CN102619945A - 多级空心丝杠同步传动伸缩机械臂 - Google Patents

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李星太
李振新
刘鹏
孟建民
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Abstract

本发明提供一种方便高效地进行航天器地面总装的多级空心丝杠同步传动伸缩机械臂，包括驱动装置、第一级丝杠、第一级螺母、第二级丝杠、第二级螺母、以及从外向内依次套装的第一级臂、第二级臂、第三级臂、第一固定座组件和第二固定座组件。驱动装置驱动第一级丝杠转动，第一级螺母将旋转运动转化成直线运动，带动第二级臂和第二级丝杠一起移动，同时，第一级丝杠通过键配合将转动传递至第二级丝杠上，第二级螺母将转动转化成直线运动，带动第三级臂相对第二级臂以同样速度直线运动，从而实现伸缩机械臂的同步伸缩运动。本发明通过多级机械臂的伸缩运动，满足了硬件产品重复性安装和移动的要求，大大提高了安装效率，适用于在狭小空间内安装工件。

Description

多级空心丝杠同步传动伸缩机械臂
技术领域
本发明涉及一种伸缩机械臂，具体是一种用于航天领域的多级空心丝杠同步传动伸缩机械臂。
背景技术
在大型航天器地面总装过程中，有一些上天硬件产品外形尺寸，重量都比较大，并且该类硬件产品需要重复性的安装和移动，同时考虑到航天器内部空间尺寸狭小，迫切需要一种可提供稳固承载，并可以进行重复性安装和移动的设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种方便高效地进行航天器地面总装的多级空心丝杠同步传动伸缩机械臂。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多级空心丝杠同步传动伸缩机械臂，包括驱动装置、第一级丝杠、第一级螺母、第二级丝杠、第二级螺母、以及从外向内依次套装的第一级臂、第二级臂、第三级臂、第一固定座组件和第二固定座组件；第一级臂、第二级臂和第三级臂的末端外侧均设有固定板，第一级臂末端外侧固定板与第一固定座组件固定连接；第一级丝杆的末端通过第一转接套筒与驱动装置连接，前端伸入第二级丝杆内孔内；第二级丝杠通过第二转接套筒与第二级丝杠末端连接，第一级螺母与第二固定座组件连接并固定在第二级臂末端外侧固定板上，第一级螺母与第一级丝杠配合；第二级丝杠前端伸入第三级臂的内腔，第二级螺母固定在第三级臂末端外侧固定板上，第二级螺母与第二级丝杠配合。
把待安装上天硬件产品固定到第三级臂前端，控制驱动装置运转，来驱动第二级臂和第三级臂同步移动，从而将上天硬件产品送到指定的安装位置。驱动装置驱动第一级丝杠转动，第一级螺母将旋转运动转化成直线运动，带动第二级臂和第二级丝杠一起移动，同时，第一级丝杠通过键配合将转动传递至第二级丝杠上，第二级螺母将转动转化成直线运动，带动第三级臂相对第二级臂以同样速度直线运动，从而实现伸缩机械臂的同步伸缩运动。
本发明所述的多级空心丝杠同步传动伸缩机械臂通过多级机械臂的伸缩运动，满足了硬件产品重复性安装和移动的要求。具有结构紧凑、成本较低、适用范围广、重量轻、可承载大载荷、操作简单、使用方便等特点，大大提高了安装效率，适用于在狭小空间内安装工件。
附图说明
图1为本发明多级空心丝杠同步传动伸缩机械臂的结构示意图。
图2为第一级丝杠的外形图。
图3为第二级丝杠的外形图。
图4为第一级丝杠与尼龙球头的连接示意图。
图5为滑动支撑组件的结构图。
图中，1-第一级丝杠，2-第一级螺母，3-第二级丝杠， 4-第二级螺母，5-第一级臂，6-第二级臂，7-第三级臂，8-第一固定座组件，9-第二固定座组件，10-固定板，11-第一转接套筒，12-第二转接套筒，13-减速器，14-电机，15-尼龙球头，16-滑动支撑组件，17-光学感应块，18-光学限位传感器，19-机械限位块，20-尼龙滑块组件，21-滚轮组件，22-尼龙座，23-铜套，24-滑轮。
具体实施方式
以下结合附图对本发明所述的多级空心丝杠同步传动伸缩机械臂做具体说明。
如图1所示，本发明所述的一种多级空心丝杠同步传动伸缩机械臂，包括驱动装置、第一级丝杠1、第一级螺母2、第二级丝杠3、第二级螺母4、以及从外向内依次套装的第一级臂5、第二级臂6、第三级臂7、第一固定座组件8和第二固定座组件9。
第一级臂5、第二级臂6和第三级臂7的末端外侧均设有固定板10，第一级臂5末端外侧固定板与第一固定座组件8固定连接。第一级臂5为固定臂，第二级臂6和第三级臂7可以分别相对于上一级臂进行伸缩运动。
第一级丝杆1的末端通过第一转接套筒11与驱动装置连接，前端伸入第二级丝杆3内孔内。如图2所示，第一级丝杠1上开有键槽，两端分别留有一段未开键槽轴伸，末端加工螺纹并通过两个十字分布销与第一转接套筒11连接，传递扭矩。
第二级丝杠3通过第二转接套筒12与第二级丝杠3末端连接，如图3所示，第二级丝杠3两端各留有一段轴伸，末端加工螺纹并通过两个十字分布销钉与第二转接套筒12连接，传递扭矩。第一级螺母2与第二固定座组件9连接并固定在第二级臂6末端外侧固定板上，第一级螺母2与第一级丝杠1配合。第二转接套筒12将第一级丝杠1的转动传递至第二级丝杆3上，同时，使第二级丝杠3与第一级螺母2可以一起作直线运动并相对第一级螺母2转动。
第二级丝杠3前端伸入第三级臂7的内腔，第二级螺母4固定在第三级臂6末端外侧固定板上，第二级螺母4与第二级丝杠3配合。
第一级丝杠1上开有键槽，第二转接套筒12上设有与第一级丝杆1上的键槽配合的键，第二转接套筒12前端与第二级丝杠3末端连接，第二转接套筒12后端通过轴承装入第二固定座组件9内腔。
驱动装置包括减速器13和电机14，第一级丝杆1末端通过第一转接套筒11与减速器13相连。
如图4所示，第一级丝杠1前端装有尼龙球头15，尼龙球头通过螺钉安装在第一级丝杠1前端光轴，对第一级丝杠在第二级丝杠内腔中运动起到保护作用。
如图5所示，第二级丝杠3前端装有滑动支撑组件16，对第二级丝杠前端变形起到限制作用。滑动支撑组件包括尼龙座22、铜套23和滑轮24，尼龙座22中部开孔并在孔边缘固定有与第二级丝杠前端连接的铜套23，尼龙座22外侧端面上装有三个滑轮24，滑动支撑组件16可以在第三级臂7内侧滑动。
在第一级臂5与第二级臂6相对应的端面上装有由光学感应块17和光学限位传感器18组成的限位机构。光学感应块17和光学限位块18配合作用，对二级臂的相对移动进行限位，可以将光学感应块17装在第一级臂5的前端内壁，将光学限位块18装在第二级臂6的末端外壁。同时，还可以第一级臂5的前端内壁和第二级臂6的末端外壁上各固定一个机械限位块19，起到机械限位作用。
在相对运动的两级臂外臂的前端内侧和内臂的末端外侧安装尼龙滑块组件20和滚轮组件21，每端周边共安装4套尼龙滑块组件20和2套滚轮组件21。尼龙滑块20组件由尼龙滑块和滑块固定座组成，滑块固定座通过螺钉与机械臂连接，且螺钉拧入深度可调，尼龙滑块螺钉固定在滑块固定座上。滚轮组件21由固定支架和滚轮组成，固定支架与机械臂连接，滚轮连接于固定支架的轴上。当伸缩机械臂由初始状态逐渐伸长到联合质心超过支撑位置时，根据杠杆原理，随着伸缩机械臂的继续伸长，臂间的摩擦阻力将快速增大，增大最快的位置是外臂的前端和内臂的末端。在相对伸缩的两级机构臂之间增加尼龙滑块组件20和滚轮组件21，对机械臂的伸缩运动起到减小摩擦阻力的作用。

Claims (7)

1.一种多级空心丝杠同步传动伸缩机械臂，其特征在于：包括驱动装置、第一级丝杠（1）、第一级螺母（2）、第二级丝杠（3）、第二级螺母（4）、以及从外向内依次套装的第一级臂（5）、第二级臂（6）、第三级臂（7）、第一固定座组件（8）和第二固定座组件（9）；
第一级臂（5）、第二级臂（6）和第三级臂（7）的末端外侧均设有固定板（10），第一级臂（5）末端外侧固定板与第一固定座组件（8）固定连接；
第一级丝杆（1）的末端通过第一转接套筒（11）与驱动装置连接，前端伸入第二级丝杆（3）内孔内；
第二级丝杠（3）通过第二转接套筒（12）与第二级丝杠（3）末端连接，第一级螺母（2）与第二固定座组件（9）连接并固定在第二级臂（6）末端外侧固定板上，第一级螺母（2）与第一级丝杠（1）配合；
第二级丝杠（3）前端伸入第三级臂（7）的内腔，第二级螺母（4）固定在第三级臂（6）末端外侧固定板上，第二级螺母（4）与第二级丝杠（3）配合。
2.根据权利要求1所述的多级空心丝杠同步传动伸缩机械臂，其特征在于：第一级丝杠（1）上开有键槽，第二转接套筒（12）上设有与第一级丝杆（1）上的键槽配合的键，第二转接套筒（12）前端与第二级丝杠（3）末端连接，第二转接套筒（12）后端通过轴承装入第二固定座组件（9）内腔。
3.根据权利要求1或2所述的多级空心丝杠同步传动伸缩机械臂，其特征在于：驱动装置包括减速器（13）和电机（14），第一级丝杆（1）末端通过第一转接套筒（11）与减速器（13）相连。
4.根据权利要求1或2所述的多级空心丝杠同步传动伸缩机械臂，其特征在于：第一级丝杠（1）前端装有尼龙球头（15）。
5.根据权利要求1或2所述的多级空心丝杠同步传动伸缩机械臂，其特征在于：第二级丝杠（3）前端装有滑动支撑组件（16），滑动支撑组件包括尼龙座（22）、铜套（23）和滑轮（24），尼龙座（22）中部开孔并在孔边缘固定有与第二级丝杠前端连接的铜套（23），尼龙座（22）外侧端面上装有三个滑轮（24）。
6.根据权利要求1或2所述的多级空心丝杠同步传动伸缩机械臂，其特征在于：在第一级臂（5）与第二级臂（6）相对应的端面上装有由光学感应块（17）和光学限位传感器（18）组成的限位机构。
7.根据权利要求1或2所述的多级空心丝杠同步传动伸缩机械臂，其特征在于：在相对运动的两级臂外臂的前端内侧和内臂的末端外侧安装尼龙滑块组件（20）和滚轮组件（21）。
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