專(zhuān)利名稱：驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及設(shè)有該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的可動(dòng)工作臺(tái)組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種置于兩個(gè)元件間的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于引導(dǎo)元件彼此間的相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)以使該兩個(gè)元件彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)，本發(fā)明同時(shí)還涉及一種設(shè)置有上述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的可動(dòng)工作臺(tái)組件。
相關(guān)技術(shù)的描述一個(gè)用在加工機(jī)床、例如加工中心上的可動(dòng)工作臺(tái)組件將參照?qǐng)D20和圖21進(jìn)行描述。圖20是用在一機(jī)床上的可動(dòng)工作臺(tái)組件7的前視圖，圖21是沿圖20 XXI-XXI線的橫截面圖。該可動(dòng)工作臺(tái)組件7包括一安裝在固定于地面的機(jī)座1上的用于支撐工件的工作臺(tái)3，一個(gè)延伸到基座1的用于引導(dǎo)工作臺(tái)3在基座1上直線運(yùn)動(dòng)的直線引導(dǎo)件5。通常，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一齒條101和一齒輪103，或者驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使用一滾珠絲桿來(lái)移動(dòng)工作臺(tái)3。
參見(jiàn)圖20和21，一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一固定到基座1上表面的齒條101和一可旋轉(zhuǎn)的支撐在工作臺(tái)3上并與齒條101嚙合的齒輪103。該齒輪103被電機(jī)105或類(lèi)似裝置驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，設(shè)置在齒輪103周邊的齒與設(shè)置在齒條103上的線性齒嚙合。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，工作臺(tái)3可以直線移動(dòng)(例如參見(jiàn)日本機(jī)械學(xué)會(huì)“機(jī)械工學(xué)便覽”新版，B1-108，1998年5月15日)。該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)齒輪和齒條間齒的嚙合來(lái)傳遞力。因此，應(yīng)力路徑，即力從工作臺(tái)3傳遞到基座1的路徑較短，從而使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛性較高；也就是說(shuō)，該力傳遞路徑未在齒條1的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有高的剛性。
另一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將參照?qǐng)D22和圖23進(jìn)行描述。
圖22是一個(gè)包括滾珠絲桿的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖，圖23是圖22所示驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的局剖立體圖。該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)具有軸向相對(duì)的端部軸頸111a和111b的螺桿111，和一緊固到工作臺(tái)3上并與螺桿111嚙合的螺母113，其中端部軸頸111a和111b由基座1上的軸承支撐。當(dāng)螺桿111旋轉(zhuǎn)時(shí)，該螺母113和工作臺(tái)3一起沿著螺桿111移動(dòng)。如圖23中所示，螺桿111通過(guò)多個(gè)被約束在螺桿111的圓周表面上的螺旋槽和螺母內(nèi)圓周表面上的螺旋槽之間的區(qū)域中的球體115與螺母113產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。當(dāng)螺桿111被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，球體115滾動(dòng)并承受軸向載荷，螺母113軸向移動(dòng)，從而使工作臺(tái)3相對(duì)于基座1直線移動(dòng)(例如參見(jiàn)日本機(jī)械學(xué)會(huì)“機(jī)械工學(xué)便覽”新版，B2-173，1991年9月30日)。在該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，螺桿111和螺母113間的游隙可以通過(guò)事先對(duì)球體115施加軸向壓力來(lái)減小，從而防止在螺桿111和螺母113之間產(chǎn)生松動(dòng)現(xiàn)象。因此，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠精確地定位工作臺(tái)3。
但是，這些已知的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有下述共同問(wèn)題(1)用于工作臺(tái)3的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的行程不能輕易地改變。利用前一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)的工作臺(tái)3的行程取決于齒條101的長(zhǎng)度，而利用后一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)的工作臺(tái)3的行程取決于螺桿111的長(zhǎng)度。所以，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝之后不能輕易地改變工作臺(tái)3的行程。
(2)當(dāng)齒條101的部分齒破損時(shí)，需要更換一根新的齒條101，而當(dāng)螺桿111的部分螺紋破損時(shí)，也需要更換一根新的螺桿。因此，這些驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的維護(hù)性很差。
另外，這些已知的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有下述各自的問(wèn)題(1)盡管前一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有滿意的剛性，但是在齒條101和齒輪103之間存在松動(dòng)現(xiàn)象。即松動(dòng)不可避免地發(fā)生在齒條和齒輪103之間，因此前一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在工作臺(tái)3定位精度方面要差于后一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。由于齒條101和齒輪103的齒之間滑動(dòng)接觸而不是滾動(dòng)接觸，所以這些齒很容易被磨損。因此，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在耐久性方面不盡如人意，也不能以高操作速度進(jìn)行平穩(wěn)操作。
(2)盡管后一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在定位精度方面優(yōu)于前一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，但是從工作臺(tái)3到基座1的應(yīng)力路徑根據(jù)工作臺(tái)3的行程變化。如圖22中所示，力從工作臺(tái)3通過(guò)螺母113、端部軸頸111a和111b傳遞到基座1，其中螺桿111與螺母113嚙合。這樣，應(yīng)力路徑的長(zhǎng)度取決于螺桿111的長(zhǎng)度。因此，如果驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有一長(zhǎng)的行程，則該應(yīng)力路徑也是長(zhǎng)的，而該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛性非常低。
發(fā)明概述本發(fā)明就是針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行的，其目的在于提供一種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和使用該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作臺(tái)組件，其中驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的行程可以被容易地改變，并具有與行程無(wú)關(guān)的穩(wěn)定的剛度，同時(shí)還具有滿意的維護(hù)性、耐久性和平靜性。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和使用該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的可動(dòng)工作臺(tái)組件，其中驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠消除間隙導(dǎo)致的松動(dòng)并具有高的定位精度。
本發(fā)明是一個(gè)置于兩個(gè)元件之間并使這兩個(gè)元件彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中兩個(gè)元件中的至少一個(gè)被引導(dǎo)在一直線移動(dòng)方向上直線移動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括可旋轉(zhuǎn)地支撐在這兩個(gè)元件之一上的在直線移動(dòng)方向上排列并彼此隔開(kāi)的多個(gè)滾動(dòng)凸輪從動(dòng)件；和一旋轉(zhuǎn)地支撐在這兩個(gè)元件中的另一元件上的凸輪，在其周邊設(shè)置有與滾動(dòng)凸輪從動(dòng)件嚙合的凸輪槽，凸輪的旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置在直線移動(dòng)方向上；通過(guò)驅(qū)動(dòng)凸輪旋轉(zhuǎn)并使?jié)L動(dòng)凸輪從動(dòng)件依次地嚙合在凸輪槽中并沿旋轉(zhuǎn)軸線的方向移動(dòng)，使兩個(gè)元件實(shí)現(xiàn)彼此相對(duì)移動(dòng)。
通過(guò)參照附圖的描述，本發(fā)明的其他特征和目的將變得更加清楚明了。
為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，下面的描述結(jié)合附圖進(jìn)行。其中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的前視圖；圖2是圖1中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的仰視圖；圖3A和3B是沿圖1中III-III線的剖視圖，其中顯示了驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)一可動(dòng)件的情況。
圖4A和4B是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的剖視圖，其中顯示了驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)一可動(dòng)件的情況；圖5是圖4B中部分V的視圖；圖6A和6B是輔助具體解釋第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖；圖7A到7D是輔助具體解釋第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖；圖8是由第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)變化得到的一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖；圖9是圖8中部分IX的放大圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的前視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的前視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中包括的柱狀凸輪的展開(kāi)圖；
圖13A和13B是分別沿圖12中的A-A線和B-B線的剖視圖；圖14是本發(fā)明第三實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中包括的柱狀凸輪的展開(kāi)圖；圖15A和15B是分別沿圖14中的A-A線和B-B線的剖視圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明的包括驅(qū)動(dòng)動(dòng)機(jī)構(gòu)的可動(dòng)工作臺(tái)組件的平面圖；圖17是圖16中顯示的工作臺(tái)組件的前視圖；圖18是由第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)變化得到的一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的前視圖；圖19是由第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)變化得到的一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的剖視圖；圖20是一傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的前視圖；圖21是沿圖20中線XXI-XXI的剖視圖；圖22是另一傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖；圖23是圖22中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的局剖立體圖；圖24是一XYZ工作臺(tái)的立體圖；圖25是應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一傳動(dòng)帶的應(yīng)用實(shí)例1的平面圖；圖26是沿圖25的A-A線的剖視圖；圖27是應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例2的平面圖；圖28是圖27的前視圖(部分剖開(kāi))；圖29是應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例3的平面圖；圖30是處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的視圖；圖31是應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例4的前視圖；圖32是應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例4的俯視圖；圖33是應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例5的前視圖；圖34是應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例6的前視圖；圖35是應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例6的俯視圖；圖36是應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例6的俯視圖；圖37是應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例7的立體圖；圖38是應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例8的前視圖。
本發(fā)明的詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)置于兩個(gè)元件之間以使這兩個(gè)元件彼此相對(duì)移動(dòng)，這兩個(gè)元件中的至少一個(gè)被引導(dǎo)在一直線移動(dòng)方向上直線移動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括可旋轉(zhuǎn)地的支撐在這兩個(gè)元件之一上的在直線移動(dòng)方向上排列并彼此隔開(kāi)的多個(gè)滾動(dòng)凸輪從動(dòng)件；和一可旋轉(zhuǎn)地支撐在這兩個(gè)元件中的另一元件上的凸輪，在其周邊設(shè)置有與滾動(dòng)凸輪從動(dòng)件嚙合的凸輪槽，凸輪的旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置在直線移動(dòng)方向上；通過(guò)驅(qū)動(dòng)凸輪旋轉(zhuǎn)并使?jié)L動(dòng)凸輪從動(dòng)件連續(xù)地嚙合在凸輪槽中并沿旋轉(zhuǎn)軸線的方向移動(dòng)，使兩個(gè)元件實(shí)現(xiàn)彼此相對(duì)移動(dòng)。
當(dāng)支撐在另一元件上的凸輪被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，支撐在第一元件上的滾動(dòng)凸輪從動(dòng)件依次與凸輪圓周上的凸輪槽嚙合，從而這兩個(gè)元件沿著旋轉(zhuǎn)軸線彼此相對(duì)移動(dòng)。當(dāng)凸輪從動(dòng)件沿著旋轉(zhuǎn)軸線移動(dòng)一預(yù)定距離后，下一凸輪從動(dòng)件與凸輪槽嚙合并滾動(dòng)。這樣，凸輪從動(dòng)件依次與凸輪從動(dòng)件槽嚙合，并在平行于旋轉(zhuǎn)軸線的方向上移動(dòng)，凸輪和凸輪從動(dòng)件彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)。結(jié)果，支撐凸輪從動(dòng)件的元件和支撐凸輪的元件彼此間實(shí)現(xiàn)相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)。
兩個(gè)元件間的相對(duì)行程可以通過(guò)改變凸輪從動(dòng)件的數(shù)量而輕易地改變。該相對(duì)行程可以通過(guò)增加排列在相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上的凸輪從動(dòng)件來(lái)加大，也可以通過(guò)去除一些凸輪從動(dòng)件來(lái)縮短。
如果凸輪從動(dòng)件不能正確地操作，只需用新的凸輪從動(dòng)件更換掉出故障的凸輪從動(dòng)件。因此，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的維護(hù)性被提高了。
驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)力路徑起始于凸輪槽與凸輪從動(dòng)件嚙合的部分，其沿著凸輪軸向延伸并終止于支撐凸輪的部分。因此，該應(yīng)力路徑的長(zhǎng)度僅取決于凸輪的長(zhǎng)度而不取決于行程的長(zhǎng)度。故而即使行程增加也不會(huì)降低該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛性。
由于凸輪從動(dòng)件在凸輪槽中滾動(dòng)，也就是說(shuō)，與凸輪槽的側(cè)表面接觸滾動(dòng)，因此不易磨損，其具有較好的耐久性，并在高速操作期間具有良好的安靜性。
另外，凸輪最好在旋轉(zhuǎn)軸線的兩端被可旋轉(zhuǎn)地支撐；凸輪槽形成在凸輪旋轉(zhuǎn)軸向方向的整個(gè)長(zhǎng)度的圓周上；凸輪槽是一個(gè)朝凸輪一個(gè)圓周方向取向的螺旋槽；在與凸輪槽嚙合的一凸輪從動(dòng)件與凸輪槽分離前，一相鄰的凸輪從動(dòng)件與該凸輪槽嚙合。
這樣，通過(guò)在一方向上旋轉(zhuǎn)凸輪，該凸輪從動(dòng)件可以在與旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)應(yīng)的一方向上，也就是旋轉(zhuǎn)軸向方向上相對(duì)于凸輪運(yùn)動(dòng)。
另外，凸輪在旋轉(zhuǎn)軸線方向的長(zhǎng)度最好短于元件的直線移動(dòng)行程。
由于凸輪在旋轉(zhuǎn)軸線方向的長(zhǎng)度短于元件的直線移動(dòng)行程，因此即使相對(duì)運(yùn)動(dòng)的行程較長(zhǎng)，應(yīng)力路徑也較短，故該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)保持有高的剛性。
此外，凸輪槽最好由一對(duì)彼此相對(duì)的內(nèi)側(cè)面和一與所述內(nèi)側(cè)面連接的底面限定而成；每個(gè)凸輪從動(dòng)件在側(cè)面的至少一個(gè)上滾動(dòng)。
由于每個(gè)凸輪從動(dòng)件的側(cè)面與凸輪槽的側(cè)面滾動(dòng)接觸，所以該凸輪從動(dòng)件能夠穩(wěn)固地嚙合在凸輪槽中。
此外，最好至少兩個(gè)凸輪從動(dòng)件同時(shí)與凸輪槽嚙合；這兩個(gè)凸輪從動(dòng)件之一在一對(duì)內(nèi)側(cè)面之一上滾動(dòng)；而這兩個(gè)凸輪從動(dòng)件中的另一個(gè)在一對(duì)側(cè)面中的另一側(cè)面上滾動(dòng)。
在該結(jié)構(gòu)中，凸輪從動(dòng)件排中的至少兩個(gè)凸輪從動(dòng)件同時(shí)與凸輪槽嚙合，并分別在凸輪槽的相對(duì)側(cè)面上滾動(dòng)。通過(guò)這種方式，即使在凸輪從動(dòng)件和凸輪槽間存在游隙，即，即使凸輪槽的寬度大于凸輪從動(dòng)件的直徑，這兩個(gè)凸輪從動(dòng)件也能限制凸輪和凸輪從動(dòng)件間的軸向松動(dòng)。
此外，最好多個(gè)凸輪從動(dòng)件在所述直線運(yùn)動(dòng)方向上排列形成一凸輪從動(dòng)件排；至少兩個(gè)這樣的凸輪從動(dòng)件排在直線運(yùn)動(dòng)方向上彼此對(duì)齊地鄰接。
多個(gè)凸輪從動(dòng)件排確保了凸輪和凸輪從動(dòng)件的穩(wěn)固嚙合。由于負(fù)載分配在各凸輪從動(dòng)件上，所以該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的耐久性被提高了。
此外，凸輪槽最好由一對(duì)彼此相對(duì)的內(nèi)側(cè)面和一與內(nèi)側(cè)面連接的底面限定而成；每個(gè)凸輪從動(dòng)件在側(cè)面至少之一上滾動(dòng)；屬于某一凸輪從動(dòng)件排的凸輪從動(dòng)件在凸輪槽的一對(duì)側(cè)面中的任一側(cè)面上滾動(dòng)；屬于該至少兩排凸輪從動(dòng)件排之一的所有凸輪從動(dòng)件在所述一對(duì)側(cè)面之一上滾動(dòng)；屬于該至少兩排凸輪從動(dòng)件排中另一排的所有凸輪從動(dòng)件在所述一對(duì)側(cè)面中的另一側(cè)面上滾動(dòng)。
由于至少兩個(gè)凸輪從動(dòng)件排中的各凸輪從動(dòng)件分別在凸輪槽的相對(duì)側(cè)面上滾動(dòng)，因此即使在凸輪從動(dòng)件的圓周和凸輪槽間存在間隙，這兩個(gè)凸輪從動(dòng)件排中的凸輪從動(dòng)件也能限制凸輪和凸輪從動(dòng)件間的軸向松動(dòng)。
此外，凸輪槽最好是一錐形槽，該槽的寬度在深度方向上朝向底部變窄；凸輪從動(dòng)件具有一與所述錐形槽一致的錐狀柱形。
這樣，凸輪從動(dòng)件施加到柱狀凸輪的凸輪槽側(cè)面的壓力可以通過(guò)調(diào)整凸輪從動(dòng)件排和凸輪旋轉(zhuǎn)軸線間的距離以確保凸輪從動(dòng)件在凸輪槽側(cè)面上滾動(dòng)來(lái)容易地調(diào)整。
本發(fā)明的另一方面是一包括上述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的可動(dòng)工作臺(tái)組件，在可動(dòng)工作臺(tái)組件中，可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐凸輪從動(dòng)件的兩個(gè)元件之一是一固定安裝在地面上的基座；可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐凸輪的兩個(gè)元件中的另一個(gè)是一支撐在所述基座上的工作臺(tái)，該工作臺(tái)可以相對(duì)于該基座直線運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)該發(fā)明，工作臺(tái)相對(duì)于基座的行程可以被自由調(diào)整，該工作臺(tái)具有良好的維修和高的剛性。
本發(fā)明的另一方面是一包括多個(gè)上述可動(dòng)工作臺(tái)組件的可動(dòng)作臺(tái)組件。該多個(gè)可動(dòng)工作臺(tái)組件以多層方式放置，使得所述可動(dòng)工作臺(tái)組件可以在不同方向上彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
通過(guò)這種方式，位于離固定在地面上的基座最遠(yuǎn)的工作臺(tái)能夠在多個(gè)方向上移動(dòng)。因此，可以提供一具有工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的高自由度的可動(dòng)工作臺(tái)組件。
下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
第一實(shí)施例圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的前視圖，圖2是圖1所示驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的局剖底視圖。圖3A和3B是沿圖1中線III-III的剖視圖，其顯示了驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)一可動(dòng)元件的情況。需要注意的是，圖3A和3B中的柱狀凸輪的周邊和凸輪從動(dòng)件不是通過(guò)剖視圖而是通過(guò)側(cè)面圖示出。
根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)置于第一元件1和第二元件3之間，這兩個(gè)元件中的至少一個(gè)被引導(dǎo)，以在一直線移動(dòng)方向上進(jìn)行直線移動(dòng)，使得第一和第二元件1、3可以彼此相對(duì)移動(dòng)。在該第一實(shí)施例中，第一元件1是一個(gè)安裝在具有水平上表面的地面上的基座1，第二元件3是安裝在基座1上的可動(dòng)元件3，該可動(dòng)元件3被一對(duì)直線導(dǎo)軌5引導(dǎo)進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。
在本實(shí)施例中，采用一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)作為相對(duì)于基座1直線移動(dòng)可動(dòng)元件3的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。參見(jiàn)圖1和3，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括多個(gè)在可動(dòng)元件3的直線移動(dòng)方向上以等間距P0排列在基座1上表面上的凸輪從動(dòng)件11，一個(gè)柱狀凸輪21繞著其沿直線移動(dòng)方向延伸的軸線21a旋轉(zhuǎn)地支撐在可動(dòng)元件3上。該柱狀凸輪21在其周邊設(shè)置有一凸輪槽23。該凸輪從動(dòng)件11與凸輪槽23嚙合。一驅(qū)動(dòng)源31固定在可動(dòng)元件3上以驅(qū)動(dòng)柱狀凸輪21旋轉(zhuǎn)。當(dāng)柱狀凸輪21旋轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪從動(dòng)件11依次地與凸輪槽23嚙合并在柱狀凸輪21的軸線21a的方向上相對(duì)于柱狀凸輪21移動(dòng)，結(jié)果是可動(dòng)元件在直線移動(dòng)方向上移動(dòng)。
每個(gè)凸輪從動(dòng)件11均具有公知結(jié)構(gòu)一用作滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸線(稱為滾動(dòng)軸線)的凸輪柱銷(xiāo)，一安裝在凸輪柱銷(xiāo)一端的滾針軸承，以及一通過(guò)該滾針軸承支撐在凸輪柱銷(xiāo)上的柱狀凸輪滾子12。凸輪柱銷(xiāo)的另一端上制有螺紋。凸輪柱銷(xiāo)的該螺紋部分?jǐn)Q在基座1上表面上形成的螺紋孔中，從而將凸輪從動(dòng)件11設(shè)置在基座1的上表面上。凸輪滾子12能夠繞著滾動(dòng)軸線旋轉(zhuǎn)。
這些凸輪從動(dòng)件11以它們的滾動(dòng)軸線彼此平行延伸地設(shè)置在一條直線上，從而在直線移動(dòng)方向上形成一凸輪從動(dòng)件排11a。如圖1中所示，凸輪從動(dòng)件11的滾動(dòng)軸線與柱狀凸輪21的旋轉(zhuǎn)軸線21a垂直相交。
參見(jiàn)圖3A和3B，柱狀凸輪21基本上是一個(gè)圓柱體。該柱狀凸輪21的兩端通過(guò)軸承件41，例如滾珠軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐在可動(dòng)元件3上。柱狀凸輪21的圓周短于凸輪從動(dòng)件排11a的長(zhǎng)度。如圖1所示，旋轉(zhuǎn)軸線21a設(shè)置在凸輪從動(dòng)件排11a的正上方并與其平行，使得旋轉(zhuǎn)軸線位于直線移動(dòng)方向上。因此，柱狀凸輪21的圓周面向凸輪從動(dòng)件排11a。凸輪槽23設(shè)置在柱狀凸輪21的圓周上。當(dāng)柱狀凸輪21旋轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪從動(dòng)件11依次與凸輪槽23嚙合。
參見(jiàn)圖3A和3B，凸輪槽23由一對(duì)相對(duì)的側(cè)面23a和23b，以及與側(cè)面23a和23b連接的底面23e限定而成。側(cè)面23a和23b用作凸輪從動(dòng)件11在其上滾動(dòng)的凸輪表面。每個(gè)凸輪從動(dòng)件11的凸輪滾子12在側(cè)面23a或側(cè)面23b上滾動(dòng)。側(cè)面23a和23b形成為與凸輪從動(dòng)件11的凸輪滾子12的圓周形狀一致的形狀，以使凸輪滾子12沿著其滾動(dòng)軸線的方向均勻地抵靠在表面23a和23b上。第一實(shí)施例中的凸輪滾子12是圓柱形的，因此側(cè)面23a和23b形成在凸輪從動(dòng)件11的軸線方向。因此，凸輪槽23的寬度，即該對(duì)側(cè)面23a和23b之間的距離在凸輪槽23的整個(gè)深度上是相等的。
凸輪槽23是一在柱狀凸輪21的周向上扭轉(zhuǎn)的螺旋槽。如圖3B中所示，該螺旋凸輪槽23在柱狀凸輪21的兩相對(duì)軸向端間連續(xù)延伸。該凸輪槽23具有用于引導(dǎo)凸輪從動(dòng)件11進(jìn)入凸輪槽23的前方引導(dǎo)部分23c和一引導(dǎo)凸輪從動(dòng)件11離開(kāi)凸輪槽23的后方引導(dǎo)部分23d。該前方引導(dǎo)部分23c和后方引導(dǎo)部分23d分別形成在凸輪槽23的兩端。當(dāng)柱狀凸輪21在圖3A中箭頭所示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪槽23相對(duì)于可動(dòng)元件3向左移動(dòng)凸輪從動(dòng)件11并到達(dá)凸輪槽的另一端，即可動(dòng)件3沿圖3B中箭頭所示方向移動(dòng)。當(dāng)凸輪從動(dòng)件11接近后方引導(dǎo)部分23d時(shí)，下一凸輪從動(dòng)件11被前方引導(dǎo)部分23c引導(dǎo)進(jìn)入凸輪槽23中，并在前一凸輪從動(dòng)件11離開(kāi)后方引導(dǎo)部分23d之前開(kāi)始在凸輪槽23中移動(dòng)。這樣，凸輪從動(dòng)件11相對(duì)于柱狀凸輪21依次地向左移動(dòng)。實(shí)際上，由于凸輪從動(dòng)件11的凸輪柱銷(xiāo)是固定到基座1上的，因此可旋轉(zhuǎn)地支撐在柱狀凸輪21上的可動(dòng)件3在圖3B中箭頭所示方向上直線移動(dòng)。
基本上，第一實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，只有一個(gè)凸輪從動(dòng)件11與凸輪槽23嚙合。但是，如圖3B中所示，在同一階段中有兩個(gè)凸輪從動(dòng)件11與凸輪槽23嚙合，這時(shí)前一凸輪從動(dòng)件即將與后方引導(dǎo)部分23d分離，而后一凸輪從動(dòng)件11由前方引導(dǎo)部分23c引導(dǎo)進(jìn)入凸輪槽23中。
柱狀凸輪21的凸輪槽23的形狀根據(jù)可動(dòng)件3的預(yù)期運(yùn)動(dòng)模式而進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如，當(dāng)希望通過(guò)以恒定旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)動(dòng)柱狀凸輪21而使可動(dòng)件3以一恒定的直線速度移動(dòng)時(shí)，凸輪槽23形成為具有固定螺旋角的均勻螺旋的形狀。當(dāng)希望可動(dòng)件3間斷地移動(dòng)時(shí)，也就是說(shuō)希望通過(guò)以恒定旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)動(dòng)柱狀凸輪21而使可動(dòng)件3重復(fù)地移動(dòng)、停止時(shí)，可以在凸輪槽23的預(yù)定位置設(shè)置一槽，該槽設(shè)計(jì)成即使凸輪21旋轉(zhuǎn)時(shí)，其在旋轉(zhuǎn)軸線21a方向上的位置也不變的形狀。
參見(jiàn)圖1和圖2，用于驅(qū)動(dòng)柱狀凸輪21旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)源31是一個(gè)皮帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)31。該皮帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)31包括一固定到可動(dòng)件3上的電機(jī)33，一固定安裝到柱狀凸輪21一端并與旋轉(zhuǎn)軸線21a同軸的驅(qū)動(dòng)輪35，和一在驅(qū)動(dòng)輪35和電機(jī)33的輸出軸33a間延伸的環(huán)形皮帶37。電機(jī)的旋轉(zhuǎn)力通過(guò)環(huán)形皮帶37傳遞到驅(qū)動(dòng)輪35，從而轉(zhuǎn)動(dòng)柱狀凸輪21。
該發(fā)明第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用將參照?qǐng)D3A和圖3B進(jìn)行描述。
該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是能容易地改變可動(dòng)件3行程。也就是說(shuō)，通用過(guò)簡(jiǎn)單地改變?cè)O(shè)置在直線移動(dòng)方向上的凸輪從動(dòng)件11的數(shù)量，就可以容易地改變行程的長(zhǎng)度。例如，可以通過(guò)增加直線移動(dòng)方向上的凸輪從動(dòng)件11來(lái)延長(zhǎng)行程或者通過(guò)去除凸輪從動(dòng)件排的凸輪從動(dòng)件11而縮短行程。
該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還具有優(yōu)越的維護(hù)性。如果發(fā)現(xiàn)一個(gè)凸輪從動(dòng)件出現(xiàn)故障，只需要用一個(gè)新的凸輪從動(dòng)件替換該故障凸輪從動(dòng)件。
即使行程較長(zhǎng)，該驅(qū)動(dòng)件也能夠保持高的剛性。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)力路徑(即基座1和可動(dòng)件3間的力傳遞路徑)起始于凸輪槽23與凸輪從動(dòng)件11發(fā)生接觸的部分，通過(guò)柱狀凸輪21軸向延伸，并終止在主狀凸輪21由滾珠軸承41支撐的部分。這樣，應(yīng)力路徑的長(zhǎng)度不取決于行程而僅取決于柱狀凸輪21本身。因此，即使行程如圖3A和3B中較長(zhǎng)，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)仍能夠保持較高的剛性。
該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還具有滿意的耐久性和安靜性。這是因?yàn)橥馆啅膭?dòng)件11是與凸輪槽23滾動(dòng)接觸的，因此，凸輪從動(dòng)件11和凸輪槽23不會(huì)輕易磨損，也不會(huì)產(chǎn)生較大的噪音。
第二實(shí)施例圖4A和4B顯示了本發(fā)明第二實(shí)施例的一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)一可動(dòng)件3的剖視圖，其與圖3A和3B類(lèi)似。圖5顯示了圖4中的部分V。圖6A、6B和圖7A到7D均是著重解釋第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)的視圖，其中間隙被消除。在圖5和圖7A到7D中，為了清楚地顯示凸輪從動(dòng)件11和凸輪槽23如何彼此接觸，顯示了柱狀凸輪21沿其中心剖開(kāi)的截面。與第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相類(lèi)似的結(jié)構(gòu)部件用相同的附圖標(biāo)記表示，其描述將被省略。
第一實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是基于只有一個(gè)凸輪從動(dòng)件11與凸輪槽23嚙合的一點(diǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，而該第二實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是基于兩個(gè)凸輪從動(dòng)件11同時(shí)與凸輪槽23嚙合的兩點(diǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
通過(guò)消除凸輪槽23和凸輪從動(dòng)件11間的間隙引起的松動(dòng)現(xiàn)象，該兩點(diǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠提高可動(dòng)件3的定位精度。該間隙將參照?qǐng)D5進(jìn)行解釋。由于凸輪槽23的寬度大于凸輪從動(dòng)件11的凸輪滾子12的外徑，因此在凸輪此3的側(cè)面23a和凸輪從動(dòng)件11的凸輪滾子之間形成有一間隙(游隙)S?；旧?，凸輪從動(dòng)件11在側(cè)面23b上滾動(dòng)，該游隙S形成在凸輪槽23的另一側(cè)面23a和凸輪從動(dòng)件11之間。該游隙S導(dǎo)致柱狀凸輪和凸輪從動(dòng)件11間的軸向松動(dòng)，結(jié)果是，定位可動(dòng)件3的精度被降低。
如圖6A、6B和圖7A到7D所示，第二實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的柱狀凸輪21和凸輪從動(dòng)件11設(shè)計(jì)成能夠消除由于間隙S引起的松動(dòng)現(xiàn)象，并設(shè)置成兩個(gè)凸輪從動(dòng)件11同時(shí)與凸輪槽23嚙合的形式，這兩個(gè)凸輪從動(dòng)件11分別與凸輪槽23的相對(duì)側(cè)面23a和23b接觸。
這種兩個(gè)凸輪從動(dòng)件11與凸輪槽23嚙合的設(shè)置可以通過(guò)兩種方法得到第一種方法是適當(dāng)調(diào)整凸輪從動(dòng)件11間的間距，第二種方法是適當(dāng)調(diào)整凸輪槽23的螺旋形狀。
<第一種方法>
第一種方法將在假設(shè)凸輪槽23具有帶一固定螺旋角的均勻螺旋的形狀的情況下進(jìn)行描述。凸輪從動(dòng)件11不是以等距設(shè)置在凸輪從動(dòng)件排11a中的；而是以交替的長(zhǎng)間距P1和短間距P2設(shè)置的。該長(zhǎng)間距P1比短間距P2長(zhǎng)出的距離為兩倍的游隙S。
通過(guò)這種方法，當(dāng)兩個(gè)相鄰的凸輪從動(dòng)件11，即第一和第二凸輪從動(dòng)件11以短間距P2間隔與凸輪槽23嚙合并如圖6A中所示滾動(dòng)時(shí)，每個(gè)凸輪從動(dòng)件面向另一凸輪從動(dòng)件的周邊部分分別與相對(duì)的側(cè)面23a和23b接觸。結(jié)果是，柱狀凸輪21位于該兩相鄰的凸輪從件11間的部分21b被限定在該相鄰的第一和第二從動(dòng)件11之間，從而防止柱狀凸輪21在軸向上自由運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)柱狀凸輪21進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)時(shí)，該第一和第二凸輪從動(dòng)件11相對(duì)于柱狀凸輪21朝后方引導(dǎo)部分23d移動(dòng)。在這種狀態(tài)下，第一凸輪從動(dòng)件即前一凸輪從動(dòng)件11離開(kāi)后方引導(dǎo)部分23d，而第二凸輪從動(dòng)件即后一凸輪從動(dòng)件11仍舊保持在凸輪槽23中。在該階段，一第三凸輪從動(dòng)件11，即跟隨保持在凸輪槽23中的第二凸輪從動(dòng)件的下一凸輪從動(dòng)件11，被前方引導(dǎo)部分23c引導(dǎo)進(jìn)入凸輪槽23中，如圖6B所示。該第二和第三凸輪從動(dòng)件以長(zhǎng)間距P1隔開(kāi)。結(jié)果，第三凸輪從動(dòng)件與第二凸輪從動(dòng)件接觸的側(cè)面23a相對(duì)的側(cè)面23b接觸，拉伸力作用在柱狀凸輪位于第二和第三凸輪從動(dòng)件11間的部分21b上。從而防止柱狀凸輪21在軸向方向自由移動(dòng)。
當(dāng)柱狀凸輪21接著旋轉(zhuǎn)時(shí)，上述動(dòng)作被重復(fù)，后面的凸輪從動(dòng)件11依次與凸輪槽23嚙合。通過(guò)這種方法，可動(dòng)件3移動(dòng)而阻止柱狀凸輪21在軸向上自由移動(dòng)。
<第二方法>
該第二方法將在假設(shè)凸輪從動(dòng)件11以等間距P0設(shè)置在凸輪從動(dòng)件排11a中來(lái)描述。
驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)將參照?qǐng)D7A到圖7D進(jìn)行描述。參見(jiàn)圖7A，兩個(gè)相鄰的凸輪從動(dòng)件11，即第一和第二凸輪從動(dòng)件11與凸輪槽23嚙合，其中每個(gè)凸輪從動(dòng)件11面向另一凸輪從動(dòng)件11的周邊部分分別與相對(duì)的側(cè)面23a和23b接觸。柱狀凸輪21的位于側(cè)面23a、23b間的部分21b被保持在第一和第二從動(dòng)件11之間，從而阻止柱狀凸輪21在軸向上自由運(yùn)動(dòng)。當(dāng)柱狀凸輪21旋轉(zhuǎn)時(shí)，該第一和第二凸輪從動(dòng)件11朝凸輪槽23的后方引導(dǎo)部分23d移動(dòng)。實(shí)際上是柱狀凸輪21相對(duì)于凸輪從動(dòng)件11直線移動(dòng)。最后，如圖7D中所示，第一凸輪從動(dòng)件11與后方引導(dǎo)部分23b分離，而一個(gè)第三凸輪從動(dòng)件11，即跟隨第二凸輪從動(dòng)件的一凸輪從動(dòng)件11，被前方引導(dǎo)部分23c引導(dǎo)進(jìn)入凸輪槽23中，通過(guò)這種方式，柱狀凸輪21直線移動(dòng)一個(gè)行程。在該階段中，柱狀凸輪21的部分21b被保持持在位于凸輪槽23中的第二凸輪從動(dòng)件11和剛與凸輪槽23嚙合的第三凸輪11間，來(lái)阻止柱狀凸輪21在軸向上自由移動(dòng)。
為了將部分21b保持在位于凸輪槽23中并與圖7A中所示的側(cè)面23a(圖中所示的左側(cè)面)接觸的第二凸輪從動(dòng)件11和第三凸輪之間，該第二凸輪11必須與圖7D中所示的另一側(cè)面23b(圖中所示的右側(cè)面)接觸。在這個(gè)第二凸輪從動(dòng)件11與側(cè)面23a分離并與另一側(cè)面23b接觸的過(guò)渡狀態(tài)下，第二凸輪從動(dòng)件11必須與側(cè)面23a分離，因此，間隙S導(dǎo)致的柱狀凸輪21的自由軸向移動(dòng)變得非常顯著。
在第二種方法中，為了阻止柱狀凸輪21在如圖7B所示的過(guò)渡狀態(tài)下自由軸向移動(dòng)，柱狀凸輪21保持在即將與后方引導(dǎo)部分23d分離的第一凸輪從動(dòng)件11和剛與凸輪槽23嚙合的第三凸輪11之間。在該過(guò)渡狀態(tài)下，第一和第三凸輪從動(dòng)件11的周邊相對(duì)部分分別與相對(duì)的側(cè)面23b和23a接觸，以阻止柱狀凸輪21在軸向上自由移動(dòng)。如圖7C中所示，在第二凸輪從動(dòng)件完成移動(dòng)后，完成移動(dòng)轉(zhuǎn)換的第二凸輪從動(dòng)件11和位于前方引導(dǎo)部分23c處的第三凸輪從動(dòng)件11的彼此相對(duì)部分分別與相對(duì)的側(cè)面23a和23b接觸，從而保持柱狀凸輪21的部分21b，阻止柱狀凸輪21在軸向自由移動(dòng)。
通過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)凸輪槽23的螺旋形狀，可以實(shí)現(xiàn)第二凸輪從動(dòng)件11從側(cè)面23a和23b之一移動(dòng)到另一個(gè)，并將柱狀凸輪21保持在位于后方引導(dǎo)部分23d處的第一凸輪從動(dòng)件11和位于前方引導(dǎo)部分23c處的第三凸輪從動(dòng)件之間。
第二實(shí)施例的變型圖8顯示了由第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)變化得到的一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。圖9顯示了圖8中的部分IX。在圖9中，顯示了柱狀凸輪21沿其中心剖開(kāi)的剖視圖，以清楚地顯示了包括在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的凸輪從動(dòng)件13和形成在柱狀凸輪21上的凸輪槽25如何彼此接觸。在圖8和圖9中，與第二實(shí)施例相應(yīng)的結(jié)構(gòu)部件用相同的參考標(biāo)記表示，其描述將被省略。
在該第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，凸輪從動(dòng)件11的凸輪滾子12是圓柱形的，同時(shí)凸輪槽23的寬度，即側(cè)面23a和23b間的距離在凸輪槽的整個(gè)深度上是相同的。但是，在該變形方式中，凸輪從動(dòng)件13的凸輪滾子是錐形圓柱滾子，該錐形圓柱滾子在每個(gè)凸輪從動(dòng)件13的滾動(dòng)軸線方向上朝端部逐漸變窄。另外，柱狀凸輪21設(shè)置有一朝底部變窄的凸輪槽25，以與凸輪滾子14的圓周相應(yīng)。如圖9中所示，錐形凸輪槽25的側(cè)面25a和25b以對(duì)應(yīng)與凸輪滾子14的錐形的角度傾斜，使得凸輪滾子14能夠在凸輪從動(dòng)件的滾動(dòng)軸向方向上平穩(wěn)地與側(cè)面25a和25b接觸。
當(dāng)柱狀凸輪21的凸輪槽25和凸輪從動(dòng)件13的凸輪滾子14這樣形成時(shí)，兩個(gè)同時(shí)在凸輪槽25中滾動(dòng)的凸輪從動(dòng)件14靠在柱狀凸輪21的側(cè)面25a和25b上的壓力可以通過(guò)調(diào)整距離L來(lái)容易地調(diào)節(jié)，其中距離L是柱狀凸輪21的旋轉(zhuǎn)軸線21a和由凸輪從動(dòng)件13排列成的凸輪從動(dòng)件排13a之間的距離。特別地，減小距離L來(lái)增加該壓力，增加距離L來(lái)減小該壓力。這樣，適當(dāng)調(diào)節(jié)該力來(lái)使凸輪從動(dòng)件13在側(cè)面25a和25b上平穩(wěn)滾動(dòng)。結(jié)果是可以有效地防止由于凸輪滾子14圓周和側(cè)面25a和25b彼此間的滑動(dòng)引起的顛簸現(xiàn)象。
第三實(shí)施例第一和第二實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置有僅排列成一排凸輪從動(dòng)件排11a的凸輪從動(dòng)件11，而該第三實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置有排列成兩排凸輪從動(dòng)件排11a的凸輪從動(dòng)件11。更特別地，這兩排凸輪從動(dòng)件排11a和11b在可動(dòng)件3的直線移動(dòng)方向上彼此平行地延伸，如圖10到15中所示。
圖10到15分別顯示了兩排凸輪從動(dòng)件排幾種不同的方式。在圖10到15中，與第一和第二實(shí)施例相應(yīng)的結(jié)構(gòu)部件用相同的參考標(biāo)記表示，其描述將被省略。
凸輪從動(dòng)件排圍繞柱狀凸輪的角度布置圖10和11顯示了凸輪從動(dòng)件排圍繞柱狀凸輪的兩種角度布置。
在圖10所示的凸輪從動(dòng)件排的角度布置中，兩排凸輪從動(dòng)件排11a，即第一和第二凸輪從動(dòng)件排繞著柱狀凸輪21的旋轉(zhuǎn)軸線21a以90°間隔排列。基座1具有一臺(tái)階狀頂部，該頂部包括一水平上表面1a，一水平下表面1b，和與上表面1a和下表面1b相連的垂直側(cè)面1c。一可動(dòng)件3支撐在直線引導(dǎo)件5上并通過(guò)其被引導(dǎo)進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，其中直線引導(dǎo)件5在上表面1a上延伸?？蓜?dòng)件3在上表面1a和下表面1b上水平延伸?？蓜?dòng)件3位于下表面1b上的端部保持有一柱狀凸輪21。該柱狀凸輪21的外圓周面對(duì)下表面1b和連接上表面1a與下表面1b的側(cè)面1c。由直線排列的凸輪從動(dòng)件11形成的第一凸輪從動(dòng)件排11a設(shè)置在垂直側(cè)面1c上，其中的凸輪從動(dòng)件11的旋轉(zhuǎn)軸線水平延伸。由直線排列的凸輪從動(dòng)件11形成的第二凸輪從動(dòng)件排11a設(shè)置在水平下表面1b上，其中的凸輪從動(dòng)件11的旋轉(zhuǎn)軸線垂直延伸。形成這兩排凸輪從動(dòng)件排11a的凸輪從動(dòng)件11的旋轉(zhuǎn)軸線與柱狀凸輪21的旋轉(zhuǎn)軸線21a以直角相交。這樣，凸輪從動(dòng)件11的凸輪滾子12必定能夠在凸輪槽23的側(cè)面23a和23b上滾動(dòng)。
在圖11所示的凸輪從動(dòng)件排的角度布置中，兩排凸輪從動(dòng)件排11a，即由直線排列凸輪從動(dòng)件11構(gòu)成的第一和第二凸輪從動(dòng)件排繞著柱狀凸輪21的旋轉(zhuǎn)軸線21a以30°間隔排列。基座1具有一臺(tái)階狀頂部，一設(shè)置有V形槽1d的下表面1b，其中V形槽由具有150°夾角的兩個(gè)傾斜表面限定而成。該第一和第二凸輪從動(dòng)件排11a分別在V形槽1d的兩個(gè)傾斜表面上延伸。形成這兩排凸輪從動(dòng)件排11a的凸輪從動(dòng)件11的旋轉(zhuǎn)軸線與柱狀凸輪21的旋轉(zhuǎn)軸線21a相交。這樣，凸輪從動(dòng)件11的凸輪滾子12必定能夠在凸輪槽23的側(cè)面23a和23b上滾動(dòng)。
凸輪從動(dòng)件排之間的相位關(guān)系圖12和14柱狀凸輪的圓周展開(kāi)圖。在各圖中，顯示了兩排凸輪從動(dòng)件排11a和11b間的相位關(guān)系實(shí)例。圖13A和13B分別是沿圖12中的線A-A和線B-B的剖視圖。圖15A和15B分別是沿圖14中的線A-A和線B-B的剖視圖。
參見(jiàn)圖12，顯示了一柱狀凸輪21，在其圓周及旋轉(zhuǎn)方向上具有一均勻螺旋形狀的凸輪槽23，該凸輪槽23具有大約1.5轉(zhuǎn)的長(zhǎng)度，即550°的旋轉(zhuǎn)角度。凸輪從動(dòng)件排11a和11b設(shè)置成這兩排凸輪從動(dòng)件排11a和11b的相應(yīng)凸輪從動(dòng)件11在柱狀凸輪的旋轉(zhuǎn)方向具有60°的相位差。更特別地，第二凸輪從動(dòng)件排11b的凸輪從動(dòng)件11以60°的相位角落后于第一凸輪從動(dòng)件排11a的相應(yīng)凸輪從動(dòng)件11。凸輪從動(dòng)件排11a和11b的凸輪從動(dòng)件11以相等的間距P3設(shè)置，該間距P3設(shè)置成在柱狀凸輪21的每一整轉(zhuǎn)中，只有一個(gè)凸輪從動(dòng)件11與凸輪槽23的前方引導(dǎo)部分23c嚙合。
第一凸輪從動(dòng)件排11a的凸輪從動(dòng)件11的凸輪滾子總是在凸輪槽23的側(cè)面23a和23b之一上滾動(dòng)，即在該實(shí)例中是在圖12所示的位于左側(cè)的側(cè)面23a上滾動(dòng)。另一方面，第二凸輪從動(dòng)件排11b的凸輪從動(dòng)件11的凸輪滾子總是在凸輪槽23的側(cè)面23a和23b中的另一個(gè)上滾動(dòng)，即在該實(shí)例中是在圖12所示的位于右側(cè)的側(cè)面23b上滾動(dòng)。這樣，屬于凸輪從動(dòng)件排11a、11b之一的凸輪從動(dòng)件11以60°的相位差同時(shí)在凸輪槽23上滾動(dòng)，從而阻止凸輪從動(dòng)件11和凸輪槽23的側(cè)面23a和23b間的松動(dòng)引起的自由軸向運(yùn)動(dòng)。應(yīng)當(dāng)注意的是當(dāng)?shù)谝煌馆啅膭?dòng)件排11a的前一凸輪從動(dòng)件11與凸輪槽23的后方引導(dǎo)部分23d分離時(shí)，第一凸輪從動(dòng)件排11a的相鄰?fù)馆啅膭?dòng)件11由前方引導(dǎo)部分23c引導(dǎo)進(jìn)入凸輪槽23中并與側(cè)面23a嚙合。利用與凸輪槽23的側(cè)面23b嚙合的第二凸輪從動(dòng)件排11b的凸輪從動(dòng)件11和剛與凸輪槽23的側(cè)面23a嚙合的第一凸輪從動(dòng)件排11a的下一凸輪從動(dòng)件11，可以阻止柱狀凸輪21的自由軸向運(yùn)動(dòng)。
參見(jiàn)圖14，顯示了一個(gè)柱狀凸輪21，在其圓周及旋轉(zhuǎn)方向上具有一均勻螺旋形狀的凸輪槽23，該凸輪槽23具有大約2.5轉(zhuǎn)的長(zhǎng)度，即965°的旋轉(zhuǎn)角度。第一凸輪從動(dòng)件排11a和第二凸輪從動(dòng)件排11b設(shè)置成這兩排凸輪從動(dòng)件排11a和11b的相應(yīng)凸輪從動(dòng)件11在柱狀凸輪的旋轉(zhuǎn)方向具有415°的相位差。更特別地，第二凸輪從動(dòng)件排11b的凸輪從動(dòng)件11以415°的相位角落后于第一凸輪從動(dòng)件排11a的相應(yīng)凸輪從動(dòng)件11。凸輪從動(dòng)件排11a和11b的凸輪從動(dòng)件11以相等的間距P4設(shè)置，該間距P4設(shè)置成在柱狀凸輪21的每一整轉(zhuǎn)中，只有一個(gè)凸輪從動(dòng)件11與凸輪槽23的前方引導(dǎo)部分23c嚙合。
凸輪從動(dòng)件排11a和11b的凸輪從動(dòng)件11的設(shè)置于圖12類(lèi)似。第一凸輪從動(dòng)件排11a的凸輪從動(dòng)件11的凸輪滾子總是在凸輪槽23的側(cè)面23a和23b之一上滾動(dòng)，即在該實(shí)例中是在圖14所示的位于左側(cè)的側(cè)面23a上滾動(dòng)。另一方面，第二凸輪從動(dòng)件排11b的凸輪從動(dòng)件11的凸輪滾子總是在凸輪槽23的側(cè)面23a和23b中的另一個(gè)上滾動(dòng)，即在該實(shí)例中是在圖14所示的位于右側(cè)的側(cè)面23b上滾動(dòng)。這樣，屬于凸輪從動(dòng)件排11a、11b之一的凸輪從動(dòng)件11以415°的相位差同時(shí)在凸輪槽23上滾動(dòng)，從而阻止凸輪從動(dòng)件11和凸輪槽23的側(cè)面23a和23b間的松動(dòng)引起的柱狀凸輪自由軸向運(yùn)動(dòng)。應(yīng)當(dāng)注意的是當(dāng)?shù)谝煌馆啅膭?dòng)件排11a的下一凸輪從動(dòng)件11嚙合在凸輪槽23中后，第一凸輪從動(dòng)件排11a的前一凸輪從動(dòng)件11與凸輪槽23的后方引導(dǎo)部分23d分離。利用第二凸輪從動(dòng)件排11b的凸輪從動(dòng)件11和與凸輪槽23嚙合的第一凸輪從動(dòng)件排11a的下一凸輪從動(dòng)件11，可以阻止柱狀凸輪21的自由軸向運(yùn)動(dòng)。
設(shè)置有本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的可動(dòng)工作臺(tái)組件圖16和17分別是設(shè)置有本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的可動(dòng)工作臺(tái)的局剖平面圖和局剖前視圖。
可動(dòng)工作臺(tái)組件81是一個(gè)應(yīng)用在加工機(jī)床、如加工中心上的XY型工作臺(tái)81。XY型工作臺(tái)81的必要功能是能夠沿著彼此垂直相交的X軸和Y軸方向水平移動(dòng)支撐有工件的工作臺(tái)。
為了實(shí)現(xiàn)該XY型工作臺(tái)81，兩個(gè)可動(dòng)工作臺(tái)組件(即上工作臺(tái)組件83和下工作臺(tái)組件83′)分別設(shè)置有通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置可以在基座1和1′上直線移動(dòng)的可動(dòng)件3和3′。包括在上方可動(dòng)工作臺(tái)組件83中的基座1和下方可動(dòng)工作臺(tái)組件83′的可動(dòng)件3′固定連接在一起。可動(dòng)件3和3′分別在Y軸和X軸方向直線移動(dòng)，因此上方可動(dòng)件3用作可以在X軸和Y軸方向移動(dòng)的工作臺(tái)。下方可動(dòng)工作臺(tái)組件83′的元部件用帶有符號(hào)(′)的參考標(biāo)記表示，以便于區(qū)分上可動(dòng)工作臺(tái)組件83和下方工作臺(tái)組件83′的相應(yīng)部件。
下面將描述XY型工作臺(tái)81。
XY型工作臺(tái)81包括一具有水平上表面并固定安裝在地面上的下基座1′，一對(duì)在下基座1′的上表面上延伸的下方直線引導(dǎo)件5′，一個(gè)支撐在下基座1′上并由下方直線引導(dǎo)件5′引導(dǎo)進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的中間工作臺(tái)3′，一對(duì)在中間工作臺(tái)3′上延伸的上方直線引導(dǎo)件5，以及一支撐在中間工作臺(tái)3′上并由上方直線引導(dǎo)件5引導(dǎo)進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的上工作臺(tái)3。下方直線引導(dǎo)件5′在下基座1′上沿X軸方向水平延伸，以引導(dǎo)中間工作臺(tái)3′在X軸方向上直線移動(dòng)。上方直線引導(dǎo)件5在上基座1′上沿Y軸方向水平延伸，以引導(dǎo)上工作臺(tái)3在Y軸方向上直線移動(dòng)。這樣，上工作臺(tái)3通過(guò)與中間工作臺(tái)3的直線運(yùn)動(dòng)組合而可以在X軸和Y軸方向上直線移動(dòng)。顯然，中間工作臺(tái)3′用作下方可動(dòng)工作臺(tái)組件83′的可動(dòng)件3′和上方可動(dòng)工作臺(tái)組件83的基座1。
設(shè)置有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，即上驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和下驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)分別移動(dòng)中間工作臺(tái)3′和上工作臺(tái)3。下驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在下基座1′上位于一對(duì)下方直線引導(dǎo)件5′間的上表面的中部。該下驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括排列在下方直線引導(dǎo)件5′方向的直線下方凸輪從動(dòng)件排11a′中的凸輪從動(dòng)件11′，和在圓周上設(shè)置有凸輪槽23′并可旋轉(zhuǎn)地支撐在中間工作臺(tái)3′上的柱狀凸輪21′。該柱狀凸輪21′的旋轉(zhuǎn)軸線21a′設(shè)置在下方凸輪從動(dòng)件排11a′的方向上并位于其正上方。通過(guò)這種方法，當(dāng)柱狀凸輪21′被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，下方凸輪從動(dòng)件11′依次與螺旋形的凸輪槽23′嚙合以使下工作臺(tái)3′在X軸向上直線移動(dòng)。
用于驅(qū)動(dòng)上工作臺(tái)的上驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在上基座1上位于一對(duì)上方直線引導(dǎo)件5間的上表面的中部。該上驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括排列在上方直線引導(dǎo)件5方向的直線上方凸輪從動(dòng)件排11a中的凸輪從動(dòng)件11，和在圓周設(shè)置有凸輪槽23并可旋轉(zhuǎn)地支撐在下工作臺(tái)3′上的柱狀凸輪21。該柱狀凸輪21的旋轉(zhuǎn)軸線21a設(shè)置在上方凸輪從動(dòng)件排11a的方向上并位于其正上方。通過(guò)這種方法，當(dāng)柱狀凸輪21被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，上方凸輪從動(dòng)件11依次與凸輪槽23嚙合以使上工作臺(tái)3在Y軸向上直線移動(dòng)。用于驅(qū)動(dòng)柱狀凸輪21和21′旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)31、31′是如上所述的皮帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
下面將參照附圖24描述使用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的XYZ工作臺(tái)100。圖24是顯示XYZ工作臺(tái)100的總體外形的立體圖。
在該XYZ工作臺(tái)100中，上述XY工作臺(tái)81可以在Z向上移動(dòng)。更詳細(xì)地，一對(duì)直線引導(dǎo)件102設(shè)置在Z軸基座106上。在這兩個(gè)直線引導(dǎo)件102之間，沿著直線引導(dǎo)件102直線設(shè)置有一凸輪從動(dòng)件排104。具有與上述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，基座1′制成相對(duì)于Z軸基座106的Z向可動(dòng)的形式。
利用該結(jié)構(gòu)，工作臺(tái)3不僅能夠在X向和Y向上移動(dòng)，而且還可以在Z向上移動(dòng)。
本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在輸送線上的應(yīng)用下面，將參照附圖描述本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在各種輸送線上的應(yīng)用實(shí)例。
應(yīng)用實(shí)例1圖25顯示了應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸送線的應(yīng)用實(shí)例1的平面圖。圖26顯示了圖25的A-A剖視圖；該輸送線用于傳送放置在安裝基座112上的諸如元件或工件等各種物品。
每個(gè)固定基座118設(shè)置有一對(duì)直線引導(dǎo)件120和一凸輪從動(dòng)件排126。該固定基座122還設(shè)置有一對(duì)直線引導(dǎo)件124和一凸輪從動(dòng)件排128。
在固定基座122上，設(shè)置有一可動(dòng)基座130，該基座130設(shè)置有一對(duì)直線引導(dǎo)件132和一凸輪從動(dòng)件排134。該可動(dòng)基座130具有一可旋轉(zhuǎn)的柱狀凸輪116。該柱狀凸輪116依次地與凸輪從動(dòng)件排128中的每個(gè)凸輪從動(dòng)件嚙合，可動(dòng)基座130制成可沿圖25所示的P2方向移動(dòng)。
每個(gè)安裝基座112具有一可轉(zhuǎn)動(dòng)的柱狀凸輪114。每個(gè)凸輪114與凸輪從動(dòng)件排126、134嚙合，安裝基座112可以在P1、P3或P4方向上移動(dòng)。
值得注意的是，每個(gè)直線引導(dǎo)件120、124、132的端部均是錐形的。這樣，可動(dòng)基座130能夠輕易地從一直線引導(dǎo)件移動(dòng)到另一直線引導(dǎo)件。
下面解釋該輸送線110的輸送動(dòng)作。
放置在安裝基座112上的物品被該安裝基座112在圖25所示的P1方向上輸送，并到達(dá)可動(dòng)基座130。
到達(dá)可動(dòng)基座130的物品和安裝基座112通過(guò)可動(dòng)基座130在P2方向(黑箭頭和白箭頭所示的方向)的運(yùn)動(dòng)而移動(dòng)，并到達(dá)雙點(diǎn)劃線所示的S1、S2位置。
已經(jīng)到達(dá)雙點(diǎn)劃線所示的S1、S2位置的物品，被安裝基座112進(jìn)一步在P3和P4方向上輸送。
應(yīng)用實(shí)例2圖27顯示了應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一應(yīng)用實(shí)例2的平面圖，圖28顯示了圖27的前視圖(局部剖視)。需要注意的是，與前述實(shí)例相似的結(jié)構(gòu)和功能件用相同的參考標(biāo)記表示。
該應(yīng)用實(shí)例中的安裝基座112的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)與應(yīng)用實(shí)例1中的類(lèi)似，其解釋將被省略。
下面將參照?qǐng)D27中所示的箭頭P11到P16解釋該應(yīng)用實(shí)例2中的輸送運(yùn)動(dòng)在圖27中，位于左部下側(cè)的安裝基座112在箭頭P11所示的方向移動(dòng)并當(dāng)需要時(shí)停止，以到達(dá)可動(dòng)基座130(右側(cè))。
到達(dá)可動(dòng)基座130(右側(cè))的安裝基座112，通過(guò)可動(dòng)基座(右側(cè))在P12方向上的運(yùn)動(dòng)而到達(dá)S11所示的雙點(diǎn)劃線位置。
到達(dá)S11所示的雙點(diǎn)劃線位置的安裝基座112，在箭頭P14所示的方向上移動(dòng)并當(dāng)需要時(shí)停止，以到達(dá)可動(dòng)基座130′(左側(cè))。需要注意的是，此時(shí)，可動(dòng)基座(左側(cè))130′位于圖27中S12所示的雙點(diǎn)劃線位置處。
到達(dá)可動(dòng)基座(左側(cè))130′的安裝基座112，利用可動(dòng)基座(左側(cè))130′在箭頭P16方向上移動(dòng)。
用這種方法，可以構(gòu)成如應(yīng)用實(shí)例2中所示模式的有效輸送線。
應(yīng)用實(shí)例3圖29顯示了應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一應(yīng)用實(shí)例3的平面圖，圖30顯示了一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)150正在轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)。需要注意的是，與前述實(shí)例相似的結(jié)構(gòu)和功能件用相同的參考標(biāo)記表示。
該應(yīng)用實(shí)例中的安裝基座112的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)與應(yīng)用實(shí)例1中的類(lèi)似，其解釋將被省略。但是，在應(yīng)用實(shí)例3中，一對(duì)直線引導(dǎo)件132和一凸輪從動(dòng)件排134設(shè)置在一可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)150上。
下面將參照?qǐng)D29和圖30中所示的箭頭P21到P24解釋該應(yīng)用實(shí)例2中的輸送運(yùn)動(dòng)。
在圖29中，位于中心下部的安裝基座112在箭頭P24所示的方向移動(dòng)并到達(dá)旋轉(zhuǎn)基座150。
在裝基座112到達(dá)旋轉(zhuǎn)基座150時(shí)，旋轉(zhuǎn)基座150帶著安裝基座112在反時(shí)針?lè)较蛏闲?0°，到達(dá)圖30所示狀態(tài)。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)基座150的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作完成時(shí)，安裝基座112朝圖29(圖30)中箭頭P23所示的方向移動(dòng)，并到達(dá)雙點(diǎn)劃線所示的位置S21處。
需要注意的是，安裝基座112的這種運(yùn)動(dòng)僅是作為一種實(shí)例來(lái)解釋的。
旋轉(zhuǎn)基座150可以帶著安裝基座112順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在該旋轉(zhuǎn)動(dòng)作完成后，安裝基座112可以朝圖29(圖30)中箭頭P21所示的方向移動(dòng)，或者不轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)150而使安裝基座112在圖29(圖30)中箭頭P22所示的方向上繼續(xù)移動(dòng)。
應(yīng)用實(shí)例4圖31顯示了應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一應(yīng)用實(shí)例4的平面圖，圖32顯示了該應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一應(yīng)用實(shí)例4的頂視圖。需要注意的是，與前述實(shí)例相似的結(jié)構(gòu)和功能件用相同的參考標(biāo)記表示。
上述應(yīng)用實(shí)例1到3均是平型輸送線，而該應(yīng)用實(shí)例4是一三維輸送線。
該應(yīng)用實(shí)例中的安裝基座112的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)與應(yīng)用實(shí)例1中的類(lèi)似，其解釋將被省略。
下面將參照?qǐng)D31所示的箭頭P31到P35解釋該應(yīng)用實(shí)例4中的輸送操作在圖31中，位于左側(cè)的由點(diǎn)劃線顯示的安裝基座112在箭頭P31所示的方向上移動(dòng)，并到達(dá)可動(dòng)基座130。
到達(dá)可動(dòng)基座130的安裝基座112與可動(dòng)基座130一起在P32方向(向上)移動(dòng)，到達(dá)點(diǎn)劃線所示的位置S31處。
已經(jīng)到達(dá)點(diǎn)劃線所示的位置S31處的安裝基座112在箭頭P34所示的方向移動(dòng)，到達(dá)點(diǎn)劃線所示的右側(cè)上部位置。
另外，當(dāng)安裝有安裝基座112的可動(dòng)基座130在P33方向(向下)移動(dòng)時(shí)，該安裝基座112到達(dá)點(diǎn)劃線所示的位置S32處。
到達(dá)點(diǎn)劃線所示的位置S32處的安裝基座112，在箭頭P35所示的方向上移動(dòng)，并到達(dá)點(diǎn)劃線所示的右下位置處。
應(yīng)用實(shí)例5圖33顯示了應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一應(yīng)用實(shí)例5的平面圖。需要注意的是，與前述實(shí)例相似的結(jié)構(gòu)和功能件用相同的參考標(biāo)記表示。
上述應(yīng)用實(shí)例1到3均是平型輸送線，而該應(yīng)用實(shí)例5是一與應(yīng)用實(shí)例4類(lèi)似的三維輸送線。
該應(yīng)用實(shí)例中的安裝基座112的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)與應(yīng)用實(shí)例1中的類(lèi)似，其解釋將被省略。
所在該應(yīng)用實(shí)例5中，可動(dòng)基座130可沿著直線引導(dǎo)件124移動(dòng)到位置S41至S45處。
當(dāng)可動(dòng)基座130位于位置S45處時(shí)，位于圖33左側(cè)的直線引導(dǎo)件120上的安裝基座112可以向右運(yùn)動(dòng)并到達(dá)可動(dòng)基座130上，可動(dòng)基座130上的安裝基座112也可以向左運(yùn)動(dòng)并到達(dá)直線導(dǎo)軌120上。另外，當(dāng)可動(dòng)基座130位于位置S45處時(shí)，位于圖33右側(cè)的直線引導(dǎo)件120上的安裝基座112可以向左運(yùn)動(dòng)并到達(dá)可動(dòng)基座130上，可動(dòng)基座130上的安裝基座112也可以向右運(yùn)動(dòng)并到達(dá)直線導(dǎo)軌120上。
另外，在可動(dòng)基座130位于位置S41到S45的狀態(tài)時(shí)，位于圖33右側(cè)的直線引導(dǎo)件120上的安裝基座112向左運(yùn)動(dòng)并到達(dá)可動(dòng)基座130上，可動(dòng)基座130上的安裝基座112也可以向左運(yùn)動(dòng)并到達(dá)直線導(dǎo)軌120上。
應(yīng)用實(shí)例6圖34顯示了應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一應(yīng)用實(shí)例6的前視圖，圖35顯示了應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一應(yīng)用實(shí)例6的側(cè)視圖，圖36顯示了應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一應(yīng)用實(shí)例6的俯視圖。需要注意的是，與前述實(shí)例相似的結(jié)構(gòu)和功能件用相同的參考標(biāo)記表示。該應(yīng)用實(shí)例6也是一與應(yīng)用實(shí)例4、5類(lèi)似的三維輸送線。
該應(yīng)用實(shí)例中的安裝基座112的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)與應(yīng)用實(shí)例1中的類(lèi)似，其解釋將被省略。但是，在該應(yīng)用實(shí)例6中，一可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分160設(shè)置在該裝置的上部和下部，一對(duì)直線引導(dǎo)件132和一凸輪從動(dòng)件排134設(shè)置在其前面和背面。
下面將參照?qǐng)D34和35中的箭頭P51和P52解釋該應(yīng)用實(shí)例6的輸送操作。
在圖34和35中，點(diǎn)劃線所示的安裝基座112位于最下部，即安裝基座112位于下部轉(zhuǎn)動(dòng)部分160上，其在箭頭P51所示的方向(向上)移動(dòng)，并離開(kāi)下部轉(zhuǎn)動(dòng)部分160。
已經(jīng)離開(kāi)下部轉(zhuǎn)動(dòng)部分160的安裝基座112，在箭頭P51所示的方向(向上)繼續(xù)移動(dòng)，并到達(dá)上部轉(zhuǎn)動(dòng)部分160。
當(dāng)安裝基座112到達(dá)上部轉(zhuǎn)動(dòng)部分160，該轉(zhuǎn)動(dòng)部分160旋轉(zhuǎn)180°。
當(dāng)該上部轉(zhuǎn)動(dòng)部分160旋轉(zhuǎn)180°時(shí)，位于上部轉(zhuǎn)動(dòng)部分160上的安裝基座112在箭頭P52所示方向(向下)移動(dòng)，并離開(kāi)上部轉(zhuǎn)動(dòng)部分160。
已經(jīng)離開(kāi)上部轉(zhuǎn)動(dòng)部分160的安裝基座112，在箭頭P52所示的方向(向下)繼續(xù)移動(dòng)，并到達(dá)下部轉(zhuǎn)動(dòng)部分160。
當(dāng)安裝基座112到達(dá)下部轉(zhuǎn)動(dòng)部分160，該下部轉(zhuǎn)動(dòng)部分160旋轉(zhuǎn)180°。
應(yīng)用實(shí)例7圖37顯示了應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一應(yīng)用實(shí)例7的立體圖。需要注意的是，與前述實(shí)例相似的結(jié)構(gòu)和功能件用相同的參考標(biāo)記表示。
該應(yīng)用實(shí)例7是一個(gè)應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的電梯系統(tǒng)實(shí)例。一電梯170具有一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的柱狀凸輪(未示出)，該柱狀凸輪依次地與凸輪從動(dòng)件排126中的每個(gè)凸輪從動(dòng)件嚙合，以使電梯170上下運(yùn)動(dòng)。根據(jù)該電梯系統(tǒng)，每個(gè)電梯可以獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，所以可以構(gòu)造出一具有很高程度的自由度的電梯系統(tǒng)。
應(yīng)用實(shí)例8圖38顯示了應(yīng)用本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一應(yīng)用實(shí)例8的前視圖。需要注意的是，與前述實(shí)例相似的結(jié)構(gòu)和功能件用相同的參考標(biāo)記表示。該應(yīng)用實(shí)例8也是一與應(yīng)用實(shí)例7類(lèi)似的電梯系統(tǒng)。
在該應(yīng)用實(shí)例8中，一電梯170具有一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的柱狀凸輪(未示出)，該柱狀凸輪依次地與凸輪從動(dòng)件排126中的每個(gè)凸輪從動(dòng)件嚙合，以使電梯170上下或左右運(yùn)動(dòng)。
下面件參照?qǐng)D38中顯示的箭頭P61到P64描述該應(yīng)用實(shí)例的傳動(dòng)動(dòng)作。
在圖38中，位于右側(cè)上部的可動(dòng)基座130上的電梯170，在圖38所示的箭頭P63方向(向下)移動(dòng)，移動(dòng)到直線引導(dǎo)件120上，并當(dāng)需要時(shí)在各樓層停止。
當(dāng)電梯170在直線引導(dǎo)件120上沿箭頭P63方向(向下)繼續(xù)移動(dòng)時(shí)，其到達(dá)位于右側(cè)下部的可動(dòng)基座130上。
在電梯170到達(dá)位于右側(cè)下部的可動(dòng)基座130上后，位于右側(cè)下部的可動(dòng)基座130在箭頭P64方向(向左)移動(dòng)，并到達(dá)點(diǎn)劃線所示的位置S61。
當(dāng)可動(dòng)基座130到達(dá)點(diǎn)劃線所示的位置S61時(shí)，電梯170在箭頭P61方向(向上)移動(dòng)到直線引導(dǎo)件120上，并當(dāng)需要時(shí)在各層停止。
當(dāng)電梯170在直線引導(dǎo)件120上沿箭頭P61方向(向上)繼續(xù)移動(dòng)時(shí)，其到達(dá)位于點(diǎn)劃線所示的位置S62處的可動(dòng)基座130上。
在電梯170到達(dá)可動(dòng)基座130上時(shí)，可動(dòng)基座130從點(diǎn)劃線所示的位置S62處在箭頭P62方向(向右)移動(dòng)，電梯與可動(dòng)基座130一起到達(dá)右側(cè)上部。
盡管以其最佳實(shí)施例的方式描述了本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行下述變化和變型。
在第一實(shí)施例中，設(shè)置的那對(duì)用于支撐可動(dòng)件3的直線引導(dǎo)件5位于凸輪從動(dòng)件排11a的一側(cè)，但并不限制在那里。該對(duì)直線引導(dǎo)件5可以位于凸輪從動(dòng)件排11a的另一側(cè)，如圖18的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的前視圖中所示。當(dāng)直線引導(dǎo)件5位于如圖18所示的位置時(shí)，可動(dòng)件3可以在凸輪從動(dòng)件排11a上延伸，也可以通過(guò)凸輪從動(dòng)件排11a兩側(cè)的直線引導(dǎo)件5更穩(wěn)固地支撐。
驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)31可以是圖19的截面圖中顯示的齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，而不是該實(shí)施例中的環(huán)繞連接驅(qū)動(dòng)器。該齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一同軸地固定安裝在電機(jī)33的輸出軸33a上的小齒輪33b，一齒輪21b同軸地固定安裝在柱狀凸輪21的軸上并與小齒輪33b嚙合。電機(jī)33的旋轉(zhuǎn)力通過(guò)小齒輪33b和齒輪21b傳遞到柱狀凸輪21上來(lái)驅(qū)動(dòng)柱狀凸輪21旋轉(zhuǎn)。
電機(jī)的輸出軸也可以通過(guò)一合適的耦合裝置直接與柱狀凸輪的軸連接。
盡管第一和第二實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別設(shè)置一排和兩排凸輪從動(dòng)件排，但是本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)也可以設(shè)置三排或更多排凸輪從動(dòng)件排11a。
盡管第三實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置兩排凸輪從動(dòng)件排，但是本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)也可以設(shè)置三排或更多排平行的凸輪從動(dòng)件排11a。
盡管前述實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中包括的柱狀凸輪均設(shè)置有凸輪槽，但是該柱狀凸輪也可以設(shè)置一個(gè)螺旋凸輪隆起來(lái)代替螺旋凸輪槽。
前述實(shí)施例中描述的基座是固定安裝到地面上。該基座既可以直接固定到地面上，也可以間接地固定到地面上。例如，該基座可以固定到一設(shè)置在地面上的墻壁上，該墻壁可以是豎直的也可以是傾斜的。
該實(shí)施例中，柱狀凸輪的旋轉(zhuǎn)軸線以及凸輪從動(dòng)件排均在直線運(yùn)動(dòng)方向上延伸。但是該柱狀凸輪的旋轉(zhuǎn)軸線以及凸輪從動(dòng)件排在直線運(yùn)動(dòng)方向上延伸的概念包括以一微小角度在直線運(yùn)動(dòng)方向上延伸的情況。
通過(guò)前面的描述可以清楚的看到，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能輕易地改變可動(dòng)件的行程，并能夠保持與行程無(wú)關(guān)的基本固定的剛性，同時(shí)能夠方便維修工作和安靜地操作，并具有滿意的耐久性。包括該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的可動(dòng)工作臺(tái)組件能夠阻止由于間隙造成的可動(dòng)件的自由軸向運(yùn)動(dòng)，并以高定位精度來(lái)定位可動(dòng)件。
盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的具有一定特殊性的最佳實(shí)施例，但是還可以進(jìn)行各種改變和變型?？梢岳斫猓景l(fā)明可以在不脫離其范圍和精神的情況下進(jìn)行與這里的特定描述不同的各種實(shí)踐。
權(quán)利要求
1.一個(gè)位于兩元件之間以使它們彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩個(gè)元件中的至少一個(gè)可以被引導(dǎo)在一直線運(yùn)動(dòng)方向上直線運(yùn)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括多個(gè)可旋轉(zhuǎn)地支撐在所述兩元件之一上的滾動(dòng)凸輪從動(dòng)件，這些凸輪從動(dòng)件設(shè)置在所述直線運(yùn)動(dòng)方向上并彼此隔開(kāi)；一個(gè)可旋轉(zhuǎn)地支撐在所述兩元件中另一個(gè)上的凸輪，該凸輪圓周上設(shè)置有與所述滾動(dòng)凸輪從動(dòng)件嚙合的凸輪槽，所述凸輪的旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置在所述直線運(yùn)動(dòng)方向上；其中，通過(guò)驅(qū)動(dòng)所述凸輪旋轉(zhuǎn)和使?jié)L動(dòng)凸輪從動(dòng)件依次地與所述凸輪槽嚙合并在所述旋轉(zhuǎn)軸線方向移動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)所述兩個(gè)元件之間的彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述凸輪在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的兩端被可旋轉(zhuǎn)地支撐；所述凸輪槽形成在凸輪旋轉(zhuǎn)軸線方向的整個(gè)長(zhǎng)度的圓周上；所述凸輪槽是一個(gè)朝所述凸輪的一個(gè)圓周方向取向的螺旋槽；在與所述凸輪槽嚙合的一凸輪從動(dòng)件與所述凸輪槽分離前，一個(gè)相鄰的凸輪從動(dòng)件與該凸輪槽嚙合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于凸輪在所述旋轉(zhuǎn)軸線方向的長(zhǎng)度要短于所述元件的直線移動(dòng)行程。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述凸輪槽由一對(duì)彼此相對(duì)的內(nèi)側(cè)面和一與所述內(nèi)側(cè)面連接的底面限定而成；每個(gè)所述凸輪從動(dòng)件在所述側(cè)面的至少一個(gè)上滾動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于至少兩個(gè)凸輪從動(dòng)件同時(shí)與所述凸輪槽嚙合；這至少兩個(gè)凸輪從動(dòng)件之一在所述一對(duì)側(cè)面之一上滾動(dòng)；這至少兩個(gè)凸輪從動(dòng)件中的另一個(gè)在所述一對(duì)側(cè)面中的另一側(cè)面上滾動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于多個(gè)所述凸輪從動(dòng)件在所述直線運(yùn)動(dòng)方向上排列形成一凸輪從動(dòng)件排；至少兩個(gè)這樣的凸輪從動(dòng)件排在所述直線運(yùn)動(dòng)方向上彼此對(duì)齊地鄰接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述凸輪槽由一對(duì)彼此相對(duì)的內(nèi)側(cè)面和一與所述內(nèi)側(cè)面連接的底面限定而成；每個(gè)所述凸輪從動(dòng)件在所述側(cè)面的至少一個(gè)上滾動(dòng)；屬于某一凸輪從動(dòng)件排的所有所述凸輪從動(dòng)件在所述凸輪槽的一對(duì)側(cè)面中的任一側(cè)面上滾動(dòng)；屬于該至少兩排凸輪從動(dòng)件排之一的所有所述凸輪從動(dòng)件在所述一對(duì)側(cè)面之一上滾動(dòng)；屬于該至少兩排凸輪從動(dòng)件排中另一排的所有所述凸輪從動(dòng)件在所述一對(duì)側(cè)面中的另一側(cè)面上滾動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于凸輪槽是一錐形槽，該槽的寬度在深度方向上朝向底部變窄；所述凸輪從動(dòng)件具有一與所述錐形槽一致的錐狀柱形。
9.一個(gè)包括權(quán)利要求1所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的可動(dòng)工作臺(tái)組件，其中可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐所述凸輪從動(dòng)件的所述兩個(gè)元件之一是一個(gè)固定安裝在地面上的基座；可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐所述凸輪的所述兩個(gè)元件中的另一個(gè)是一個(gè)支撐在所述基座上的工作臺(tái)，該工作臺(tái)可以相對(duì)于該基座直線運(yùn)動(dòng)。
10.一個(gè)包括多個(gè)權(quán)利要求9所述的可動(dòng)工作臺(tái)組件的可動(dòng)工作臺(tái)組件，其中該多個(gè)可動(dòng)工作臺(tái)組件以多層方式放置，使得所述可動(dòng)工作臺(tái)組件可以在不同方向上彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于兩元件間以使它們彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)元件中的至少一個(gè)可以被引導(dǎo)進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括可旋轉(zhuǎn)地支撐在所述兩元件之一上的凸輪從動(dòng)件，凸輪從動(dòng)件排列在所述直線運(yùn)動(dòng)方向上并彼此隔開(kāi)；一可旋轉(zhuǎn)地支撐在所述兩元件中另一個(gè)上的凸輪，該凸輪圓周上設(shè)置有與所述凸輪從動(dòng)件嚙合的凸輪槽，凸輪的旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置在所述直線運(yùn)動(dòng)方向上。通過(guò)驅(qū)動(dòng)凸輪旋轉(zhuǎn)和使凸輪從動(dòng)件依次地與凸輪槽嚙合并在所述旋轉(zhuǎn)軸線方向移動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)元件間的彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)F16H1/06GK1500591SQ20031011982
公開(kāi)日2004年6月2日 申請(qǐng)日期2003年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月24日
發(fā)明者加藤平三郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社三共制作所