一种单电机驱动的双自由度顺序运动装置及传动方法

摘要

本发明一种单电机驱动的双自由度顺序运动装置及传动方法，其中装置包括驱动齿轮、进给传动齿轮、回转齿轮、一级丝杠、一级丝杠回转限位套、一级丝杠轴向锁定簧片、柔性轴、二级丝母、二级丝杠等。本发明利用机构控制两级丝杠传动副顺序运动，实现了在一台电机驱动的情况下顺序完成三种运动模式，并通过丝杠传动副启动力矩设计、传动链自由度设计、一级丝杠传动副到位锁定设计，实现了三种运动顺序执行的高可靠性。与现有技术相比，本发明具有质量轻、控制简单、联动精度高、可靠性高的技术优势。

主权项

一种单电机驱动的双自由度顺序运动装置，其特征在于：包括驱动齿轮(1)、机构壳体(2)、机架(3)、进给传动齿轮(4)、进给传动齿轮支撑轴承(5)、柔性轴(6)、二级丝杠固定端支撑轴承(7)、二级丝母锁紧螺母(8)、导向装置(9)、二级丝母(10)、二级丝杠(11)、二级丝杠游动端支撑轴承(12)、一级丝杠回转限位套(13)、一级丝杠(14)、一级丝杠轴向锁定簧片(15)、回转齿轮(16)、回转齿轮支撑轴承(17)、第一滑键结构(18)、第二滑键结构(19)、第三滑键结构(20)和电机；所述机架(3)在与二级丝杠(11)轴线平行方向挖有一滑槽；进给传动齿轮(4)外表面为齿轮轴结构，中间空心并刻有传动内螺纹结构；柔性轴(6)的一端为连接法兰，中间部位为第一滑键结构(18)，柔性轴(6)的另一端为一级丝杠轴向锁定簧片(15)的安装接口；导向装置(9)为中空管道结构，其外表面的一侧固定安装有第二滑键结构(19)；一级丝杠(14)上部外表面为圆柱面，沿轴线方向在圆柱面的两侧对称分布两个第三滑键结构(20)，下部外表面为传动外螺纹结构，中心为轴向贯通的滑槽结构，中心滑槽结构的上端面挖有轴向位置锁定槽；一级丝杠轴向锁定簧片(15)为具有夹角的对称双片簧结构；所述的一种单电机驱动的双自由度顺序运动装置包括进给、回转两条传动链，两条传动链均由电机带动驱动齿轮(1)驱动；进给传动链由一级齿轮传动、两级丝杠传动构成，其中驱动齿轮(1)和进给传动齿轮(4)构成驱动外啮合齿轮副，一级丝杠(14)与进给传动齿轮(4)构成第一级丝杠传动副，二级丝母(10)、二级丝杠(11)构成第二级丝杠传动副，进给传动齿轮(4)、第一级丝杠传动副、第二级丝杠传动副、一级丝杠回转限位套(13)同轴安装；回转传动链只有一级齿轮传动，即驱动齿轮(1)和回转齿轮(16)构成的外啮合齿轮副；机构壳体(2)和机架(3)固定连接，进给传动齿轮(4)通过进给传动齿轮支撑轴承(5)安装在机构壳体(2)上，回转齿轮(16)通过回转齿轮支撑轴承(17)安装在机构壳体(2)上；二级丝杠(11)通过二级丝杠固定端支撑轴承(7)安装在机构壳体(2)上，还通过二级丝杠游动端支撑轴承(12)安装在机架(3)上；导向装置(9)与二级丝母(10)固定连接，导向装置(9)上的第二滑键结构(19)与机架(3)上的滑槽配合构成滑动副；一级丝杠(14)下部的传动外螺纹结构与进给传动齿轮(4)中心的传动内螺纹结构啮合并构成第一级丝杠传动副，一级丝杠(14)上部的圆柱面及第三滑键结构(20)与一级丝杠回转限位套(13)配合并构成轴向滑动副；一级丝杠轴向锁定簧片(15)固定在柔性轴(6)上，两个簧片关于柔性轴(6)轴线对称，并指向柔性轴(6)连接法兰方向；柔性轴(6)通过连接法兰，同轴安装在二级丝杠(11)的轴端，其上的第一滑键结构(18)与一级丝杠(14)中心的滑槽配合并构成轴向滑动副同时约束周向转动自由度；一级丝杠轴向锁定簧片(15)沿径向预压缩，并与一级丝杠(14)中心的滑槽配合并构成轴向滑动副；二级丝母锁紧螺母(8)安装在二级丝杠(11)上，初始状态时与二级丝母(10)构成双螺母锁紧结构。