CN102583187A - 簧条式运送法 - Google Patents

Abstract

一种簧条式运输法，是一种以旋转形式实现进退的运行机构的构造法，基于螺栓顶进和退出螺母时螺纹旋转运动的原理，以簧条替代螺纹，在簧条和螺栓柱体之间设滚动体，簧条沿芯轴或内套筒旋转循环运动，带动被运物旋转进退；驱动装置主要由机架、外套筒、芯轴(或内套筒)、簧条、循环滚珠、点驱动机构、簧条循环驱动机构、簧条旋转调速机构等组成；簧条盘旋缠绕在芯轴(或内套筒)上，芯轴设在外套筒中，外套筒安装在机架上；点驱动体设在外套筒内壁驱动簧条，簧条旋转调速机构调节簧条的运行速度。

Description

簧条式运送法

本发明涉及一种机械机构的构造原理，尤其是以旋转循环的簧条为载体的运送机构的构造原理。

背景技术：

目前，常见的线性运输机构，被托运物多以静态悬臂送出或取回，且以机械牵拉模式为基础；不适应在行进途中有变速、旋转及其它复杂条件下的输送要求。

发明内容：

本发明涉及的簧条式运送法，是运送机械(或设备)的一个运送机构，属执行机构；采用悬挑杆件和旋转循环的簧条组合成运送载体，以旋转给进模式托运物品。

基本原理基本模型

该机构(图1)，在外套筒上设驱动齿轮(主动旋转)，在簧条上设从动齿条，将齿轮与齿条啮合驱动，控制簧条相对外套筒的旋转速度；通过调整驱动齿的转速，使簧条的旋转速度改变，进而调整簧条相对机架的轴向运行和旋转速度，制作出运行过程可调控的运送机构。

基本模型主要由机架、外套筒、芯轴(即螺杆芯)、簧条、动力机构、调速机构、移动套筒(参见图12之挂套筒12-5)、循环滚珠等组成。外套筒安装在机架上，内壁设与簧条吻合的螺旋槽，簧条安装在外筒内，沿螺旋槽穿行，芯轴插入簧条形成的螺旋体中，移动套筒套接在悬挑于机架之外的簧条上；动力机构的主动齿轮安装在机架上，从动齿轮安装在外套筒上，主动齿轮啮合从动齿轮旋转，带动外套筒旋转；外套筒旋转驱动簧条轴向移动并旋转，进而带动移动外挂套筒产生运动，形成运送动作；调速齿轮设在外套筒内壁，与簧条上的齿条啮合，调速齿轮的主；循环滚珠设在外套筒螺旋槽的槽壁上，减小簧条与外套筒之间的摩擦。在调速齿轮的控制下，外套筒通过螺旋槽对簧条提供运转动力。

簧条驱动方法：以芯轴(内套筒)静止为前提，簧条的驱动主要划分为面驱动模式、点驱动模式两类基本驱动模式；将此二者组合，又形成组(混)合式驱动模式。

面驱动模式：在摩擦力等因素作用下，簧条具有维持形状和姿态不变的特性。面驱动模式利用该特点，在外套筒(或芯轴上)设螺旋槽相对簧条旋转；将簧条设在螺旋槽中，旋转螺旋槽时槽壁对螺旋体产生轴向力，使簧条轴向运行。面驱动模式是螺旋槽在簧条形成的柱面轮廓(在驱动机构范围内的簧条)上整体施加驱动力，使簧条产生旋转和顶进运动。

面驱动机构主要由外套筒和驱动齿轮组(安装在机架上的动力齿轮啮合安装在外套筒上的从动齿轮)组成，利用外套筒上的螺旋槽的旋转(相当于螺母的螺纹)顶进簧条。

在外套筒内壁的螺旋槽，在旋转时槽壁对簧条螺旋体形成整体的接触驱动，产生扭转力和轴向推力。在螺旋槽槽壁上增设循环滚动体，将簧条与槽壁的相对滑动摩擦变为滚动摩擦，可有效的减小两者间的运行阻力。

在芯轴上设螺旋槽，使簧条在该螺旋槽中穿行，在外套筒上设驱动机构拨动簧条旋转，簧条即获得芯轴的被动轴向反力，也形成面驱动，具备运送功能。

据上述驱动原理，若是螺旋槽静止而簧条主动旋转，面驱动模式仍然成立。

点驱动模式是驱动机构对簧条螺旋体外轮廓面(柱面)的局部(驱动点)施加驱动力(图2)，在该驱动点上形成周向力和轴向力，推动簧条旋转和顶进运动。

齿啮合点驱动(图16)是用点驱动齿轮替代铰刀；在套筒上安装点驱动齿轮，在簧条上设从动齿条，两者啮合传动，点驱动齿主动旋转，形成对簧条的驱动；点驱动齿轮的轮齿设成螺旋状，升角与簧条相同。点驱动齿轮轮齿旁边设挤压肋，同时在簧条上设对应的咬合槽，在点驱动轮齿与簧条上的齿条啮合的同时，挤压肋也和咬合槽咬合，两者的侧壁形成滚动剪切，挤压肋对簧条产生轴向推力，使簧条产生旋转式轴向运行。

摩擦辊点驱动，是以辊面对簧条施行摩擦驱动，同样，在摩擦辊上设挤压肋(图5)，也能对簧条实施轴向驱动。

组合式驱动模式：面驱动模式和点驱动模式是两个基本模式，将二者相结合，即形成了组合式驱动(图14)模式；该驱动组合式驱动模式，利用点驱动构件调速灵活精准的特点，对簧条施加旋转力，利用面驱动轴向施力稳定的特点，主要针对簧条施加轴向力。

组合驱动因设置螺旋槽的构件不同，主要有两种形式，一是将螺旋槽设在外套筒上，另一是将螺旋槽设在芯轴上。

螺旋槽设在外套筒上时，螺旋槽和点驱动机构的轴孔相交，形成交汇口，将螺旋槽分成若干段(圆周段)，各段共同提供轴向分力；齿轮在交汇口与簧条啮合驱动，使螺旋体相对外套筒旋转。若螺旋槽设在芯轴上时，点驱动构件是在螺旋体外表面驱动簧条旋转，而内表面的螺旋槽提供轴向推动力。

在芯轴旋转的情况下，芯轴相对机架的转速值与外套筒和点驱动构件相对机架转速值之差，即是外套筒和点驱动构件相对芯轴的转速，上述三种驱动模式仍成立。

簧条循环方法：

在基本模型基础上，将芯轴弯曲成环形，使其首尾相接，形成闭合环，簧条沿芯轴闭合环整圈盘旋，首尾相接，也形成闭合环，即形成本运送法的环形循环模式。

若将芯轴设成一段圆筒(称为内套筒)替代芯轴(图15)，即形成了环绕内套筒筒壁(在内外壁之间)的内循环模式，

将内套筒一端设于外套筒中，另一端悬挑于外套筒外，在悬挑端搭载托运物，即形成了本运送法的内循环模式(图10、图11)的运送机构。内循环运送模式内套筒内外的螺旋体均可搭载托运物，具有同时双向(旋转给进)运送的特征。

对于簧条内循环模式，若设芯套筒为固定筒，将点驱动机构安装在芯套筒外壁上，前述的驱动方案也成立(图6)。

典型机构方案：

基于上述的基本原理、基本模型、簧条驱动方法、簧条循环方法等，即可组合成各种实际情况所需的运送机构。以下是对几种典型运送机构进行的阐释。

一、点驱动、芯轴螺旋槽、环形循环运送机构方案：

该点驱动、芯轴螺旋槽、环形循环方案，简称点驱芯循环方案，是指运送机构的簧条的驱动采用点驱动方法，簧条循环为环形闭合循环，在芯轴上设滚珠螺旋槽作为循环滚珠的滚道，簧条和芯轴间设循环滚珠减小运行摩擦，旋转对簧条产生面驱动，如图1.1所示。

该机构主要由机架、外套筒、芯轴、点驱动机构、调速机构、循环滚珠等组成。芯轴上设与簧条螺旋体旋转升角相等的滚珠循环槽(螺旋槽)，簧条盘旋套接在旋转上，簧条和芯轴之间设循环滚珠，形成一个(芯机构)机构；将外套筒安装在机架上，套筒外壁设调速从动齿轮，内壁设点驱动机构；点驱动机构主要由同步齿轮、动力齿轮、端齿轮铰刀及铰刀轴组成，安装在机架上，同步齿轮和外套筒筒轴，同步齿轮内切啮合端齿轮，铰刀轴上一端设铰刀，另一端设点驱动构件(铰刀、摩擦辊、齿轮等)；按动力齿轮、同步齿轮、端齿轮、铰刀轴、铰刀片的传力顺序逐级驱动，使铰刀旋转(驱动簧条)；调速主动齿轮设在机架上与调速从动齿轮啮合传力，使外套筒旋转，带动铰刀轴及其端齿轮旋转，形成端齿轮相对同步齿轮的主动旋转，进而调节铰刀相对簧条的旋转，同时，外套筒的旋转也带动簧条旋转，簧条的旋转速度是扭转和循环旋转两者的叠加值；将芯机构穿进同步齿轮和外套筒，然后浆芯轴及其簧条弯曲，两头对接形成闭合环，即形成完整的芯循环机构。

因循环滚珠在簧条和芯轴之间滚动循环，若将芯轴替换成径向不可压缩的与簧条螺旋升角相等的螺旋体(图3.2)，并在该螺旋体上设滚珠槽供滚珠循环，该机构仍然成立。

本芯循环方案，若用铰刀(或带肋的点驱动齿轮、带肋的摩擦辊)驱动，同时以轴滚(短柱状滚动体)替代循环滚珠(图3.1)，机构方案也成立。

二、组合驱动、环形循环运送机构方案：

该组合驱动环形循环方案(混合方案)，主要由机架、外套筒、芯轴、点驱动机构、调速驱动机构、循环滚珠等组成。外套筒筒孔孔壁上设与簧条吻合的螺旋槽，簧条穿行其中，形成旋转，同时，槽壁对簧条产生轴向力，使簧条沿轴向给进；螺旋槽槽壁设滚珠滚动循环槽，滚珠在槽中循环滚动，减小簧条与螺旋槽的摩擦(图4、图5)；点驱动机构的轴(或齿轮、铰刀等)孔设在外套筒筒壁上，轴孔与外套筒平行，并与螺旋槽相交，形成交汇开口；铰刀安装在轴孔中与簧条啮合，形成相对旋转式剪切，对簧条产生周向旋转力，使簧条旋转；芯轴设在簧条螺旋体(形成的中心孔)中支撑簧条，芯轴和簧条间设轴滚(平行轴滚或斜行轴滚)减小运行摩擦。

平行轴滚是与芯轴平行的滚动体，斜行轴滚是与芯轴呈夹角的轴滚；斜行轴滚具横向弹性弯曲特性，它与簧条垂直，沿芯轴斜向滚动，使簧条与芯轴之间的摩擦变成滚动摩擦。

本方案的运行，是点驱动机构和调速机构同时运行，故簧条的运行采用两驱动机构的旋转差值进行调速。

三、内循环运送机构方案：

内循环运送模式的基本模型(图10)，由外套筒(兼做机架)、内套筒、簧条、循环滚珠、点驱动机构组成，内套筒安装在外套筒上，一端悬挑伸出外套筒，簧条在内套筒内外壁上盘旋；

在上述的内循环运送模式的基本模型上增设调速机构(图11)，使内套筒相对机架旋转，调节端齿轮相对机架的转速，进而调节簧条相对机架的运行速度。

该调速机构的中套筒一端安装在外套筒中，设成相对外套筒旋转，另一端悬挑在中套筒外，形成可旋转的轴向运送构件；形成了点驱动构件相对簧条旋转速度的改变，进而驱使簧条产生外套筒运行速度的改变。

若上述基本模型的中套筒不旋转，则需采用旋转外套筒的方法进行调速，形成新型调速方式的调速运送机构(图12)；该机构主要由机架、外套筒、内套筒、簧条、点驱动构件(铰刀、调速齿轮、摩擦辊)、旋转动力机构、循环滚珠、挂套筒、芯套筒等组成。

簧条和内套筒之间设循环滚珠，内套筒端头设簧条转向构造和伸缩补偿构造；外套筒安装在机架上，相对机架旋转；调速主动齿轮安装在机架上，外套筒上设调速从动齿轮两齿轮相啮合，带动外套筒旋转，调节同步齿轮对端齿轮的旋转速度；点驱动机构的驱动件和轴设在外套筒内壁上，相对外套筒旋转，点驱动机构的驱动轴露出外套筒端面，轴端安装端齿轮，端齿轮与同步齿轮外切啮合；动力齿轮和同步齿轮均安装在机架上，两齿轮相啮合，动力齿轮驱动同步齿轮，同步齿轮与外套筒同轴，相对机架旋转；同步齿轮驱动端齿轮旋转，端齿轮带动点驱动轴和点驱动体旋转；内循环芯(内套筒)一端设在设在外套筒中，两筒同轴，簧条与点驱动体贴紧；内循环芯的一端设在设在外套筒外，形成悬挑端；点驱动体旋转驱动簧条旋转，循环滚珠对簧条产生斜向支撑力，使簧条盘旋运行，经内筒端头过渡换构的转换进入内螺旋体，形成沿内筒内外壁的循环。

外挂套筒设在内循环芯的悬挑端，筒内壁设与簧条相吻合的滚珠槽，循环滚珠在两者之间滚动循环(回路循环孔设在外挂套筒上)；外挂套筒设以机架(或外套筒)为支点的平衡机构，控制外挂套筒相对机架(或外套筒)的旋转；簧条旋转，带动外挂套筒运行，托运物搭载在外挂套筒上，呈直线运行或旋转给进。

同前述外挂套筒方案，在内螺旋体上设芯筒(芯套筒)，使芯筒在簧条驱动下沿轴向运行，即形成以芯筒为载体的运送装置，相对外挂套筒形成反向运送。

将外挂套筒和芯筒设在同一闭合循环簧条的内螺旋体和外螺旋体上，则形成同时双向运送的机构。

将两个本运送机构套接叠置在一起，外置的闭合循环的簧条上设外挂筒，内置的闭合循环的簧条的内螺旋体内设芯筒，再使套置在一起的内、外闭合循环的簧条分别以正向和反向旋转，可使外挂套筒和芯筒同时同向运送。

类同芯循环方案，若用芯螺旋体替代(或替代悬挑端)内套筒，使簧条内外螺旋体顺芯螺旋体运行，方案仍成立。

四、芯旋转驱动内循环运送机构方案：

芯驱动内循环运送是设芯为旋转件的运送方案，是利用内套筒旋转使簧条被动穿出，形成过渡循环的方案。

该方案是点驱动和面驱动的延伸，也是内循环运送方案的延伸，主要由机架、外套筒、内套筒、芯旋转驱动机构、点驱动驱动机构、外部旋转驱动机构、簧条、挂套筒、芯套筒、循环滚珠等组成(图9)；内套筒、簧条、滚珠组成内循环芯，设在外套筒中；挂套筒、芯套筒分别设在该芯内外，作为外设的运送载体；点驱动驱动机构安装在旋转架上，主要由传动齿轮、变速箱、变速齿轮、同步齿轮、端齿轮、驱动轴、驱动齿(轮)组成，传动齿轮自芯旋转主动齿轮获取动力，经变速箱转换变速后由变速齿轮输出驱动同步齿轮旋转，同步齿轮驱动端齿轮带动驱动轴和驱动齿运转，驱动齿向外牵拉簧条，形成循环过渡。

若取消点驱动机构，在外套筒上设螺旋槽供簧条穿行，旋转内套筒使簧条过渡穿出，本方案也成立。

若取消点驱动机构的驱动构件，在外套筒上设螺旋槽供簧条穿行，同时设外套筒相对内套筒反向旋转(图8)，主动驱动簧条沿中套筒外壁运行，则本方案成立。

若取消点驱动驱动机构，同时将芯套筒固定安装在旋转架上，旋转内套筒使簧条过渡穿出，本方案也成立。

若将点驱动驱动机构设在内螺旋体上驱动簧条运行及过渡，本方案也成立。

附图说明：

图1：是本簧条式线性运送法的基本模型的示意图；表示该基本模型主要由机架、外套筒、簧条、芯轴、驱动齿轮组、调速齿轮组等组成；该机构簧条的循环采用环形循环，驱动采用的是面驱动。

外套筒2用轴承16安装在机架上；驱动动力齿轮13.1和从动齿轮13.2啮合传力，从动齿轮13.2安装在外套筒2上，驱动动力齿轮13.1安装在机架上，从动齿轮13.2带动外套筒2旋转；簧条5在外套筒螺旋槽2.1里穿行，螺旋槽2.1的旋转对簧条5产生周向剪切，产生周向旋转力和轴向推力；簧条5套在芯轴3上，在2.1的驱动下沿3作旋转和轴向顶进运动；调速齿轮10设在外套筒筒壁上主动旋转，它与簧条上的齿条5.1啮合传动，调速齿轮10的线速度与簧条5旋转的线速度相等，调节调速齿轮10的转速，即可调节簧条5的转速，进而调节簧条5相对机架的转速和顶进速度；将托运物搭载在簧条5上，即实现运送目的。

5代表簧条，其中5.1代表齿条，5.2代表簧条肋；簧条肋5.2的高度高出或等于齿条5.1齿顶的高度，簧条肋5.2与调速齿轮10的挤压肋10.2相对挤，保障两构件的啮合合理有效；另外，若以摩擦辊替代该调速齿轮，则摩擦辊也能对簧条的旋转调速。

10代表调速齿轮，其中10.1代表调速齿，10.2代表挤压肋，10.3代表动力轴；调速齿轮设在外套筒筒壁上，主动旋转。

本运送法的基本模型，是在上述原理的基础上，再增设簧条驱动机构，使簧条相对外套筒主动旋转，并控制簧条相对外套筒的旋转速度，形成调控机构对簧条的轴向运行和旋转速度进行调控，形成可调控的运送机构。

图1.1：是图1机构的变形改进，采用点驱动的方式驱动簧条，用铰刀的旋转运动驱动簧条做旋转和轴向顶进的运动；通过旋转外套筒，调节铰刀转速，同时调整簧条转速。本图，是说明各构件位置和逻辑关系的示意图。

外套筒2通过轴承16安装在机架上，簧条5和芯轴3共同穿过外套筒2；外套筒2和簧条5之间设驱动铰刀7，铰刀7安装在外套筒2上；铰刀7与外套筒2轴线平行设置，呈圆环形均布，形成圆环形铰刀阵；铰刀7的轴面与簧条5的顶面接触对挤，铰刀7的刀片7.2凸出，与簧条5的两侧面贴紧相切(刀片和簧条侧面可对应设齿，实施精准驱动)，对簧条5实施点驱动。

铰刀阵各铰刀轴7.1挑出外套筒2，端部安装端齿轮12；端齿轮12与同步齿轮11啮合相切，在同步齿轮11的驱动下同步、同速的驱动簧条5；同步齿轮11和动力齿轮13均安装在机架上，动力齿轮13啮合并驱动同步齿轮11。

调速齿轮主动轮10.1安装在机架上，调速齿轮从动轮10.2安装在外套筒2上，调速齿轮主动轮10.1主动旋转，啮合驱动同速从动轮10.2旋转，进而带动外套筒2旋转；外套筒2与同步齿轮11之间形成转速差，进而调整了铰刀7相对簧条5的旋转速度，使簧条5的旋转速度和轴向顶进速度发生调整；同时，外套筒2的旋转对簧条5形成扭转，使簧条的旋转速度形成两者叠加。

滚动体6设在簧条5和芯轴3之间，使两者间的相对滑动旋转，变为滚动旋转，减小摩擦力和磨损。铰刀同步旋转，各铰刀叶叶簧条的接触点的连线，形成与簧条盘旋升角相吻合的螺旋线，相当于螺旋槽，同时，自转的铰刀又能对簧条产生轴向推力和周向旋转剪力；因此对于铰刀(或带螺旋状挤压肋的驱动齿轮；若在两相邻铰刀片之间设齿轮，铰刀片相当于挤压肋，则形成齿啮合驱动的齿轮)式点驱动，若以轴滚替代滚珠，也能减小摩擦，机构仍成立。

13.2代表动力轴；10.3代表调速齿轮轴.

图2：是点驱动的示意图，左图表示点驱动的铰刀构件(驱动构件)在簧条螺旋体的内部驱动簧条运行，右图表示点驱动的铰刀在簧条螺旋体的外部驱动簧条运行。

2-1代表簧条；2-1.1代表反盘芯；2-2代表铰刀轴上的小齿轮；2-3代表铰刀轴；2-4代表铰刀片；2-5代表同步齿轮；2-6代表基础动力齿轮；2-7代表支撑簧条的轴滚；2-8代表挤压(或言支撑)反盘芯的轴滚。

点驱动机构，主要由外套筒、点驱动构件(铰刀、齿轮、摩擦辊)、点驱动系统组成；点驱动构件设于外套筒和簧条之间并与簧条贴紧，点驱动构件的动力轴挑出外套筒端面之外，在动力轴该挑出端安装端齿轮获取运转动力带动点驱动构件旋转，簧条受点驱动构件的驱动产生旋转和轴向给进。

铰刀剪切式驱动是点驱动模式，以铰刀与簧条侧面之间的剪切式旋转，在接触点上形成周向旋转力和轴向推力，用多点共同驱动簧条旋转，形成点驱动模式；铰刀式驱动仅是点驱动的代表形式，另外还有齿啮合、摩擦驱动两种。

图3.1：表示芯轴和簧条之间设轴滚减小旋转摩擦的示意。

调速主动齿轮10.1、从动齿轮10.2安装在机架上，啮合传力；芯轴3和簧条5在外套筒2中心穿过，滚动体6(轴滚)设在二者之间，减小旋转摩擦；点驱动构件7安装在外套筒内壁与簧条5相切，驱动簧条旋转，并产生轴向运动；

若滚动体6为轴滚，而外套筒上不设螺旋槽的情况下，则点驱动构件7须为铰刀或带挤压肋的齿轮；而在芯轴3上设滚珠螺旋槽的情况下，外套筒上不设螺旋槽。

6.1表示滚动体6的形态为轴滚；7.1表示驱动构件7是铰刀片和轴连体。

图3.2：表示用螺旋状芯轴替代实心芯轴的示意；螺旋芯轴具有横向弯曲能力。

3.2-1代表螺旋芯；6代表滚珠。

图4：表示簧条设在外套筒筒壁的情况，表示簧条在外套筒筒壁上的螺旋槽中穿行；螺旋槽与簧条截面吻合，是方形槽；螺旋槽槽底和两侧壁设循环滚珠滚道，循环滚珠运行其中。

4-1代表簧条上的齿条；4-2代表簧条上的挤压肋；4-3代表簧条截面底面上设滚珠滚道，该滚道和芯轴上的滚珠滚道对应，形成滚珠滚动循环槽。

图5：表示点驱动构件驱动簧条的示意图。该图表示簧条用摩擦辊驱动，摩擦辊上设螺旋状驱动肋(类似铰刀片)，其升角同簧条，簧条上设槽沟，驱动肋与槽沟咬合滚动剪切，对簧条形成轴向推挤力，驱动簧条旋转和轴向运行。

5-2代表设在簧条上的遮挡条，在簧条沿旋转盘旋形成螺旋体后，该条盖住两个螺旋圈之间的间隙，起防尘作用等。

5-1代表齿条；5-3代表簧条侧壁上的循环滚珠槽；5-4代表摩擦辊；5-5代表摩擦辊上的挤压肋，呈螺旋状，升角与簧条同。

图6：是簧条内循环驱动的局部截面示意，表示在内螺旋体内壁设驱动装置，机构也能正常运行。

5.1代表簧条的内螺旋体；5.2代表簧条的外螺旋体；5.2-1代表簧条侧壁上的循环滚珠槽；6-1代表内驱动装置，本图所示的为点驱动构件；6-2代表以螺旋体(简称筒螺旋)替代内套筒，内层的筒螺旋对应簧条形成的内螺旋体，外层的筒螺旋对应簧条形成的外螺旋体；筒螺旋体上设滚珠循环槽，与簧条螺旋体对应。

图7：表示簧条在盘旋运行过程中设相互跌压构造，是两个螺旋体的螺旋圈之间相互约束，确定两圈间距稳定的构造的示意图。

7-1簧条下翼展；7-2簧条主截面；7-3簧条上翼展；运行中，前圈簧条的下翼展被后缠上的后圈簧条的上翼展压住，确定两圈之间的间距；另外，翼展上可设凹凸槽等卡锁构造；同时，簧条主截面的方形直角，可变为钝角，方便后圈跌压。

图8：是在芯旋转驱动内循环运送机构方案基础上，调整构件布局形成的新的运送机构。表示在取消点驱动机构的驱动构件，在外套筒上设螺旋槽供簧条穿行，同时设外套筒相对内套筒反向旋转，主动驱动簧条沿中套筒外壁运行，也能形成一个合理的运送机构。

8-1代表变速器；8-2代表变速箱；8-3代表调速从动齿轮，它与安装在机架上的调速主动齿轮8-8啮合；8-4代表芯旋转主动齿轮；8-5代表芯旋转从动齿轮；8-6代表螺旋槽；8-7代表簧条由内螺旋体过渡到外螺旋体的过渡口；8-9代表调速主动齿轮可以单独设置(实线表示，该齿轮上接变速箱传导的动力)，形成独立调控；8-10代表芯套筒。

图9：是芯旋转驱动内循环运送方案的剖面示意图，表示该方案是利用中套筒主动旋转再配合其他构件或构造进行驱动簧条的。

该方案主要由机架1、外套筒9-1(是基本模型图1上的外套筒2的变形)、内套筒4、芯旋转驱动机构、点驱动驱动机构、外部旋转驱动机构、簧条5、挂套筒(未显示)、芯套筒9-13、循环滚珠6等组成；内套筒4、簧条5、滚珠6组成内循环芯，设在外套筒9-1中；挂套筒、芯套筒9-13分别设在该循环芯内外端，作为外设的运送载体；外套筒9-1上设点驱动构件7驱动簧条5，点驱动构件7设在外套筒9-1和内循环芯之间；外套筒9-1安装在机架1上，其上设调速从动齿轮9-11与安装在机架上的调速主动齿轮9-12啮合，主动齿轮9-12驱动外套筒9-1相对机架1旋转；芯旋转驱动机构设在外套筒9-1一端，该端变形为旋转机架(简称旋转架)；芯旋转机构主要由芯旋转主动齿轮9-4、芯旋转从动齿轮9-5等组成，芯旋转主动齿轮9-4和从动齿轮9-5均安装在旋转架(即9-1)上，两者啮合带动内套筒4旋转；点驱动驱动机构安装在旋转架上，主要由传动齿轮9-3、变速箱9-2、变速齿轮9-10、同步齿轮9-8、端齿轮9-7、驱动轴及驱动齿(轮)7组成，传动齿轮自芯旋转主动齿轮获取动力，经变速箱9-2转换变速后由变速齿轮9-10输出驱动同步齿轮9-8旋转，同步齿轮9-8驱动端齿轮9-7带动驱动轴和驱动齿运转，驱动齿向外牵拉簧条5，形成循环过渡。

本图上16、9-6、9-9均代表轴承。外套筒上设点驱动构件驱动簧条，点驱动构件设在外套筒和内循环芯之间；外套筒安装在机架上，其上设调速从动齿轮与安装在机架上的调速主动齿轮啮合，主动齿轮驱动外套筒相对机架旋转；芯旋转驱动机构设在外套筒一端，该端变形为旋转机架(简称旋转架)；芯旋转机构主要由芯旋转主动齿轮、芯旋转从动齿轮等组成，芯旋转主动齿轮和从动齿轮均安装在旋转架上，两者啮合带动内套筒旋转。

图10：是内循环运送模式的基本机构模型。该模型主要由外套筒(兼做机架)1、内套筒4、簧条5、循环滚珠、点驱动机构12组成；内套筒4安装在外套筒1上，一端悬挑伸出外套筒，簧条5在内套筒4内壁、外壁上盘旋；点驱动机构12安装在外套筒1上，点驱动构件12(铰刀等)在簧条5上主动旋转形成驱动，使内、外螺旋体过渡循环，产生旋转和轴向运行。点驱动机构主要由动力齿轮13、同步齿轮11、端齿轮12、点驱动轴、点驱动齿轮组成，动力齿轮13和同步齿轮11安装在外套筒1上啮合传动，端齿轮12安装在点驱动轴的悬挑端与同步齿轮11内切啮合传动，端齿轮12带动安装在外套筒1上的点驱动轴和点驱动齿主动旋转驱动簧条旋转。

17代表过渡口；10-1代表轴承。

点驱动机构安装在外套筒上，点驱动构件(铰刀等)在簧条上主动旋转形成驱动，使内外螺旋体过渡循环，产生旋转和轴向运行。点驱动机构主要由动力齿轮、同步齿轮、端齿轮、点驱动轴、点驱动齿轮组成，动力齿轮和同步齿轮安装在外套筒上啮合传动，端齿轮安装在点驱动轴的悬挑端与同步齿轮内切啮合传动，端齿轮带动安装在外套筒上的点驱动轴和点驱动齿旋转。

图11：是在内循环运送模式的基本机构模型的基础上，增加中套筒旋转驱动机构，通过中套筒旋转进行簧条运行速度对调整。

中套筒4安装在机架1上，动力齿轮13驱动同步齿轮11运转，带动点驱动体12(端齿轮、轴、铰刀等的统称)旋转驱动簧条旋转；内套筒4上设调速从动齿轮11-3，与安装在机架上的调速主动齿轮11-2啮合传动，带动内套筒4旋转，改变簧条螺旋体转速，使点驱动体12相对簧条的转速改变，进而实线调速目的。

调速机构由调速动力齿轮和调速从动齿轮组成，动力齿轮安装在外套筒上，调速从动齿轮安装在中套筒上，两者啮合传动，驱动中套筒旋转；中套筒的主动旋转，改变了端齿轮相对同步齿轮的转速。

图12：是内循环运送模式的一个代表性的机构，本图是沿轴向的剖面图。表示该机构簧条的循环方式由基本模型的环形循环变为内循环，主要由外套筒、内套筒、簧条、动力驱动机构、调速机构、循环滚珠等组成；该机构的驱动采用点驱动方案，配合内筒上设循环滚珠滚道(槽)，簧条在旋转时内套筒(被动)提供轴向推挤力和周向旋转力，使簧条沿内套筒内外壁盘旋运行，不断循环。

主要由机架1、外套筒2、内套筒4、簧条5、点驱动构件(铰刀、调速齿轮、摩擦辊)7、旋转动力机构、循环滚珠6、挂套筒12-5、芯套筒12-6等组成。

内套筒4(相当于芯轴)安装在机架1上，簧条在内套筒内外筒面上形成两个螺旋体，两螺旋体再内套筒4两端相互过渡，端头设簧条转向构造和伸缩补偿构造(省略)；调速主动齿轮10.1(图略)安装在机架1上，外套筒2上设调速从动齿轮10.2两齿轮相啮合；点驱动机构的驱动件7和轴设在外套筒2内壁上，驱动轴露出外套筒2端面，轴端安装端齿轮12与同步齿轮11(本图的同步齿轮，是内外双面设齿的筒状齿轮)啮合；动力齿轮13和同步齿轮11均安装在机架上，同步齿轮11与外套筒2同轴，相对机架旋转；内循环芯的内套筒4，一端设在设在外套筒2中，两筒同轴，另一端设在设在外套筒2外，形成悬挑端。

外挂套筒12-5设在内循环芯的悬挑端，筒内壁设与簧条(内套筒(相当于芯轴)安装在机架上，簧条先在内套筒外筒面上盘旋缠绕，在内套筒端头处过渡转入内套筒孔，形成反向盘旋的内螺旋体，然后簧条在内筒面反向盘旋至另一端，之后再过渡转入外套筒面，将簧条首尾相接，形成闭合循环，簧条和内套筒形成内循环芯；)5相吻合的滚珠槽，循环滚珠6在两者之间滚动循环(回路循环孔12-1设在外挂套筒12-5筒壁上)；外挂套筒12-5设以机架1(或外套筒)为支点的平衡机构(12-2、12-3、12-4)，控制外挂套筒不相对机架旋转。

12-3为伸缩套筒，12-2为伸缩杆；若设12-4为旋转动力源，并在伸缩杆12-2端部设齿轮(杆端对应的机架上设固定齿轮)与机架上的固定齿轮啮合转动，则可使挂套筒12-5产生可控的旋转式给进。

芯套筒12-6设在簧条5的内螺旋体内，相对外挂套筒12-5形成反向运送。

图13：解释螺杆(即芯杆)和螺纹(即簧条)关系的示意图，13-1代表圆柱体切出丝牙13-2之后的剩余柱芯。本发明的簧条是将丝牙13-2在基圆柱面处游离出，形成芯轴13-1。

为减小簧条13-2与芯轴13-1之间的摩擦，可在芯轴13-1和簧条13-2之间增设滚动体(循环滚珠)，滚动体在芯轴上形成闭合循环体系。

本簧条式运送法，基于螺杆拧进和退出螺母时两者相对运动的原理；螺母旋转时将螺杆顶出，两者产生相对位移；将螺母安装在机架上，螺杆即是轴向运送的载体。

在此基础上，再将螺杆上的丝牙和螺杆基圆柱芯(简称螺杆芯)分离(图13)，该丝牙即形成了本发明的簧条(刚质弹性螺旋体)；旋转螺母时，簧条沿螺杆芯旋转顶进而螺杆芯不运动，搭载其上的托运物被簧条搬运移动，即形成本运送法的机构运行原理。

图14：是环形循环运送模式的一种机构的横截面图，采用组合式驱动模式驱动簧条运转。该截面是沿簧条盘旋运行的螺旋槽剖切的。

表示组合式驱动机构主要由外套筒、簧条、芯轴、调速齿轮、循环滚珠、动力齿轮等组成，外套筒通过螺旋槽对簧条施加径向力和轴向力，调速齿轮主动转动，控制(或驱动)簧条螺旋体的旋转速度，芯轴支撑螺旋体形状不变，循环滚珠通过循环滚动减轻簧条与外套筒螺旋槽之间的摩擦力。

本图的簧条驱动，采用齿啮合式点驱动和面驱动两种模式的结合；若以摩擦辊或铰刀替代调速齿轮10，则形成剪切式或摩擦式的点驱动。

14-1代表滚珠循环孔，具体实施方法同现有的滚珠丝杠的滚珠循环方法；14-2代表滚珠循环槽，设在螺旋槽槽壁上的滚珠循环道，循环道与螺旋槽相交形成开口；循环槽和簧条形成滚珠运行的封闭通道；14-3代表簧条螺旋体的外轮廓面，是圆柱面；外套筒通过滚珠向该面传导动能；14-4代表调速齿轮孔，它设在外套筒内壁，它与外套筒平行，以外套筒轴心为中心均匀分布；齿轮孔与外套筒内壁相交，形成开口，调速齿轮通过该开口与设在簧条上的齿条啮合；14-5代表滚珠循环孔，被点驱动轴孔分割开的各段螺旋槽各自形成独立循环通道，滚珠在滚珠槽滚动到尽头后钻入循环孔(截面图，离我而去)，经循环孔通道返回，在滚珠槽始端穿出循环孔(向我而来)，形成一个循环过程。

动力齿轮13驱动外套筒2旋转，通过螺旋槽上的循环滚珠14-1对簧条5传递运动能量；调速齿轮10与簧条5上的齿条15啮合，调速齿轮10通过主动旋转控制簧条螺旋体5的旋转速度；循环滚珠14在外套筒上的滚珠槽14-2和循环孔14-1内循环滚动，与簧条挤压肋(或簧条上设的滚珠槽)14-3接触，传递外套筒2的驱动力；芯轴3作为簧条5的支撑芯，支持螺旋体的外柱面轮廓不变。

图15：表示簧条由内圈过渡到外圈，形成围绕内套筒内壁和外壁之间的闭合循环。

15-1代表内螺旋体；15-2代表外螺旋体；15-3代表由内螺旋体向外螺旋体过渡循环的过渡段。

簧条运行至内套筒前端面时，缩小螺旋体半径，然后反向穿进内套筒筒孔中，在向后盘旋返回，之后在内套筒后端面穿出，恢复原有旋转半径，同时再恢复原先的盘旋方向并与原螺旋体的尾部连接，形成闭合环。

图16：是用齿轮替代铰刀驱动簧条的示意图，表示轮齿与簧条上的齿条啮合驱动，以控制齿轮转速实现对簧条转速的精准控制，进而达到精准控制簧条旋转和轴向给进速度。

16-1代表簧条外面上设的滚珠槽；16-2代表簧条内面上设的滚珠槽；16-3代表齿轮轴，他安装在外套筒上；16-4代表齿轮，他与齿条啮合；齿轮转动驱动齿条运行，齿条对驱动点之外的簧条产生推动和牵拉，使簧条整体旋转。

具体实施方式：

本实施例，以基本模型(图1)为例。

1、制作芯轴，选一圆柱体做芯轴；

2、制作芯轴滚珠螺旋槽，拟定簧条截面宽度、滚珠直径、螺旋体旋转升角等，按该参数加工螺旋槽，使滚珠半嵌于螺旋槽中；

3、制作簧条，选一条弹性扁钢加工簧条螺旋体。先将簧条材料加工出滚珠循环槽，再在滚珠槽相对的一面加工(或安装)齿条，最后按芯轴直径加工螺旋体，使螺旋体内径与芯轴外径吻合，且簧条螺旋槽与芯轴螺旋槽对应；

4、按齿条的模数设计点驱动齿轮，并按齿轮规格加工出齿轮轴，使轴端能露出外套筒端部(安装端齿轮)；每条轴上的齿轮数量，酌情确定，不宜太少。

5、制作外套筒。

a.根据簧条外径、拟定的点驱动齿轮直径，选外套筒毛坯料；

b.按芯轴直径尺寸确定外套筒内径，两者间留有一定间隙，然后加工外套筒筒孔；

c.按螺旋体外径确定出螺旋槽的外径，使螺旋体刚好嵌于螺旋槽内，加工螺旋槽；

d.按螺旋槽外径、点驱动齿轮直径，确定轴孔数量(每轴上安装的齿轮数量自定)并确定点驱动齿轮轴孔位，孔位以外套筒轴心为轴心均匀分布；然后加工轴孔；轴孔与螺旋槽形成交汇口。

e.根据点驱动齿轮轴心位置和轴孔半径，确定外套筒外径，然后加工。

6、制作端齿轮。按点驱动轴孔与簧条螺旋体外径之间的间距确定端齿轮，使其半径尺寸小于该间隙；加工端齿轮。

7、根据端齿轮半径尺寸、点驱动轴心距外套筒轴心的尺寸确定同步齿轮内径(采用内齿)，根据内径确定外径；然后选定端齿轮附带的安装套筒(用该套筒将同步齿轮安装在机架上)尺寸；最后加工同步齿轮。

8、根据同步齿轮模数、内径，确定同步齿轮的驱动力之规格尺寸(该驱动齿轮设置，避开点驱动齿轮)，及齿轮轴。

9、根据外套筒外径，确定调速从动齿轮的规格，同时确定调速主动齿轮规格和齿轮轴，然后加工制作。

10、制作簧条连接件、芯轴连接件、设置加工滚珠灌入孔、芯轴支架等等辅助构件或构造。

11、初组装：

a.先将簧条组装到芯轴上，同时在两者形成的滚珠孔中加入滚珠并调整合适，形成螺旋芯雏形；

b.将螺旋芯安装在螺旋槽中(拧入)；

c.将同步齿轮、挂套筒、调速从动齿轮等与芯轴闭合环有套装关系的构件套装在螺旋芯上，备用；

d.弯曲芯轴，将芯轴弯成圆环(直径越大越好，直径大，曲率就小，利于簧条旋转)，连接芯轴的两端，形成闭合环；簧条也随之弯曲成环，连接簧条端头，形成闭合环；然后，再在滚珠灌入孔补入滚珠、调匀，然后封闭灌入口，形成闭合循环滚珠；

e.安装芯轴支架，在簧条的两乡邻的螺旋圈之间(即两乡邻的滚珠螺旋槽之间)安装芯轴支架(固定到机架上)，形成架立的环形螺旋芯；

f.安装点驱动齿轮和齿轮轴，使齿轮与螺旋体上的齿条啮合；露出外套筒端面的点驱动轴的轴端安装端齿轮；

g.将外套筒安装在机架上；将调速从动齿轮安装在外套筒上，将调速主动齿轮(连同动力源)安装在机架上，两者啮合；

h.用同步齿轮的安装套筒与外套筒对接，将同步齿轮安装在外套筒上；

l.将同步齿轮的驱动齿轮安装在机架上，使其与同步齿轮啮合；

m.调整挂套筒位置，并在挂套筒上设承载装置(托运物品)

12、接电源、试机；再调整，然后运行。

Claims (6)

1.一种簧条式运送法，基于螺栓顶进和退出螺母时螺纹旋转运动的原理，是一种以旋转循环的簧条和芯轴作为载体的运送机构的构造方法；其特征在于：簧条盘旋在芯轴上，芯轴安装在外套筒中，外套筒和簧条之间设点驱动机构，外套筒内壁设螺旋槽，外套筒外壁安装调速从动齿轮；机架上安装调速主动齿轮与调速从动齿轮啮合，簧条在外套筒螺旋槽中穿行，点驱动机构的点驱动体与簧条接触并主动旋转将动力作用于簧条上，使簧条旋转；簧条与螺旋槽之间设滚动体；点驱动机构的驱动轴与外套筒平行设置，一端安装在外套筒中，另一端悬挑出外套筒外，挑出端安装端齿轮；端齿轮与同步齿轮啮合，获得动能带动点驱动体转动；同步齿轮安装在机架上与外套筒同轴，同步齿轮与驱动动力齿轮啮合获得动能转动，同步齿轮与端齿轮啮合传动带动点驱动体运转，点驱动体驱动簧条运转，簧条运转形成环绕芯轴对闭合循环；调速齿轮带动外套筒旋转，调节端齿轮与同步齿轮之间的啮合转速，进而调节簧条沿芯轴循环运行的速度。

2.如权利要求1所述的簧条式运送法，其特征在于：用内套筒替代芯轴，使簧条在内套筒内外壁之间形成循环；内套筒一端安装在外套筒中，另一端悬挑出外套筒外作为运送载体。

3.如权利要求1、2所述的簧条式运送法，其特征在于：采用点驱动、面驱动、组合驱动的驱动方式使簧条运转。

4.如权利要求1、2所述的簧条式运送法，其特征在于：点驱动的驱动体是铰刀、驱动齿轮、摩擦辊；驱动齿轮、摩擦辊上设挤压肋。

5.如权利要求1、2所述的簧条式运送法，其特征在于：簧条上设从动齿条或与驱动齿轮、摩擦辊上的挤压肋对应的咬合槽。

6.如权利要求1、2所述的簧条式运送法，其特征在于：内套筒可以用螺旋体替代。

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