CN106763604A - 一种能够快速精确传递直线与旋转复合运动的机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能够快速精确传递直线和旋转复合运动的机构，一个旋转型伺服电机驱动滚珠丝杠使导向螺母沿着带有直线槽的导向套筒做直线运动，此旋转型伺服电机通过固定架与导向套筒固定，并内置于套筒轴内，套筒轴与导向套筒固定，另一旋转型伺服电机驱动套筒轴进行旋转运动，通过控制两旋转型伺服电机运行时的相应参数，使直线和旋转运动同步或交替有规律运行，可以达到快速精确传递复合运动的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种运动方式组合机构，具体涉及一种由两个旋转型伺服电机驱动的能够快速精确传递直线和旋转复合运动的机构，属机器人应用领域。
背景技术
在工程实践中,往往需要一种既能够实现直线运动又能同时有规律的实现旋转运动的机构，举例来说，在工业机器人应用中，常需要一种立式机械手对目标物品进行拾取、输送、精确放置的往复动作，那么就需要一种装置能够完成上下方向的直线运动控制机械手对目标物进行拾取，同时又能够有规律实现旋转运动对目标物品进行输送和精确放置。
为实现能够快速传递直线往复运动和旋转运动机构的功能，常采用的设计与应用方式有电磁离合机构、凸轮滑杆机构、滚珠丝杠机构、曲柄滑杆机构,或者是直线旋转型伺服电机结构,以及同时需要电源、压缩空气源的气动结构等。这些机构的普遍缺点是用于同时传递直线往复短距运动和旋转运动的机构体积较大,机械结构设计复杂,或不能使用单一电源动力的缺点。对于需要微型、小型用于同时或交替有规律的精确快速传递直线往复运动和旋转运动的机电一体控制机构,都无法满足相关应用。
发明内容
本发明为了解决上述问题,提出了一种由两个旋转型伺服电机驱动的能够通过控制直线和旋转运动快速精确定位的机构,本机构通过两个旋转型伺服电机的旋转运动带动相关部件,能够产生同步或交替有规律的直线和旋转往复运动,具有使用方便，可以精确控制且制造经济实用、运行结构简单、应用机构体积小、加工成本低、节能低耗的特点。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案：
一种能够快速精确传递直线与旋转复合运动的机构，其包括直线运动单元和旋转运动单元，直线运动单元包括：螺母固定轴（1）、端盖（2）、滚珠丝杠（3）、导向套筒（4）、导向螺母（5）、圆锥滚子轴承（6）、轴承端盖Ⅰ（7）、旋转型伺服电机Ⅰ固定架（8）、旋转型伺服电机Ⅰ（11）。旋转运动单元包括：套筒轴（9）、深沟球轴承（12）、轴承固定基座（13）、轴承端盖Ⅱ（14）、联轴器（15）、旋转型伺服电机Ⅱ（16），两单元可以同时或交替实现各自的运动，即直线与旋转复合运动，旋转型伺服电机Ⅰ（11）与导向套筒（4）通过固定架固定，并内置于套筒轴（9），导向套筒内壁设置有直线导向滑槽，使其与导向螺母（5）间隙配合安装，旋转型伺服电机Ⅰ（11）工作时，使导向螺母（5）和螺母固定轴（1）相对导向套筒（4）实现直线运动，套筒轴（9）与导向套筒（4）通过螺栓紧固连接，并且由深沟球轴承（12）和轴承固定基座（13）提供支承，旋转型伺服电机Ⅱ（16）通过联轴器（15）与套筒轴（9）联接，旋转型伺服电机Ⅱ（16）工作时，实现套筒轴（9）和直线运动单元整体旋转，即通过控制两旋转型伺服电机的旋转，使直线和旋转运动同步或交替进行。
所述的一种能够快速精确传递直线与旋转复合运动的机构，其特征在于所述的导向套筒（4）在被用作直线导向作用的同时，兼起保护套和轴承支座的作用。
所述的一种能够快速精确传递直线与旋转复合运动的机构，其特征在于所述的滚珠丝杠（3）末端设置有台阶，便于安装圆锥滚子轴承（6）。
所述的一种能够快速精确传递直线与旋转复合运动的机构，其特征在于所述的旋转型伺服电机Ⅰ（11）由旋转型伺服电机Ⅰ固定架（8）与导向套筒（4）固定连接，并且与滚珠丝杠（3）直接相连，内置于套筒轴（9）内，轴承端盖Ⅰ（7）和套筒轴（9）直接与导向套筒（4）固定连接。
所述的一种能够快速精确传递直线与旋转复合运动的机构，其特征在于所述的套筒轴（9）上端外侧分布有孔，利于旋转型伺服电机Ⅰ（11）的散热，套筒轴（9）末端设置有台阶，便于安装深沟球轴承（12）。
所述的一种能够快速精确传递直线与旋转复合运动的机构，其特征在于所述的套筒轴（9）的末端轴作细化处理，通过联轴器（15）与旋转型伺服电机Ⅱ（16）联接。
所述的一种能够快速精确传递直线与旋转复合运动的机构，其特征在于所述的套筒轴（9）由深沟球轴承（12）和轴承固定基座（12）提供支承，固定于机架上。
所述的一种能够快速精确传递直线与旋转复合运动的机构，其特征在于所述的螺母固定轴（1）与螺母紧固连接成一体，即该机构主要依靠螺母固定轴（1）的直线和相对于机架的旋转运动，带动与螺母固定轴（1）连接的末端执行器实现直线和旋转运动的复合运动。
本发明的有益效果是：机构由滚珠丝杠和旋转型伺服电机实现直线和旋转同步或交替快速精确复合运动，中间不存在机械传动链，可实现快速精准控制，机械结构较为简单。避免了机构体积大、机械结构设计复杂、制造难度大的问题。
附图说明
图1是本机构的轴测图。
图2是机构正视图。
图3是机构俯视图。
图4表示是图2所示的A-A截面的剖视图。
图5是本机构套筒轴部位装配放大示意图。
图中所示，1为螺母固定轴，2为端盖，3为滚珠丝杠，4为导向套筒，5为导向螺母、6为圆锥滚子轴承，7为轴承端盖Ⅰ，8为旋转型伺服电机Ⅰ固定架，9为套筒轴，10为散热孔，11为旋转型伺服电机Ⅰ，12为深沟球轴承、13为轴承固定基座、14为轴承端盖Ⅱ，15为联轴器、16为旋转型伺服电机Ⅱ。其特征在于所述的机构可以同时或交替实现各自的运动，即直线与旋转复合运动，旋转型伺服电机Ⅰ与导向套筒通过固定架固定，并内置于套筒轴，导向套筒内壁设置有直线导向滑槽，使其与导向螺母间隙配合安装，旋转型伺服电机Ⅰ工作时，使螺母和螺母固定轴相对导向套筒实现直线运动，套筒轴与导向套筒通过螺栓紧固连接，并且由深沟球轴承和轴承固定基座提供支承，旋转型伺服电机Ⅱ通过联轴器与套筒轴联接，旋转型伺服电机Ⅱ工作时，实现套筒轴和直线运动单元整体旋转，即可以通过控制两旋转型伺服电机的旋转，使直线和旋转运动同步或交替进行。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，参照附图详细说明用于实施本发明的实施方式。
图4中所示的用于同步或交替实现直线与复合运动的装置，例如能用于工业机器人，整个装置通过轴承固定基座与机架用螺栓螺母紧固连接，立式放置。它具有旋转旋转型伺服电机Ⅰ和Ⅱ，两者分别驱动直线运动和旋转运动，并且两旋转型伺服电机运行互不影响，我们可以控制旋转型伺服电机运转时的相应参数，使机器人终端执行器按照不同的路径移动，对目标物进行拾取、输送和放置。而且可以通过计算优化分析得出最优路径和所需最短时间，达到快速精确实现相应的实验目的。
Claims (9)
1.一种能够快速精确传递直线与旋转复合运动的机构，其包括直线运动单元和旋转运动单元，直线运动单元包括：螺母固定轴（1）、端盖（2）、滚珠丝杠（3）、导向套筒（4）、导向螺母（5）、圆锥滚子轴承（6）、轴承端盖Ⅰ（7）、旋转型伺服电机Ⅰ固定架（8）、旋转型伺服电机Ⅰ（11），旋转运动单元包括：套筒轴（9）、深沟球轴承（12）、轴承固定基座（13）、轴承端盖Ⅱ（14）、联轴器（15）、旋转型伺服电机Ⅱ（16），两单元可以同时或交替实现各自的运动，即直线与旋转复合运动，旋转型伺服电机Ⅰ（11）与导向套筒（4）通过固定架固定，并内置于套筒轴（9），导向套筒内壁设置有直线导向滑槽，使其与导向螺母（5）间隙配合安装，旋转型伺服电机Ⅰ（11）工作时，使导向螺母（5）和螺母固定轴（1）相对导向套筒（4）实现直线运动，套筒轴（9）与导向套筒（4）通过螺栓紧固连接，并且由深沟球轴承（12）和轴承固定基座（13）提供支承，旋转型伺服电机Ⅱ（16）通过联轴器（15）与套筒轴（9）联接，旋转型伺服电机Ⅱ（16）工作时，实现套筒轴（9）和直线运动单元整体旋转，即通过控制两旋转型伺服电机的旋转，使直线和旋转运动同步或交替进行。
2.根据权利要求1所述的一种能够快速精确传递直线与旋转复合运动的机构，其特征在于所述的导向套筒（4）内壁设置有直线导向滑槽，导向螺母（5）沿其作直线运动。
3.根据权利要求1所述的一种能够快速精确传递直线与旋转复合运动的机构，其特征在于所述的导向套筒（4）在被用作直线导向作用的同时，兼起保护套和轴承支座的作用。
4.根据权利要求1所述的一种能够快速精确传递直线与旋转复合运动的机构，其特征在于所述的滚珠丝杠（3）末端设置有台阶，便于安装圆锥滚子轴承（6）。
5.根据权利要求1所述的一种能够快速精确传递直线与旋转复合运动的机构，其特征在于所述的旋转型伺服电机Ⅰ（11）由旋转型伺服电机Ⅰ固定架（8）与导向套筒（4）固定连接，并且与滚珠丝杠（3）直接相连，内置于套筒轴（9）内，轴承端盖Ⅰ（7）和套筒轴（9）直接与导向套筒（4）固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种能够快速精确传递直线与旋转复合运动的机构，其特征在于所述的套筒轴（9）上端外侧分布有孔，利于旋转型伺服电机Ⅰ（11）的散热，套筒轴（9）末端设置有台阶，便于安装深沟球轴承（12）。
7.根据权利要求1所述的一种能够快速精确传递直线与旋转复合运动的机构，其特征在于所述的套筒轴（9）的末端制作有直径较小的轴，通过联轴器（15）将套筒轴与旋转型伺服电机Ⅱ（16）联接。
8.根据权利要求1所述的一种能够快速精确传递直线与旋转复合运动的机构，其特征在于所述的套筒轴（9）由深沟球轴承（12）和轴承固定基座（12）提供支承，固定于机架上。
9.根据权利要求1所述的一种能够快速精确传递直线与旋转复合运动的机构，其特征在于所述的螺母固定轴（1）与螺母紧固连接成一体，即该机构主要依靠螺母固定轴（1）的直线和相对于机架的旋转运动，带动与螺母固定轴（1）连接的末端执行器实现直线和旋转运动的复合运动。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20170531 |