CN106737815B - 一种基于滑轮装置的旋转机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于滑轮装置的旋转机构，包括关节臂Ⅰ以及关节臂Ⅱ，关节臂Ⅰ、关节臂Ⅱ上分别设有U型夹Ⅰ以及U型夹Ⅱ，U型夹Ⅰ和U型夹Ⅱ的端部通过轴Ⅰ穿插而转动连接，所述轴Ⅰ上转动连接有滑轮，滑轮设有两个滑槽，两个滑槽分别固定一根钢丝绳的一端，其中一根钢丝绳从滑轮相应滑槽的上端穿出，另一根钢丝绳从另一个滑槽的下端穿出，并且两根钢丝绳的另一端与设在关节臂Ⅰ一端的驱动装置连接；所述U型夹Ⅱ的中部还设有连接部，连接部与滑轮的一侧轮盘连接，U型夹Ⅱ与关节臂Ⅱ固定，本发明的整体结构紧凑、安装调整简单、径向尺寸小和关节臂运动范围比较大，便于在真空狭小装置内的检测维护。

Description

一种基于滑轮装置的旋转机构
技术领域
本发明涉及机器人的关节臂，特别涉及一种基于滑轮装置的旋转机构。
背景技术
近年来，随着机器人结构性能要求越来越高，机器人技术变得越来越复杂化、多样化。其中具有多关节柔性臂的机器人是未来发展的一个重要方向，该类机器人要求具有重量轻、悬臂长、径向尺寸小和驱动力矩大等特点，并且可在极其狭小的空间中工作，有时候还要求在高真空、核聚变等复杂环境中工作。这样无疑对机器人的关节设计提出了更高的要求。机器人运动关节是机器人最基础的部件，其设计合理性直接影响到机器人工作性能。
目前，国内外对这种机器人研究有了很大的进展，也具有很高的参考价值。但是大多数机器人关节处结构相对臂部径向尺寸大，整体结构不协调，可达运动空间小，无法进行关节臂的耦合运动，严重影响到机器人在狭小空间内检测和维护工作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于滑轮装置的旋转机构，该机构驱动力矩大、径向尺寸小、可以进行双自由度耦合运动，解决机器人在狭小空间的检测和维护困难问题。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种基于滑轮装置的旋转机构，包括关节臂I以及关节臂II，关节臂I、关节臂II上分别设有U型夹I以及U型夹II，U型夹I和U型夹II的端部通过轴I穿插而转动连接，所述轴I上转动连接有滑轮，滑轮设有两个滑槽，两个滑槽分别固定一根钢丝绳的一端，其中一根钢丝绳从滑轮相应滑槽的上端穿出，另一根钢丝绳从另一个滑槽的下端穿出，并且两根钢丝绳的另一端与设在关节臂I一端的驱动装置连接；所述U型夹II的中部还设有连接部，连接部与滑轮的一侧轮盘连接，U型夹II与关节臂II固定；
关节臂I上设有导轮装置，所述导轮装置包括固定轴以及转动连接在固定轴两端的导轮，导轮上分别设有轮槽，两根所述钢丝绳分别沿两端导轮的轮槽进入到驱动装置内，并与驱动装置连接，所述导轮的轮盘面与滑轮的轮盘面互相垂直；
U型夹I的一侧通过导轮轴转动连接一个过渡导轮，所述过渡导轮的轮盘面与导轮的轮盘面平行，且过渡导轮的轮槽顶部与相应一侧的滑轮的轮槽齐平，滑轮的另一个轮槽与位于相应一侧的导轮的轮槽齐平；
滑轮设有两个，滑轮上分别设有一个轮槽，两个滑轮通过螺钉固定在一起，所述轴I分为两部分，并分别连接U型夹I和U型夹II，两个滑轮的中心均设有孔，并且均设有套筒，所述轴I的两个部分分别与套筒转动连接，并且轴I的两个部分通过螺钉轴向固定；
滑轮的轮槽上分别设有用于固定钢丝绳端头的钢丝绳压接头，其中一个钢丝绳压接头位于靠近U型夹I的一侧，另一个钢丝绳压接头靠近U型夹II的一侧；
滑轮的轮盘面上设有钢丝绳张紧装置，钢丝绳张紧装置包括螺钉、预紧螺栓以及螺母和销轴，所述螺母固定在滑轮的轮盘面上，预紧螺栓与螺母连接，并且预紧螺栓的另一端顶住一端固定在滑轮上的销轴，销轴贯穿设在两个滑轮上相应位置的孔，并且在穿过两个滑轮的端部通过螺钉固定在另一个轮盘面上。
优选的，导轮装置的固定轴分为两根，分别为固定轴I和固定轴II，固定轴I和固定轴II之间通过紧固螺钉轴向固定，关节臂I上设有分别安装固定轴I以及固定轴II的安装孔，U型夹I的端部也设有用于固定轴I以及固定轴II穿过的安装孔，固定轴I在与关节臂I、U型夹I的连接处分别设有推力滚针轴承以及向心滚针轴承，固定轴II在与关节臂I、U型夹I的连接处分别设有推力滚针轴承以及向心滚针轴承，固定轴I、固定轴II分别在与U型夹I的连接处还设有定位套。
优选的，过渡导轮的导轮轴在与U型夹I的连接处设有向心滚针轴承以及推力轴承。
采用上述技术方案，两根钢丝绳连接在滑轮装置上的压接头内，滑轮安装在U形夹I内侧，驱动装置驱动两根钢丝绳一进一出运动，带动滑轮转动，滑轮装置带动U形夹II转动，而U形夹II与关节臂II相连，因此整个关节臂II开始做旋转运动。本发明与现有技术相比，本发明的整体结构紧凑、安装调整简单、径向尺寸小和关节臂运动范围比较大，便于在真空狭小装置内的检测维护。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明导轮装置的结构示意图；
图3是本发明过渡导轮的结构示意图；
图4是本发明滑轮的结构示意图；
图5是本发明滑轮装置的安装示意图；
图6是本发明钢丝绳张紧装置的结构示意图一；
图7是本发明钢丝绳张紧装置的结构示意图二；
图8是本发明滑轮与导轮装置的位置示意图一；
图9是本发明滑轮与导轮装置的位置示意图二。
具体实施方式
下面结合附图，通过对实施例的描述，对本发明做进一步说明：
如图1所示，本发明一种基于滑轮装置的旋转机构，包括关节臂I1以及关节臂II2，关节臂I1、关节臂II2上分别设有U型夹I3以及U型夹II4，U型夹I3和U型夹II4的端部通过轴I5穿插而转动连接，所述轴I5上转动连接有滑轮6，滑轮6设有两个滑槽，两个滑槽分别固定一根钢丝绳的一端，其中一根钢丝绳从滑轮6相应滑槽的上端穿出，另一根钢丝绳从另一个滑槽的下端穿出，并且两根钢丝绳的另一端与设在关节臂I1一端的驱动装置7连接；U型夹II4的中部还设有连接部，连接部与滑轮6的一侧轮盘连接，U型夹II4与关节臂II2固定。
如图2所示，本发明关节臂I1上设有导轮装置，导轮装置包括固定轴以及转动连接在固定轴两端的导轮8，导轮8上分别设有轮槽，两根所述钢丝绳分别沿两端导轮8的轮槽进入到驱动装置7内，并与驱动装置7连接，导轮8的轮盘面与滑轮6的轮盘面互相垂直，其中一根钢丝绳从一个导轮8的上端穿出，与滑轮6相应的轮槽固定，另一根钢丝绳从导轮8的下端穿出，并与滑轮6的另一个轮槽固定，导轮装置的使用，用于调整驱动用的两根钢丝绳伸缩方向，确保钢丝绳传递力矩平稳可靠。导轮装置的固定轴分为两根，分别为固定轴I10和固定轴II11，固定轴I10和固定轴II11之间通过紧固螺钉12轴向固定，关节臂I1上设有分别安装固定轴I10以及固定轴II11的安装孔，U型夹I3的端部也设有用于固定轴I10以及固定轴II11穿过的安装孔，固定轴I10在与关节臂I1、U型夹I3的连接处分别设有推力滚针轴承以及向心滚针轴承，固定轴II11在与关节臂I1、U型夹I3的连接处分别设有推力滚针轴承以及向心滚针轴承，固定轴I10、固定轴II11分别在与U型夹I3的连接处还设有定位套13。
如图3、8、9所示，U型夹I3的一侧通过导轮轴转动连接一个过渡导轮9，过渡导轮9的轮盘面与导轮8的轮盘面平行，且过渡导轮9的轮槽顶部与相应一侧的滑轮6的轮槽齐平，滑轮6的另一个轮槽与位于相应一侧的导轮8的轮槽齐平，过渡导轮9的导轮轴在与U型夹I3的连接处设有向心滚针轴承以及推力轴承。过渡导轮9的使用，便于改变导向装置中从导轮8下端穿出的钢丝绳的方向，实现了单关节臂双自由度的耦合运动。
如图4、5所示，本发明的滑轮6设有两个，滑轮6上分别设有一个轮槽，两个滑轮6通过螺钉固定在一起，所述轴I5分为两部分，并分别连接U型夹I3和U型夹II6，两个滑轮6的中心均设有孔，并且均设有套筒14，所述轴I5的两个部分分别与套筒14转动连接，并且轴I5的两个部分通过螺钉轴向固定。滑轮6的轮槽上分别设有用于固定钢丝绳端头的钢丝绳压接头15，其中一个钢丝绳压接头15位于靠近U型夹I3的一侧，另一个钢丝绳压接头15靠近U型夹II4的一侧。
如图6、7所示，本发明滑轮6的轮盘面上设有钢丝绳张紧装置，钢丝绳张紧装置包括螺钉16、预紧螺栓17以及螺母18和销轴19，螺母18固定在滑轮6的轮盘面上，预紧螺钉17与螺母18连接，并且预定螺钉17的另一端顶住一端固定在滑轮6上的销轴19，销轴19贯穿设在两个滑轮6上相应位置的孔，并且在穿过两个滑轮6的端部通过螺钉16固定在另一个轮盘面上。通过调整预紧螺栓17的伸缩来使销轴19沿着滑轮6转动，从而调整两个滑轮6之间的相对转动位置，最终起到调整钢丝绳松紧度的目的。
本发明为了保证各转动部件的转动顺畅，可以在各转动部件的连接处安装向心滚针轴承以及推力滚针轴承。所有暴露在外部环境下的轴承，可以洗去上面自带的润滑油，进行固体润滑和防锈处理或者涂抹适合真空环境下的高温润滑脂。
本发明钢丝绳通过导轮8和过渡导轮9改变其传动方向后连接在滑轮6上的钢丝绳压接头15内，然后利用钢丝绳预紧装置把钢丝绳拉紧，滑轮6固定在U形夹I3内测。驱动装置7驱动两根钢丝绳一进一出运动，带动滑轮6转动，滑轮6带动U形夹II4转动，而U形夹II4与关节臂II2相连，因此，整个关节臂II4开始做旋转运动。
本发明与现有技术相比，本发明的整体结构紧凑、安装调整简单、径向尺寸小和关节臂运动范围比较大，便于在真空狭小装置内的检测维护。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于滑轮装置的旋转机构，包括关节臂I(1)以及关节臂II(2)，关节臂I(1)、关节臂II(2)上分别设有U型夹I(3)以及U型夹II(4)，U型夹I(3)和U型夹II(4)的端部通过轴I(5)穿插而转动连接，其特征在于：所述轴I(5)上转动连接有滑轮(6)，滑轮(6)设有两个滑槽，两个滑槽分别固定一根钢丝绳的一端，其中一根钢丝绳从滑轮(6)相应滑槽的上端穿出，另一根钢丝绳从另一个滑槽的下端穿出，并且两根钢丝绳的另一端与设在关节臂I(1)一端的驱动装置(7)连接；所述U型夹II(4)的中部还设有连接部，连接部与滑轮(6)的一侧轮盘连接，U型夹II(4)与关节臂II(2)固定；
所述关节臂I(1)上设有导轮装置，所述导轮装置包括固定轴以及转动连接在固定轴两端的导轮(8)，导轮(8)上分别设有轮槽，两根所述钢丝绳分别沿两端导轮(8)的轮槽进入到驱动装置(7)内，并与驱动装置(7)连接，所述导轮(8)的轮盘面与滑轮(6)的轮盘面互相垂直；
所述U型夹I(3)的一侧通过导轮轴转动连接一个过渡导轮(9)，所述过渡导轮(9)的轮盘面与导轮(8)的轮盘面平行，且过渡导轮(9)的轮槽顶部与相应一侧的滑轮(6)的轮槽齐平，滑轮(6)的另一个轮槽与位于相应一侧的导轮(8)的轮槽齐平；
所述滑轮(6)设有两个，滑轮(6)上分别设有一个轮槽，两个滑轮(6)通过螺钉固定在一起，所述轴I(5)分为两部分，并分别连接U型夹I(3)和U型夹II(6)，两个滑轮(6)的中心均设有孔，并且均设有套筒(14)，所述轴I(5)的两个部分分别与套筒(14)转动连接，并且轴I(5)的两个部分通过螺钉轴向固定；
所述滑轮(6)的轮槽上分别设有用于固定钢丝绳端头的钢丝绳压接头(15)，其中一个钢丝绳压接头(15)位于靠近U型夹I(3)的一侧，另一个钢丝绳压接头(15)靠近U型夹II(4)的一侧；
所述滑轮(6)的轮盘面上设有钢丝绳张紧装置，钢丝绳张紧装置包括螺钉(16)、预紧螺栓(17)以及螺母(18)和销轴(19)，所述螺母(18)固定在滑轮(6)的轮盘面上，预紧螺栓(17)与螺母(18)连接，并且预定螺栓(17)的另一端顶住一端固定在滑轮(6)上的销轴(19)，销轴(19)贯穿设在两个滑轮(6)上相应位置的孔，并且在穿过两个滑轮(6)的端部通过螺钉(16)固定在另一个轮盘面上。
2.根据权利要求1所述的基于滑轮装置的旋转机构，其特征在于：所述导轮装置的固定轴分为两根，分别为固定轴I(10)和固定轴II(11)，固定轴I(10)和固定轴II(11)之间通过紧固螺钉(12)轴向固定，关节臂I(1)上设有分别安装固定轴I(10)以及固定轴II(11)的安装孔，U型夹I(3)的端部也设有用于固定轴I(10)以及固定轴II(11)穿过的安装孔，固定轴I(10)在与关节臂I(1)、U型夹I(3)的连接处分别设有推力滚针轴承以及向心滚针轴承，固定轴II(11)在与关节臂I(1)、U型夹I(3)的连接处分别设有推力滚针轴承以及向心滚针轴承，固定轴I(10)、固定轴II(11)分别在与U型夹I(3)的连接处还设有定位套(13)。
3.根据权利要求1所述的基于滑轮装置的旋转机构，其特征在于：所述过渡导轮(9)的导轮轴在与U型夹I(3)的连接处设有向心滚针轴承以及推力轴承。
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