CN104162838A - 基于万向节与滚珠丝杠结构的并联型去毛刺机及去毛刺方法 - Google Patents

Abstract

一种基于万向节与滚珠丝杠结构的并联型去毛刺机及去毛刺方法，包括：步进电动机、上工作台、等速万向节、滚珠丝杠、下工作台、去毛刺电动机、去毛刺球头。三个步进电动机分别固定在上工作台上部的三个角上并通过联轴器与等速万向节的一端相连，等速万向节的另一端与滚珠丝杠部件通过联轴器相连，滚珠丝杠部件由丝杠、螺母、套筒组成，套筒的另一端与固定在下工作台上部的等速万向节相连，下工作台上部的中央放置电动机，去毛刺球头通过联轴器与电动机的输出轴相连，本发明的去毛刺机利用并联机构可以实现不同方向的轴动力输出，可以对工件进行多角度去毛刺。

Description

基于万向节与滚珠丝杠结构的并联型去毛刺机及去毛刺方法

技术领域

本发明涉及一种基于万向节与滚珠丝杠结构的并联型去毛刺机及去毛刺方法，属于制造业自动化交叉领域，尤其与自动系统、机械加工、机械维修、机械去毛刺、装配技术相关。

背景技术

去毛刺不管在传统机械行业还是现代机械行业，在提高机械零件的精度方面都具有重要意义，传统的去毛刺主要依靠人力，这种工作太机械化，烦躁无味，而且人的精度相对较低，不能满足现在制造业的要求，而且在去毛刺过程中，随着人的体力的消耗，用力不均匀，均会在一定程度上影响工件的精度。

随着制造业的发展，也出现了一些去毛刺机械，这些去毛刺机械的机构普遍存在以下问题：占用空间大、结构繁琐、价格昂贵，不能实现多角度去毛刺，去毛刺效率不高等。因此若一种机构能够在减小占用空间，提高去毛刺效率的基础上，又能实现多角度去毛刺，必将大大减小人力的机械化劳动，同时也提高了去毛刺机械的自动化。

综上可以看出，为提高零件的制造精度和效率，迫切需要一种具备占用空间小，高精度，能够多角度去毛刺的机器，要求这种去毛刺机器能够对不同尺寸的零件进行各个角度的高精度去毛刺。

近年来，去毛刺机主要以串联机构为主，但是串联机构有它自己难以克服的劣势。第一：在对工件去毛刺时，要求较高的精度，串联机构是由多个关节组成，在制造的过程中，每个关节的配合都会产生一定的误差，多个关节就会产生误差累积；第二：串联是由一根杆支撑，类似悬臂梁，刚度自然就小了，而且结构相对也不稳定；第三：串联机构在去毛刺的时候，由于只有一根杆支撑，不稳定，在一定的尺寸范围内，容易产生上下波动；第四：串联机构的驱动电机及传动系统大都放在运动着的大小臂上，增加了系统的惯性，恶化了动力性能。

因此，由于串联型去毛刺机一些难以克服的缺点，并联型去毛刺机成了新的研究热点，但是现在大多数的并联机构主要应用于电子、食品、医疗机械、生物制药、日用品等行业，对其行业的元器件进行搬运、拾取、组装。而在机械去毛刺领域，并联机构的应用很少，而且，现在的大多数并联机构不能实现大角度的转换，这也限制了并联机构在机械去毛刺领域的应用。

发明内容

基于以上所述存在的问题和不足，本发明的目的在于通过并联机构克服上述困难。此并联机构经由3根杆支撑，刚度大，而且结构稳定；由于刚度大，可以在相同承载能力的情况下，减少材料的使用，使造价降低；并联机构没有误差累积和放大关系，误差小而精度高；并联机构将电动机置于上工作台上，减小了运动载荷。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种基于万向节与滚珠丝杠结构的并联型去毛刺机，所述去毛刺机主要包括三个步进电动机、上工作台、六个等速万向节、三根丝杆、三个螺母、三个套筒、下工作台、去毛刺电动机、去毛刺球头。每个等速万向节均由主动叉、从动叉和滚珠组成，第一、第二、第三步进电动机分别通过联轴器与第一、第二、第三等速万向节的主动叉相连，上述三个主动叉与对应的三个从动叉之间通过滚珠连接，第一、第二、第三丝杠一端分别通过联轴器与上述第一、第二、第三等速万向节的从动叉相连；第一、第二、第三丝杠的另一端分别通过一个螺母与一个套筒相连，螺母与套筒之间通过焊接连接，套筒的内径略大于丝杠的外径；三个套筒的另一端分别通过联轴器与第四、第五、第六等速万向节的从动叉相连，上述三个从动叉与对应的三个主动叉之间通过滚珠连接，第四、第五、第六等速万向节的主动叉分别固定于下工作台之上，下工作台上部安装有电动机，去毛刺球头与电动机的输出轴相连。

所述步进电动机通过等速万向节控制丝杠转动，来调节上工作台与下工作台之间的距离，来实现下工作台与水平面相对角度的变化，实现对零件的不同角度进行去毛刺。

所述上工作台是安放步进电动机，将步进电动机的输出经过等速万向节传到丝杠，上工作台是整个系统的大脑，它准确的控制着步进电动机的前进后退，使整个系统有条不絮的运转。

根据上述去毛刺机的去毛刺方法，其是通过控制第一、第二、第三步进电动机中步进驱动器接受脉冲信号的数量，使第一、第二、第三步进电动机转过不同的角度，利用等速万向节可以实现变角度动力传递的作用，分别将动力传递给第一、第二、第三丝杠，由于第一、第二、第三步进电动机转过的角度不同，使第一、第二、第三丝杠的转动而引起的自身长度的变化也不同，由于上工作台始终处于水平方向，从而使下工作台与水平方向产生一定的角度，实现对工件的不同角度进行去毛刺。

本发明有以下优点：结构简单，安装、调试、维修方便；精度高、刚度大，可实现准确定位；适用面广，可以实现对平面、孔、复杂曲面的毛刺去除；下工作台质量轻，可获得很高的动态特性，容易实现高速、高加速度的运动；选用部件标准化程度高，可以实现模块化的设计；灵活性好，工作台可以实现较大角度的改变；采用3自由度的并联机构，可以更容易的求解机构参数、进行相关理论计算。

附图说明：

图1本发明的去毛刺机的结构图。

图2本发明的去毛刺机中滚珠丝杠的局部放大图。

图3本发明的去毛刺机中下工作台及其部件的局部放大图。

图中各部分的名称如下：

1-第四等速万向节的主动叉，2-第四等速万向节的从动叉，3-第三联轴器，4-第一套筒，5-第一螺母，6-第一丝杠，7-第二联轴器，8-第一等速万向节的从动叉，9-第一等速万向节的主动叉，10-第一联轴器，11-第一步进电动机，12-第五等速万向节的主动叉，13-第五等速万向节的从动叉，14-第六联轴器，15-第二套筒，16-第二螺母，17-第二丝杠，18第五联轴器，19-第二等速万向节的从动叉，20-第二等速万向节的主动叉，21-第四联轴器，22-第二步进电动机，23-第三步进电动机，24-第七联轴器，25-上工作台，26-第三等速万向节的主动叉，27-第三等速万向节的从动叉，28-第八联轴器，29-第三丝杠，30-第三螺母，31-第三套筒，32-第九联轴器，33-第六等速万向节的从动叉，34-第六等速万向节的主动叉，35-下工作台，36-去毛刺电动机，37-去毛刺球头

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

参照图1，本发明的一种基于万向节与滚珠丝杠结构的并联型去毛刺机主要包括三个步进电动机、上工作台、六个等速万向节、三根滚珠丝杆、下工作台、去毛刺电动机、去毛刺球头。等速万向节由主动叉和从动叉组成，滚珠丝杠由丝杠、螺母、套筒组成。第一步进电动机11、第二步进电动机22、第三步进电动机23分别通过第一联轴器10、第四联轴器21、第七联轴器24与第一等速万向节的主动叉9、第二等速万向节的主动叉20、第三等速万向节的主动叉26相连；主动叉与从动叉之间由滚珠连接，第一丝杠6、第二丝杠17、第三丝杠29分别通过第二联轴器7、第五联轴器18、第八联轴器28与第一等速万向节的从动叉8、第二等速万向节的从动叉19、第三等速万向节的从动叉27相连；第一丝杠6、第二丝杠17、第三丝杠29的另一端通过第一螺母5、第二螺母16、第三螺母30与第一套筒4、第二套筒15、第三套筒31的一端相连；第一套筒4、第二套筒15、第三套筒31的另一端分别通过第三联轴器3、第六联轴器14、第九联轴器32与第四等速万向节的从动叉2、第五等速万向节的从动叉13、第六等速万向节的从动叉33相连；第四等速万向节的主动叉1、第五等速万向节的主动叉12、第六等速万向节的主动叉34分别固定于下工作台之上，并分别限制了其绕自身转动的自由度，第四等速万向节、第五等速万向节、第六等速万向节的主动叉与从动叉之间只能实现两轴之间角度的变化，而没有轴的转动，去毛刺电动机36安装在下工作台35的中央，去毛刺电动机的输出轴安装有去毛刺球头37。

本发明的基于万向节与滚珠丝杠结构的并联型去毛刺机运动过程描述如下：

第一步进电动机11固定在水平的上工作台25的一角，第一步进电动机11的输出轴与第一等速万向节的主动叉9相连，当第一步进电动机11启动，通过第一等速万向节的主动叉9将动力传递至第一丝杠6，第一丝杠6通过第一螺母5与第一套筒4相连，第一丝杠6的转动引起滚珠丝杠整体的长度发生变化，第一套筒4的另一端与固定在工作台的第一等速万向节相连，从而引起上工作台25与下工作台35距离的变化；第二步进电动机22固定在水平的上工作台25的一角，第二步进电动机22的输出轴与第二等速万向节的主动叉20相连，当第二步进电动机22启动，通过第二等速万向节的主动叉20将动力传递至第二丝杠17，第二丝杠通过第二螺母16与第二套筒15相连，第二丝杠17的转动引起滚珠丝杠整体的长度发生变化，第二套筒15的另一端与固定在下工作台的等速万向节相连，从而引起上工作台25与下工作台35距离的变化；第三步进电动机23固定在水平的上工作台25的一角，第三步进电动机23的输出轴与第三等速万向节的中主动叉26相连，当第三步进电动机23启动，通过第三等速万向节的主动叉26将动力传递至第三丝杠29，第三丝杠29通过第三螺母30与第三套筒31相连，第三丝杠29的转动引起滚珠丝杠整体的长度发生变化，第三套筒31的另一端与固定在下工作台35的等速万向节相连，从而引起上工作台25与下工作台35距离的变化；通过控制第一步进电动机11、第二步进电动机22、第三步进电动机23中步进驱动器接受脉冲信号的数量，使第一步进电动机11、第二步进电动机22、第三步进电动机23转过不同的角度，利用等速万向节可以实现变角度动力传递的作用，分别将动力传递给第一丝杠6、第二丝杠17、第三丝杠29，由于第一步进电动机11、第二步进电动机22、第三步进电动机23转过的角度不同，使第一丝杠6、第二丝杠17、第三丝杠29的转动而引起的自身长度的变化也不同，而上工作台25始终处于水平方向，从而使下工作台35与水平方向产生一定的角度，在下工作台35的中央安装有去毛刺电动机36，去毛刺电动机36的转动带动去毛刺球头37一起转动，从而将工件的毛刺去除。

本发明的去毛刺机利用并联机构可以实现不同方向的轴动力输出，可以对工件进行多角度去毛刺，在现代化的大规模生产中，可以减少人力长期的进行机械化的去毛刺工作，并且精度高，效率高，可以实现连续不间断工作。

Claims (3)

1.一种基于万向节与滚珠丝杠结构的并联型去毛刺机，所述去毛刺机包括三个步进电动机、上工作台、六个等速万向节、三根丝杠、三个螺母、三个套筒、下工作台、去毛刺电动机、去毛刺球头，每个等速万向节均由主动叉、从动叉和滚珠组成，其特征在于，第一、第二、第三步进电动机分别通过联轴器与第一、第二、第三等速万向节的主动叉相连，上述三个主动叉与对应的三个从动叉之间通过滚珠连接，第一、第二、第三丝杠一端分别通过联轴器与上述第一、第二、第三等速万向节的从动叉相连；第一、第二、第三丝杠的另一端分别通过一个螺母与一个套筒相连；三个套筒的另一端分别通过联轴器与第四、第五、第六等速万向节的从动叉相连，上述三个从动叉与对应的三个主动叉之间通过滚珠连接，第四、第五、第六等速万向节的主动叉分别固定于下工作台之上，去毛刺电动机固定在下工作台的中央，去毛刺球头与去毛刺电动机的输出轴相连。

2.根据权利要求1所述的去毛刺机，其特征在于，所述三个步进电动机安装在上工作台上，所述上工作台始终处于水平方向。

3.根据权利要求1所述的去毛刺机的去毛刺方法，其特征在于，通过控制第一、第二、第三步进电动机中步进驱动器接受脉冲信号的数量，使第一、第二、第三步进电动机转过不同的角度，利用等速万向节可以实现变角度动力传递的作用，分别将动力传递给第一、第二、第三丝杠，由于第一、第二、第三步进电动机转过的角度不同，使第一、第二、第三丝杠的转动而引起的自身长度的变化也不同，由于所述上工作台始终处于水平方向，从而使下工作台与水平方向产生一定的角度，实现对工件的不同角度进行去毛刺。