CN106523635A - 一种螺旋伸缩装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种螺旋伸缩装置，包括驱动机构、若干级伸缩机构，伸缩机构包括螺杆及套在螺杆上的螺母，当螺杆转动时螺母可在螺杆上移动；驱动机构驱动第一级伸缩机构的螺杆转动；后级伸缩机构螺杆套在前级伸缩机构螺杆外部并与其连接，相邻螺杆之间可沿轴向相对移动，前级伸缩机构螺杆转动时带动后级伸缩机构螺杆转动；前级伸缩机构的螺母与后级伸缩机构的螺杆之间设有圆槽，圆槽内填充球体，伸缩时，前级伸缩机构螺母通过球体带动后级螺杆伸出或缩回。本发明利用多级螺旋传动，能够在有限空间内伸长到需求的长度，实现有序伸缩，利用钢球将前级伸缩机构的动力传递给后级伸缩机构，避免了螺母与螺杆通过直接接触传递动力，减少磨损，降低故障率。

Description

一种螺旋伸缩装置

技术领域

本发明属于机器人设计领域，涉及一种螺旋伸缩装置。

背景技术

巡检机器人在进行巡检时，其机身并非能准确到达所有位置，特别是对于某些机身只能在上下一个维度伸缩的机器人，当其探测目标与其探测传感器有一定的距离时，需要传感器能前后移动，以提高作业精度。

中国发明专利文献CN102235840A《一种举靶机器人升降系统》阐述了一种采用弹簧管制材料的升降系统，其定位方式为开关定位，推动杆和接力柱相互作用完成升降功能，此种装置适用与打靶过程中靶标要么升起，要么收起的应用场景，靶标质量较轻采用相互内嵌套的弹簧管制材可以满足相应需求。此种方案不适用于通过中央控制器控制连续升降的应用场景，同时在负载较重时难以保证升降机构的稳定性。

中国发明专利申请CN104942826A《一种机器人升降装置及升降方法》中公开了一种采用拉绳加多级滑轨的机器人升降方案，该装置升降时为逐级升降，对拉绳要求较高，非常实用于较大型的机器人，对于小型伸缩距离较大的机器人其稳定性会减小，此外，该发明专利申请采用拉绳升降，拉绳既作为提升动力传递使用，也是各滑臂的承重绳，在升降过程，拉绳容易晃动，使得机器人升降不够稳当。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种螺旋伸缩装置，利用多级螺旋传动，能够在有限空间内伸长到需求的长度，实现有序伸缩。

本发明提供的螺旋伸缩装置，包括驱动机构、若干级伸缩机构，该伸缩机构包括螺杆、螺母，所述螺母套在螺杆上，当螺杆转动时，螺母可在螺杆上移动；所述驱动机构驱动第一级伸缩机构的螺杆转动；后级伸缩机构的螺杆套在前级伸缩机构的螺杆外部并与其连接，相邻螺杆之间可沿轴向相对移动，前级伸缩机构螺杆转动时带动后级伸缩机构螺杆转动；前级伸缩机构的螺母与后级伸缩机构的螺杆之间设有圆槽，该圆槽内填充有球体，伸缩时，前级伸缩机构的螺母通过球体带动后级螺杆伸出或缩回。本发明采用螺旋升降，结构简单，采用逐级嵌套结构，利用螺旋传动原理，进行多级螺旋传动，能够在有限空间内伸长到需要的长度，实现有序伸缩，在小空间内具有较大的伸缩范围，结构紧凑、体积小，在前级伸缩机构螺母与后级伸缩机构螺杆之间填充球体，形成类似交叉滚子轴承结构，利用球体进行伸缩传动，有利于减少驱动机构的驱动功率。

本发明的后级伸缩机构螺杆与前级伸缩机构螺杆通过相互配合的筋、凹槽连接，该筋设置在后级伸缩机构螺杆的内表面，凹槽沿轴向设置在前级伸缩机构螺杆的外表面，所述筋插入凹槽内。筋与凹槽的配合一方面实现两级伸缩机构螺杆的连接，实现动力传递，另一面不影响伸缩机构的平移，通过筋与凹槽连接相关螺杆，实现动力传递，使得本发明仅需要一个驱动机构即可实现多级驱动，无需为每一级伸缩机构提供单独的动力机构，大大节约了资源，简化了设备结构。

本发明所述伸缩机构还包括外套筒，该外套筒与螺母连接，其中，最后一级伸缩机构的外套筒套在该级伸缩机构螺杆外，前级伸缩机构的外套筒套在后级伸缩机构外。外套筒的设置，有利于保证各级伸缩装置的相对稳定性，同时，确保直线移动，外套筒与螺母一起转动、平移。

本发明第一级伸缩机构的外套筒外套有机体外套筒，确保第一级伸缩机构外套筒移动稳定性。

本发明还包括尾级螺杆，所述尾级螺杆套在最后一级伸缩机构的螺杆外，该尾级螺杆与最后一级伸缩机构的螺母之间也设有圆槽，该圆槽内填充有球体，最后一级前级伸缩机构的螺母通过球体带动后级螺杆伸出或缩回。尾级螺杆上可安装摄像机等部件。也可以将尾级螺杆设计成与伸缩机构螺杆同步转动的形式，即，尾级螺杆的内表面设置筋，在最后一级伸缩机构的外表面设计配套的凹槽。尾级螺杆也可以设置外套筒，该外套筒紧贴尾级螺杆设置，最后一级伸缩机构的外套筒套在尾级螺杆的外套筒外。

为进一步降低驱动机构的功率，并避免设备磨损，前级伸缩机构的螺母与后级伸缩机构的螺杆之间具体间隙，前级伸缩机构螺母与后级伸缩机构螺杆之间靠填充的球体传动，避免螺母与螺杆的接触磨损。

所述圆槽由两个半圆槽组成，两个半圆槽分别位于前级伸缩机构的螺母以及后级伸缩机构的螺杆上。

为方便在圆槽内安装球体，所述圆槽上设有可移动的挡片，填充球体前移开挡片，填充好后利用挡片将圆槽封好。

优选地，所述驱动装置包括电机和齿轮组，所述电机驱动齿轮组转动，所述齿轮组驱动第一级伸缩机构螺杆转动。

本发明还提供一种螺旋伸缩装置，包括驱动机构、包括螺杆、螺母、尾杆，所述螺母套在螺杆上，所述尾杆套在所述螺杆外部，所述螺母与尾杆之间设有圆槽，该圆槽内填充有球体；伸缩时，所述驱动机构驱动所述螺杆转动，当螺杆转动时，螺母在螺杆上移动，螺母通过球体带动尾杆伸出或缩回，实现两级伸缩。

本发明采用多级螺旋筒逐级推进的方式，实现有秩序地伸缩，使其在小空间内具有较大的伸缩范围，实现了在有限空间中完成满足需求的伸长，本发明结构紧凑，质量轻，逐级联动伸缩，满足具体产品应用中要求的伸缩机构具有结构紧凑、体积小、能够在有限空间内伸长到需求的长度的要求；本发明相邻两级伸缩机构的螺母与螺杆之间填充钨钢球，利用钨钢球将前级伸缩机构的动力传递给后级伸缩机构，避免了螺母与螺杆之间通过直接接触传递动力，减少磨损，降低故障率。本发明结构简单，故障率低，成本低；体积小，传动平稳。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明俯视图。

图中：1-第一级螺杆；2-第二级螺杆；3-第三级螺杆；4-第四级螺杆；5-第一级钢球；6-第二级钢球；7-第三级钢球；8-第一级螺母；9-第二级螺母；10-第三级螺母；11-第一级外套筒；12-第二级外套筒；13-第三级外套筒；14-第四级外套筒；15-机体外套筒；16-齿轮组；17-固定盖；18-筋。

具体实施方式

结合图1、2，图中示出的螺旋伸缩装置为四级伸缩，该螺旋伸缩装置包括由电机(图中未示出)、齿轮组11组成的驱动机构，第一级伸缩机构、第二级伸缩机构、第三级伸缩机构和第四级螺杆4。第一级伸缩机构包括第一级螺杆1、第一级螺母8、第一级外套筒11，第一级螺母8套在第一级螺杆1上，第一级外套筒11与第一级螺母8连接，第一级外套筒11套在第一级螺杆1外部，与第一级螺杆1同轴。第二级伸缩机构包括第二级螺杆2、第二级螺母9、第二级外套筒12，第二级螺母9套在第二级螺杆2上，第二级外套筒12套在第二级螺杆2外，与第二级螺杆2同轴。第三级伸缩机构包括第三级螺杆3、第三级螺母10、第三级外套筒13，第三级螺母10套在第三级螺杆3外，第三级外套筒13套在第三级螺杆3外，与第三级螺杆3同轴。

从图中可以看出，第二级螺杆2套在第一级螺杆1外，与第一级螺杆1同轴，第一级螺杆1与第二级螺杆2通过筋18以及凹槽(图中未示出)连接，筋18设置在第二级螺杆2的内表面，凹槽开在第一级螺杆1的外表面，筋18插入凹槽内，这样，第一级螺杆转动时可以带动第二级螺杆转动，但不影响第二级螺杆的沿轴向移动；第三级螺杆3套在第二级螺杆2外，与第二级螺杆2同轴，第二级螺杆2与第三级螺杆3也通过筋以及凹槽连接；第四级螺杆4套在第三级螺杆3外，与第三级螺杆3同轴，第三级螺杆3与第四级螺杆4之间也是通过筋以及凹槽连接。从图中可以看出，第一级螺杆、第二级螺杆、第三级螺杆、第四级螺杆都为圆筒状，方便嵌套。需要说明的是，由于第四级螺杆不需要再推动其他螺杆移动，所以，第三级螺杆上未设置螺母，因此，第三级螺杆可用普通的圆筒状杆体代替。

第四级外套筒14同轴设置在第四级螺杆4的外部，从图中可以看出，第一级外套筒11套在第二级外套筒12外部，第二级外套筒12套在第三级外套筒13外部，第三级外套筒13套在第四级外套筒14外部，第一级外套筒11的外部还套有机体外套筒15，机体外套筒15安装在固定盖17上。为实现移动更加稳定，相邻外套筒之间也通过筋及凹槽连接，以第二级外套筒与第三级外套筒为例，第二级外套筒的内表面设置有筋，第三级外套筒的外表面设置凹槽。

如图1所示，第一级螺母8与第二级螺杆2之间设置有圆槽，一般该圆槽由两个半圆槽组成，其中一个半圆槽设在第一级螺母8上，另一个半圆槽设在第二级螺杆2上，圆槽内填充第一级钢球5，钢球一般采用钨钢球。同样，第二级螺母9与第三级螺杆3之间也有圆槽，圆槽内填充第二级钢球6，第三级螺母与第四级螺杆之间也有圆槽，圆槽内填充第三级钢球7。本发明通过钢球实现伸缩传动，相邻伸缩机构的螺母与螺杆之间可以不接触，减少磨损，本发明尤其适用于竖直方向的伸缩，所需驱动机构功率小，传动稳定，故障率低。

本发明工作时，电机驱动齿轮组16转动，齿轮组16带动第一级螺杆1转动。向外伸出：套在第一级螺杆1上的第一级螺母8前进，第一级螺母8通过第一级钢球5推动第二级螺杆2前进，与此同时，第二级螺杆2通过筋与第一级螺杆1进行嵌接，这样，第一级螺杆1带动第二级螺杆2转动；同样，第二级螺杆2转动，第二级螺母9向前平动，通过第二级钢球6推动第三级螺杆3向前平动，第三级螺杆3通过筋与第二级螺杆进行嵌接，所以第三级螺杆3也发生转动；同样，第三级螺母通过第三级钢球7推动第四级螺杆4向前平动。电机反向转动即可实现向内收缩。这样通过四级螺旋筒逐级联动推进的方式，实现有秩序的伸缩，使其在小空间内具有较大的伸缩范围。

Claims (10)

1.一种螺旋伸缩装置，包括驱动机构，其特征在于：还包括若干级伸缩机构，该伸缩机构包括螺杆、螺母，所述螺母套在螺杆上，当螺杆转动时，螺母可在螺杆上移动；所述驱动机构驱动第一级伸缩机构的螺杆转动；后级伸缩机构的螺杆套在前级伸缩机构的螺杆外部并与其连接，相邻螺杆之间可沿轴向相对移动，前级伸缩机构螺杆转动时带动后级伸缩机构螺杆转动；前级伸缩机构的螺母与后级伸缩机构的螺杆之间设有圆槽，该圆槽内填充有球体，伸缩时，前级伸缩机构的螺母通过球体带动后级螺杆伸出或缩回。

2.如权利要求1所述的螺旋伸缩装置，其特征在于：后级伸缩机构螺杆与前级伸缩机构螺杆通过相互配合的筋、凹槽连接，该筋设置在后级伸缩机构螺杆的内表面，凹槽沿轴向设置在前级伸缩机构螺杆的外表面，所述筋插入凹槽内。

3.如权利要求1所述的螺旋伸缩装置，其特征在于：所述伸缩机构还包括外套筒，该外套筒与螺母连接，其中，最后一级伸缩机构的外套筒套在该级伸缩机构螺杆外，前级伸缩机构的外套筒套在后级伸缩机构外。

4.如权利要求3所述的螺旋伸缩装置，其特征在于：第一级伸缩机构的外套筒外套有机体外套筒。

5.如权利要求1所述的螺旋伸缩装置，其特征在于：还包括尾级螺杆，所述尾级螺杆套在最后一级伸缩机构的螺杆外，该尾级螺杆与最后一级伸缩机构的螺母之间也设有圆槽，该圆槽内填充有球体，最后一级前级伸缩机构的螺母通过球体带动后级螺杆伸出或缩回。

6.如权利要求1-5任一权利要求所述的螺旋伸缩装置，其特征在于：前级伸缩机构的螺母与后级伸缩机构的螺杆之间具体间隙。

7.如权利要求1-5任一权利要求所述的螺旋伸缩装置，其特征在于：所述圆槽分为两个半圆槽，两个半圆槽分别位于前级伸缩机构的螺母以及后级伸缩机构的螺杆上。

8.如权利要求1-5任一权利要求所述的螺旋伸缩装置，其特征在于：所述圆槽上设有可移动的挡片。

9.如权利要求1-5任一权利要求所述的螺旋伸缩装置，其特征在于：所述驱动机构包括电机和齿轮组，所述电机驱动齿轮组转动，所述齿轮组驱动第一级伸缩机构螺杆转动。

10.一种螺旋伸缩装置，包括驱动机构，其特征在于：还包括螺杆、螺母、尾杆，所述螺母套在螺杆上，所述尾杆套在所述螺杆外部，所述螺母与尾杆之间设有圆槽，该圆槽内填充有球体；伸缩时，所述驱动机构驱动所述螺杆转动，当螺杆转动时，螺母在螺杆上移动，螺母通过球体带动尾杆伸出或缩回。