CN107263530A - 升降驱动机构以及平面关节机器人 - Google Patents

Abstract

一种升降驱动机构以及平面关节机器人，其中，升降驱动机构包括安装底座、安装于所述安装底座并竖直布置的支撑导向柱、与所述关节臂连接的升降座、连接于所述升降座的丝杆套、与所述丝杆套螺纹连接并竖直布置的丝杆以及用于驱动所述丝杆转动的升降驱动电机，所述丝杆的一端与所述升降驱动电机的输出轴连接，所述丝杆的另一端悬空设置，所述升降驱动电机固定连接于所述支撑导向柱。升降驱动机构通过丝杆的一端悬空设置，丝杆的一端只需与升降驱动电机的输出轴连接，再与丝杆套进行配合即可，无需再与转接结构配合，这样，避免了丝杆与转接结构之间的配合，减少了配合关系数量，能够有效地避免出现过配合的情况。

Description

升降驱动机构以及平面关节机器人

技术领域

本发明属于平面关节机器人领域，尤其涉及一种升降驱动机构以及平面关 节机器人。

背景技术

平面关节机器人包括关节臂以及用于驱动关节臂上下往复运动的升降驱动 机构，其中，升降驱动机构包括与关节臂连接的升降座、与通过旋转驱动升降 座上下运动的丝杆以及驱动丝杆旋转的升降驱动电机，其中，丝杆的一端与驱 动电机的输出轴连接，另一端则与一转接结构配合，这样，在实际装配过程中， 由于丝杆、升降座和转接结构之间难免会出现制造公差，并导致存在过配合的 问题。而升降驱动机构出现过配合，又会导致平面关节机器人整个系统出现振 动、异响等，影响平面关节机器人性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种升降驱动机构， 其解决过配合的问题。

本发明是这样实现的：

一种升降驱动机构，与关节臂配合使用，并用于驱动所述关节臂上下往复 运动，包括安装底座、安装于所述安装底座并竖直布置的支撑导向柱、与所述 关节臂连接的升降座、连接于所述升降座的丝杆套、与所述丝杆套螺纹连接并 竖直布置的丝杆以及用于驱动所述丝杆转动的升降驱动电机，所述丝杆的一端 与所述升降驱动电机的输出轴连接，所述丝杆的另一端悬空设置，所述升降驱 动电机固定连接于所述支撑导向柱。

可选地，所述升降驱动机构包括与所述支撑导向柱连接并位于所述安装底 座上方的连接顶板以及呈竖直布置并均与所述安装座和所述连接顶板连接的辅 助固定柱，所述辅助固定柱设有两条，所述支撑导向柱与两所述辅助固定柱的 位置关系呈三角形设置。

可选地，所述丝杆与所述升降驱动电机的输出轴之间通过连轴器连接。

可选地，所述升降驱动电机位于所述丝杆的上方。

可选地，所述支撑导向柱包括两相对设置的翼板以及设有两所述翼板之间 并用于连接两所述翼板的连接板，所述升降座开设有供所述支撑导向柱穿过的 穿孔，所述穿孔具有两相对设置的止转孔壁，两所述止转孔壁分别与一所述翼 板的外侧板面平行并贴合。

可选地，所述翼板包括呈板状设置的基板部以及用于连接所述基板部和所 述连接板的连接部，所述连接部的横截面成梯形设置，所述连接部具有相互平 行设置的短底面和长底面，所述连接板连接于所述短底面，所述基板部连接于 所述长底面。

可选地，所述连接板位于所述关节臂和所述丝杆之间。

可选地，所述连接板和两所述翼板一体结构设置。

可选地，所述升降驱动机构包括与所述支撑导向柱连接并位于所述安装底 座上方的连接顶板以及呈竖直布置并均与所述安装座和所述连接顶板连接的辅 助固定柱，所述辅助固定柱设有两条，所述支撑导向柱与两所述辅助固定柱的 位置关系呈三角形设置。

可选地，所述支撑导向柱位于两所述辅助固定柱之间的连线的垂直中心线。

可选地，所述升降驱动机构包括滑接组件，所述滑接组件包括连接于所述 连接板并竖直布置且穿过所述穿孔的滑轨以及与所述升降座连接并与所述滑轨 滑接配合的滑块，所述穿孔包括两相对设置的抵接孔壁，所述滑块连接于一所 述抵接孔壁，所述翼板中背离所述滑块的板边抵接于另一所述抵接孔壁。

可选地，所述滑轨或所述滑块位于所述连接板和所述关节臂之间。

可选地，所述升降座于所述止转孔壁设有凸起，所述凸起位于所述止转孔 壁和所述抵接孔壁连接处，且抵接至所述滑块的侧壁。

可选地，所述升降座开设有贯穿设置的安置孔，所述丝杆套包括套接于所 述安置孔内的套筒以及设有所述升降座上方并与所述升降座连接的止位件，所 述止位件连接于所述套筒的外壁面。

本发明还提供一种平面关节机器人，包括关节臂以及用于驱动所述关节臂 上下往复运动的升降驱动机构，所述升降驱动机构为上述的升降驱动机构。

基于本发明的结构，在装配过程中，丝杆的一端只需与升降驱动电机的输 出轴连接，再与丝杆套进行配合即可，无需再与转接结构配合，这样，避免了 丝杆与转接结构之间的配合，减少了配合关系数量，能够有效地避免出现过配 合的情况。

此外，基于本发明的结构，也减少了丝杆与转接结构之间的装配，减少一 个装配步骤，有利于提高装配效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要 使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一 些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还 可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的升降驱动机构的整体结构示意图；

图2是图1中AA方向的剖视图；

图3是图1的爆炸图；

图4是本发明实施例提供的升降驱动机构的支撑住的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的升降驱动机构的支撑住的截面图；

图6是本发明实施例提供的升降驱动机构的升降座的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的升降驱动机构的滑接组件的爆炸图；

图8是本发明实施例提高的平面关节机器人的整体结构示意图。附图标号 说明：

标号	名称	标号	名称
				100	升降驱动机构
110	安装底座
				120	支撑导向柱
121	翼板
				1211	基板部	1212	连接部
122	连接板	123	辅助定位条
				130	升降座
131	凸起
				1301	穿孔	1302	安置孔
1303	止转孔壁	1304	抵接孔壁
				140	丝杆套
141	套筒	142	止位件
				150	丝杆
160	升降驱动电机
				171	连接顶板	172	角码
180	辅助固定柱
				190	滑接组件
191	滑轨	192	滑块
				200	关节臂

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 用以解释本发明，并不用于限定本发明。

还需要说明的是，本发明实施例中，按照图1中所建立的XYZ直角坐标系 定义：位于X轴正方向的一侧定义为前方，位于X轴负方向的一侧定义为后方； 位于Y轴正方向的一侧定义为左方，位于Y轴负方向的一侧定义为右方；位于 Z轴正方向的一侧定义为上方，位于Z轴负方向的一侧定义为下方。

本发明实施例提供一种升降驱动机构，与关节臂配合使用，并用于驱动关 节臂上下往复运动，其中，关节臂用于实现一平面内的自由度，且至少具有两 个活动关节，活动关节的数量可根据实际需求进行设置。

请参阅图1和图3，该升降驱动机构100包括安装底座110、安装于安装底 座110并竖直布置的支撑导向柱120、与关节臂连接的升降座130、连接于升降 座130的丝杆套140、与丝杆套140螺纹连接并竖直布置的丝杆150以及用于 驱动丝杆150转动的升降驱动电机160，丝杆150的一端与升降驱动电机160 的输出轴连接，丝杆150的另一端悬空设置，升降驱动电机160固定连接于支 撑导向柱120。

基于此本发明的结构，在使用过程中，启动升降驱动电机160，通过输出 轴带动丝杆150转动，带动升降座130沿支撑导向柱120滑动，从而实现驱动 关节臂上下往复运动。

基于本发明的结构，在装配过程中，丝杆150的一端只需与升降驱动电机 160的输出轴连接，再与丝杆套140进行配合即可，无需再与转接结构配合， 这样，避免了丝杆150与转接结构之间的配合，减少了配合关系数量，能够有 效地避免出现过配合的情况。

此外，基于本发明的结构，也减少了丝杆150与转接结构之间的装配，减 少一个装配步骤，有利于提高装配效率。

请参阅图1至图3，在本发明实施例中，升降驱动机构100包括与支撑导 向柱120连接并位于安装底座110上方的连接顶板171以及呈竖直布置并均与 安装座和连接顶板171连接的辅助固定柱180，辅助固定柱180设有两条，支 撑导向柱120与两辅助固定柱180的位置关系呈三角形设置。基于此结构，通 过连接顶板171和两辅助固定柱180的设置，有利于增强支撑导向柱120的稳 定性。

请参阅图1，在本发明实施例中，丝杆150与升降驱动电机160的输出轴 之间通过连轴器连接。这样，升降驱动电机160的输出转速即是丝杆150的转 速，减少升降驱动电机160与丝杆150之间的连接结构，由于提高升降驱动电 机160的输出效率。

请参阅图1和图3，在本发明实施例中，升降驱动电机160位于丝杆150 的上方。其中，升降驱动电机160的尺寸通常较长，如果将升降驱动电机160 设于丝杆150的下方，将升降驱动电机160安装于安装底座110，这会增加安 装底座110的高度，而基于此结构，将升降驱动电机160设于丝杆150的上方， 则有利于减小安装底座110的高度。

请参阅图4和图5，在本发明实施例中，支撑导向柱120包括两相对设置 的翼板121以及设有两翼板121之间并用于连接两翼板121的连接板122，升 降座130开设有供支撑导向柱120穿过的穿孔1301，穿孔1301具有两相对设 置的止转孔壁1303，两止转孔壁1303分别与一翼板121的外侧板面平行并贴 合。基于此，首先，通过支撑导向柱120的结构设计，即支撑导向柱120包括 两相对设置的翼板121以及设有两翼板121之间并用于连接两翼板121的连接 板122，支撑导向柱120横截面呈工字形，其中，基于两翼板121，相对于板状 支撑结构或圆柱状的支撑结构，该支撑导向柱120具有较好的抗扭曲性能，其 次，再通过升降座130的结构设计，即升降座130开设有供支撑导向柱120穿 过的穿孔1301，穿孔1301具有两相对设置的止转孔壁1303，两止转孔壁1303 分别与一翼板121的外侧板面平行并贴合，这样，在将升降座130配合到支撑 导向柱120后，确保支撑导向柱120将紧密地与升降座130配合，再次，结合 支撑导向柱120和升降座130的结构设计，通过支撑导向柱120和升降座130的配合，增强了升降驱动机构100的防偏转性能，基于此，对于应用有该升降 驱动机构100的平面关节机器人，能够提高平面关节机器人的平稳性，以及降 低晃动。

此外，基于此结构，在确保升降驱动机构100具有良好的防偏转性能的同 时，通过支撑导向柱120的工字形结构设计，有利于减少支撑导向柱120材料 的使用，并降低成本。另，由于应用有该升降驱动机构100的关节臂整体的重 量一般较重，通过材料的减少，还能够降低平面关节机器人的重量，提高便携 性。

请参阅图4和图5，在本发明实施例中，翼板121包括呈板状设置的基板 部1211以及用于连接基板部1211和连接板122的连接部1212，连接部1212 的横截面成梯形设置，连接部1212具有相互平行设置的短底面和长底面，连接 板122连接于短底面，基板部1211连接于长底面。基于此，通过连接部1212 的结构设计，这样，在翼板121收到扭曲的外力时，可将内应力分散于连接部 1212，避免应力集中于一点，有利于增强翼板121的靠扭曲能力，从而进一步 地增强升降驱动机构100的防偏转性能。

请参阅图1至图3，在本发明实施例中，连接板122位于关节臂和丝杆150 之间。其中，关节臂直接连接于升降座130，关节臂自身的重力则直接作用于 升降座130，丝杆150则通过丝杆套140与升降座130连接，在驱动升降座130 升降过程中，丝杆150通过丝杆套140对升降座130施加作用，基于此，将连 接板122设于关节臂和丝杆150之间，这样，有利于平衡升降座130两侧的受 力，减少支撑导向柱120单侧受力，有利于减少支撑导向柱120的损耗。

请参阅图3至图5，在本发明实施例中，连接板122和两翼板121一体结 构设置。这样，有利于增强连接板122和两翼板121之间的连接强度。

请参阅图1至图3，在本发明实施例中，升降驱动机构100包括与支撑导 向柱120连接并位于安装底座110上方的连接顶板171以及呈竖直布置并均与 安装座和连接顶板171连接的辅助固定柱180，辅助固定柱180设有两条，支 撑导向柱120与两辅助固定柱180的位置关系呈三角形设置。基于此结构，通 过连接顶板171和两辅助固定柱180的设置，有利于增强支撑导向柱120的稳 定性。

进一步地，支撑导向柱120位于两辅助固定柱180之间的连线的垂直中心 线。这样，有利于平衡支撑导向柱120两侧的支撑强度。具体地，在将该升降 驱动机构100与关节臂配合时，由于关节臂需要摆动，通过平衡支撑导向柱120 两侧的支撑强度，有利于避免支撑导向柱120往一侧倾斜的问题。

请参阅图1至图3以及图7，在本发明实施例中，升降驱动机构100包括 滑接组件190，滑接组件190包括连接于连接板122并竖直布置且穿过穿孔1301 的滑轨191以及与升降座130连接并与滑轨191滑接配合的滑块192，穿孔1301 包括两相对设置的抵接孔壁1304，滑块192连接于一抵接孔壁1304，翼板121 中背离滑块192的板边抵接于另一抵接孔壁1304。基于此，通过滑接组件190 的结构设计，这使得支撑导向柱120和升降座130之间的滑接配合关系由滑接 组件190来实现，其中对于需要反复滑动摩擦的结构，通常需要进行表面耐磨 处理，以提高耐磨性，基于此结构，可避减少支撑导向柱120升降座130之间 的摩擦，具体地是减少支撑导向柱120外壁面与穿孔1301孔壁之间的摩擦，这 样，支撑导向柱120和升降座130就无需进行耐磨处理，其中，通过支撑导向 柱120和升降座130整体体积通常较大，避免支撑导向柱120和升降座130进 行耐磨处理，极大地减少了耐磨处理的工作量，有利于降低成本。

进一步地，滑轨191位于连接板122和关节臂之间，也即是滑块192位于 连接板122和关节臂之间。

进一步地，滑轨191包括与连接板122连接的连接滑座以及与连接滑座连 接并呈T型设置的滑接头，滑块192开设有用滑接头配合并呈倒T型设置的滑 槽。基于此，通过滑接头和滑槽的结构设计，首先，滑槽限制了滑接头从其槽 口方向脱离，其次，增加了滑槽槽壁和滑接头外壁面之间的接触面，也即是增 加了滑轨191和滑块192之间的接触面，这样，有利于增强滑轨191和滑块192 之间的滑接稳定性。

进一步地，请参阅图，升降座130于止转孔壁1303设有凸起131，凸起131 位于止转孔壁1303和抵接孔壁1304连接处，且抵接至滑块192的侧壁。基于 此，通过凸起131的结构设计，增加凸起131与滑块192之间的限位，有利于 进一步防止滑块192出现晃动情况，提高了稳定性。

进一步地，滑轨191与连接板122可拆卸连接，滑块192与升降座130可 拆卸连接。基于此，首先，可以降低滑轨191和滑块192单独进行耐磨处理， 有利于简化耐磨处理工艺，降低生产制造成本，其次，滑轨191和滑块192承 担了滑接作业，在使用过程中，如何出现损坏，当滑轨191或滑块192出现损 坏时，只需单独更换滑轨191或滑块192即可。

请参阅图4和图5，在本发明实施例中，支撑导向柱120包括连接于连接 板122的辅助定位条123，辅助定位条123的一侧壁抵接滑轨191的一侧壁。 基于此结构设计，辅助定位条123对滑轨191的安装位置起到定位的作用。具 体地，在将滑轨191装配到连接板122的过程中，可以先将滑轨191抵靠到辅 助定位条123，然后在将滑轨191锁紧固定到连接板122，这样，有利于提高装 配效率。

请参阅图1和图3，在本发明实施例中，支撑住通过具有直角结构的角码 172与安装底座110连接，角码172的一直角边与支撑导向柱120的侧壁连接， 另一直角边与安装底座110连接。基于此，通过角码172的设置，角码172即 能起到连接的作用，也能起到支撑的作用，从而有利于提高支撑导向柱120的 稳定性。

请参阅图6，在本发明实施例中，升降座130开设有贯穿设置的安置孔1302， 丝杆套140包括套接于安置孔1302内的套筒141以及设有升降座130上方并与 升降座130连接的止位件142，止位件142连接于套筒141的外壁面。基于此， 在装配过程中，可先将套筒141防止到安装孔，再在止位件142的限制，防止 套筒141掉落，这样，在装配过程中，无需人手扶持丝杆套140，有利于提高 装配效率。

请参阅图8，本发明还提出一种平面关节机器人，该平面关节机器人包括 关节臂200以及用于驱动关节臂200上下往复运动的升降驱动机构100，该升 降驱动机构100的具体结构参照上述实施例，由于本平面关节机器人采用了上 述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的 所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的 精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。

Claims (15)

1.一种升降驱动机构，与关节臂配合使用，并用于驱动所述关节臂上下往复运动，其特征在于，包括安装底座、安装于所述安装底座并竖直布置的支撑导向柱、与所述关节臂连接的升降座、连接于所述升降座的丝杆套、与所述丝杆套螺纹连接并竖直布置的丝杆以及用于驱动所述丝杆转动的升降驱动电机，所述丝杆的一端与所述升降驱动电机的输出轴连接，所述丝杆的另一端悬空设置，所述升降驱动电机固定连接于所述支撑导向柱。

2.如权利要求1所述的升降驱动机构，其特征在于，所述升降驱动机构包括与所述支撑导向柱连接并位于所述安装底座上方的连接顶板以及呈竖直布置并均与所述安装座和所述连接顶板连接的辅助固定柱，所述辅助固定柱设有两条，所述支撑导向柱与两所述辅助固定柱的位置关系呈三角形设置。

3.如权利要求1所述的升降驱动机构，其特征在于，所述丝杆与所述升降驱动电机的输出轴之间通过连轴器连接。

4.如权利要求1所述的升降驱动机构，其特征在于，所述升降驱动电机位于所述丝杆的上方。

5.如权利要求1所述的升降驱动机构，其特征在于，所述支撑导向柱包括两相对设置的翼板以及设有两所述翼板之间并用于连接两所述翼板的连接板，所述升降座开设有供所述支撑导向柱穿过的穿孔，所述穿孔具有两相对设置的止转孔壁，两所述止转孔壁分别与一所述翼板的外侧板面平行并贴合。

6.如权利要求5所述的升降驱动机构，其特征在于，所述翼板包括呈板状设置的基板部以及用于连接所述基板部和所述连接板的连接部，所述连接部的横截面成梯形设置，所述连接部具有相互平行设置的短底面和长底面，所述连接板连接于所述短底面，所述基板部连接于所述长底面。

7.如权利要求5所述的升降驱动机构，其特征在于，所述连接板位于所述关节臂和所述丝杆之间。

8.如权利要求5所述的升降驱动机构，其特征在于，所述连接板和两所述翼板一体结构设置。

9.如权利要求5所述升降驱动机构，其特征在于，所述升降驱动机构包括与所述支撑导向柱连接并位于所述安装底座上方的连接顶板以及呈竖直布置并均与所述安装座和所述连接顶板连接的辅助固定柱，所述辅助固定柱设有两条，所述支撑导向柱与两所述辅助固定柱的位置关系呈三角形设置。

10.如权利要求5所述的升降驱动机构，其特征在于，所述支撑导向柱位于两所述辅助固定柱之间的连线的垂直中心线。

11.如权利要求5所述的升降驱动机构，其特征在于，所述升降驱动机构包括滑接组件，所述滑接组件包括连接于所述连接板并竖直布置且穿过所述穿孔的滑轨以及与所述升降座连接并与所述滑轨滑接配合的滑块，所述穿孔包括两相对设置的抵接孔壁，所述滑块连接于一所述抵接孔壁，所述翼板中背离所述滑块的板边抵接于另一所述抵接孔壁。

12.如权利要求11所述的升降驱动机构，其特征在于，所述滑轨或所述滑块位于所述连接板和所述关节臂之间。

13.如权利要求11所述的升降驱动机构，其特征在于，所述升降座于所述止转孔壁设有凸起，所述凸起位于所述止转孔壁和所述抵接孔壁连接处，且抵接至所述滑块的侧壁。

14.如权利要求11所述的升降驱动机构，其特征在于，所述升降座开设有贯穿设置的安置孔，所述丝杆套包括套接于所述安置孔内的套筒以及设有所述升降座上方并与所述升降座连接的止位件，所述止位件连接于所述套筒的外壁面。

15.一种平面关节机器人，包括关节臂以及用于驱动所述关节臂上下往复运动的升降驱动机构，所述升降驱动机构为如权利要求1至14中任一项所述的升降驱动机构。