CN215334244U - 智能机器人升降装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于智能机器人技术领域，特别涉及一种智能机器人升降装置。包括基座、丝杠、滑板、直线导轨滑块、螺母、非线性导轨及防共振运动链，其中直线导轨滑块和非线性导轨均沿竖直方向设置于基座的两侧，丝杠沿竖直方向设置于基座上，且可转动；螺母与丝杠形成螺旋副，滑板与螺母连接，且两端与直线导轨滑块连接；防共振运动链套设于丝杠上，且两端与非线性导轨接触，防共振运动链与滑板之间柔性连接。本实用新型有效抑制丝杠高速旋转的共振，噪音低，同时有效提升丝杠高速旋转的临界转速；同时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

智能机器人升降装置

技术领域

本实用新型属于智能机器人技术领域，特别涉及一种智能机器人升降装置。

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。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种智能机器人升降装置，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，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型实施例提供的一种智能机器人升降装置，包括基座、丝杠、滑板、直线导轨滑块、螺母、非线性导轨及防共振运动链，其中直线导轨滑块和非线性导轨均沿竖直方向设置于基座的两侧，丝杠沿竖直方向设置于基座上，且可转动；

所述螺母与丝杠形成螺旋副，所述滑板与螺母连接，且两端与所述直线导轨滑块连接；

所述防共振运动链套设于丝杠上，且两端与非线性导轨接触，所述防共振运动链与所述滑板之间柔性连接。

在一种可能的实现方式中，所述防共振运动链包括套筒和两支弹性运动支链，其中套筒套设于所述丝杠上，形成旋转副；两支弹性运动支链对称设置于套筒的两侧，且末端分别与相对应的所述非线性导轨接触。

在一种可能的实现方式中，所述弹性运动支链的末端设有随动轮，所述随动轮与所述非线性导轨接触，可沿非线性导轨行走。

在一种可能的实现方式中，所述弹性运动支链包括连接筒、连接杆及碟簧，其中连接筒的一端与所述套筒固定连接，所述连接筒和所述套筒的轴线相互垂直；所述碟簧容置于所述连接筒的另一端；所述连接杆的一端与连接筒的另一端滑动连接，且与碟簧抵接，所述连接杆的另一端设置所述随动轮。

在一种可能的实现方式中，所述连接杆的另一端设有与所述随动轮的旋转轴线垂直的限位平面；

所述限位平面与所述基座之间面接触，形成平面运动副；

或者，所述限位平面与所述直线导轨滑块中的导轨形成平面运动副。

在一种可能的实现方式中，所述限位平面与所述基座之间沿横向具有运动补偿间隙。

在一种可能的实现方式中，所述连接筒通过阻尼套与所述滑板连接。

在一种可能的实现方式中，所述非线性导轨为非线性曲面结构，且非线性曲面的横截面由两端到中间逐渐变大。

在一种可能的实现方式中，所述螺母与所述丝杠形成滚珠丝杠传动结构；所述滑板套设于所述丝杠上，形成旋转副；所述螺母位于所述滑板的下方，所述防共振运动链位于所述滑板的上方。

在一种可能的实现方式中，所述的智能机器人升降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。

本实用新型的优点及有益效果是：本实用新型有效抑制升降装置中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；

本实用新型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。

本实用新型能提高丝杠的定位精度，延长使用寿命。

本实用新型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，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型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，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

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

图1为本实用新型一种智能机器人升降装置的轴测图；

图2为图1中Ⅰ处放大图；

图3为本实用新型一种智能机器人升降装置的主视图；

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为直线导轨滑块，7为螺母，8为套筒，9为连接筒，10为连接杆，11为随动轮，12为非线性导轨，13为碟簧，14为阻尼套，15为限位平面，16为运动补偿间隙。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供一种智能机器人升降装置，能有效抑制丝杠高速旋转的共振，同时有效提升丝杠高速旋转的临界转速。参见图1-4所示，该一种智能机器人升降装置，包括基座1、旋转驱动装置2、丝杠3、滑板5、直线导轨滑块6、螺母7、非线性导轨12及防共振运动链，其中直线导轨滑块6和非线性导轨12均沿竖直方向设置于基座1的两侧，丝杠3沿竖直方向设置于基座1的中间位置，且可转动；螺母7与丝杠3形成螺旋副，滑板5与螺母7连接，且两端与直线导轨滑块6连接；防共振运动链套设于丝杠3上，且两端与非线性导轨12接触，防共振运动链与滑板5之间柔性连接。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。

参见图1-2所示，本实用新型的实施例中，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通过直线导轨滑块6与基座1形成直线运动副，螺母7与丝杠3形成螺旋升降副的滚珠丝杠传动结构。

进一步地，滑板5套设于丝杠3上，形成旋转副；螺母7位于滑板5的下方，防共振运动链位于滑板5的上方。伺服电机驱动丝杠3转动，从而驱动螺母7和滑板5进行升降运动，丝杠3的空间振动通过防共振运动链进行有效抑制，从而能实现丝杠3长距离的稳定传动。

本实用新型的实施例中，防共振运动链包括套筒8和两支弹性运动支链，其中套筒8套设于丝杠3上，形成旋转副；两支弹性运动支链对称设置于套筒8的两侧，且末端分别与相对应的非线性导轨12接触。

进一步地，弹性运动支链的末端设有随动轮11，随动轮11通过弹性运动支链的弹性与非线性导轨12紧密接触，且可沿非线性导轨12行走。

本实用新型的实施例中，非线性导轨12为非线性曲面结构，且非线性曲面的横截面由非线性导轨12两端到中间逐渐变大，这样使弹性运动支链的滑动接触反力和刚度由非线性导轨12两端向中间逐渐变大，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4所示，本实用新型的实施例中，弹性运动支链包括连接筒9、连接杆10及碟簧13，其中连接筒9的一端与套筒8固定连接，连接筒9和套筒8的轴线相互垂直；多个碟簧13容置于连接筒9的另一端；连接杆10的一端与连接筒9的另一端插接，且可沿轴向移动，连接杆10的一端端部与碟簧13抵接。连接杆10的另一端设置随动轮11，随动轮11的轴线与连接筒9的轴线垂直，连接杆10通过随动轮11感知非线性导轨12的外形变化。这样连接筒9与连接杆10之间形成了浮动连接结构，且通过多个碟簧13组形成能传导弹性的路径，为随动轮11与非线性导轨12紧密接触提供预紧力。

参见图4所示，在上述实施例的基础上，连接杆10的另一端设有与随动轮11的旋转轴线垂直的限位平面15，该限位平面15与基座1之间面接触，形成平面运动副；或者，限位平面15与直线导轨滑块6中的导轨形成平面运动副，进而可抑制丝杠3在X方向的振动。

进一步地，限位平面15与基座1之间沿横向具有运动补偿间隙16，运动补偿间隙16可以补偿弹性运动支链在Y方向的运动空间。也就是说，防共振运动链两侧的运动补偿间隙16能限制套筒8的空间姿态振动范围。

本实用新型的实施例中，连接筒9通过阻尼套14与滑板5连接，形成随动阻尼关系，使整个防共振运动链随同滑板5一起运动。又因阻尼套14具有柔性，所以不会妨碍滑板5的运动。

本实施例中，套装在丝杠3上的套筒8的两侧通过对称连接的两支弹性运动支链支撑，弹性运动支链与非线性导轨12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。非线性导轨12的中部截面厚、上部截面和下部截面变薄的几何变化，导致弹性运动支链与非线性导轨12之间形成中部强、上部和下部变弱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。

本实用新型实施例提供的一种智能机器人升降装置，其工作原理是：

旋转驱动装置2驱动丝杠3高速旋转，从而带动螺母7和滑板5沿丝杠3进行升降运动，通过阻尼套14带动防共振运动链同步进行升降。防共振运动链通过与非线性导轨12的接触反作用力及本身具有的弹性属性来平衡螺母7与丝杠3之间的空间姿态振动。因非线性导轨12的横截面由两端向中间逐渐变大，也就是说非线性导轨12在中间位置非线性曲面的横截面变大，非线性曲面的外形变化导致防共振运动链的滑动接触反力和刚度逐渐变大，进而防共振运动链的支撑刚性得到加强，从而达到对升降装置整个共振频率有效隔振。也就是说，非线性导轨12的非线性曲面的外形变化引起碟簧13内部刚性的非线性变化，进而防共振运动支链的支撑刚性得到的非线性变化，从而引起升降装置整个共振频率的不断变化。

本实用新型提供的一种智能机器人升降装置，有效抑制丝杠高速旋转的共振，同时有效提升丝杠高速旋转的临界转速；同时，本实用新型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实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种智能机器人升降装置，其特征在于，包括基座(1)、丝杠(3)、滑板(5)、直线导轨滑块(6)、螺母(7)、非线性导轨(12)及防共振运动链，其中直线导轨滑块(6)和非线性导轨(12)均沿竖直方向设置于基座(1)的两侧，丝杠(3)沿竖直方向设置于基座(1)上，且可转动；

所述螺母(7)与丝杠(3)形成螺旋副，所述滑板(5)与螺母(7)连接，且两端与所述直线导轨滑块(6)连接；

所述防共振运动链套设于丝杠(3)上，且两端与非线性导轨(12)接触，所述防共振运动链与所述滑板(5)之间柔性连接。

2.根据权利要求1所述的智能机器人升降装置，其特征在于，所述防共振运动链包括套筒(8)和两支弹性运动支链，其中套筒(8)套设于所述丝杠(3)上，形成旋转副；两支弹性运动支链对称设置于套筒(8)的两侧，且末端分别与相对应的所述非线性导轨(12)接触。

3.根据权利要求2所述的智能机器人升降装置，其特征在于，所述弹性运动支链的末端设有随动轮(11)，所述随动轮(11)与所述非线性导轨(12)接触，可沿非线性导轨(12)行走。

4.根据权利要求3所述的智能机器人升降装置，其特征在于，所述弹性运动支链包括连接筒(9)、连接杆(10)及碟簧(13)，其中连接筒(9)的一端与所述套筒(8)固定连接，所述连接筒(9)和所述套筒(8)的轴线相互垂直；所述碟簧(13)容置于所述连接筒(9)的另一端；所述连接杆(10)的一端与连接筒(9)的另一端滑动连接，且与碟簧(13)抵接，所述连接杆(10)的另一端设置所述随动轮(11)。

5.根据权利要求4所述的智能机器人升降装置，其特征在于，所述连接杆(10)的另一端设有与所述随动轮(11)的旋转轴线垂直的限位平面(15)；

所述限位平面(15)与所述基座(1)之间面接触，形成平面运动副；

或者，所述限位平面(15)与所述直线导轨滑块(6)中的导轨形成平面运动副。

6.根据权利要求5所述的智能机器人升降装置，其特征在于，所述限位平面(15)与所述基座(1)之间沿横向具有运动补偿间隙(16)。

7.根据权利要求4所述的智能机器人升降装置，其特征在于，所述连接筒(9)通过阻尼套(14)与所述滑板(5)连接。

8.根据权利要求1所述的智能机器人升降装置，其特征在于，所述非线性导轨(12)为非线性曲面结构，且非线性曲面的横截面由两端到中间逐渐变大。

9.根据权利要求1所述的智能机器人升降装置，其特征在于，所述螺母(7)与所述丝杠(3)形成滚珠丝杠传动结构；所述滑板(5)套设于所述丝杠(3)上，形成旋转副；所述螺母(7)位于所述滑板(5)的下方，所述防共振运动链位于所述滑板(5)的上方。

10.根据权利要求1所述的智能机器人升降装置，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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