CN106855105B - 一种串联式功率分流滚珠关节 - Google Patents

一种串联式功率分流滚珠关节 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种串联式功率分流滚珠关节，包括数量不少于两件的高速丝杠机构、静圈、低速螺母套、低速滚珠、动圈、第一支撑滚珠、导向滚珠，多组高速丝杠机构工作，由于进给螺母与低速螺母套固连只能沿高速丝杠移动，同时，低速螺母套、低速滚珠、动圈构成丝杠传动副且导向滚珠限制低速螺母套转动，因此，低速螺母套将直线移动转化为动圈的转动，从而实现减速传动。该装置结构简单，通过多组高速丝杠机构进行功率分流，不仅传动精度高，承载能力强，而且制造成本低，传动效率高，同时，结构紧凑，体积小，且几乎为纯滚动运动，摩擦系数极低，降低了传动中的滞后现象，从源头上提高了机器人关节的重复定位精度。

Description

一种串联式功率分流滚珠关节
技术领域
本发明涉及一种机械装置，尤其涉及一种串联式功率分流滚珠关节。
背景技术
现有机器人关节主要包括动力机构(如电机)、传动机构(如齿轮)、减速机，现有机器人关节用减速机多为RV减速机，现有的RV减速机核心零件是摆线轮、针齿壳、行星架、偏心轴，都属于薄壁、异形零件，国内的生产条件很难达到微米级的加工精度，很难进行大批量生产，在装配时有严格的相位要求，调整环节繁复，导致RV减速机价格昂贵，同时，传统的RV减速机为了保证无运动死区，必须预留很小的啮合间隙，导致空回差只能控制在1弧分以内，既降低了定位精度，又降低了RV减速机的刚性，同时，RV减速机结构复杂，体积大，很难应用于协作机器人、DELTA机器人、SCARA机器人。鉴于上述缺陷，实有必要设计一种串联式功率分流滚珠关节。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：提供一种串联式功率分流滚珠关节，来解决现有RV减速机体积大，价格昂贵且重复定位精度差的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种串联式功率分流滚珠关节，包括数量不少于两件的高速丝杠机构、静圈、低速螺母套、低速滚珠、动圈、第一支撑滚珠、导向滚珠，所述的静圈位于高速丝杠机构外侧，所述的静圈与高速丝杠机构滚动相连，所述的低速螺母套被高速丝杠机构贯穿且位于静圈内侧，所述的低速螺母套与高速丝杠机构螺纹相连且与静圈活动相连，所述的低速滚珠位于低速螺母套外侧，所述的低速滚珠与低速螺母套滚动相连，所述的动圈位于低速滚珠外侧且位于静圈外侧，所述的动圈与低速滚珠滚动相连且与静圈活动相连，所述的第一支撑滚珠位于静圈与动圈之间，所述的第一支撑滚珠与静圈滚动相连且与动圈滚动相连，所述的导向滚珠位于静圈和低速螺母套之间，所述的导向滚珠与静圈滚动相连且与低速螺母套滚动相连；
所述的高速丝杠机构还还包括转动部、高速丝杠、第二支撑滚珠、进给螺母，所述的高速丝杠位于转动部一侧，所述的高速丝杠与转动部一体相连，所述的第二支撑滚珠位于转动部外侧且位于静圈内侧，所述的第二支撑滚珠与转动部滚动相连且与静圈滚动相连，所述的进给螺母位于高速丝杠外侧且贯穿低速螺母套，所述的进给螺母与高速丝杠螺纹相连且与低速螺母套螺纹相连；
本发明进一步的改进如下：
进一步的，所述的转动部还设有第一限位槽，所述的第一限位槽位于转动部外侧，所述的第一限位槽不贯穿转动部。
进一步的，所述的转动部还设有安装孔，所述的安装孔不贯穿转动部。
进一步的，所述的静圈还设有第二限位槽，所述的第二限位槽位于静圈内侧，所述的第二限位槽不贯穿静圈，第二支撑滚珠在第一限位槽和第二限位槽内滚动，从而对高速丝杠机构进行支撑。
进一步的，所述的静圈还设有第三限位槽，所述的第三限位槽位于静圈外侧，所述的第三限位槽不贯穿静圈。
进一步的，所述的静圈还设有第一导向槽，所述的第一导向槽位于静圈内侧，所述的第一导向槽不贯穿静圈。
进一步的，所述的低速螺母套还设有第二导向槽，所述的第二导向槽位于低速螺母套外侧，所述的第二导向槽不贯穿低速螺母套，导向滚珠在第一导向槽和第二导向槽内滚动，从而对低速螺母套进行导向和限位。
进一步的，所述的低速螺母套还设有第一滚道，所述的第一滚道位于低速螺母套外侧，所述的第一滚道不贯穿低速螺母套。
进一步的，所述的动圈还设有第四限位槽，所述的第四限位槽位于动圈内侧，所述的第四限位槽不贯穿动圈，第一支撑滚珠在第三限位槽和第四限位槽内滚动，从而对动圈进行支撑。
进一步的，所述的动圈还设有第二滚道，所述的第二滚道位于动圈内侧，所述的第二滚道不贯穿动圈，低速滚珠在第一滚道和第二滚道构成的空腔内循环滚动，以保证低速螺母套运动平稳，连续。
与现有技术相比，该串联式功率分流滚珠关节，工作时，动力机构(如电机)通过传动机构(如齿轮)输入动力带动多组高速丝杠机构工作，从而带动高速丝杠转动，进而带动进给螺母运动，由于进给螺母与低速螺母套固连，进给螺母只能沿高速丝杠移动，从而带动低速螺母套移动，由于低速螺母套、低速滚珠、动圈构成丝杠传动副且导向滚珠限制低速螺母套转动，因此，低速螺母套将直线移动转化为动圈的转动，从而实现减速传动。该装置结构简单，通过多组高速丝杠机构进行功率分流，不仅传动精度高，承载能力强，而且制造成本低，传动效率高，同时，结构紧凑，体积小，且几乎为纯滚动运动，摩擦系数极低，降低了传动中的滞后现象，减小了滚珠关节的空回差，从源头上提高了机器人关节的重复定位精度。
附图说明
图1示出本发明爆炸图
图2示出本发明剖视图
图3示出本发明高速丝杠机构剖视图
图4示出本发明转动部三维图
图5示出本发明静圈三维图
图6示出本发明动圈三维图
高速丝杠机构  1   静圈         2
低速螺母套    3   低速滚珠     4
动圈          5   第一支撑滚珠 6
导向滚珠      7   转动部       101
高速丝杠      102 第二支撑滚珠 103
进给螺母      104 第一限位槽   105
安装孔        106 第二限位槽   201
第三限位槽    202 第一导向槽   203
第二导向槽    301 第一滚道     302
第四限位槽    501 第二滚道     502
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，一种串联式功率分流滚珠关节，包括数量不少于两件的高速丝杠机构1、静圈2、低速螺母套3、低速滚珠4、动圈5、第一支撑滚珠6、导向滚珠7，所述的静圈2位于高速丝杠机构1外侧，所述的静圈2与高速丝杠机构1滚动相连，所述的低速螺母套3被高速丝杠机构1贯穿且位于静圈2内侧，所述的低速螺母套3与高速丝杠机构1螺纹相连且与静圈2活动相连，所述的低速滚珠4位于低速螺母套3外侧，所述的低速滚珠4与低速螺母套3滚动相连，所述的动圈5位于低速滚珠4外侧且位于静圈2外侧，所述的动圈5与低速滚珠4滚动相连且与静圈2活动相连，所述的第一支撑滚珠6位于静圈2与动圈5之间，所述的第一支撑滚珠6与静圈2滚动相连且与动圈5滚动相连，所述的导向滚珠7位于静圈2和低速螺母套3之间，所述的导向滚珠7与静圈2滚动相连且与低速螺母套3滚动相连，所述的高速丝杠机构1还还包括转动部101、高速丝杠102、第二支撑滚珠103、进给螺母104，所述的高速丝杠101位于转动部102一侧，所述的高速丝杠101与转动部102一体相连，所述的第二支撑滚珠103位于转动部101外侧且位于静圈2内侧，所述的第二支撑滚珠103与转动部101滚动相连且与静圈2滚动相连，所述的进给螺母104位于高速丝杠102外侧且贯穿低速螺母套3，所述的进给螺母104与高速丝杠102螺纹相连且与低速螺母套3螺纹相连，所述的转动部101还设有第一限位槽105，所述的第一限位槽105位于转动部101外侧，所述的第一限位槽105不贯穿转动部101，所述的转动部101还设有安装孔106，所述的安装孔106不贯穿转动部101，所述的静圈2还设有第二限位槽201，所述的第二限位槽201位于静圈2内侧，所述的第二限位槽201不贯穿静圈2，第二支撑滚珠103在第一限位槽105和第二限位槽201内滚动，从而对高速丝杠机构1进行支撑，所述的静圈2还设有第三限位槽202，所述的第三限位槽202位于静圈2外侧，所述的第三限位槽202不贯穿静圈2，所述的静圈2还设有第一导向槽203，所述的第一导向槽203位于静圈2内侧，所述的第一导向槽203不贯穿静圈2，所述的低速螺母套3还设有第二导向槽301，所述的第二导向槽301位于低速螺母套3外侧，所述的第二导向槽301不贯穿低速螺母套3，导向滚珠7在第一导向槽203和第二导向槽301内滚动，从而对低速螺母套3进行导向和限位，所述的低速螺母套3还设有第一滚道302，所述的第一滚道302位于低速螺母套3外侧，所述的第一滚道302不贯穿低速螺母套3，所述的动圈5还设有第四限位槽501，所述的第四限位槽501位于动圈5内侧，所述的第四限位槽501不贯穿动圈5，第一支撑滚珠6在第三限位槽202和第四限位槽501内滚动，从而对动圈5进行支撑，所述的动圈5还设有第二滚道502，所述的第二滚道502位于动圈5内侧，所述的第二滚道502不贯穿动圈5，低速滚珠4在第一滚道302和第二滚道502构成的空腔内循环滚动，以保证低速螺母套3运动平稳，连续，该串联式功率分流滚珠关节，工作时，动力机构(如电机)通过传动机构(如齿轮)输入动力带动多组高速丝杠机构1工作，从而带动高速丝杠102转动，进而带动进给螺母104运动，由于进给螺母104与低速螺母套3固连，进给螺母104只能沿高速丝杠102移动，从而带动低速螺母套3移动，由于低速螺母套3、低速滚珠4、动圈5构成丝杠传动副且导向滚珠7限制低速螺母套3转动，因此，低速螺母套3将直线移动转化为动圈5的转动，从而实现减速传动。该装置结构简单，通过多组高速丝杠机构1进行功率分流，不仅传动精度高，承载能力强，而且制造成本低，传动效率高，同时，结构紧凑，体积小，且几乎为纯滚动运动，摩擦系数极低，降低了传动中的滞后现象，减小了滚珠关节的空回差，从源头上提高了机器人关节的重复定位精度。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种串联式功率分流滚珠关节，其特征在于包括数量不少于两件的高速丝杠机构、静圈、低速螺母套、低速滚珠、动圈、第一支撑滚珠、导向滚珠，所述的静圈位于高速丝杠机构外侧，所述的静圈与高速丝杠机构滚动相连，所述的低速螺母套被高速丝杠机构贯穿且位于静圈内侧，所述的低速螺母套与高速丝杠机构螺纹相连且与静圈活动相连，所述的低速滚珠位于低速螺母套外侧，所述的低速滚珠与低速螺母套滚动相连，所述的动圈位于低速滚珠外侧且位于静圈外侧，所述的动圈与低速滚珠滚动相连且与静圈活动相连，所述的第一支撑滚珠位于静圈与动圈之间，所述的第一支撑滚珠与静圈滚动相连且与动圈滚动相连，所述的导向滚珠位于静圈和低速螺母套之间，所述的导向滚珠与静圈滚动相连且与低速螺母套滚动相连；
所述的高速丝杠机构还包括转动部、高速丝杠、第二支撑滚珠、进给螺母，所述的高速丝杠位于转动部一侧，所述的高速丝杠与转动部一体相连，所述的第二支撑滚珠位于转动部外侧且位于静圈内侧，所述的第二支撑滚珠与转动部滚动相连且与静圈滚动相连，所述的进给螺母位于高速丝杠外侧且贯穿低速螺母套，所述的进给螺母与高速丝杠螺纹相连且与低速螺母套螺纹相连；
所述的转动部还设有第一限位槽，所述的第一限位槽位于转动部外侧，所述的第一限位槽不贯穿转动部；
所述的转动部还设有安装孔，所述的安装孔不贯穿转动部。
2.如权利要求1所述的串联式功率分流滚珠关节，其特征在于所述的静圈还设有第二限位槽，所述的第二限位槽位于静圈内侧，所述的第二限位槽不贯穿静圈。
3.如权利要求1所述的串联式功率分流滚珠关节，其特征在于所述的静圈还设有第三限位槽，所述的第三限位槽位于静圈外侧，所述的第三限位槽不贯穿静圈。
4.如权利要求1所述的串联式功率分流滚珠关节，其特征在于所述的静圈还设有第一导向槽，所述的第一导向槽位于静圈内侧，所述的第一导向槽不贯穿静圈。
5.如权利要求1所述的串联式功率分流滚珠关节，其特征在于所述的低速螺母套还设有第二导向槽，所述的第二导向槽位于低速螺母套外侧，所述的第二导向槽不贯穿低速螺母套。
6.如权利要求1所述的串联式功率分流滚珠关节，其特征在于所述的低速螺母套还设有第一滚道，所述的第一滚道位于低速螺母套外侧，所述的第一滚道不贯穿低速螺母套。
7.如权利要求1所述的串联式功率分流滚珠关节，其特征在于所述的动圈还设有第四限位槽，所述的第四限位槽位于动圈内侧，所述的第四限位槽不贯穿动圈。
8.如权利要求1所述的串联式功率分流滚珠关节，其特征在于所述的动圈还设有第二滚道，所述的第二滚道位于动圈内侧，所述的第二滚道不贯穿动圈。
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