CN108582153B - 一种螺纹摆转机器人关节 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种螺纹摆转机器人关节，包括第一活动节、第二活动节、单元电机、右旋螺杆、左旋螺杆、右螺纹传动臂、左螺纹传动臂、第一连杆、第二连杆和摆转构件；单元电机固定安装于第一活动节的内部，右旋螺杆和左旋螺杆与单元电机传动连接；右螺纹传动臂及左螺纹传动臂分置于左右两侧沿轴向滑动连接于第一活动节内壁；右螺纹传动臂与右旋螺杆表面的右旋螺纹啮合，左螺纹传动臂与左旋螺杆表面的左旋螺纹啮合；摆转构件的两侧通过第一连杆、第二连杆与右螺纹传动臂及左螺纹传动臂连接，摆转构件的中部与第一活动节头部通过铰接轴旋转连接，第二活动节尾部与摆转构件固定连接。本发明以螺纹连接结构实现体积小、高负载的关节摆动。

Description

一种螺纹摆转机器人关节

技术领域

本发明涉及机械设备领域，具体涉及一种螺纹摆转机器人关节。

背景技术

工业机器人是一种自由度高，功能强大的机械设备，广泛应用于工业生产之中。大部分的机械手设有多个机械关节，仿照人体的手臂一般，可以旋转摆动实现各种动作。

现有技术中的工业机器人的活动关节，多注重更高的自由度，使摆动幅度更大。但这种关节采用体积较大的伺服电机控制，且为了实现较大的负载能力，减速传动轮系相对笨重，因此无法将体积缩小。一旦采用微型电机以缩小体积，负载能力将大大降低。

不难看出，现有技术还存在一定的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种螺纹摆转机器人关节，通过螺纹连接结构实现体积小、高负载的关节摆动。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种螺纹摆转机器人关节，包括第一活动节、第二活动节、单元电机、右旋螺杆、左旋螺杆、右螺纹传动臂、左螺纹传动臂、第一连杆、第二连杆和摆转构件；单元电机固定安装于第一活动节的内部，一个右旋螺杆和一个左旋螺杆分别与单元电机传动连接，且右旋螺杆的表面沿轴向设有右旋螺纹、左旋螺杆的表面沿轴向设有左旋螺纹；右螺纹传动臂及左螺纹传动臂呈条状，且分置于左右两侧沿轴向滑动连接于第一活动节内壁；右螺纹传动臂的内侧面设有向内凸出的右螺纹传动部，右螺纹传动部的表面沿轴向设有不完整的右旋螺纹；左螺纹传动臂的内侧面设有向内凸出的左螺纹传动部，左螺纹传动部的表面沿轴向设有不完整的左旋螺纹；右螺纹传动臂通过右螺纹传动部与右旋螺杆表面的右旋螺纹啮合，左螺纹传动臂通过左螺纹传动部与左旋螺杆表面的左旋螺纹啮合，使右旋螺杆及左旋螺杆旋转时分别带动右螺纹传动臂及左螺纹传动臂作反向直线滑动；右螺纹传动臂及左螺纹传动臂朝向第二活动节的端部分别设有第一铰接腕及第二铰接腕，摆转构件的两侧分别设置有铰接座，第一铰接腕与对应的铰接座之间通过一条第一连杆连接，第一连杆的两端分别与第一铰接腕及铰接座铰接，第二铰接腕与对应的铰接座之间通过一条第二连杆连接，第二连杆的两端分别与第二铰接腕及铰接座铰接；摆转构件的中部与第一活动节头部通过铰接轴旋转连接，第二活动节尾部与摆转构件固定连接。

进一步的，所述右旋螺杆与所述左旋螺杆同轴错位设置，所述左旋螺杆与右旋螺杆之间套设有套筒，使左旋螺杆与右旋螺杆之间间隔设置。

进一步的，所述第一活动节的内部沿轴向设有滑轨；右螺纹传动臂及左螺纹传动臂上沿轴向设有与滑轨相匹配的滑动槽，两侧的滑轨分别滑动连接于滑动槽内部。

进一步的，所述第一活动节内部还固定安装有骨架构件；骨架构件固定安装于第一活动节朝向第二活动节的一端，骨架构件呈环状，滑轨沿轴向固定凸出于其两侧内壁。

进一步的，所述骨架构件的中部底面设置有用于安装单元电机的电机安装底板，单元电机固定于电机安装底板，且电机轴从其中部穿出；左螺纹传动臂及右螺纹传动臂分别从电机安装底板的两侧沿轴向滑动穿插。

进一步的，所述骨架构件的两侧向外凸出设有第一固定翼，所述第一活动节靠近第二活动节的端部两侧设有与第一固定翼配合的第一固定槽；骨架构件嵌设于第一活动节的内部，且第一固定翼嵌设于第一固定槽内部固定。

进一步的，所述摆转构件呈盘状，铰接座固定于其底部的两侧，且摆转构件的底部中部设有凸出的摆转座，摆转构件通过摆转座与第一活动节旋转连接。

进一步的，所述摆转构件的两侧向外凸出设有第二固定翼，所述第二活动节靠近第一活动节的尾部两侧设有与第二固定翼配合的第二固定槽；摆转构件嵌设于第二活动节的尾部之内，且第二固定翼嵌设于第二固定槽内部固定。

进一步的，所述第一活动节的头部设有朝第二活动节凸出延伸的铰接部，第一活动节通过铰接部与摆转构件的中部旋转连接。

进一步的，所述第二活动节的尾部两侧设有朝第一活动节凸出延伸的挡片部，挡片部与铰接部配合啮合，使铰接部的两侧被遮蔽。

本发明所提供的一种螺纹摆转机器人关节，具有以下优点：

采用螺纹连接结构，在单元电机转动时通过螺纹带动关节摆动，在体积细小的前提下实现了较大的负载能力；

螺纹连接结构能够实现更大的传动比，啮合传动配合好，精度更容易控制；

具有相互啮合的铰接部与挡片部结构，使关节之间的遮蔽性能更好，不仅保护内部结构，还更美观；

部件的组合充分考虑装配便捷性，骨架构件适合铸件或模具加工，且方便组装。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明螺纹摆转机器人关节的整体结构分解示意图。

图2为图1的组合状态剖视图。

图3为右螺纹传动臂的结构示意图。

图4为左螺纹传动臂的结构示意图。

图5为骨架构件的结构示意图。

图6为摆转构件的结构示意图。

附图标记说明：

1、第一活动节 2、第二活动节

3、单元电机 4、右旋螺杆

5、左旋螺杆 6、右螺纹传动臂

7、左螺纹传动臂 8、第一连杆

9、第二连杆 10、摆转构件

11、铰接座 12、套筒

13、右螺纹传动部 14、第一铰接腕

15、滑槽 16、左螺纹传动部

17、第二铰接腕 18、骨架构件

19、滑轨 20、铰接部

21、挡片部 22、电机安装底板

23、第一固定翼 24、第二固定翼

25、摆转座

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1至图5，本发明公开了一种螺纹摆转机器人关节，包括第一活动节1、第二活动节2、单元电机3、右旋螺杆4、左旋螺杆5、右螺纹传动臂6、左螺纹传动臂7、第一连杆8、第二连杆9和摆转构件10；单元电机3固定安装于第一活动节1的内部，一个右旋螺杆4和一个左旋螺杆5分别与单元电机3传动连接，且右旋螺杆4的表面沿轴向设有右旋螺纹、左旋螺杆5的表面沿轴向设有左旋螺纹；右螺纹传动臂6及左螺纹传动臂7呈条状，且分置于左右两侧沿轴向滑动连接于第一活动节1内壁；右螺纹传动臂6的内侧面设有向内凸出的右螺纹传动部13，右螺纹传动部13的表面沿轴向设有不完整的右旋螺纹；左螺纹传动臂7的内侧面设有向内凸出的左螺纹传动部16，左螺纹传动部16的表面沿轴向设有不完整的左旋螺纹；右螺纹传动臂6通过右螺纹传动部13与右旋螺杆4表面的右旋螺纹啮合，左螺纹传动臂7通过左螺纹传动部16与左旋螺杆5表面的左旋螺纹啮合，使右旋螺杆4及左旋螺杆5旋转时分别带动右螺纹传动臂6及左螺纹传动臂7作反向直线滑动；右螺纹传动臂6及左螺纹传动臂7朝向第二活动节2的端部分别设有第一铰接腕14及第二铰接腕17，摆转构件10的两侧分别设置有铰接座11，第一铰接腕14与对应的铰接座11之间通过一条第一连杆8连接，第一连杆8的两端分别与第一铰接腕14及铰接座11铰接，第二铰接腕17与对应的铰接座11之间通过一条第二连杆9连接，第二连杆9的两端分别与第二铰接腕17及铰接座11铰接；摆转构件10的中部与第一活动节1头部通过铰接轴旋转连接，第二活动节2尾部与摆转构件10固定连接。

本发明中，利用螺纹传动的方式实现第一活动节1与第二活动节2组成的关节的摆动控制。不仅体积小，且具有较高的负载能力。螺纹传动还具有啮合配合好，传动精度高的优点，尤其适合机器人关节的摆动角度控制。

当右旋螺杆4及左旋螺杆5在单元电机3的带动下旋转，由于螺纹的方向不同，在单元电机3的单向旋转驱动作用下，使右螺纹传动臂6和左螺纹传动臂7会相应地发生方向相反的直线滑动。即只要调节单元电机3的转动方向，即可实现上述两者的相向运动，从而带动摆转构件10两侧的高低调节，进而带动摆转构件10摆动。右旋螺杆4及左旋螺杆5的同轴错位连接，能够最大限度缩小关节的体积，并简化传动结构。

详见图1及图2，作为优选，所述右旋螺杆4与所述左旋螺杆5同轴错位设置，所述左旋螺杆5与右旋螺杆4之间套设有套筒12，使左旋螺杆5与右旋螺杆4之间间隔设置，从而使右旋螺杆4与左旋螺杆5相距一定的间距，防止右螺纹传动部13与左旋螺杆5、或左螺纹传动部16与右旋螺杆4相互干涉而顶死。如说明书附图所示，右螺纹传动部13与左螺纹传动部16是相应地错位的。除了右螺纹传动部13及左螺纹传动部16是向内凸出能够与右旋螺杆4及左旋螺杆5啮合外，右螺纹传动臂6及左螺纹传动臂7的其余部分均不会与右旋螺杆4或左旋螺杆5接触。

请参阅图3至图5，作为优选，所述第一活动节1的内部沿轴向设有滑轨19；右螺纹传动臂6及左螺纹传动臂7上沿轴向设有与滑轨19相匹配的滑动槽15，两侧的滑轨19分别滑动连接于滑动槽15内部。

由于右螺纹传动部13及左螺纹传动部16上的螺纹需要配合，才能在装配时使摆转构件10的摆转角度达到要求。人工装配完成后，右螺纹传动臂6与左螺纹传动臂7会由于螺纹配合角度的问题出现轻微的高低不齐，可通过控制单元来控制单元电机3转动，从而来进行调平校准。

详见图5，作为进一步的优选，为了便于加工及组装，滑轨19的固定设置通过一个专门的部件来实现。所述第一活动节1内部还固定安装有骨架构件18；骨架构件18固定安装于第一活动节1朝向第二活动节2的一端，骨架构件18呈环状，滑轨19沿轴向固定凸出于其两侧内壁。更进一步的，所述骨架构件18的中部底面设置有用于安装单元电机3的电机安装底板22，单元电机3固定于电机安装底板22，且电机轴从其中部穿出；左螺纹传动臂7及右螺纹传动臂6分别从电机安装底板22的两侧沿轴向滑动穿插。

这个骨架构件18是第一活动节1内部的核心部件，集成了滑轨19以及电机安装底板22，从而方便了右螺纹传动臂6及左螺纹传动臂7的配合组装之余，又方便了单元电机3的安装。由于在体积小、结构闭合度高的第一活动节1内部设置上述安装结构的难度非常大，十分不利于加工生产。而只要设置骨架构件18，再将骨架构件18安装于第一活动节1，实现各部件的连接安装。骨架构件18的结构相对容易加工，尤其适合模具或铸造的加工方式，通过加工机床精修也相对容易。且安装也变得相对容易，各部件连接组装完成后，再安装在第一活动节1内部即可，省去了在第一活动节1内部狭小空间难以实现组装操作的麻烦。

请参阅图5，进一步的，所述骨架构件18的两侧向外凸出设有第一固定翼23，所述第一活动节1靠近第二活动节2的端部两侧设有与第一固定翼23配合的第一固定槽；骨架构件18嵌设于第一活动节1的内部，且第一固定翼23嵌设于第一固定槽内部固定。第一固定翼23与第一固定槽的配合有利于保持骨架构件18与第一活动节1之间的刚性连接固定。

请参阅图6，作为优选，所述摆转构件10呈盘状，铰接座11固定于其底部的两侧，且摆转构件10的底部中部设有凸出的摆转座25，摆转构件10通过摆转座25与第一活动节1旋转连接。摆转构件10是第一活动节1与第二活动节2之间的连接媒介。与骨架构件18相似地，所述摆转构件10的两侧优选向外凸出设有第二固定翼24，所述第二活动节2靠近第一活动节1的尾部两侧设有与第二固定翼24配合的第二固定槽；摆转构件10嵌设于第二活动节2的尾部之内，且第二固定翼24嵌设于第二固定槽内部固定。第二固定翼24与第二固定槽的配合与第一固定翼23及第一固定槽类似，都是提高配合固定的稳定性。

详见图2，作为优选，所述第一活动节1的头部设有朝第二活动节2凸出延伸的铰接部20，第一活动节1通过铰接部20与摆转构件10的中部旋转连接。所述第二活动节2的尾部两侧设有朝第一活动节1凸出延伸的挡片部21，挡片部21与铰接部20配合啮合，使铰接部20的两侧被遮蔽。

凸出设置的铰接部20具体可以跟摆转构件10铰接，而凸出的挡片部21具体可以跟摆转构件10固定连接安装，提高了两节活动节之间的配合度。且这种结构一方面使摆转构件10正对在铰接部20与挡片部21的内侧，便于安置摆转构件10；同时，又最大限度将摆转构件10及单元电机3等部件遮蔽，避免外露，能够防尘之余又提高了产品的外观，更提高了产品的安全性，避免外部物体卡在关节组件中。

本发明所提供的一种螺纹摆转机器人关节，采用螺纹连接结构，在单元电机3转动时通过螺纹带动关节摆动，在体积细小的前提下实现了较大的负载能力。螺纹连接结构能够实现更大的传动比，啮合传动配合好，精度更容易控制。具有相互啮合的铰接部20与挡片部21结构，使关节之间的遮蔽性能更好，不仅保护内部结构，还更美观。部件的组合充分考虑装配便捷性，通过骨架构件18作为第一活动节1内部的核心结构，适合铸件或模具加工，且方便组装。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种螺纹摆转机器人关节，其特征在于：包括第一活动节、第二活动节、单元电机、右旋螺杆、左旋螺杆、右螺纹传动臂、左螺纹传动臂、第一连杆、第二连杆和摆转构件；单元电机固定安装于第一活动节的内部，一个右旋螺杆和一个左旋螺杆分别与单元电机传动连接，且右旋螺杆的表面沿轴向设有右旋螺纹、左旋螺杆的表面沿轴向设有左旋螺纹；右螺纹传动臂及左螺纹传动臂呈条状，且分置于左右两侧沿轴向滑动连接于第一活动节内壁；右螺纹传动臂的内侧面设有向内凸出的右螺纹传动部，右螺纹传动部的表面沿轴向设有不完整的右旋螺纹；左螺纹传动臂的内侧面设有向内凸出的左螺纹传动部，左螺纹传动部的表面沿轴向设有不完整的左旋螺纹；右螺纹传动臂通过右螺纹传动部与右旋螺杆表面的右旋螺纹啮合，左螺纹传动臂通过左螺纹传动部与左旋螺杆表面的左旋螺纹啮合，使右旋螺杆及左旋螺杆旋转时分别带动右螺纹传动臂及左螺纹传动臂作反向直线滑动；右螺纹传动臂及左螺纹传动臂朝向第二活动节的端部分别设有第一铰接腕及第二铰接腕，摆转构件的两侧分别设置有铰接座，第一铰接腕与对应的铰接座之间通过一条第一连杆连接，第一连杆的两端分别与第一铰接腕及铰接座铰接，第二铰接腕与对应的铰接座之间通过一条第二连杆连接，第二连杆的两端分别与第二铰接腕及铰接座铰接；摆转构件的中部与第一活动节头部通过铰接轴旋转连接，第二活动节尾部与摆转构件固定连接。

2.根据权利要求1所述的螺纹摆转机器人关节，其特征在于：所述右旋螺杆与所述左旋螺杆同轴错位设置，所述左旋螺杆与右旋螺杆之间套设有套筒，使左旋螺杆与右旋螺杆之间间隔设置。

3.根据权利要求1所述的螺纹摆转机器人关节，其特征在于：所述第一活动节的内部沿轴向设有滑轨；右螺纹传动臂及左螺纹传动臂上沿轴向设有与滑轨相匹配的滑动槽，两侧的滑轨分别滑动连接于滑动槽内部。

4.根据权利要求3所述的螺纹摆转机器人关节，其特征在于：所述第一活动节内部还固定安装有骨架构件；骨架构件固定安装于第一活动节朝向第二活动节的一端，骨架构件呈环状，滑轨沿轴向固定凸出于其两侧内壁。

5.根据权利要求4所述的螺纹摆转机器人关节，其特征在于：所述骨架构件的中部底面设置有用于安装单元电机的电机安装底板，单元电机固定于电机安装底板，且电机轴从其中部穿出；左螺纹传动臂及右螺纹传动臂分别从电机安装底板的两侧沿轴向滑动穿插。

6.根据权利要求4所述的螺纹摆转机器人关节，其特征在于：所述骨架构件的两侧向外凸出设有第一固定翼，所述第一活动节靠近第二活动节的端部两侧设有与第一固定翼配合的第一固定槽；骨架构件嵌设于第一活动节的内部，且第一固定翼嵌设于第一固定槽内部固定。

7.根据权利要求1所述的螺纹摆转机器人关节，其特征在于：所述摆转构件呈盘状，铰接座固定于其底部的两侧，且摆转构件的底部中部设有凸出的摆转座，摆转构件通过摆转座与第一活动节旋转连接。

8.根据权利要求1或7所述的螺纹摆转机器人关节，其特征在于：所述摆转构件的两侧向外凸出设有第二固定翼，所述第二活动节靠近第一活动节的尾部两侧设有与第二固定翼配合的第二固定槽；摆转构件嵌设于第二活动节的尾部之内，且第二固定翼嵌设于第二固定槽内部固定。

9.根据权利要求1所述的螺纹摆转机器人关节，其特征在于：所述第一活动节的头部设有朝第二活动节凸出延伸的铰接部，第一活动节通过铰接部与摆转构件的中部旋转连接。

10.根据权利要求9所述的螺纹摆转机器人关节，其特征在于：所述第二活动节的尾部两侧设有朝第一活动节凸出延伸的挡片部，挡片部与铰接部配合啮合，使铰接部的两侧被遮蔽。

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