CN113404832A - 一种智能机器人隔振装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能机器人技术领域，特别涉及一种智能机器人隔振装置。包括基座、丝杠、滑板、导轨滑块、螺母、异型导杆及弹性连接件，其中导轨滑块和异型导杆均沿竖直方向设置于基座的两侧；丝杠可转动地设置于基座上，且与导轨滑块和异型导杆平行；滑板与丝杠转动连接，且两端与导轨滑块连接；螺母位于滑板的下方，且与丝杠形成螺旋副；螺母的两侧分别通过两组弹性连接件与异型导杆滑动连接；滑板与螺母之间设有用于抑制振动的隔振支链。本发明有效抑制升降装置丝杠高速旋转的共振，同时有效提升升降装置中丝杠高速旋转的临界转速；且在长距离传动中不受丝杠最小直径，的限制，有助于设备轻量化，适应高速工况。

Description

一种智能机器人隔振装置

技术领域

本发明属于智能机器人技术领域，特别涉及一种智能机器人隔振装置。

背景技术

当前智能机器人和自动化行业里会采用到大量的升降装置，尤其采用大量的线性运动模组作为升降机构。传统的线性模组为丝杆传动，其中丝杆传动的原理是马达驱动由旋转变为直线运动。虽然丝杆传动被广泛应用于自动化设备、工业机器人、精密工具机、机械产业、智慧自动化、生物医疗、智能机器人等智能制造领域，也具备良好性能，但仍存在一些较为明显的缺点：如高精度的滚珠丝杆加工困难、成本高，丝杆长度尺寸受到较大的限制，同时也存在装置高速运转困难的问题。尤其丝杠的临界转速问题，由于临界转速的存在，导致丝杠的使用转速受到限制，如果丝杠的实际使用转速超过丝杠的最大允许转速，带来的弊端主要有以下几点：丝杠震动加大，使设备共振，丝杠噪音和温度上升；同时丝杠定位精度降低，寿命降低等问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种智能机器人隔振装置，以解决现有丝杆传动中因丝杠长度、共振、临界转速等因素限制长距离传动的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明实施例提供的一种智能机器人隔振装置，包括基座、丝杠、滑板、导轨滑块、螺母、异型导杆及弹性连接件，其中导轨滑块和异型导杆均沿竖直方向设置于基座的两侧；丝杠可转动地设置于基座上，且与导轨滑块和异型导杆平行；

所述滑板与丝杠转动连接，且两端与所述导轨滑块连接；

所述螺母位于滑板的下方，且与丝杠形成螺旋副；所述螺母的两侧分别通过两组弹性连接件与所述异型导杆滑动连接。

在一种可能的实现方式中，所述异型导杆具有对所述弹性连接件进行导向的弧形面；所述异型导杆的横截面由两端向中间逐渐变大。

在一种可能的实现方式中，所述弹性连接件为夹簧，所述夹簧的一端与所述螺母固定连接，另一端夹紧所述异型导杆的弧形面，且可沿所述弧形面滑动。

在一种可能的实现方式中，所述夹簧由两个板簧组成，两个板簧的一端均与所述螺母固定连接，另一端分别与所述异型导杆的两侧面抵接。

在一种可能的实现方式中，所述滑板与所述螺母之间设有用于抑制振动的隔振支链。

在一种可能的实现方式中，所述隔振支链包括隔振支链Ⅰ和隔振支链Ⅱ，所述隔振支链Ⅰ和隔振支链Ⅱ分别对位于同一水平面上的两个垂直方向的振动进行抑制。

在一种可能的实现方式中，所述隔振支链Ⅰ包括压簧，所述压簧的一端与所述滑板连接，另一端沿X方向与所述螺母抵接。

在一种可能的实现方式中，所述隔振支链Ⅱ包括球头和球头连接杆，其中球头连接杆的一端与所述滑板连接，另一端与球头连接，所述球头沿Y方向与所述螺母抵接。

在一种可能的实现方式中，所述螺母的外侧设有限位块，所述限位块具有与Y轴垂直的限位平面，所述球头与所述限位平面抵接；

在一种可能的实现方式中，所述限位块的上端与所述滑板的下端之间为面接触。

在一种可能的实现方式中，所述的智能机器人隔振装置还包括旋转驱动装置，所述旋转驱动装置设置于基座上，且输出端与所述丝杠连接，用于驱动丝杠转动。

本发明的优点及有益效果是：本发明有效抑制升降装置丝杠高速旋转的共振，噪音低，同时有效提升升降装置中丝杠高速旋转的临界转速；

本发明在长距离传动中不受丝杠最小直径的限制，有助于设备轻量化，适应高速工况。

本发明能提高丝杠的定位精度，延长使用寿命。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明一种智能机器人隔振装置的轴测图；

图2为图1中Ⅰ处放大图；

图3为本发明一种智能机器人隔振装置的主视图；

图4为图3的A-A局部剖视图。

图中：1为基座，2为旋转驱动装置，3为丝杠，4为辅助支撑，5为滑板，6为导轨滑块，7为螺母，8为球头，9为压簧，10为异型导杆，11为夹簧，12为球头连接杆，13为限位块。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种智能机器人隔振装置，能有效抑制升降装置丝杠高速旋转的共振，同时有效提升升降装置中丝杠高速旋转的临界转速。参见图1-4所示，该智能机器人隔振装置，包括基座1、旋转驱动装置2、丝杠3、滑板5、导轨滑块6、螺母7、异型导杆10及弹性连接件，其中导轨滑块6和异型导杆10均沿竖直方向设置于基座1的两侧；丝杠3可转动地设置于基座1上，且与导轨滑块6和异型导杆10平行；滑板5与丝杠3转动连接，且两端与导轨滑块6连接，螺母7位于滑板5的下方，且与丝杠3形成螺旋副；螺母7的两侧分别通过两组弹性连接件与异型导杆10滑动连接。旋转驱动装置2设置于基座1上，且输出端与丝杠3连接，用于驱动丝杠3转动。

本发明的实施例中，基座1固定于地面，旋转驱动装置2为伺服电机，伺服电机的设置于基座1的顶部，且输出端与丝杠3的上端连接，丝杠3的下端通过设置于基座1上的辅助支撑4支撑。滑板5通过导轨滑块6与基座1形成直线运动副，螺母7的上平面与滑板5下平面形成平面副的支撑反力，一直与滑板5重力平衡。螺母7与丝杠3形成螺旋升降副的滚珠传动结构。伺服电机可驱动丝杠3高速旋转，带动螺母7进行升降，当螺母7上升时推动滑板5同步上升；当螺母7下降时滑板5通过重力下滑。

参见图4所示，本发明的实施例中，异型导杆10具有对弹性连接件进行导向的弧形面，该弧形面方便弹性连接件顺畅滑动；进一步地，异型导杆10的横截面由两端向中间逐渐变大，使夹簧11的滑动接触反力和刚度由两端向中间逐渐变大，以平衡丝杠3的中部弱、上下两头强的径向刚度，实现丝杠3长距离传动的稳定性。

参见图2、图4所示，本发明的实施例中，弹性连接件为夹簧11，夹簧11的一端与螺母7固定连接，另一端夹紧异型导杆10的弧形面，且可沿弧形面滑动。

具体地，夹簧11由两个板簧组成，两个板簧背靠背设置，且一端均与螺母7固定连接，另一端分别与异型导杆10的两侧面抵接。

本实施例中，螺母7的两侧通过对称设置的两组夹簧11支撑，夹簧11与异型导杆10的接触反作用力及丝杠3的径向刚度产生的支撑反作用力，形成空间动力学力系，从而平衡螺母7与丝杠3形成螺旋升降副的滚珠传动空间螺旋反力。异型导杆10的中部截面厚、上部截面和下部截面变薄的几何变化，导致夹簧11与异型导杆10之间形成中部强、上部和下部变薄的接触反作用力变化，通过该接触反作用力的变化维持丝杠3的径向刚度中部弱、上下两头强的空间力系稳定，从而实现丝杠3长距离的平稳传动。

在上述实施例的基础上，滑板5与螺母7之间设有用于抑制振动的隔振支链，通过隔振支链平衡螺母7与丝杠3形成螺旋升降副的滚珠传动空间振动。本实施例中，隔振支链包括隔振支链Ⅰ和隔振支链Ⅱ，隔振支链Ⅰ和隔振支链Ⅱ分别对位于同一水平面上的两个垂直方向的振动进行抑制。

参见图2所示，本发明的实施例中，隔振支链Ⅰ包括压簧9，压簧9的一端与滑板5连接，另一端沿X方向与螺母7抵接，压簧9和螺母7形成X向压紧结构，从而抑制X方向的振动。隔振支链Ⅱ包括球头8和球头连接杆12，其中球头连接杆12的一端与滑板5固定连接，另一端与球头8连接，球头8沿Y方向与螺母7抵接，从而抑Y方向的振动。

进一步地，螺母7的外侧设有限位块13，限位块13的上端面与滑板5的下端面之间为面接触，能够平稳的实现力传动。

进一步地，限位块13具有与Y轴垂直的限位平面，球头8与限位平面抵接，形成点-平面浮动结构。球头8和压簧9的作用，其一是平衡螺母7与丝杠3形成螺旋升降副的滚珠传动空间螺旋反力；其二是平衡螺母7与丝杠3形成螺旋升降副的滚珠传动空间隔振。

本发明提供的一种智能机器人隔振装置的工作原理是：旋转驱动装置2驱动丝杠3高速旋转，从而带动螺母7沿丝杠3进行升降运动，进而推动滑板5上升或平衡滑板5重力下滑的运动。因异型导杆10的横截面由两端向中间逐渐变大，也就是说异型导杆10在中间位置弧形面的横截面变大，弧形面的外形变化导致夹簧11的滑动接触反力和刚度逐渐变大，进而夹簧11的支撑刚性得到加强，从而引起升降装置整个共振频率的不断变化，进而起到变刚度隔振效果。

本发明提供的一种智能机器人隔振装置，有效抑制升降装置中丝杠高速旋转的共振，同时有效提升升降装置中丝杠高速旋转的临界转速；同时，本发明在长距离传动中不受丝杠最小直径的限制，有助于设备轻量化，适应高速工况。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种智能机器人隔振装置，其特征在于，包括基座(1)、丝杠(3)、滑板(5)、导轨滑块(6)、螺母(7)、异型导杆(10)及弹性连接件，其中导轨滑块(6)和异型导杆(10)均沿竖直方向设置于基座(1)的两侧；丝杠(3)可转动地设置于基座(1)上，且与导轨滑块(6)和异型导杆(10)平行；

所述滑板(5)与丝杠(3)转动连接，且两端与所述导轨滑块(6)连接；

所述螺母(7)位于滑板(5)的下方，且与丝杠(3)形成螺旋副；所述螺母(7)的两侧分别通过两组弹性连接件与所述异型导杆(10)滑动连接。

2.根据权利要求1所述的智能机器人隔振装置，其特征在于，所述异型导杆(10)具有对所述弹性连接件进行导向的弧形面；所述异型导杆(10)的横截面由两端向中间逐渐变大。

3.根据权利要求2所述的智能机器人隔振装置，其特征在于，所述弹性连接件为夹簧(11)，所述夹簧(11)的一端与所述螺母(7)固定连接，另一端夹紧所述异型导杆(10)的弧形面，且可沿所述弧形面滑动。

4.根据权利要求3所述的智能机器人隔振装置，其特征在于，所述夹簧(11)由两个板簧组成，两个板簧的一端均与所述螺母(7)固定连接，另一端分别与所述异型导杆(10)的两侧面抵接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的智能机器人隔振装置，其特征在于，所述滑板(5)与所述螺母(7)之间设有用于抑制振动的隔振支链。

6.根据权利要求5所述的智能机器人隔振装置，其特征在于，所述隔振支链包括隔振支链Ⅰ和隔振支链Ⅱ，所述隔振支链Ⅰ和隔振支链Ⅱ分别对位于同一水平面上的两个垂直方向的振动进行抑制。

7.根据权利要求6所述的智能机器人隔振装置，其特征在于，所述隔振支链Ⅰ包括压簧(9)，所述压簧(9)的一端与所述滑板(5)连接，另一端沿X方向与所述螺母(7)抵接。

8.根据权利要求6所述的智能机器人隔振装置，其特征在于，所述隔振支链Ⅱ包括球头(8)和球头连接杆(12)，其中球头连接杆(12)的一端与所述滑板(5)连接，另一端与球头(8)连接，所述球头(8)沿Y方向与所述螺母(7)抵接。

9.根据权利要求8所述的智能机器人隔振装置，其特征在于，所述螺母(7)的外侧设有限位块(13)，所述限位块(13)具有与Y轴垂直的限位平面，所述球头(8)与所述限位平面抵接；

所述限位块(13)的上端与所述滑板(5)的下端之间为面接触。

10.根据权利要求1所述的智能机器人隔振装置，其特征在于，还包括旋转驱动装置(2)，所述旋转驱动装置(2)设置于基座(1)上，且输出端与所述丝杠(3)连接，用于驱动丝杠(3)转动。

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