一種基于機床的無間隙圓弧擺動機構及其實現方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種擺動機構，具體的說，是涉及一種基于機床的無間隙圓弧擺動機構及其實現方法。
【背景技術】
[0002]現有技術中，在機床加工技術領域，只要是做±45°以內角度擺動運動的機構，都是采用蝸桿蝸輪副傳動或者齒輪副傳動來實現擺動，其主要存在以下缺陷:(1)存在裝配傳動間隙；(2)長時間使用后均不可避免的會因齒面滑動磨損而產生間隙，導致往復擺動的反向間隙增大和傳動精度、剛度的下降。另一方面，高性能力矩電機在現目前階段，成本高昂，且在重載荷驅動情況下其驅動剛性不夠。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在于克服上述缺陷，提供一種設計合理、可靠性高、實現方便的無間隙圓弧擺動機構。
[0004]為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案:
基于機床的無間隙圓弧擺動機構，包括橫向直線驅動機構、豎向直線導向機構、第一向心推力組合軸承和第二向心推力組合軸承；所述橫向直線驅動機構通過第二向心推力組合軸承與所述豎向直線導向機構連接，所述豎向直線導向機構安裝在被驅動擺動元件上，所述第一向心推力組合軸承用于連接被驅動擺動元件與機架。其中，橫向直線驅動機構和豎向直線導向機構中的“橫向”、“豎向”為相對方向，并非絕對方向，第一向心推力組合軸承和第二向心推力組合軸承的結構相同，分別命名是為了便于區分。
[0005]進一步的，所述橫向直線驅動機構包括滾珠絲桿、絲桿螺帽、絲桿螺帽座、滾動軸承；所述滾珠絲桿通過所述滾動軸承軸向固定于機架上，所述滾珠絲桿上配合的所述絲桿螺帽穿過并固定在所述絲桿螺帽座上，所述滾珠絲桿旋轉并通過所述絲桿螺帽帶動所述絲桿螺帽座沿其軸心線作直線往復運動；所述絲桿螺帽座與所述第二向心推力組合軸承連接。
[0006]進一步的，在橫向直線驅動機構的基礎上，還包括橫向直線導向機構，所述橫向直線導向機構包括支撐導向滾動線軌和第一滑塊；所述支撐導向滾動線軌固定于機架上且平行于所述滾珠絲桿，所述第一滑塊安裝在所述支撐導向滾動線軌上并可相對所述支撐導向滾動線軌滑動，所述第一滑塊上端面與所述絲桿螺帽座緊固連接。
[0007]進一步的，所述滾珠絲桿的軸心線與被驅動擺動元件的回轉軸心線垂直布置，且空間偏置距離Η，Η > 0。
[0008]進一步的，所述豎向直線導向機構包括滾動直線導軌和第二滑塊；所述滾動直線導軌安裝在被驅動擺動元件上，所述第二滑塊安裝在所述滾動直線導軌上，并可相對于所述滾動直線導軌滑動。
[0009]進一步的，所述豎向直線導向機構還包括擺動導向板，所述擺動導向板一端安裝在所述第二滑塊上，其另一端與所述第二向心推力軸承連接。
[0010]進一步的，所述第一向心推力組合軸承的內圈與被驅動擺動元件固定連接，其外圈與機架固定連接。基于機床的無間隙圓弧擺動機構的實現方法，包括以下步驟:
(1)動力源驅動滾珠絲杠旋轉，帶動絲杠螺帽及絲杠螺帽座沿滾珠絲桿軸心線作直線往復運動的步驟；
(2)絲杠螺帽座通過第二推力向心組合軸承帶動擺動導向板(移動和轉動)的步驟；
(3)擺動導向板沿滾動直線導軌相對于擺動板移動并相對于絲杠螺帽座轉動的步驟；
(4)擺動板圍繞第一向心推力組合軸承軸心線擺動的步驟。
[0011]與現有技術相比，本發明的有益效果在于:
本發明通過滾珠絲桿副、滾動直線導軌副和推力向心軸承等滾動傳動元件將動力源和被驅動擺動元件串聯起來，利用滾動傳動元件可預壓無間隙的特性和滾動轉動自適應的原理，將滾珠絲杠產生的直線運動轉變成終端被驅動擺動元件(擺動板)的圓弧擺動運動，徹底消除了整個傳動鏈中的間隙，提高了傳動的精度和剛性并能獲得持久的精度保持性，有效地克服了現有技術所存在的缺陷。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的結構示意圖一。
[0013]圖2為本發明的結構示意圖二。
[0014]其中，附圖標記所對應的名稱如下:1_擺動板，2-第一向心推力組合軸承，3-第二向心推力組合軸承，4-滾珠絲桿，5-絲桿螺帽，6-絲桿螺帽座，7-滾動軸承，8-支撐導向滾動線軌，9-第一滑塊，10-滾動直線導軌，11-第二滑塊，12-擺動導向板。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發明作進一步說明。本發明的實施方式包括但不限于下列實施例。
[0016]實施例1
如圖1、2所示，本實施例提供了一種基于機床的無間隙圓弧擺動機構，該擺動機構包括兩個傳動副:滾動直線導軌副和滾珠絲桿傳動副，兩個傳動副之間通過第二向心推力組合軸承連接，通過兩個傳動副的配合，將滾珠絲杠產生的直線運動轉變成終端被驅動擺動元件的圓弧擺動運動，徹底消除了整個傳動鏈中的間隙，提高了傳動的精度和剛性并能獲得持久的精度保持性。
[0017]被驅動做往復擺動運動的擺動板通過第一推力向心組合軸承與固定不動的機架連接在一起，具體方式如下:第一向心推力組合軸承的內圈與所述擺動板固定連接，其外圈與機架固定連接。擺動板相對于機架可圍繞軸承軸心線做往復擺動運動。
[0018]擺動板上裝配滾動直線導軌副，滾動直線導軌副實現豎向的運動，具體結構包括有滾動直線導軌和第二滑塊；滾動直線導軌安裝在擺動板(被驅動擺動元件)的背面，第二滑塊安裝在滾動直線導軌上，并可相對于滾動直線導軌滑動。一般地，在擺動板背面的兩側各安裝一條滾動直線導軌，對應的，第二滑塊也為兩個，并分別安裝在兩根導軌上，兩個第二滑軌的端面上還安裝有擺動導向板，擺動導向板另一端與第二向心推力軸承連接。
[0019]擺動導向板、第二滑塊由滾珠絲桿傳動副帶動，滾珠絲桿傳動副安裝在機架上，主要實現橫向的運動，上述的橫向和豎向是指二者的相對方向。滾珠絲桿傳動副的具體結構包括有:滾珠絲桿、絲桿螺帽、絲桿螺帽座、滾動軸承；滾珠絲桿穿過絲桿螺帽座且兩端通過滾動軸承固定于機架上，滾珠絲桿旋轉帶動絲桿螺帽座沿其軸心線作往復運動；絲桿螺帽座通過第二向心推力組合軸承與擺動導向板同心連接，絲杠螺帽座和擺動導向板之間可圍繞軸