一种单动力髙机械耦合机械机构，以执行上升—正向旋转—反向旋转—下降的机械动作，制造方便，调试容易，可用于各个领域。 

本发明的实现升降旋转动作的机械机构，包括基座、螺杆、螺套、螺套挡圈、螺套回转架和扭转弹簧；该机械机构具有平动和转动两个功能，其中平动功能实现螺套的平移升降功能，转动功能实现螺套的旋转功能，两个功能的动作分先后发生；其中基座、螺杆、螺套、螺套挡圈、螺套回转架之间由4个运动副构成运动关系，第一个是连接于基座与螺杆之间的转动副，第二个是连接于螺杆与螺套之间的螺旋副，第三个是连接于螺套与螺套回转架之间的移动副，第四个是连接于螺杆与螺套回转架之间的转动副；螺杆通过转动副安装在基座上，螺杆与螺套通过螺旋配合安装，螺套挡圈与螺杆同轴且刚性安装在螺杆螺纹尽头端面上，螺套回转架通过转动副安装在螺杆上，螺套回转架通过移动副与螺套相连接，扭转弹簧与螺杆同轴配合安装，一端固定在基座上，另一端与螺套回转架固定；如先后在螺杆上施加以螺杆中心线为轴的不同方向的转矩，可使螺套完成上升—正向旋转—反向旋转—下降的动作。 

本发明同时公开一种机械装置，是在上述的实现升降旋转动作的机械机构基础上，进一步增加负载托架、螺杆轮、凹球轮、凸球轮、花键轴、压缩弹簧、弹簧挡轮形成的；负载托架固定安装在螺套上，螺杆轮与螺杆固定安装，螺杆轮与凹球轮通过齿轮副连接，凹球轮与花键轴通过转动副连接，凸球轮的花键与花键轴的花键通过移动副配合连接，凸球轮与凹球轮通过摩擦副连接，花键轴通过转动副安装在基座上，弹簧挡轮固定安装在花键轴上，压缩弹簧与花键轴同轴安装，位于弹簧挡轮和凸球轮之间；如先后在弹簧挡轮上施加以球轮轴中心线为轴的不同方向的转矩，通过花键轴的花键传递给凸球轮，凸球轮传给凹球轮，凹球轮传给螺杆轮，使负载托架完成上升—正向旋转—反向旋转—下降的动作；结构不变时负载托架的最大上升力及最大下压力都是恒定值，此恒定值是由凸球轮所能传递给凹球轮的最大转矩决定的，从而保证了负载托架在运动到上下极限位置时，凸球轮和凹球轮的转矩耦合关系被打开，消除了动力转矩对整体结构造成冲击的可能性；在转矩耦合关系被打开时，无论凸球轮与凹球轮处于何种相对位置，凸球轮回复时凸球轮的凸球都能嵌进凹球轮的球坑以建立新的耦合关系；通过增加凸球轮、凹球轮或螺杆轮及螺杆的数量可扩展本机械装置的相应功能。 

本发明涉及的实现升降旋转动作的机械机构与机械装置，有如下特点：（1）结构紧凑，易于制造，容易实现模块化生产；（2）刚度好，精度高；（3）只需一个动力源，无需加入任何电气、液压及气动传动手段，可靠性高；（4）机械装置可扩展；（5）适应高温、低温、高电磁、粉尘、腐蚀性气体环境，成本低；（6）体现机械设计高耦合性的发展方向。 

  

附图说明

图1（a）为本发明实现升降旋转动作的机械机构结构示意图； 

图1（b）为本发明实现升降旋转动作的机械机构结构示意图；

图2（a）为本发明实现升降旋转动作的机械装置结构示意图；

图2（b）为本发明实现升降旋转动作的机械装置中凹凸轮耦合示意图；

图3（a）为本发明实现升降旋转动作的机械装置的应用实例结构示意图；

图3（b）为本发明实现升降旋转动作的机械装置的应用实例结构示意图；