直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是有關(guān)于直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，包括：一個進行直線運動的變長驅(qū)動構(gòu)件，該變長驅(qū)動構(gòu)件有一個連接端；一個連接于變長驅(qū)動構(gòu)件的連接端的接合部件；以及一個進行旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件設(shè)有一個基于阿基米德螺線的軌道，所述的接合部件被限制在軌道內(nèi)滑動；其中，變長驅(qū)動構(gòu)件的直線運動帶動旋轉(zhuǎn)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明利用阿基米德螺線的原理及特性，為各種機械裝置提供直線、旋轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)換，使得各個連接部件以易于操作的方式做選擇性的外伸、內(nèi)縮和旋轉(zhuǎn)動作，整個機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡潔、合理，轉(zhuǎn)換效率高，通用性好，更適于廣泛推廣使用。
【專利說明】直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于轉(zhuǎn)變運動形態(tài)的機械傳動機構(gòu)，特別是涉及直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，將運動零部件的直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動，或?qū)⑿D(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動的驅(qū)動機構(gòu)已有多種應(yīng)用，例如門鉸、花木修剪鉗、提升桿件結(jié)構(gòu)及輪系的轉(zhuǎn)向裝置，都可做為描述直線-旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的應(yīng)用案例。在實踐中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的驅(qū)動機構(gòu)多為旋轉(zhuǎn)運動向直線運動的驅(qū)動機構(gòu)，反向轉(zhuǎn)換的應(yīng)用機構(gòu)較為少見且機構(gòu)非常復(fù)雜，轉(zhuǎn)換效率、通用性和應(yīng)用普及性也有待進一步提高。
[0003]舉例來說，一個將直線運動和旋轉(zhuǎn)運動互相轉(zhuǎn)換的典型機構(gòu)是緊固螺栓。通過旋轉(zhuǎn)螺栓端部可以使螺栓做直線運動。螺栓緊固件已在機械工程領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，但是若沒有諸如螺絲刀之類的特定工具配合，螺栓的緊固與旋松并不容易。
[0004]由此可見，上述現(xiàn)有的用于直線與旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換的驅(qū)動機構(gòu)在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。如何能創(chuàng)設(shè)一種結(jié)構(gòu)更為科學(xué)、合理、簡易，更適于將一構(gòu)件的直線運動轉(zhuǎn)換為另一構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運動的新的用于直線與旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換的驅(qū)動機構(gòu)，是當(dāng)前本領(lǐng)域的研發(fā)課題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)更為科學(xué)、合理、簡易，更適于將一構(gòu)件的直線運動轉(zhuǎn)換為另一構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運動，從而克服現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換驅(qū)動機構(gòu)的不足。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，包括:一個進行直線運動的變長驅(qū)動構(gòu)件，該變長驅(qū)動構(gòu)件有一個連接端；一個連接于變長驅(qū)動構(gòu)件的連接端的接合部件；以及一個進行旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件設(shè)有一個基于阿基米德螺線的軌道，所述的接合部件被限制在軌道內(nèi)滑動；其中，變長驅(qū)動構(gòu)件的直線運動帶動旋轉(zhuǎn)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。
[0007]作為進一步改進，所述的軌道為貫通槽。
[0008]所述的軌道為非貫通槽。
[0009]所述的變長驅(qū)動構(gòu)件為液壓缸活塞總成、氣壓缸活塞總成或電動直線運動總成。
[0010]所述的變長驅(qū)動構(gòu)件包括軸桿和驅(qū)動該軸桿的齒輪傳動總成，所述的齒輪傳動總成為齒輪齒條總成或蝸輪蝸桿總成。
[0011]所述的變長驅(qū)動構(gòu)件包括帶有螺紋端的軸桿以及設(shè)有對應(yīng)內(nèi)螺紋的支撐件，當(dāng)驅(qū)動圓桿擰進或擰出支撐件時，該驅(qū)動圓桿做直線運動。
[0012]所述的變長驅(qū)動構(gòu)件包括軸桿、電機以及連接軸桿和電機的聯(lián)軸器總成，所述的連軸器總成帶動軸桿做直線往復(fù)運動。[0013]所述的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件包括門以及連接門與門框的回轉(zhuǎn)鉸，當(dāng)變長驅(qū)動構(gòu)件直線運動時，門繞回轉(zhuǎn)鉸旋轉(zhuǎn)開閉。
[0014]本發(fā)明另提供了一種直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，包括:做直線運動的變長驅(qū)動構(gòu)件，該變長驅(qū)動構(gòu)件有一個外連端；與變長驅(qū)動部件的外連端相連的接合部件；做旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件；以及固定在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件上的耦合連接部件，該耦合連接部件設(shè)有一個基于阿基米德螺線的軌道，所述的接合部件可沿軌道滑動；當(dāng)變長驅(qū)動部件做直線運動時，帶動旋轉(zhuǎn)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。
[0015]作為進一步改進，所述的軌道為貫通槽。
[0016]所述的軌道為非貫通槽。
[0017]所述的變長驅(qū)動構(gòu)件為直線運動裝置液壓缸活塞總成、氣壓缸活塞總成或電動直線運動總成。
[0018]所述的變長驅(qū)動構(gòu)件包括軸桿和驅(qū)動該軸桿的齒輪傳動總成，所述的齒輪傳動總成為齒輪齒條總成或蝸輪蝸桿總成。
[0019]所述的變長驅(qū)動構(gòu)件包括帶有螺紋端的軸桿以及設(shè)有對應(yīng)內(nèi)螺紋的支撐件，當(dāng)驅(qū)動圓桿擰進或擰出支撐件時，該驅(qū)動圓桿做直線運動。
[0020]所述的變長驅(qū)動構(gòu)件包括軸桿、電機以及連接軸桿和電機的聯(lián)軸器總成，所述的連軸器總成帶動軸桿做直線往復(fù)運動。
[0021]所述的耦合連接部件為盤狀。
[0022]所述的耦合連接部件為矩形板狀。
[0023]所述的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件包括門以及連接門與門框的回轉(zhuǎn)鉸，當(dāng)變長驅(qū)動構(gòu)件直線運動時，門繞回轉(zhuǎn)鉸旋轉(zhuǎn)開閉。
[0024]最后，本發(fā)明還提供了一種直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，包括:一個做直線運動的變長驅(qū)動部件，該變長驅(qū)動部件有一個連接端；至少一個從變長驅(qū)動部件的連接端伸出的接合部件；以及至少一個做旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)部件，旋轉(zhuǎn)部件設(shè)有至少一個基于阿基米德螺線的軌道，各接合部件沿對應(yīng)的軌道滑動；其中，變長驅(qū)動部件的直線運動帶動旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)。
[0025]作為進一步改進，所述的接合部件為一對，每個接合部件都有兩個相對的端口，以形成4個從變長驅(qū)動部件的連接端伸出的可插入部；所述的旋轉(zhuǎn)部件為一對，每個旋轉(zhuǎn)部件各有兩個軌道，每個軌道都基于阿基米德螺線，每個可插入部各沿一條軌道滑行。
[0026]采用這樣的設(shè)計后，本發(fā)明利用阿基米德螺線的原理及特性，為各種機械裝置提供直線、旋轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)換，使得各個連接部件以易于操作的方式做選擇性的外伸、內(nèi)縮和旋轉(zhuǎn)動作，整個機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡潔、合理，轉(zhuǎn)換效率高，通用性好，更適于廣泛推廣使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。
[0028]圖1是阿基米德螺線的平面坐標(biāo)示意圖。
[0029]圖2是基于阿基米德螺線原理的導(dǎo)向軌道示意圖。
[0030]圖3是應(yīng)用本發(fā)明驅(qū)動機構(gòu)的簡易起吊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0031]圖4是應(yīng)用本發(fā)明驅(qū)動機構(gòu)的門開啟裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖5是本發(fā)明一對旋轉(zhuǎn)部件分別設(shè)置在直線運動部件的兩側(cè)以產(chǎn)生恒動扭矩的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖6是圖5中旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的正面示意圖。
[0034]圖7是圖5中接合部件運動至軌道終點的狀態(tài)示意圖。
[0035]圖8是本發(fā)明具有雙側(cè)旋轉(zhuǎn)部件及雙阿基米德螺線的分解結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0036]本發(fā)明直線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)包括一個做直線運動的變長驅(qū)動構(gòu)件和一個做旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。此變長驅(qū)動構(gòu)件具有一個連接端和一個從連接端外伸的接合部件。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件上開有一個阿基米德螺線形狀的軌道。該軌道與接合部件適配。接合部件在軌道上滑動從而使得變長驅(qū)動構(gòu)件的直線運動帶動旋轉(zhuǎn)構(gòu)件轉(zhuǎn)動。軌道形狀可以表現(xiàn)為貫通形式、非貫通形式或者其他引導(dǎo)形式。除了直接在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件上開設(shè)軌道，驅(qū)動機構(gòu)還可包括一連接部件，例如與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件固定連接的碟型或矩形支撐板架，并在該連接部件上開設(shè)阿基米德螺線形狀的軌道，通過接合部件在軌道上的滑動使直線運動轉(zhuǎn)換為另一部件的旋轉(zhuǎn)運動。 [0037]變長驅(qū)動構(gòu)件可以直接選自液壓油缸總成、氣壓缸總成或電力驅(qū)動的直線運動機構(gòu)等已知的線性運動組件。變長驅(qū)動構(gòu)件的其他的表現(xiàn)形式，也可以采用齒輪/軸類組合形式，輪系的齒輪/齒條結(jié)構(gòu)，渦輪/蝸桿結(jié)構(gòu)，甚至可以采用手動手柄操控齒輪傳動裝置，齒輪傳動裝置可以是齒輪/齒條總成或蝸桿傳動齒輪總成。另外，它還可以是一個有螺紋端的螺紋桿件和一個有內(nèi)螺紋的支撐部件相配合組成。當(dāng)螺紋端在支撐部件螺紋孔內(nèi)旋出、旋入時該螺紋桿進行的是直線運動。其他選項的案例還有，直線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)還可以由桿件、電機和用于連接該桿件和電機的連接構(gòu)件組成。根據(jù)需要使桿件做直線往復(fù)運動。變長驅(qū)動構(gòu)件可借助于任何機械設(shè)備的直線運動來驅(qū)動該部件的直線運動。
[0038]旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可以包括門和連接門及門框的鉸接構(gòu)件。因此，門可在鉸接構(gòu)件處旋轉(zhuǎn)，變長部件的直線運動對門進行選擇性的開關(guān)。廣義上講，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可以是一個鉸接的懸臂、桿系、盤形零件、輪系、軸類或其它任何可以進行旋轉(zhuǎn)運動的零部件。
[0039]請參閱圖1所示，阿基米德螺線的極坐標(biāo)數(shù)學(xué)表達(dá)式為P = α Θ，其中P為從原點O起始的半徑或徑向矢量，α為常數(shù)，Θ為弧度角，P、Θ各為極坐標(biāo)變量。給定任何一個常數(shù)α，徑向矢量長度和角度之間的變化都遵循這一常數(shù)比例關(guān)系。也就是說，上述表達(dá)式中的任意動點的角度旋轉(zhuǎn)變化與其徑向長度變化將滿足相應(yīng)的比例關(guān)系。如無特別說明，本文采用的阿基米德螺線依從公式Ρ=α Θ，適用于任何曲線或曲線的一部分。
[0040]圖2所示為符合上述公式的阿基米德螺線。做直線運動的構(gòu)件沿曲線2運動，將在各實施例中加以詳細(xì)的描述。在此例中，要使部件移動從任意弧線起點3a到終點3e范圍的一定直線距離。起點半徑P I和終點半徑P 5的長度差即為所做的直線運動長度。過渡結(jié)點3b、3c、3d及其對應(yīng)的徑向長度P2P 3、P 4可以將弧線均分為等額變量。連接點3a、3b、3c、3d、3e就會得到阿基米德螺線曲線2的近似形狀。增加過渡節(jié)點數(shù)量將得出更精確的曲線2。
[0041]更進一步，曲線2也可以用簡單的圓弧曲線加以局部近似替代。參照圖2，將軸心原點Oc偏離原來的原點0，曲線2可以具有簡單的圓弧曲線的特點。從偏移點Oc到曲線上各相應(yīng)點3a、3b、3c、3d、3e的半徑rl、r2、r3、r4、r5近似相等。因此,可以知道阿基米德螺線的局部弧段可以用一條近似圓弧曲線替換。因此一條相對平滑簡單的常規(guī)曲線也可以被用在直線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置上將機械構(gòu)件的直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動。
[0042]圖2展示的圓弧近似導(dǎo)向曲線2可用來實現(xiàn)前述的阿基米德螺線特性，在一些機械應(yīng)用上方便而有效地將直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動。
[0043]圖3所示為安裝有直線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)10的簡易起吊模型，它可以將直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動。如圖所示，直線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)10包括變長驅(qū)動構(gòu)件12,這里的構(gòu)件12例如是用于產(chǎn)生直線運動的雙作用液壓總成。直線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)10還包括旋轉(zhuǎn)構(gòu)件14，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件14與擺臂16剛性連接，用于將構(gòu)件12的直線運動轉(zhuǎn)換為擺臂16的提升擺動。
[0044]變長驅(qū)動構(gòu)件12包括活塞18。管線22和23控制活塞18兩端壓力，進而帶動變長驅(qū)動構(gòu)件12做伸縮往復(fù)運動。如圖所示，變長驅(qū)動構(gòu)件12受缸筒25的約束，限制活塞18進行直線運動。變長驅(qū)動構(gòu)件12具有連接端20，連接端通過第一接合部件24和第二接合部件26與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件14銜接。
[0045]旋轉(zhuǎn)構(gòu)件14在變長驅(qū)動構(gòu)件12和活塞18的直線運動帶動下旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件14與變長驅(qū)動構(gòu)件12和擺臂16有效接合，使得變長驅(qū)動構(gòu)件12的直線運動轉(zhuǎn)換為擺臂16的旋轉(zhuǎn)運動。如圖所示，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件14與變長驅(qū)動構(gòu)件12在轉(zhuǎn)動軸線30處相鉸接。當(dāng)變長驅(qū)動構(gòu)件12與活塞18進行直線運動時，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件就環(huán)繞著軸線30做旋轉(zhuǎn)運動。
[0046]如圖所示，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件14是圍繞軸線30做旋轉(zhuǎn)運動的圓形結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件14具有兩個阿基米德螺線形槽或軌道40、42，分別連接并受動于變長驅(qū)動構(gòu)件12的第一接合部件24、第二接合部件26。
[0047]正如之前在圖2中所描述的，軌道40和42是根據(jù)阿基米德螺線或其近似弧線制成的。因此，當(dāng)變長驅(qū)動構(gòu)件12中的活塞18做直線運動時，軌道40和42將合力通過接合部件24、26將直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)構(gòu)件14和與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件14剛性連接的擺臂16的旋轉(zhuǎn)運動。
[0048]在運行時，變長驅(qū)動構(gòu)件12由油路管線22和23控制動作。壓力油在液壓缸25內(nèi)推動活塞18以直線運動形式向外伸出?；钊?8直線運動時，位于對應(yīng)軌道40和42內(nèi)的接合部件24和26將接合力傳給旋轉(zhuǎn)構(gòu)件14。接合部件24和26沿軌道40、42滑動。
[0049]當(dāng)接合部件24和26在阿基米德螺線軌道40、42中同向運動時，共同將來自于直線運動的力傳導(dǎo)給旋轉(zhuǎn)構(gòu)件14，從而使旋轉(zhuǎn)構(gòu)件14圍繞軸線30轉(zhuǎn)動，進而使與其剛性連接的擺臂16旋轉(zhuǎn)?；钊?8在液壓缸25內(nèi)做直線收縮時會反向作用于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件14及與其固聯(lián)的擺臂16，迫使其作逆向旋轉(zhuǎn)。
[0050]請參閱圖4所示，該實施例的直線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)210，利用阿基米德螺線制成的貫通槽240將直線運動轉(zhuǎn)換為門或窗的旋轉(zhuǎn)運動。如圖所示,驅(qū)動機構(gòu)210包括第一部件、或稱變長驅(qū)動構(gòu)件212，帶有軌道或槽240的連接部件214，以及與連接部件214和變長驅(qū)動構(gòu)件212運動接合的第二部件216。
[0051]變長驅(qū)動構(gòu)件212可以采用一個齒輪輪系總成或連軸器總成220?？偝?20為變長驅(qū)動構(gòu)件212提供直線驅(qū)動力?？偝?20可以采用蝸輪/蝸桿總成，包括具有馬達(dá)222和圓桿218的電動直線驅(qū)動器?？偝?20將馬達(dá)222和驅(qū)動圓桿218連接起來，使驅(qū)動圓桿218做有選擇的往復(fù)直線運動。[0052]如圖所示，驅(qū)動圓桿218具有螺紋端?？偝?20設(shè)有與驅(qū)動圓桿218相匹配的內(nèi)螺紋。驅(qū)動圓桿218在總成220里可以以直線運動方式進出螺紋孔。當(dāng)驅(qū)動圓桿218的螺紋端在總成220的孔內(nèi)旋進旋出時，驅(qū)動圓桿218的運動為直線運動。
[0053]如圖所示，連接部件214可以是一個板結(jié)構(gòu)或非圓結(jié)構(gòu)的支撐板架。連接部件214與第二部件216例如是門或窗剛性連接。連接部件214上進一步開有阿基米德螺線形的軌道或?qū)虿?40。如圖所示，導(dǎo)向槽240與圓桿218的接合部件224相匹配。當(dāng)接合部件224沿導(dǎo)向槽240滑動時，來自圓桿218的直線運動可以使連接部件214和與其固聯(lián)的第二部件216旋轉(zhuǎn)。
[0054]圖示可知，作為門或窗的第二部件216進一步連接于鉸接合頁226以及框體228，從而使第二部件216在連接部件214帶動下旋轉(zhuǎn)。
[0055]操作時，可以采用遙控器或手動控制電機222使驅(qū)動圓桿218做直線運動。當(dāng)驅(qū)動圓桿218直線運動時，接合部件224在阿基米德導(dǎo)向槽240中滑動。接合部件224沿阿基米德導(dǎo)向槽240的直線運動帶動連接部件214轉(zhuǎn)動。因此，與盤214相連的部件216也開始相對框架228做相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)。
[0056]就單一的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件而言，單條阿基米德螺線的扭轉(zhuǎn)半徑是隨著旋轉(zhuǎn)角的變化而改變，這會直接影響旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的扭矩變化。這種變化的扭矩對直線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的動態(tài)應(yīng)用將會產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，在直線運動向旋轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)換過程中，保持直線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的恒轉(zhuǎn)矩狀態(tài)是非常必要的。
[0057]參考圖5-7所示，這是在直線旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換過程中直線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)310提供恒扭矩的實施例圖。驅(qū)動機構(gòu)310包括第一部件，或稱變長驅(qū)動構(gòu)件312、旋轉(zhuǎn)構(gòu)件314和315以及旋轉(zhuǎn)運動的執(zhí)行部件316。
[0058]變長驅(qū)動構(gòu)件312可以采用油缸/活塞總成或氣缸/活塞總成。如圖所示，油缸/活塞總成320包括油缸和活塞318?；钊?18具有連接端322，包括多個配置于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件314和315的接合部件324和326。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件314和315將第一部件312的直線運動轉(zhuǎn)換為第二部件316的旋轉(zhuǎn)運動。
[0059]圖4A展示的是直線/旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)310。如圖所示，變長驅(qū)動構(gòu)件312可以采用油缸/活塞總成320。活塞318用于直線往復(fù)運動。變長驅(qū)動構(gòu)件312包括多個設(shè)置在連接端322處的接合部件324和326，用于與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件314、315配合將活塞318的直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)構(gòu)件314和315的旋轉(zhuǎn)運動。
[0060]如圖所示，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件314上開有雙槽或雙軌道340、342，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件315包括雙槽或雙軌道344、346。軌道340、342、344和346均為圖2定義的相似阿基米德螺線。接合部件324和326各具有自活塞318向反向延伸的兩個末端，各末端分別插入與之相對應(yīng)的阿基米德螺線槽340、342、344和346中。
[0061]如圖6和7所示，阿基米德螺線槽340和342以旋轉(zhuǎn)構(gòu)件314的中心對稱排列。兩槽340、342平衡扭力變化為恒扭矩。因此，驅(qū)動臂或活塞桿318在一定長度范圍內(nèi)直線運動時，同時驅(qū)動阿基米德槽340、342并保持該驅(qū)動過程恒扭矩。
[0062]如圖5所示，安裝在接合部件324、326相對側(cè)面帶有阿基米德槽的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件314、315可以相對反向旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件314、315并不需要一致的阿基米德螺線。各獨立的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的阿基米德螺線在P=α Θ中可以有不同的常數(shù)。只要這兩個獨立旋轉(zhuǎn)構(gòu)件對于不同的角度具有相同的直線運動長度就可以相配轉(zhuǎn)動。尤其是在一個單盤上做出180°左右的阿基米德槽340、342，采用兩個旋轉(zhuǎn)構(gòu)件314、315配合即可使相對角度變化倍增為360°左右。
[0063]在操作過程中，變長驅(qū)動構(gòu)件312被動地接收缸體內(nèi)的液動或氣動壓力，壓力帶動活塞318?；钊?18被限定進行直線往復(fù)運動。從而帶動接合部件324和326進行直線運動。同時，接合部件324和326又各自限定沿著阿基米德螺線槽340、342、344、346滑動從而帶動旋轉(zhuǎn)構(gòu)件314、315旋轉(zhuǎn)。
[0064]請繼續(xù)參閱圖8，這是一個可以將第一部件或稱變長驅(qū)動構(gòu)件412的直線運動轉(zhuǎn)換成一個或多個第二部件或稱旋轉(zhuǎn)構(gòu)件414、415的旋轉(zhuǎn)運動的液力驅(qū)動直線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)410的實施例。直線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)410可以用液體壓力或氣體壓力提供驅(qū)動力。因此，可以認(rèn)定直線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)410中的變長驅(qū)動構(gòu)件412可以是一個液動缸/活塞總成，也可以是一個氣動缸/活塞總成。
[0065]變長驅(qū)動構(gòu)件412包括一個油缸436，一個與油缸436連接的活塞418，以及套筒434。變長驅(qū)動構(gòu)件412在聯(lián)接端還設(shè)有一個加長桿420。加長桿420與活塞418剛性連接，并在套筒434中做往復(fù)直線運動。變長驅(qū)動構(gòu)件412還包括一組橫向穿銷或稱接合部件424、426，從加長桿420向外橫向延伸并與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件414、415相互作用。
[0066]套筒434上開有多個透槽432a、432b或孔。這些在套筒434上的透槽432a、432b與接合部件424和426的位置相對應(yīng)。在操作過程中，透槽432a和432b使接合部件424、426完成直線運動，也使接合部件424、426與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件414、415有效的接合。
[0067]接合部件424、426的末端相應(yīng)配有滾輪448，保證接合部件424、426在做直線運動時其末端與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件414和415的接觸為滾動滑動。
[0068]如圖所示，兩旋轉(zhuǎn)構(gòu)件415、414沿軸線430鉸接于變長驅(qū)動構(gòu)件412的兩側(cè)。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件414、415為普通盤形結(jié)構(gòu)，每個部件又分別開有雙軌道。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件414包括雙軌道440、442，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件415包括雙軌道444、446。軌道限制各自的接合部件424和426。每個軌道440、442、444、446都為阿基米德螺線形狀以便旋轉(zhuǎn)運動進行時提供扭矩平衡保證恒定的驅(qū)動扭矩。如圖所示，阿基米德軌道440、442的開設(shè)方向與軌道444、446相反，以便旋轉(zhuǎn)構(gòu)件414和415傳遞到連接部件上的扭矩平衡。
[0069]在操作過程中，變長驅(qū)動構(gòu)件412有選擇的接收缸體436中的液壓或氣壓。壓力作用于活塞418，使活塞418在套管434中做直線往復(fù)運動。同時與活塞418剛性連接的加長桿420在套管434中進行直線運動。因此，接合部件424和426與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件414和415相接合并被限制沿著各自的阿基米德螺線軌道440、442、444、446滑動。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件414和415圍繞著軸線430旋轉(zhuǎn)以轉(zhuǎn)換直線運動為旋轉(zhuǎn)運動。
[0070]應(yīng)用阿基米德螺線原理的直線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的思路還可以進一步擴展到其他實施案例。例如，出于安全考慮，直線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的可以包括一個帶有阿基米德螺旋槽的擺頭。應(yīng)用時，阿基米德螺旋槽內(nèi)滑動的滑桿的終端帶有自鎖鉤。當(dāng)受力方向向下時，自鎖鉤會提供一向下的力將擺頭置于下方位置。由于滑桿受到彈簧的向上回彈力作用，擺頭在線性力作用下向上轉(zhuǎn)動。
[0071]在另一個實施例中，阿基米德直線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)相對轉(zhuǎn)角增大的特點可以用于驅(qū)動四連桿機構(gòu)。因此，一對相同的非圓形狀的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件或阿基米德支架將被共同地安裝在第一部件或滑動部件的同一側(cè)。當(dāng)有螺紋的滑動部件被手動曲柄或馬達(dá)驅(qū)動時，在相同的阿基米德槽里的帶著滾軸的垂直棒將帶動聯(lián)動裝置上下運動。聯(lián)動裝置最高點和最低點之間的旋轉(zhuǎn)角度是單一阿基米德旋轉(zhuǎn)角的兩倍。此外，在螺桿擰動過程中相關(guān)的連接位置會自動的自行鎖死。
[0072]本發(fā)明用于直線與旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換的驅(qū)動機構(gòu)主要包括做直線運動的變長驅(qū)動構(gòu)件，以及做旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。變長驅(qū)動構(gòu)件具有固定端和活動端，活動端可相對于固定端做直線運動，活動端外伸有一個以上接合部件。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件為一個以上，每個旋轉(zhuǎn)構(gòu)件上開設(shè)有一個以上基于阿基米德螺線或阿基米德螺線近似圓弧曲線的軌道。變長驅(qū)動構(gòu)件的接合部件可滑動的插入旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的對應(yīng)軌道中，二者配合將變長驅(qū)動構(gòu)件活動端的直線運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運動。
[0073]其中，變長驅(qū)動構(gòu)件可以是任何已知的線性運動組件，軌道的形式可以是貫通式、非貫通式導(dǎo)向槽或其它的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可以是盤狀、矩形板狀或鉸接的懸臂、桿系、盤形零件、輪系、軸類等任何可以進行旋轉(zhuǎn)運動的零部件。
[0074]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于包括: 一個進行直線運動的變長驅(qū)動構(gòu)件，該變長驅(qū)動構(gòu)件有一個連接端； 一個連接于變長驅(qū)動構(gòu)件的連接端的接合部件；以及 一個進行旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件設(shè)有一個基于阿基米德螺線的軌道，所述的接合部件被限制在軌道內(nèi)滑動； 其中，變長驅(qū)動構(gòu)件的直線運動帶動旋轉(zhuǎn)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于所述的軌道為貫通槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于所述的軌道為非貫通槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于所述的變長驅(qū)動構(gòu)件為液壓缸活塞總成、氣壓缸活塞總成或電動直線運動總成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于所述的變長驅(qū)動構(gòu)件包括軸桿和驅(qū)動該軸桿的齒輪傳動總成，所述的齒輪傳動總成為齒輪齒條總成或蝸輪蝸桿
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于所述的變長驅(qū)動構(gòu)件包括帶有螺紋端的軸桿以及設(shè)有對應(yīng)內(nèi)螺紋的支撐件，當(dāng)驅(qū)動圓桿擰進或擰出支撐件時，該驅(qū)動圓桿做直線運動 。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于所述的變長驅(qū)動構(gòu)件包括軸桿、電機以及連接軸桿和電機的聯(lián)軸器總成，所述的連軸器總成帶動軸桿做直線往復(fù)運動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件包括門以及連接門與門框的回轉(zhuǎn)鉸，當(dāng)變長驅(qū)動構(gòu)件直線運動時，門繞回轉(zhuǎn)鉸旋轉(zhuǎn)開閉。
9.一種直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于包括: 做直線運動的變長驅(qū)動構(gòu)件，該變長驅(qū)動構(gòu)件有一個外連端； 與變長驅(qū)動部件的外連端相連的接合部件； 做旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件；以及 固定在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件上的耦合連接部件，該耦合連接部件設(shè)有一個基于阿基米德螺線的軌道，所述的接合部件可沿軌道滑動； 當(dāng)變長驅(qū)動部件做直線運動時，帶動旋轉(zhuǎn)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于所述的軌道為貫通槽。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于所述的軌道為非貫通槽。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于所述的變長驅(qū)動構(gòu)件為直線運動裝置液壓缸活塞總成、氣壓缸活塞總成或電動直線運動總成。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于所述的變長驅(qū)動構(gòu)件包括軸桿和驅(qū)動該軸桿的齒輪傳動總成，所述的齒輪傳動總成為齒輪齒條總成或蝸輪蝸桿
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于所述的變長驅(qū)動構(gòu)件包括帶有螺紋端的軸桿以及設(shè)有對應(yīng)內(nèi)螺紋的支撐件，當(dāng)驅(qū)動圓桿擰進或擰出支撐件時，該驅(qū)動圓桿做直線運動。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于所述的變長驅(qū)動構(gòu)件包括軸桿、電機以及連接軸桿和電機的聯(lián)軸器總成，所述的連軸器總成帶動軸桿做直線往復(fù)運動。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于所述的耦合連接部件為盤狀。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于所述的耦合連接部件為矩形板狀。
18.根據(jù)權(quán)利要求9所述的直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件包括門以及連接門與門框的回轉(zhuǎn)鉸，當(dāng)變長驅(qū)動構(gòu)件直線運動時，門繞回轉(zhuǎn)鉸旋轉(zhuǎn)開閉。
19.一種直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于包括: 一個做直線運動的變長驅(qū)動部件，該變長驅(qū)動部件有一個連接端； 至少一個從變長驅(qū)動部件的連接端伸出的接合部件；以及 至少一個做旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)部件，旋轉(zhuǎn)部件設(shè)有至少一個基于阿基米德螺線的軌道，各接合部件沿對應(yīng)的軌道滑動； 其中，變長驅(qū)動部件的直線運動帶動旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于: 所述的接合部件為一對，每個接合部件都有兩個相對的端口，以形成4個從變長驅(qū)動部件的連接端伸出的可插入部； 所述的旋轉(zhuǎn)部件為一對，每個旋轉(zhuǎn)部件各有兩個軌道，每個軌道都基于阿基米德螺線，每個可插入部各沿一條軌道滑行。
【文檔編號】F16H25/18GK104019202SQ201410032888
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】崔侃, 瑪格麗特·崔·劉, 賽米歐·侃·劉 申請人:崔侃, 瑪格麗特·崔·劉, 賽米歐·侃·劉