CN107443417A - 一种具有伸缩自由度的腕关节 - Google Patents

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CN107443417A CN201710866952.5A CN201710866952A CN107443417A CN 107443417 A CN107443417 A CN 107443417A CN 201710866952 A CN201710866952 A CN 201710866952A CN 107443417 A CN107443417 A CN 107443417A
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官雪梅
刘标
张帆
莫堃
董娜
邓超
于信宾
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints
    • B25J17/0258—Two-dimensional joints
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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Abstract

本发明公开了一种具有伸缩自由度的腕关节，包括支撑壳，所述支撑壳内设置有回转体，所述回转体内滑动安装有伸缩体；所述回转体内设置有伸缩电机、传动丝杠和传动螺母，所述传动丝杆一端与伸缩体丝扣连接，另一端与传动螺母丝扣连接，所述传动螺母与伸缩电机输出端相连，所述回转体与传动螺母之间还设置有轴向限位装置；本发明通过伸缩运动将作业工具直接渗入到作业空间中，提高了机械臂对狭小作业空间的适应能力，大大拓宽了机械臂的适用范围。

Description

一种具有伸缩自由度的腕关节
技术领域
本发明涉及工业机器人技术领域，具体涉及一种具有伸缩自由度的腕关节。
背景技术
机械臂是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，其能够自动执行各种复杂操作，被广泛应用于多个工业领域；腕关节是工业机械臂的重要组成部分之一，腕关节的灵活性直接影响机构整体多做的灵活性和适应性，但现有技术中腕关节的自由度均为转动自由度，在狭小的作业空间中时常发生碰撞，不但容易损坏机械设备，还降低了设备的工作效率。
公开号为CN206185904U的中国发明专利于2017年5月24日公开了一种带有腕关节的旋转手臂，包括主支撑臂、手抓安装座及装设于手爪安装座的机械手，所述主支撑臂的端部外侧装设有转轴，所述手爪安装座的端部与该转轴枢接，该手爪安装座的另一端固定有翻转曲柄，所述主支撑臂装设有伸缩驱动机构，该伸缩驱动机构的一端与主支撑臂铰接，伸缩驱动机构的另一端与所述翻转曲柄铰接。伸缩驱动机构做伸长动作，并驱动翻转曲柄绕转轴转动，以带动手爪安装座相对于主支撑臂翻转，从而实现了本发明旋转手臂的腕关节活动，便于机械手在特殊环境下夹取和放置工件，实用性较强。
发明内容
针对现有技术中存在的无法适应狭小空间作业要求的缺陷，本发明公开了一种具有伸缩自由度的腕关节，采用本发明能够方便的将机械臂的作业装置伸入到狭小的作业空间中，提高机械臂对狭小作业空间的适应能力，扩大了机械臂的使用范围。
本发明通过以下技术方案实现上述目的：
一种具有伸缩自由度的腕关节，包括支撑壳，其特征在于：所述支撑壳内设置有回转体，所述回转体内滑动安装有伸缩体；所述回转体内设置有伸缩电机、传动丝杠和传动螺母，所述传动丝杆一端与伸缩体固定连接，另一端与传动螺母丝扣连接，所述传动螺母与伸缩电机输出端相连，所述回转体与传动螺母之间还设置有轴向限位装置。
所述轴向限位装置为滚动轴承，所述传动螺母固定安装于滚动轴承上。
所述轴向限位装置为限位销钉，所述传动螺母外圆周上设置有环槽，所述限位销钉插入环槽内。
所述传动螺母外表面固定安装有传动齿轮，传动齿轮与伸缩电机的输出端相连。
所述传动螺母与伸缩电机之间还设置有伸缩行星减速器。
所述支撑壳内设置有回转电机，回转体外圆周上固定安装有回转齿轮；所述回转电机通过回转行星减速器与回转齿轮连接；所述回转体与支撑壳之间还设置有回转滚动轴承。
所述回转电机上还设置有回转电机制动器。
所述回转齿轮与回转体为一体式结构。
所述回转体与伸缩体之间通过滑动副配合。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果；
1、本发明在回转体和伸缩体之间通过传动丝杠和传动螺母连接，传动螺母被轴向限位装置限制运动方向，保证伸缩体能够快速的在回转体内做伸缩运动；在狭小的作业空间中，可以通过伸缩运动将伸缩体直接深入到空间内部，从而使机械臂能够在狭小空间的内部顺利作业，提高机械臂的适应性。
2、本发明轴线限位装置为滚动轴承，保证传动螺母转动的平顺，避免发生剧烈的抖动，从而提高机械臂工作的可靠性和精确性。
3、本发明的传动螺母与伸缩电机之间设置有行星减速器，
4、本发明在回转体的外圆周上设置有回转齿轮和滚动轴承，保证回转体转动的平稳性，避免回转体在运动过程中发生剧烈的抖动，从而提高机械臂动作的平稳性和准确性。
5、本发明在回转电机上还设置有回转电机制动器，方便对回转电机的控制，从而提高机械臂动作的精确性。
6、本发明的的回转齿轮与回转体为一体式结构，提高回转体的结构强度，从而延长设备的使用寿命。
7、本发明的回转体与伸缩体之间通过滑动副连接，保证了伸缩体与回转体之间的稳定性和运动的快速性。
附图说明
图1为本发明实施例1结构示意图；
图2为本发明实施例2结构示意图；
图3为本发明传动原理图；
附图标记：1、支撑壳，2、回转体，3、伸缩体，4、伸缩电机，5、传动丝杆，6、传动螺母，7、滚动轴承，8、限位销钉，9、环槽，10、传动齿轮，11、伸缩行星减速器，12、回转电机，13、回转齿轮，14、回转行星减速器，15、回转滚动轴承，16、回转电机制动器，17、回转传动齿轮,18、销钉孔。
具体实施例
下面将通过具体实施例对本发明作进一步说明；
实施例1
本实施例作为本发明的一个较佳实施例，其公开了一种具有伸缩自由度的腕关节，具体结构如图1所示，包括支撑壳1，所述支撑壳1内设置有回转电机12、回转行星减速器14、回转传动齿轮17和回转体2，所述回转体2外圆周上设置有回转齿轮13，回转体2与支撑壳1之间设置有回转滚动轴承15；所述回转电机12的输出端与回转行星减速器14的输入端相连，回转行星减速器14的输出端通过回转传动齿轮17与设置于回转体2外圆周上的回转齿轮13连接；所述回转体2内固定安装有伸缩电机4、伸缩行星减速器11、传动丝杆5和传动螺母6，所述回转体2还通过滑动副与伸缩体3相连接；所述伸缩电机4输出端与伸缩行星减速器11相连，伸缩行星减速器11与固定安装于传动螺母6外表面的传动齿轮10连接，所述传动螺母6与传动丝杠5的一端丝扣连接，传动丝杠5的另一端与伸缩体3固定连接；所述回转体2内还固定安装有滚动轴承7，所述传动螺母6固定安装于滚动轴承7的内圈上。
所述回转电机12后端还设置有回转电机制动器16。
所述回转齿轮13与回转体2为一体式结构。
实施例2
本实施例作为本发明的又一较佳实施例，如图2所示，其传动螺母6外表面设置有环槽9，所述回转体 2上设置有相对应的销钉孔18，所述销钉孔18内设置有限位销钉8，所述限位销钉8插入到环槽9内。
本发明的工作原理：通过伸缩电机带动传动螺母转动，由于传动螺母被轴向限位，因此其只能发生轴向转动而不能发生轴向滑动，从而使传动丝杆做轴向运动，进而带动伸缩体做伸缩运动，当机械臂需要在狭小的空间中作业时，通过伸缩体将作业工具直接伸入到作业空间中，避免了因机械臂过大而导致作业工具不能进入作业空间或只能部分进入的缺陷，从而大大提高了机械臂的作业范围和对狭小作业空间的适应能力，具有较好的适用性。

Claims (9)

1.一种具有伸缩自由度的腕关节，包括支撑壳（1），其特征在于：所述支撑壳（1）内设置有回转体（2），所述回转体（2）内滑动安装有伸缩体（3）；所述回转体（2）内设置有伸缩电机（4）、传动丝杠（5）和传动螺母（6）；所述传动丝杆（5）一端与伸缩体（3）固定连接，另一端与传动螺母（6）丝扣连接，所述传动螺母（6）与伸缩电机（4）输出端相连，所述回转体（2）与传动螺母（6）之间还设置有轴向限位装置。
2.根据权利要求1所述的一种具有伸缩自由度的腕关节，其特征在于：所述轴向限位装置为滚动轴承（7），所述传动螺母（6）固定安装于滚动轴承（7）上。
3.根据权利要求1所述的一种具有伸缩自由度的腕关节，其特征在于：所述轴向限位装置为限位销钉（8），所述传动螺母（6）外圆周上设置有环槽（9），所述限位销钉（8）插入环槽（9）内。
4.根据权利要求1所述的一种具有伸缩自由度的腕关节，其特征在于：所述传动螺母（6）外表面固定安装有传动齿轮（10），传动齿轮（10）与伸缩电机（4）的输出端相连。
5.根据权利要求1所述的一种具有伸缩自由度的腕关节，其特征在于：所述传动螺母（6）与伸缩电机（4）之间还设置有伸缩行星减速器（11）。
6.根据权利要求1所述的一种具有伸缩自由度的腕关节，其特征在于：所述支撑壳（1）内设置有回转电机（12），回转体（2）外圆周上固定安装有回转齿轮（13）；所述回转电机（12）通过回转行星减速器（14）与回转齿轮（13）连接；所述回转体（2）与支撑壳（1）之间还设置有回转滚动轴承（15）。
7.根据权利要求6所述的一种具有伸缩自由度的腕关节，其特征在于：所述回转电机（12）上还设置有回转电机制动器（16）。
8.根据权利要求6所述的一种具有伸缩自由度的腕关节，其特征在于：所述回转齿轮（13）与回转体（2）为一体式结构。
9.根据权利要求1所述的一种具有伸缩自由度的腕关节，其特征在于：所述回转体（2）与伸缩体（3）之间通过滑动副配合。
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