本實(shí)用新型涉及一種運(yùn)動(dòng)副，特別涉及一種應(yīng)用于自動(dòng)化醫(yī)療儀器中的齒條副。

背景技術(shù)：

在自動(dòng)化，醫(yī)療等行業(yè)所用的執(zhí)行器中，經(jīng)常需要將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，而且要求直線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向性比較精密。比較常見(jiàn)的機(jī)構(gòu)如：齒輪+齒條副，皮帶結(jié)構(gòu)，連桿(凸輪)機(jī)構(gòu)等。在空間布局上，上述機(jī)構(gòu)中，最為小巧緊湊的就是齒條+齒輪副。

現(xiàn)有技術(shù)中，采用齒條+齒輪副傳遞直線運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，多半采用滑動(dòng)摩擦方式，但該方式無(wú)法精準(zhǔn)高效地傳遞運(yùn)動(dòng)，實(shí)效性較差。另外，齒條+齒輪副結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)齒條定位的方式，基本都是軸、套滑動(dòng)摩擦，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，如果配合過(guò)松，則出現(xiàn)很大間隙，無(wú)法確保精度；如果配合太緊，則容易出現(xiàn)卡滯不順暢的問(wèn)題，而且從壽命上，滑動(dòng)摩擦副極易出現(xiàn)磨損失效，影響整個(gè)機(jī)構(gòu)的壽命。

在一些對(duì)空間無(wú)嚴(yán)格限制的場(chǎng)合可以采用齒輪+齒條+直線導(dǎo)軌+滑塊的結(jié)構(gòu)，將齒條固定在其中一個(gè)運(yùn)動(dòng)副上，但該方式結(jié)構(gòu)臃腫、體積巨大、不緊湊、價(jià)格昂貴，而且很難實(shí)現(xiàn)圓管狀導(dǎo)軸的定位。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種滑動(dòng)與滾動(dòng)相結(jié)合且使用壽命長(zhǎng)、占用空間小的能效轉(zhuǎn)換率高的齒條副。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：

本實(shí)用新型的能效轉(zhuǎn)換率高的齒條副，包括設(shè)置于花鍵母殼體內(nèi)的滑道中且端部可穿過(guò)該殼體上下端面呈圓管狀的導(dǎo)軸和固定在該導(dǎo)軸的外壁上且沿該導(dǎo)軸的軸線延伸的齒條以及將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給所述齒條的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在所述的導(dǎo)軸上與所述齒條相對(duì)稱的另一側(cè)外壁上開(kāi)設(shè)有沿該導(dǎo)軸的軸線延伸的導(dǎo)槽，在與該導(dǎo)槽相對(duì)的所述滑道內(nèi)壁上的部分段開(kāi)設(shè)有滾珠窗孔，在與該滾珠窗孔相對(duì)的花鍵母殼體內(nèi)，設(shè)有至少一個(gè)與所述齒條處于同一平面且內(nèi)裝有若干個(gè)鋼珠的循環(huán)滾道，所述鋼珠上小于半球的球冠部分可穿過(guò)所述滾珠窗孔置于所述導(dǎo)槽中。

所述循環(huán)滾道為兩個(gè)，其間以上下排列、相互獨(dú)立方式設(shè)置。

所述循環(huán)滾道內(nèi)鋼珠滾動(dòng)的軌跡形狀為橢圓形。

所述循環(huán)滾道為由高強(qiáng)度的軸承鋼加工而成的鑲芯，該鑲芯固定在由前殼與后殼組裝而成的所述花鍵母殼體內(nèi)。

所述齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為可將齒輪壓緊在所述齒條上的具有彈性結(jié)構(gòu)的齒輪壓緊組件。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型在花鍵母殼體內(nèi)設(shè)置可將導(dǎo)軸由現(xiàn)有技術(shù)中的滑動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)改進(jìn)為滾動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)的內(nèi)裝有若干個(gè)鋼珠的循環(huán)滾道，并且將該循環(huán)滾道和通過(guò)齒條為所述導(dǎo)軸提供動(dòng)能的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在同一個(gè)平面內(nèi)。該結(jié)構(gòu)能縮小花鍵母殼體的厚度，使其在較小空間下使用得以實(shí)現(xiàn)，有利于整機(jī)產(chǎn)品的小型化。導(dǎo)軸在滑道中采用滾動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)可大大降低導(dǎo)軸的磨損，提高其使用壽命。另外，在導(dǎo)軸上設(shè)置可使所述鋼珠部分嵌入的導(dǎo)槽，又使得圓管狀的導(dǎo)軸在直線運(yùn)動(dòng)中不會(huì)出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。本實(shí)用新型可使采用該齒條副的整機(jī)產(chǎn)品動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)運(yùn)行順滑、精準(zhǔn)、高效和耐久。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型側(cè)視圖。

圖2為圖1中拆除花鍵母前殼后的示意圖。

圖3為圖2中A－A剖視圖。

圖4為圖1的左視圖。

圖5為多個(gè)本實(shí)用新型并列使用時(shí)的示意圖。

附圖標(biāo)記如下：

花鍵母殼體1、前殼11、后殼12、齒輪軸孔13、滑道14、滾珠窗孔15、導(dǎo)軸2、導(dǎo)槽21、齒條3、齒輪壓緊組件4、齒輪41、壓縮彈簧42、循環(huán)滾道5、鋼珠51、芯體52。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的能效轉(zhuǎn)換率高的齒條副，是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，其采用的是經(jīng)典的齒輪－齒條運(yùn)動(dòng)副機(jī)構(gòu)。其結(jié)合了滑動(dòng)摩擦的空間小和滾動(dòng)摩擦的高效率、高使用壽命的優(yōu)點(diǎn)，在增加精度及使用壽命的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了體積最小化。

如圖1、2、3、4所示，其由銅質(zhì)的花鍵母殼體1、圓管狀的導(dǎo)軸2、固定在導(dǎo)軸2的外壁上且沿該導(dǎo)軸2的軸線延伸的齒條3、將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給所述齒條3的齒輪41傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和使導(dǎo)軸2在滑道14中以滾動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)上下移動(dòng)的滾珠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。

所述花鍵母殼體1由前殼11和后殼12以拆裝式結(jié)構(gòu)組裝而成，在前殼11與后殼12的內(nèi)側(cè)設(shè)有由上至下貫穿的槽孔，將前殼11與后殼12裝配好后，所述的槽孔合并構(gòu)成容置所述導(dǎo)軸2的滑道14。在其前殼11與后殼12上還設(shè)有由前至后方向延伸的齒輪軸孔13，該齒輪軸孔13可以為貫通前殼11與后殼12的通孔。

所述齒輪41傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為可將齒輪41壓緊在所述齒條3上的具有彈性結(jié)構(gòu)的齒輪壓緊組件4。該壓緊組件由安裝在花鍵母殼體1內(nèi)的且位于齒條3一側(cè)的活動(dòng)支架、安裝在該活動(dòng)支架上的齒輪41和可使該活動(dòng)支架在垂直于齒條3的方向上產(chǎn)生位移并使其上的齒輪41與齒條3適配嚙合的壓縮彈簧42。所述齒輪41的輪軸位置與設(shè)置于所述殼體1上的齒輪軸孔13相對(duì)應(yīng)。

所述滾珠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由上下排列相互獨(dú)立設(shè)置的兩個(gè)循環(huán)滾道5、填充在每個(gè)循環(huán)滾道5內(nèi)的若干個(gè)鋼珠51、開(kāi)設(shè)于所述滑道14上的滾珠窗孔15和設(shè)置于導(dǎo)軸2外壁上的導(dǎo)槽21構(gòu)成。

所述循環(huán)滾道5是由高強(qiáng)度的軸承鋼加工制作的一個(gè)芯體52(又稱鑲芯)，該芯體52采用螺釘、膠粘或鑲嵌方式固定在所述花鍵母殼體1內(nèi)。所述循環(huán)滾道5與所述齒條3以導(dǎo)軸2為軸相對(duì)設(shè)置，循環(huán)滾道5內(nèi)的鋼珠51滾動(dòng)一圈形成的軌跡形狀為橢圓形。

所述滾珠窗孔15為開(kāi)設(shè)于滑道14壁上的呈長(zhǎng)條形的通孔，該滾珠窗孔15與所述的循環(huán)滾道5相鄰，其寬度小于鋼珠51的直徑，所述導(dǎo)槽21與該滾珠窗孔15相對(duì)，導(dǎo)槽21的寬度優(yōu)選略小于滾珠窗孔15的寬度(即所述鋼珠51上小于半球的球冠部分可穿過(guò)所述滾珠窗孔15嵌入所述導(dǎo)槽21中)，該導(dǎo)槽21沿導(dǎo)軸2的外壁貫穿其上下。

本實(shí)用新型中所述的齒輪41傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可保證齒輪41、齒條3、導(dǎo)軸2和鋼珠51之間在整個(gè)結(jié)構(gòu)運(yùn)行過(guò)程緊湊無(wú)間隙，在齒輪壓緊組件4的作用下，齒輪41通過(guò)齒條3將導(dǎo)軸2緊壓在循環(huán)滾道5內(nèi)的鋼珠51上，即循環(huán)滾道5內(nèi)位于滾珠窗孔15段的鋼珠51上的球冠部分穿過(guò)所述的滾珠窗孔15適配嵌入導(dǎo)軸2上的導(dǎo)槽21中，這樣，既可使導(dǎo)軸2以滾動(dòng)方式沿滑道14作直線運(yùn)動(dòng)，又可使其在垂直于軸線方向和其圓周方向上同時(shí)受到約束。

工作時(shí)，兩個(gè)循環(huán)滾道5內(nèi)的鋼球沿所述滾道做循環(huán)滾動(dòng)，該結(jié)構(gòu)為整個(gè)運(yùn)動(dòng)副提供了一個(gè)滾動(dòng)摩擦的環(huán)境。

如圖5所示，將多個(gè)本實(shí)用新型并排組合后，再應(yīng)用于多種醫(yī)療儀器中，其相鄰齒條3副之間無(wú)逢銜接、組合結(jié)構(gòu)體積小、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、噪音小和使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)即可顯現(xiàn)，通常組合使用多用于醫(yī)療儀器的取樣臂中。

以下對(duì)本實(shí)用新型的有益效果作進(jìn)一步說(shuō)明：

1、為直線運(yùn)動(dòng)提供一個(gè)相對(duì)順暢精確的滑道14，其采用滾動(dòng)摩擦的方式，定位直線運(yùn)動(dòng)副。

2、為限制軸狀直線運(yùn)動(dòng)件在直線運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。其采用鋼珠51+導(dǎo)槽21的方式，限制了導(dǎo)軸2的旋轉(zhuǎn)自由度。

3、由于空間限制，尤其是在垂直于齒條3和導(dǎo)軸2所在平面的方向，在很多場(chǎng)合有嚴(yán)格的要求，即要求花鍵母殼體1的厚度要非常薄，為實(shí)現(xiàn)如此薄的空間內(nèi)加入循環(huán)滾珠，其將循環(huán)滾道5設(shè)置在與齒條3位于同一平面內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)了薄型花鍵母滾動(dòng)摩擦的目的。

4、由于花鍵母本體材料為銅，如果作為滾道的受力端，硬度不足以克服扭矩，為提高壽命，本實(shí)用新型將花鍵母殼體1從中間分開(kāi)，內(nèi)部嵌入一高硬度軸承鋼的鑲芯，作為工作端的滾動(dòng)滑道14。

5、為使齒輪41齒條3有預(yù)壓效果，保證導(dǎo)槽21與鋼珠51緊密接觸，在齒輪41后面設(shè)有彈簧，使齒輪41齒條3一直處于頂緊狀態(tài)。

6、為保證鋼珠51不脫出滾道，其在花鍵母殼體1內(nèi)的滑道14壁上開(kāi)設(shè)滾珠窗孔15，使鋼球上小于半球的部分球冠穿過(guò)該滾珠窗孔15緊密嵌入所述的導(dǎo)槽21中。

本實(shí)用新型可解決以下問(wèn)題：

1、實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力到直線運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。

2、使得運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)順暢、精確、高使用壽命。

3、限制軸狀直線運(yùn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)自由度。

4、在狹小運(yùn)動(dòng)空間中實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦。

5、為鋼珠51提供一套順滑的循環(huán)滾道5。

6、使齒輪41與齒條3有良好接觸，產(chǎn)生預(yù)壓。

7、保證鋼珠51不脫出。