CN114633286A - 旋转臂式驱动装置及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及旋转臂式驱动装置及驱动方法，第一旋转臂下带轮与第一旋转臂连为一体，第一旋转臂上带轮与第一旋转臂相对转动连接；动力单元与第一旋转臂下带轮传动连接；第二旋转臂下带轮与第一旋转臂相对转动连接，第二旋转臂上带轮与第一旋转臂连为一体；第二旋转臂下带轮与第二旋转臂连为一体，第二旋转臂上带轮与第二旋转臂相对转动连接；末端带轮与第二旋转臂相对转动连接，与叉臂连为一体。利用单驱动三关节形式实现直线伸缩运动，折叠机械臂设计增加伸缩行程，缩小机构尺寸；关节伸缩模组具有重量轻、相同机身尺寸行程长等优势。

Description

旋转臂式驱动装置及其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种旋转臂式驱动装置及其驱动方法。

背景技术

传统的工业机器人，无论是四轴或六轴机器人，每个关节都有驱动装置，四轴有四套驱动装置，六轴有六套驱动装置。每个关节除了外挂的伺服电机，还有关节中复杂的谐波减速机和抱闸机构，结构极其复杂，成本非常昂贵。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种旋转臂式驱动装置及其驱动方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

旋转臂式驱动装置，特点是：包含第一旋转臂和第二旋转臂，第一旋转臂下带轮与第一旋转臂连为一体，第一旋转臂上带轮与第一旋转臂相对转动连接；动力单元与第一旋转臂下带轮传动连接；

第二旋转臂下带轮与第一旋转臂相对转动连接，第二旋转臂上带轮与第一旋转臂连为一体；

第二旋转臂下带轮与第二旋转臂连为一体，第二旋转臂上带轮与第二旋转臂相对转动连接；

末端带轮与第二旋转臂相对转动连接，与叉臂连为一体。

进一步地，上述的旋转臂式驱动装置，其中，动力单元为伺服电机，通过同步带一与第一旋转臂下带轮传动连接。

进一步地，上述的旋转臂式驱动装置，其中，第一旋转臂上带轮通过同步带二与第二旋转臂下带轮传动连接。

进一步地，上述的旋转臂式驱动装置，其中，第二旋转臂上带轮通过同步带三与末端带轮传动连接。

本发明旋转臂式驱动方法，动力单元带动第一旋转臂下带轮运转，第一旋转臂下带轮逆时针转动，第一旋转臂逆时针转动，第一旋转臂上带轮相对于第一旋转臂顺时针转动；

动力传递至第二旋转臂下带轮，第二旋转臂下带轮相对于第一旋转臂顺时针转动，因第二旋转臂下带轮与第二旋转臂连为一体，所以第二旋转臂顺时针转动，第二旋转臂上带轮相对于第二旋转臂逆时针转动；

末端带轮相对于第二旋转臂逆时针转动，顺转与逆转同时作用，将叉臂推出去，末端带轮的轨迹保持直线，因此叉臂以直线运动方式接送物品。

更进一步地，上述的旋转臂式驱动方法，其中，动力单元为伺服电机，通过同步带一与第一旋转臂下带轮传动连接；第一旋转臂上带轮通过同步带二与第二旋转臂下带轮传动连接；第二旋转臂上带轮通过同步带三与末端带轮传动连接。

本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：

①利用单驱动三关节形式实现直线伸缩运动，主动关节(关节一)采用伺服电机驱动，采用高减速比谐波减速机保证转臂旋转精度；其余关节从动由同步带传动，简化并减少驱动机构；关节二采用高减速比谐波减速机与交叉滚柱轴环组合设计，保证高精度高刚性高强度；关节三也采用了高减速比谐波减速机加交叉滚柱轴环组合设计，保证高精度高刚性高强度的同时降低厚度；电气线路管路隐藏式分离式设计；折叠机械臂设计增加伸缩行程，缩小机构尺寸；

②实现单一的直线运动，无需复杂的四轴或六轴运动，节约了机械电控的成本，也节省了电气柜安装空间，使设备系统更加紧凑；与丝杆或皮带式直线伸缩模组相比较，关节伸缩模组具有重量轻、相同机身尺寸行程长等优势；

③采用双组设计，单次双倍运送能力，显著提升运送效率；该设计易调试运行。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，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具体实施方式了解。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。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1：本发明装置的轴测示意图；

图2：本发明装置的传动原理主视示意图；

图3：本发明装置的传动原理轴测示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，方位术语和次序术语等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1～3所示，旋转臂式驱动装置，包含第一旋转臂101和第二旋转臂102，第一旋转臂下带轮4与第一旋转臂101连为一体，第一旋转臂上带轮3与第一旋转臂101相对转动连接；动力单元1与第一旋转臂下带轮4传动连接；

第二旋转臂下带轮7与第一旋转臂101相对转动连接，第二旋转臂上带轮6与第一旋转臂101连为一体；

第二旋转臂下带轮7与第二旋转臂102连为一体，第二旋转臂上带轮6与第二旋转臂102相对转动连接；

末端带轮9与第二旋转臂102相对转动连接，与叉臂10连为一体。

其中，动力单元1为伺服电机，通过同步带一2与第一旋转臂下带轮4传动连接。

第一旋转臂上带轮3通过同步带二5与第二旋转臂下带轮7传动连接。

第二旋转臂上带轮6通过同步带三8与末端带轮9传动连接。

具体应用时，动力单元1带动第一旋转臂下带轮4运转，第一旋转臂下带轮4逆时针转动，第一旋转臂101逆时针转动，第一旋转臂上带轮3相对于第一旋转臂101顺时针转动；

动力传递至第二旋转臂下带轮7，第二旋转臂下带轮7相对于第一旋转臂101顺时针转动，因第二旋转臂下带轮7与第二旋转臂102连为一体，所以第二旋转臂102顺时针转动，第二旋转臂上带轮6相对于第二旋转臂102逆时针转动；

末端带轮9相对于第二旋转臂102逆时针转动，顺转与逆转同时作用，将叉臂10推出去，末端带轮9的轨迹保持直线，因此叉臂10以直线运动方式接送物品。

主要包含动力单元1，第一旋转臂101，第二旋转臂102以及叉臂10，部件之间的运动主要靠中间的同步带来带动；每两个部件之间的连接处是上下两个同步带轮的转动来带动皮带的转动，进而实现所有部件的联动。

利用单驱动三关节形式实现直线伸缩运动，主动关节(关节一)采用伺服电机驱动，采用高减速比谐波减速机保证转臂旋转精度；其余关节从动由同步带传动，简化并减少驱动机构。关节二采用高减速比谐波减速机与交叉滚柱轴环组合设计，保证高精度高刚性高强度；关节三也采用了高减速比谐波减速机加交叉滚柱轴环组合设计，保证高精度高刚性高强度的同时降低厚度。电气线路管路隐藏式分离式(与驱动传动件)设计。采用折叠机械臂设计增加了伸缩行程，缩小了机构尺寸。采用双组设计，单次双倍运送能力，提高运送效率；而且该设计易调试运行。

实现单一的直线运动，无需复杂的四轴或六轴运动，节约了机械电控的成本，也节省了电气柜安装空间，使设备系统更加紧凑；与丝杆或皮带式直线伸缩模组相比较，关节伸缩模组具有重量轻，相同机身尺寸行程长等优势。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (6)

1.旋转臂式驱动装置，其特征在于：包含第一旋转臂(101)和第二旋转臂(102)，第一旋转臂下带轮(4)与第一旋转臂(101)连为一体，第一旋转臂上带轮(3)与第一旋转臂(101)相对转动连接；动力单元(1)与第一旋转臂下带轮(4)传动连接；

第二旋转臂下带轮(7)与第一旋转臂(101)相对转动连接，第二旋转臂上带轮(6)与第一旋转臂(101)连为一体；

第二旋转臂下带轮(7)与第二旋转臂(102)连为一体，第二旋转臂上带轮(6)与第二旋转臂(102)相对转动连接；

末端带轮(9)与第二旋转臂(102)相对转动连接，与叉臂(10)连为一体。

2.根据权利要求1所述的旋转臂式驱动装置，其特征在于：动力单元(1)为伺服电机，通过同步带一(2)与第一旋转臂下带轮(4)传动连接。

3.根据权利要求1所述的旋转臂式驱动装置，其特征在于：第一旋转臂上带轮(3)通过同步带二(5)与第二旋转臂下带轮(7)传动连接。

4.根据权利要求1所述的旋转臂式驱动装置，其特征在于：第二旋转臂上带轮(6)通过同步带三(8)与末端带轮(9)传动连接。

5.权利要求1所述的装置实现旋转臂式驱动方法，其特征在于：第一旋转臂下带轮(4)与第一旋转臂(101)连为一体，第一旋转臂上带轮(3)与第一旋转臂(101)相对转动连接；动力单元(1)与第一旋转臂下带轮(4)传动连接；第二旋转臂下带轮(7)与第一旋转臂(101)相对转动连接，第二旋转臂上带轮(6)与第一旋转臂(101)连为一体；第二旋转臂下带轮(7)与第二旋转臂(102)连为一体，第二旋转臂上带轮(6)与第二旋转臂(102)相对转动连接；末端带轮(9)与第二旋转臂(102)相对转动连接，与叉臂(10)连为一体；

动力单元(1)带动第一旋转臂下带轮(4)运转，第一旋转臂下带轮(4)逆时针转动，第一旋转臂(101)逆时针转动，第一旋转臂上带轮(3)相对于第一旋转臂(101)顺时针转动；

动力传递至第二旋转臂下带轮(7)，第二旋转臂下带轮(7)相对于第一旋转臂(101)顺时针转动，因第二旋转臂下带轮(7)与第二旋转臂(102)连为一体，所以第二旋转臂(102)顺时针转动，第二旋转臂上带轮(6)相对于第二旋转臂(102)逆时针转动；

末端带轮(9)相对于第二旋转臂(102)逆时针转动，顺转与逆转同时作用，将叉臂(10)推出去，末端带轮(9)的轨迹保持直线，因此叉臂(10)以直线运动方式接送物品。

6.根据权利要求5所述的旋转臂式驱动方法，其特征在于：动力单元(1)为伺服电机，通过同步带一(2)与第一旋转臂下带轮(4)传动连接；第一旋转臂上带轮(3)通过同步带二(5)与第二旋转臂下带轮(7)传动连接；第二旋转臂上带轮(6)通过同步带三(8)与末端带轮(9)传动连接。

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