专利名称：一种伸缩导轨系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种伸缩导轨系统，内部支撑管伸开以后形成稳定的导轨支撑体，滑动套垫管安装在内部支撑管上，随工作套管运行，并为工作套管提供运行轨道。
背景技术：
在一些自动化作业中， 需要一种使用时伸开满足一定范围内工作需求，不用时缩回到最短便于承载和搬运的伸缩导轨系统。这种应用不仅涉及到导轨支撑体的伸缩，还涉及到导轨轨道本身的伸缩，技术复杂，实现难度大。目前了解到的伸缩结构、折叠结构以及错层梯级伸缩结构均难以提供外径相同的可伸缩的平直轨道面，因此无法作为伸缩导轨使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种伸缩导轨系统，这种伸缩导轨系统伸开以后，能够为工作单元提供稳固而精确的平直导轨轨道，而且能够快速响应和精准动作以适应自动化要求，为了达到这种目标，本发明的技术方案是这样实现的一种伸缩导轨系统，包括第一节内部支撑管1、第二节内部支撑管2、滑动套垫管3、工作套管4、借力载体连接装置5、支撑管伸缩驱动丝杠6、工作套管运行驱动丝杠7、套垫管驱动块8、工作套管驱动块9、螺帽10、限位装置11、固定法兰12、滑动块13，其结构关系为第一节内部支撑管1通过固定法兰12安装在设备载体上；支撑管伸缩驱动丝杠6 —端安装在第一节内部支撑管1起始端的轴承装置内，另一端与安装在第二节内部支撑管2起始端的螺母相啮合，支撑管伸缩驱动丝杠6转动时，能够驱动第二节内部支撑管2从第一节内部支撑管1内部伸出或缩回；滑动套垫管3 安装在第一节内部支撑管1外部，其内径与第一节内部支撑管1外径相同，其长度比第一节内部支撑管1稍长；滑动套垫管3末端固定安装滑动块13，滑动块13内径与第二节内部支撑管2外径相等，滑动套垫管3能够在第一节内部支撑管1和第二节内部支撑管2外部滑动；滑动套垫管3起始端外部安装有套垫管驱动块8，套垫管驱动块8内部安装有螺帽10 ； 工作套管4安装在滑动套垫管3外部，能够在滑动套垫管3外部滑动；工作套管4起始端外部安装有工作套管驱动块9，工作套管驱动块9中安装有限位装置11和螺帽10 ；套垫管驱动块8的螺帽10与工作套管驱动块9的螺帽10中心相对应；工作套管运行驱动丝杠7包括无丝部分7-1和有丝部分7-2，无丝部分7-1 —端安装在轴承装置内，轴承装置安装在固定法兰12或直接安装在设备载体上，有丝部分7-2中心与螺帽10中心对应，在需要时能够螺帽10相啮合；其工作原理为导轨系统初始状态时，第二节内部支撑管2处于第一节内部支撑管1内腔之中，滑动套垫管3处于内部支撑管起始端，工作套管4处于滑动套垫管3起始端，套垫管驱动块8的螺帽10处于工作套管运行驱动丝杠7的无丝部分7-1，工作套管驱动块9的螺帽10处于工作套管运行驱动丝杠7的有丝部分7-2 ；支撑管伸缩驱动丝杠6在驱动电机带动下转动，推动第二节内部支撑管2从第一节内部支撑管1中伸出，当借力载体连接装置5到达借力载体并牢固连接时，支撑管伸缩驱动丝杠6停止转动并保持扭矩，导轨系统被牢牢的固定在设备载体和借力载体之间；工作套管运行驱动丝杠7在电机的带动下转动，首先推动工作套管4沿滑动套垫管3从起始端向末端运动，当工作套管4的末端快要到达滑动套垫管3的末端时，工作套管驱动块9中的限位装置11生效，将工作套管4和滑动套垫管3连接固定在一起，工作套管运行驱动丝杠7继续转动时，会带动工作套管4和滑动套垫管3—起沿内部支撑管向导轨系统末端运动，并把套垫管驱动块8的螺帽10带入到工作套管运行驱动丝杠7的有丝部分7-2 ；滑动套垫管3运动过程中，其起始端在第一节内部支撑管1外部滑动，其顶端通过滑动块13在第二节内部支撑管2外部滑动；工作套管运行驱动丝杠7继续转动，推动滑动套垫管3和工作套管4 一直向导轨系统末端运行，这个过程中，工作套管驱动块9的螺帽10逐步脱离工作套管运行驱动丝杠7 ；滑动套垫管3带着工作套管4 一直运行到第二节内部支撑管2的末端；工作套管4返回时，工作套管运行驱动丝杠7反向转动，带动滑动套垫管3向导轨系统起始端运动，工作套管4随之同步移动，在这个过程中，工作套管驱动块9的螺帽10被旋入工作套管运行驱动丝杠7 ；工作套管运行驱动丝杠7带动滑动套垫管3和工作套管4 一起向导轨系统起始端运动；当套垫管驱动块的螺帽10到达工作套管运行驱动丝杠7的无丝部分7-1时，工作套管驱动块9的限位装置 11自动解除限位，工作套管4和滑动套垫管3分开；工作套管运行驱动丝杠7继续转动时， 工作套管4沿滑动套垫管3从末端向起始端运行，直到滑动套垫管3的起始端；在工作套管运行驱动丝杠7驱动下，工作套管4能够沿滑动套垫管3动态铺设的导轨轨道往复运动；支撑管伸缩驱动丝杠6反向转动时，带动第二节内部支撑管2缩回第一节内部支撑管1之中， 缩回到位时，导轨系统回到初始状态。工作套管运行驱动丝杠7的无丝部分7-1直径小于等于有丝部分7-2的丝底直径。限位装置11包括内滑芯11-1、上固定板11-2、下固定板11_3、弹簧11_4、滚子 11-5、滚子起始窝11-6、滚子轨道11-7、弹簧仓11-8、丝杠通过孔11_9 ；上固定板11_2和下固定板11-3安装在工作套管驱动块9内部预留位置内；内滑芯11-1处于上固定板11-2和下固定板11-3之间，能够上下滑动；弹簧11-4安装在弹簧仓11-8中，其弹力使内滑芯11-1 有向上固定板11-2运动的趋势；滚子起始窝11-6和滚子轨道11-7设计在内滑芯11-1的侧面，滚子轨道11-7与滚子起始窝11-6深度相同，其表面为球面的一部分，能够与滚子11-5 外圆面完好吻合。工作套管4侧壁上，与工作套管驱动块9内限位装置11对应位置，有滚子通过孔 14，滚子通过孔14刚好允许滚子11-5通过；滑动套垫管3外壁上，与工作套管4的滚子通过孔14纵向对应位置，有滚子限位窝15，滚子限位窝15与滚子11-5外圆面完好吻合。限位装置11的工作原理是限位解除时或限位未生效时，滚子11-5处于滚子通过孔14中，被紧紧的限制在限位装置11的滚子起始窝11-6和滑动套垫管3的外壁之间；当工作套管运行驱动丝杠7转动时驱动螺帽10向上移动，会带动工作套管4沿滑动套垫管3 滑动，当滚子11-5遇到滑动套垫管3的滚子限位窝15时，滚子11-5会进入滚子限位窝15 中，内滑芯11-1就会被弹簧11-4弹起，到达上固定板11-2处停止，滚子11-5在滚子通过孔14内，被紧紧的限制在内滑芯11-1外壁和滚子限位窝15之间，从而把该工作套管4和滑动套垫管3连为相对位置不变的一体，此时为限位装置11生效状态；相反的，当工作套管运行驱动丝杠7向相反方向转动，会拉动螺帽10带动内滑芯11-1向下固定板11-3运动， 当滚子11-5进入到滚子起始窝11-6时，工作套管4和滑动套垫管3限位解除。本发明的有益效果是内部支撑管伸开后在设备载体和端部载体之间形成一个稳定可靠的导轨支撑体，滑动套垫管沿内部支撑管滑动运行动态铺设了一个精准的导轨轨道，工作套管可沿这个导轨往复直线运动。通过内部支撑管和滑动套垫管的巧妙设计，以及滑动套垫管和工作套管的独特运行驱动方式提供了一条能够伸缩的导轨系统，解决了伸缩结构固有的越来越细、轨道面越来越低的问题。这种导轨系统驱动简单，数据精确，适合于频繁搬运转场的自动化作业需求。
图1为本发明的总体原理结构图，也可作为摘要附图。
图2为本发明缩回最短的初始状态示意3为本发明内部支撑管伸出时状态示意图。图4为本发明工作套管沿滑动套垫管运行时状态示意图。图5为本发明工作套管运行到导轨中部时的状态示意图。图6为本发明工作套管运行到导轨顶部时的状态示意图。图7为本发明工作套管驱动块俯视图。图8为本发明限位装置的原理结构9为本发明限位装置未生效或解除状态示意10为本发明限位装置生效状态示意11为本发明工作套管运行驱动丝杠结构示意12为本发明图4虚线部分的局部正剖视图其中1、第一节内部支撑管2、第二节内部支撑管3、滑动套垫管4、工作套管5、借力载体连接装置6、支撑管伸缩驱动丝杠7、工作套管运行驱动丝杠7-1、无丝部分7-2、有丝部分8、套垫管驱动块9、工作套管驱动块10、螺帽11、限位装置11-1、内滑芯11-2、上固定板11-3、下固定板
11-4、弹簧11 _5、滚子11-6、滚子起始窝11-7、滚子轨道11-8、弹簧仓11-9、丝杠通过孔12、固定法兰13、滑动块14、滚子通过孔15、滚子限位窝
具体实施例方式结合图1到图12，来详细说明本发明的具体实施方式
。第一节内部支撑管1、第二节内部支撑管2、滑动套垫管3、工作套管4采用厚壁钢管制造，可采用矩形钢管也可采用圆钢管。本实施例以采用矩形钢管、导轨垂直应用为例来进行说明。第一节内部支撑管1通过固定法兰12安装到设备载体上。第一节内部支撑管1 的下端内部安装轴承装置，支撑管伸缩驱动丝杠6固定到轴承装置之中能够自由转动。第二节内部支撑管2下端内部安装螺母，螺母与支撑管伸缩驱动丝杠6啮合。工作套管运行驱动丝杠7通过轴承装置与固定法兰12连接在一起，工作套管运行驱动丝杠7能够在轴承装置中转动。图2显示了伸缩导轨系统处于初始状态的情况，第一节内部支撑管1缩回在第二节内部支撑管2内腔之中，滑动套垫管3处于第一节内部支撑管1外部，套垫管驱动块8下端靠近第一节内部支撑管1的固定法兰12，套垫管驱动块8的螺帽10处于工作套管运行驱动丝杠7无丝部分7-1 ；滑动套垫管3的末端通过滑动块13与第二节内部支撑管2的外表面滑配合；工作套管4安装在滑动套垫管3的外部，工作套管驱动块9的螺帽10与工作套管运行驱动丝杠7的有丝部分7-2相啮合，限位装置11处于未生效状态，如图9所示。图3是内部支撑管单独伸开后的示意图，为了完整的显示内部支撑管的结构，在此图中未显示滑动套垫管和工作套管。在电机驱动下，支撑管伸缩驱动丝杠6转动，推动第二节内部支撑管2的螺母沿丝杠移动，并带动第二节内部支撑管2从第一节内部支撑管 1内腔之中伸出；当借力载体连接装置5接触到借力载体并牢固连接时，支撑管伸缩驱动丝杠6保持扭矩，那么第一节内部支撑管1和第二节内部支撑管2就被牢固的树立在设备载体和借力载体之间，成为一个稳定可靠的导轨支撑体，为滑动套垫管3和工作套管4运行提供了内部支撑。此时滑动套垫管3和工作套管4都还处于导轨系统的下端。图4、图5和图6显示了工作套管4向上运行的过程，图10为限位装置11生效时的状态。如图4所示，工作套管运行驱动丝杠7在驱动电机带动下转动，首先驱动工作套管驱动块9的螺帽10向上移动，带动工作套管4沿滑动套垫管3的外部向上运行；工作套管 4快要运行到滑动套垫管3的末端时，限位装置11的滚子11-5遇到滑动套垫管3的滚子限位窝15，滚子11-5进入到滚子限位窝15中；工作套管运行驱动丝杠7继续转动，带动限位装置11的内滑芯11-1向上固定板11-2运动，并把滚子11-5紧紧的限制在内滑芯11-1和滚子限位窝15之间，此时为限位装置11生效状态，工作套管4和滑动套垫管3被连接固定在一起。如图5所示，工作套管运行驱动丝杠7继续转动，工作套管4和滑动套垫管3 —起向上运行，会把套垫管驱动块8的螺帽10带入工作套管运行驱动丝杠7的有丝部分7-2，两个螺帽10同时在工作套管运行驱动丝杠7的驱动下移动。如图6所示工作套管运行驱动丝杠7继续转动，工作套管驱动块9的螺帽10会逐步脱离工作套管运行驱动丝杠7，工作套管4在滑动套垫管3的推动下继续向上运行，一直到达导轨系统的顶端。工作套管返回时与上述过程相反，工作套管运行驱动丝杠7向相反方向转动，首先带动滑动套垫管3带着工作套管4向下运行，在这个过程中，把工作套管驱动块9的螺帽 10旋入工作套管运行驱动丝杠7，两个螺帽10同时在工作套管运行驱动丝杠7上移动；当滑动套垫管3到达第一节内部支撑管1的下端时，套垫管驱动块8的螺帽10到达了工作套管运行驱动丝杠7的无丝部分7-1不能再继续运行；工作套管运行驱动丝杠7继续转动， 将拉动限位装置11中的螺帽10向下运动，当滚子1-5到达滚子起始窝11-6位置时，滚子 11-5就会进入滚子起始窝11-6中，此时限位装置11解除限位，滑动套垫管3与工作套管4 分开；工作套管运行驱动丝杠7继续转动，工作套管4开始沿滑动套垫管3向下滑行，一直到达滑动套垫管3的下端为止。工作套管4能够沿滑动套垫管3铺设的导轨在垂直方向内往复直线运行，满足一些具体情况下的作业需求。 工作完毕时，支撑管伸缩驱动丝杠6向相反方向转动，第二节内部支撑管2缩回第一节内部支撑管1内腔之中，整个系统缩回最短，回到初始状态，方便转移和搬运。在具体应用中，导轨系统可以垂直应用，也可其他方向应用，借力载体可以是自然载体，也可以是人工载体；根据实际需要的长度来选择各管道的材料长度，内部支撑管之间、滑动套垫管和内部支撑管之间以及工作套管和滑动套垫管之间的相对滑动可采用直线轴承来减少摩擦力和活动间隙；支撑管伸缩驱动丝杠采用带刹车电机或带有保压装置的液压马达进行驱动，使导轨系统伸开后能够稳定牢固的支撑；工作套管运行驱动丝杠采用步进电机或伺服电机驱动，使其按照数据控制正向反向运行，能够精确的控制工作套管在垂直方向上的位置，实现自动化控制场合应用。
权利要求
1. 一种伸缩导轨系统，其特征是包括第一节内部支撑管(1)、第二节内部支撑管(2)、 滑动套垫管(3)、工作套管(4)、借力载体连接装置(5)、支撑管伸缩驱动丝杠(6)、工作套管运行驱动丝杠(7)、套垫管驱动块(8)、工作套管驱动块(9)、螺帽(10)、限位装置(11)、固定法兰(12)、滑动块(13)组成部分，其结构关系为第一节内部支撑管(1)通过固定法兰(12)安装在设备载体上；支撑管伸缩驱动丝杠(6)—端安装在第一节内部支撑管(1)起始端的轴承装置内，另一端与安装在第二节内部支撑管(2)起始端的螺母相啮合，支撑管伸缩驱动丝杠(6)转动时，能够驱动第二节内部支撑管(2)从第一节内部支撑管(1)内部伸出或缩回；滑动套垫管(3)安装在第一节内部支撑管(1)外部，其内径与第一节内部支撑管 (1)外径相同，其长度比第一节内部支撑管(1)稍长；滑动套垫管(3)末端固定安装滑动块(13)，滑动块(13)内径与第二节内部支撑管(2)外径相等，滑动套垫管(3)能够在第一节内部支撑管(1)和第二节内部支撑管(2)外部滑动；滑动套垫管(3)起始端外部安装有套垫管驱动块(8)，套垫管驱动块(8)内部安装有螺帽(10)；工作套管(4)安装在滑动套垫管(3)外部，能够在滑动套垫管(3)外部滑动；工作套管(4)起始端外部安装有工作套管驱动块(9)，工作套管驱动块(9)中安装有限位装置(11)和螺帽(10)；套垫管驱动块(8)的螺帽(10)与工作套管驱动块(9)的螺帽(10)中心相对应；工作套管运行驱动丝杠(7)包括无丝部分(7-1)和有丝部分(7-2)，无丝部分(7-1) —端安装在轴承装置内，轴承装置安装在固定法兰(12)或直接安装在设备载体上，有丝部分(7-2)中心与螺帽(10)中心对应， 在需要时能够螺帽(10)相啮合；导轨系统初始状态时，第二节内部支撑管(2)处于第一节内部支撑管(1)内腔之中，滑动套垫管(3)处于内部支撑管起始端，工作套管(4)处于滑动套垫管(3)起始端，套垫管驱动块(8)的螺帽(10)处于工作套管运行驱动丝杠(7)的无丝部分(7-1)，工作套管驱动块(9)的螺帽(10)处于工作套管运行驱动丝杠(7)的有丝部分 (7-2)；支撑管伸缩驱动丝杠(6)在驱动电机带动下转动，推动第二节内部支撑管(2)从第一节内部支撑管(1)中伸出，当借力载体连接装置(5)到达借力载体并牢固连接时，支撑管伸缩驱动丝杠(6)停止转动并保持扭矩，导轨系统被牢牢的固定在设备载体和借力载体之间；工作套管运行驱动丝杠(7)在电机的带动下转动，首先推动工作套管(4)沿滑动套垫管 (3)从起始端向末端运动，当工作套管(4)的末端快要到达滑动套垫管(3)的末端时，工作套管驱动块(9)中的限位装置(11)生效，将工作套管(4)和滑动套垫管(3)连接固定在一起，工作套管运行驱动丝杠(7)继续转动时，会带动工作套管(4)和滑动套垫管(3) —起沿内部支撑管向导轨系统末端运动，并把套垫管驱动块(8)的螺帽(10)带入到工作套管运行驱动丝杠(7)的有丝部分(7-2)；滑动套垫管(3)运动过程中，其起始端在第一节内部支撑管(1)外部滑动，其顶端通过滑动块(13)在第二节内部支撑管(2)外部滑动；工作套管运行驱动丝杠(7)继续转动，推动滑动套垫管(3)和工作套管(4) 一直向导轨系统末端运行， 这个过程中，工作套管驱动块(9)的螺帽(10)逐步脱离工作套管运行驱动丝杠(7)；滑动套垫管(3)带着工作套管(4) 一直运行到第二节内部支撑管(2)的末端；工作套管(4)返回时，工作套管运行驱动丝杠(7)反向转动，带动滑动套垫管(3)向导轨系统起始端运动， 工作套管(4)随之同步移动，在这个过程中，工作套管驱动块(9)的螺帽(10)被旋入工作套管运行驱动丝杠(7)；工作套管运行驱动丝杠(7)带动滑动套垫管(3)和工作套管(4) 一起向导轨系统起始端运动；当套垫管驱动块的螺帽(10)到达工作套管运行驱动丝杠(7)的无丝部分(7-1)时，工作套管驱动块(9)的限位装置(11)自动解除限位，工作套管(4)和滑动套垫管C3)分开；工作套管运行驱动丝杠(7)继续转动时，工作套管(4)沿滑动套垫管 (3)从末端向起始端运行，直到滑动套垫管(3)的起始端；在工作套管运行驱动丝杠(7)驱动下，工作套管(4)能够沿滑动套垫管C3)动态铺设的导轨轨道往复运动；支撑管伸缩驱动丝杠(6)反向转动时，带动第二节内部支撑管( 缩回第一节内部支撑管(1)之中，缩回到位时，导轨系统回到初始状态。
2.根据权利要求1所述的一种伸缩导轨系统，其特征是工作套管运行驱动丝杠(7) 的无丝部分(7-1)直径小于等于有丝部分(7-2)的丝底直径。
3.根据权利要求1所述的一种伸缩导轨系统，其特征是工作套管(4)侧壁上，与工作套管驱动块(9)内限位装置(11)对应位置，有滚子通过孔(14)，滚子通过孔(14)刚好允许滚子(11- 通过；滑动套垫管C3)外壁上，与工作套管(4)的滚子通过孔(14)纵向对应位置，有滚子限位窝(15)，滚子限位窝(15)与滚子(11-5)外圆面完好吻合。
4.根据权利要求1所述的一种伸缩导轨系统，其特征是限位装置(11)包括内滑芯 (11-1)、上固定板(11-2)、下固定板(11-3)、弹簧(11-4)、滚子(11_5)、滚子起始窝(11_6)、 滚子轨道(11-7)、弹簧仓(11-8)、丝杠通过孔(11-9)；上固定板(11-2)和下固定板(11_3) 安装在工作套管驱动块(9)内部预留位置内；内滑芯(11-1)处于上固定板(11-2)和下固定板(11-3)之间，能够上下滑动；弹簧(11-4)安装在弹簧仓(11-8)中，其弹力使内滑芯 (11-1)有向上固定板(11-2)运动的趋势；滚子起始窝(11-6)和滚子轨道(11-7)设计在内滑芯(11-1)的侧面，滚子轨道(11-7)与滚子起始窝(11-6)深度相同，其表面为球面的一部分，能够与滚子(11-5)外圆面完好吻合；限位解除时或限位未生效时，滚子(11-5)处于滚子通过孔(14)中，被紧紧的限制在限位装置(11)的滚子起始窝(11-6)和滑动套垫管 (3)的外壁之间，当工作套管运行驱动丝杠(7)转动时驱动螺帽(10)向上移动，会带动工作套管(4)沿滑动套垫管C3)滑动，当滚子(11- 遇到滑动套垫管(3)的滚子限位窝(15) 时，滚子(11-5)会进入滚子限位窝(15)中，内滑芯(11-1)就会被弹簧(11-4)弹起，将滚子(11-5)紧紧的压在内滑芯(11-1)外壁和滚子限位窝(15)之间，从而把该工作套管(4) 和滑动套垫管C3)连为相对位置不变的一体，此时为限位装置(11)生效状态；相反的，当工作套管运行驱动丝杠(7)向相反方向转动，会拉动螺帽(10)带动内滑芯(11-1)向下固定板(11-3)运动，当滚子(11-5)进入到滚子起始窝(11-6)时，工作套管(4)和滑动套垫管 (3)限位解除。
全文摘要
一种伸缩导轨系统，内部支撑管伸开以后形成稳定的导轨支撑体，滑动套垫管安装在内部支撑管上，随工作套管运行，并为工作套管提供运行轨道，工作套管可沿这个轨道往复直线运动。通过内部支撑管和滑动套垫管的巧妙设计，以及滑动套垫管和工作套管的独特驱动方式提供了一条能够伸缩的直线导轨系统，解决了伸缩结构固有的越来越细、轨道面越来越低的问题。这种导轨系统驱动简单，数据精确，适合于频繁搬运转场的自动化作业需求。
文档编号F16H25/20GK102287428SQ201010203380
公开日2011年12月21日 申请日期2010年6月21日 优先权日2010年6月21日
发明者朱建彬, 邢慧勇 申请人:朱建彬, 邢慧勇