一種絲桿螺母原理實現(xiàn)軟管?剛性管轉(zhuǎn)換裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種絲桿螺母原理實現(xiàn)軟管?剛性管轉(zhuǎn)換裝置與方法；包括限位套、電機、柔性橡膠管和鋼圈等；電機帶動絲桿上的螺母沿絲桿直線上下運動；鋼圈由多個依次活動套設在柔性橡膠管和部分限位套上的環(huán)形剛片單體而成，鋼圈向上延伸至與螺母接觸，向下延伸至覆蓋整個柔性橡膠管；當螺母逐漸靠近并擠壓鋼圈時，各環(huán)形剛片單體之間相互擠壓、貼緊，間隙不斷減小，直到各環(huán)形剛片單體之間的接觸面完全貼合，此時柔性橡膠管受到鋼圈的限制，不能隨意彎曲，進而轉(zhuǎn)變?yōu)閯傂怨?，起到剛性管的作用。因此通過對鋼圈的擠壓下，將柔性軟管轉(zhuǎn)變?yōu)閯傂怨艹惺茇浳锏闹亓ψ饔?，減少了并聯(lián)機械臂的負載，使得機械臂壽命更長，使用更加廣泛、靈活。
【專利說明】
一種絲桿螺母原理實現(xiàn)軟管-剛性管轉(zhuǎn)換裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及機械臂的部件，尤其涉及一種絲桿螺母原理實現(xiàn)軟管-剛性管轉(zhuǎn)換裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學技術(shù)，特別是機器人領(lǐng)域中技術(shù)的不斷發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了越來越多的與機器人相關(guān)的各種技術(shù)裝置等，在工業(yè)設計，工業(yè)控制，甚至是面向家庭都起到了越來越重要的作用。
[0003]工業(yè)機器人中，目前技術(shù)比較成熟的是串聯(lián)機械臂，新興的并聯(lián)機械臂也越來越受到人們的重視，但是不論是哪種的機械臂單獨工作，都或多或少有著一些不太理想的方面。一些需要在一定范圍內(nèi)運動的機械部分存在剛度較差的問題，其根本在于沒有剛性零件作為連接件，而如果既能具有柔性運動的作用，又有剛性連接的作用，那就能很好的解決運動部件運動過程中剛度不足的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有運動部件運動過程中剛度不足的問題，提供一種絲桿螺母原理實現(xiàn)軟管-剛性管轉(zhuǎn)換裝置與方法。
[0005]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]—種絲桿螺母原理實現(xiàn)軟管-剛性管轉(zhuǎn)換裝置，包括限位套4、電機1、可彎曲的柔性橡膠管6和鋼圈7;所述電機I固定在限位套4的上端，所述電機I的轉(zhuǎn)軸伸入限位套4內(nèi)，并通過聯(lián)軸器2連接絲桿3，帶動絲桿3上的螺母5沿絲桿3直線上下運動;所述限位套4的下端固定連接柔性橡膠管6的上端；
[0007]所述鋼圈7由多個依次活動套設在柔性橡膠管6和部分限位套4上的環(huán)形剛片單體而成，鋼圈7向上延伸至與螺母5接觸，向下延伸至覆蓋整個柔性橡膠管6，并且末端的一個環(huán)形剛片單體與柔性橡膠管6的末端固定連接；
[0008]當螺母5遠離或者未擠壓鋼圈7時，柔性橡膠管6受外力彎曲時，鋼圈7跟隨其同步彎曲；當螺母5逐漸靠近并擠壓鋼圈7時，各環(huán)形剛片單體之間相互擠壓、貼緊，間隙不斷減小，直到各環(huán)形剛片單體之間的接觸面完全貼合，此時柔性橡膠管6受到鋼圈7的限制，不能隨意彎曲，進而轉(zhuǎn)變?yōu)閯傂怨埽鸬絼傂怨艿淖饔谩?br>[0009]限位套4上設有限制螺母5周向運動的限位槽，從而當電機I帶動絲桿3旋轉(zhuǎn)時，螺母5只沿絲桿3軸向上作直線運動。
[0010]所述絲桿3的上端及下端設有限位器，用于限制螺母5向上或者向下的運動行程。所述電機I帶動絲桿3正反轉(zhuǎn)過程中，螺母5跟隨其在絲桿3上作前進或者后退移動。
[0011]所述的電機I為帶編碼盤的直流減速電機。所述鋼圈7與限位套4及柔性橡膠管6的配合為間隙配合，間隙一般為0.1mm?0.2_。
[0012]一種軟管-剛性管轉(zhuǎn)換方法如下:
[0013]初始狀態(tài)下，螺母5遠離或者不與鋼圈7接觸，也或者雖然與鋼圈7接觸但不施加力矩;此時柔性橡膠管6處于自由彎曲狀態(tài)；
[0014]電機I正傳;電機I帶動聯(lián)軸器2轉(zhuǎn)動，聯(lián)軸器2帶動絲桿3轉(zhuǎn)動，與此同時螺母5向鋼圈7方向直線運動，以給鋼圈7施加軸向擠壓力矩，此時，在螺母5擠壓的作用下，各環(huán)形剛片單體之間的間隙逐漸減小、相互貼緊，直至各環(huán)形剛片單體之間的接觸面完全貼合，此時柔性橡膠管6受到鋼圈7的限制，不能隨意彎曲，進而轉(zhuǎn)變?yōu)閯傂怨?，起到剛性管的作用，以實現(xiàn)軟性管到剛性管的轉(zhuǎn)換;此時，若電機I反轉(zhuǎn)，螺母5后退，并逐漸釋放對鋼圈7的擠壓力矩，各環(huán)形剛片單體之間的間隙逐漸增大，此時柔性橡膠管6擺脫鋼圈7的限制，逐漸恢復自由彎曲狀態(tài)，進而又轉(zhuǎn)變?yōu)檐浌埽鸬杰浶怨艿淖饔?，實現(xiàn)由剛性管到軟性管的轉(zhuǎn)換。
[0015]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果:
[0016]本發(fā)明電機I正時，帶動聯(lián)軸器2轉(zhuǎn)動，聯(lián)軸器2帶動絲桿3轉(zhuǎn)動，與此同時螺母5向鋼圈7方向直線運動，以給鋼圈7施加軸向擠壓力矩，此時，在螺母5擠壓的作用下，各環(huán)形剛片單體之間的間隙逐漸減小、相互貼緊，直至各環(huán)形剛片單體之間的接觸面完全貼合，此時柔性橡膠管6受到鋼圈7的限制，不能隨意彎曲，進而轉(zhuǎn)變?yōu)閯傂怨?，起到剛性管的作用，以實現(xiàn)軟性管到剛性管的轉(zhuǎn)換;此時若電機I反轉(zhuǎn)，螺母5后退，并逐漸釋放對鋼圈7的擠壓力矩，各環(huán)形剛片單體之間的間隙逐漸增大，此時柔性橡膠管6擺脫鋼圈7的限制，逐漸恢復自由彎曲狀態(tài)，進而又轉(zhuǎn)變?yōu)檐浌?，起到軟性管的作用，實現(xiàn)由剛性管到軟性管的轉(zhuǎn)換。
[0017]綜上所述，在鋼圈7的作用下，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)柔性彎曲與剛性之間的快速轉(zhuǎn)換；在并聯(lián)機械臂領(lǐng)域，當并聯(lián)機械臂抓取貨物時，平臺是需要360度全范圍運動的，所以了實現(xiàn)柔性跟隨;但當機械臂抓取到貨物進行搬運時只受到貨物重力的作用，因此通過對鋼圈7的擠壓下，將柔性軟管轉(zhuǎn)變?yōu)閯傂怨艹惺茇浳锏闹亓ψ饔?，減少了并聯(lián)機械臂的負載，使得機械臂壽命更長，使用更加廣泛、靈活。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明絲桿螺母原理實現(xiàn)軟管-剛性管轉(zhuǎn)換裝置示意圖。
[0019]圖2是圖1局部結(jié)構(gòu)不意圖一。
[0020]圖3是圖1局部結(jié)構(gòu)示意圖二。
[0021]圖4是圖1局部結(jié)構(gòu)示意圖三。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步具體詳細描述。
[0023]實施例
[0024]如圖1至4所示。本發(fā)明公開了一種絲桿螺母原理實現(xiàn)軟管-剛性管轉(zhuǎn)換裝置，包括限位套4、電機1、可彎曲的柔性橡膠管6和鋼圈7;所述電機I固定在限位套4的上端，所述電機I的轉(zhuǎn)軸伸入限位套4內(nèi)，并通過聯(lián)軸器2連接絲桿3，帶動絲桿3上的螺母5沿絲桿3直線上下運動;所述限位套4的下端固定連接柔性橡膠管6的上端；
[0025]所述鋼圈7由多個依次活動套設在柔性橡膠管6和部分限位套4上的環(huán)形剛片單體而成，鋼圈7向上延伸至與螺母5接觸，向下延伸至覆蓋整個柔性橡膠管6，并且末端的一個環(huán)形剛片單體與柔性橡膠管6的末端固定連接；
[0026]當螺母5遠離或者未擠壓鋼圈7時，柔性橡膠管6受外力彎曲時，鋼圈7跟隨其同步彎曲；
[0027]當螺母5逐漸靠近并擠壓鋼圈7時，各環(huán)形剛片單體之間相互擠壓、貼緊，間隙不斷減小，直到各環(huán)形剛片單體之間的接觸面完全貼合，此時柔性橡膠管6受到鋼圈7的限制(例如由曲變直)，不能隨意彎曲，進而轉(zhuǎn)變?yōu)閯傂怨埽鸬絼傂怨艿淖饔谩?br>[0028]具體說，當本裝置在工業(yè)應用時，其跟隨機器運動時，由于柔性橡膠管6的柔性作用，可以很容易地產(chǎn)生變形跟隨運動，而套在限位套4和柔性橡膠管6外徑上的鋼圈7由于具有一定可調(diào)整的間隙(此時鋼圈7未受到擠壓，處于自然狀態(tài))，所以可以跟隨著橡膠管變形運動，類似于微積分的原理。
[0029]限位套4上設有限制螺母5周向運動的限位槽，從而當電機I帶動絲桿3旋轉(zhuǎn)時，螺母5只沿絲桿3軸向上作直線運動;實際應用中也可將限位套4固定在其他機器上面。
[0030]所述絲桿3的上端及下端設有限位器，用于限制螺母5向上或者向下的運動行程。所述電機I帶動絲桿3正反轉(zhuǎn)過程中，螺母5跟隨其在絲桿3上作前進或者后退移動。本發(fā)明的絲桿機構(gòu)采用絲桿3、螺母5傳動形式，其中絲桿3的導程以及線數(shù)可以根據(jù)實際要求的響應速度進行更換。
[0031]所述的電機I為帶編碼盤的直流減速電機。所述鋼圈7與限位套4及柔性橡膠管6的配合為間隙配合，間隙一般為0.1mm?0.2mm。鋼圈7本身的參數(shù)如厚度、材料等可以根據(jù)實際運動范圍情況具體選擇。
[0032]本發(fā)明軟管-剛性管轉(zhuǎn)換方法，可通過如下步驟實現(xiàn):
[0033]初始狀態(tài)下，螺母5遠離或者不與鋼圈7接觸，也或者雖然與鋼圈7接觸但不施加力矩;此時柔性橡膠管6處于自由彎曲狀態(tài)；
[0034]電機I正傳;電機I帶動聯(lián)軸器2轉(zhuǎn)動，聯(lián)軸器2帶動絲桿3轉(zhuǎn)動，與此同時螺母5向鋼圈7方向直線運動，以給鋼圈7施加軸向擠壓力矩，此時，在螺母5擠壓的作用下，各環(huán)形剛片單體之間的間隙逐漸減小、相互貼緊，直至各環(huán)形剛片單體之間的接觸面完全貼合，此時柔性橡膠管6受到鋼圈7的限制，不能隨意彎曲，進而轉(zhuǎn)變?yōu)閯傂怨埽鸬絼傂怨艿淖饔?，以實現(xiàn)軟性管到剛性管的轉(zhuǎn)換;此時，若電機I反轉(zhuǎn)，螺母5后退，并逐漸釋放對鋼圈7的擠壓力矩，各環(huán)形剛片單體之間的間隙逐漸增大，此時柔性橡膠管6擺脫鋼圈7的限制，逐漸恢復自由彎曲狀態(tài)，進而又轉(zhuǎn)變?yōu)檐浌?，起到軟性管的作用，實現(xiàn)由剛性管到軟性管的轉(zhuǎn)換。
[0035]如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。
[0036]本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種絲桿螺母原理實現(xiàn)軟管-剛性管轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:包括限位套(4)、電機(1)、可彎曲的柔性橡膠管(6)和鋼圈(7); 所述電機(I)固定在限位套(4)的上端，所述電機(I)的轉(zhuǎn)軸伸入限位套(4)內(nèi)，并通過聯(lián)軸器(2)連接絲桿(3)，帶動絲桿(3)上的螺母(5)沿絲桿(3)直線上下運動；所述限位套(4)的下端固定連接柔性橡膠管(6)的上端； 所述鋼圈(7)由多個依次活動套設在柔性橡膠管(6)和部分限位套(4)上的環(huán)形剛片單體而成，鋼圈(7)向上延伸至與螺母(5)接觸，向下延伸至覆蓋整個柔性橡膠管(6)，并且末端的一個環(huán)形剛片單體與柔性橡膠管(6)的末端固定連接； 當螺母(5)遠離或者未擠壓鋼圈(7)時，柔性橡膠管(6)受外力彎曲時，鋼圈(7)跟隨其同步彎曲； 當螺母(5)逐漸靠近并擠壓鋼圈(7)時，各環(huán)形剛片單體之間相互擠壓、貼緊，間隙不斷減小，直到各環(huán)形剛片單體之間的接觸面完全貼合，此時柔性橡膠管(6)受到鋼圈(7)的限制，不能隨意彎曲，進而轉(zhuǎn)變?yōu)閯傂怨埽鸬絼傂怨艿淖饔谩?.根據(jù)權(quán)利要求1所述絲桿螺母原理實現(xiàn)軟管-剛性管轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:限位套(4)上設有限制螺母(5)周向運動的限位槽，從而當電機(I)帶動絲桿(3)旋轉(zhuǎn)時，螺母(5)只沿絲桿(3)軸向上作直線運動。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述絲桿螺母原理實現(xiàn)軟管-剛性管轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述絲桿(3)的上端及下端設有限位器，用于限制螺母(5)向上或者向下的運動行程。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述絲桿螺母原理實現(xiàn)軟管-剛性管轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述電機(I)帶動絲桿(3)正反轉(zhuǎn)過程中，螺母(5)跟隨其在絲桿(3)上作前進或者后退移動。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述絲桿螺母原理實現(xiàn)軟管-剛性管轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述電機(I)為帶編碼盤的直流減速電機。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述絲桿螺母原理實現(xiàn)軟管-剛性管轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述鋼圈(7)與限位套(4)及柔性橡膠管(6)的配合為間隙配合。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述絲桿螺母原理實現(xiàn)軟管-剛性管轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述間隙為0.Imm?0.2mm ο8.—種軟管-剛性管轉(zhuǎn)換方法，其特征在于采用權(quán)利要求1至7中任一項所述絲桿螺母原理實現(xiàn)軟管-剛性管轉(zhuǎn)換裝置實現(xiàn)，其實現(xiàn)步驟如下: 初始狀態(tài)下，螺母(5)遠離或者不與鋼圈(7)接觸，也或者雖然與鋼圈(7)接觸但不施加力矩;此時柔性橡膠管(6)處于自由彎曲狀態(tài)； 電機(I)正傳；電機(I)帶動聯(lián)軸器(2)轉(zhuǎn)動，聯(lián)軸器(2)帶動絲桿(3)轉(zhuǎn)動，與此同時螺母(5)向鋼圈(7)方向直線運動，以給鋼圈(7)施加軸向擠壓力矩，此時，在螺母(5)擠壓的作用下，各環(huán)形剛片單體之間的間隙逐漸減小、相互貼緊，直至各環(huán)形剛片單體之間的接觸面完全貼合，此時柔性橡膠管(6)受到鋼圈(7)的限制，不能隨意彎曲，進而轉(zhuǎn)變?yōu)閯傂怨埽鸬絼傂怨艿淖饔?，以實現(xiàn)軟性管到剛性管的轉(zhuǎn)換;此時，若電機(I)反轉(zhuǎn)，螺母(5)后退，并逐漸釋放對鋼圈(7)的擠壓力矩，各環(huán)形剛片單體之間的間隙逐漸增大，此時柔性橡膠管(6)擺脫鋼圈(7)的限制，逐漸恢復自由彎曲狀態(tài)，進而又轉(zhuǎn)變?yōu)檐浌?，起到軟性管的作用，實現(xiàn)由剛性管到軟性管的轉(zhuǎn)換。
【文檔編號】B25J18/00GK106041994SQ201610590406
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月25日 公開號201610590406.9, CN 106041994 A, CN 106041994A, CN 201610590406, CN-A-106041994, CN106041994 A, CN106041994A, CN201610590406, CN201610590406.9
【發(fā)明人】張東, 王雨濃, 莊庭達, 鐘凱帆, 柯曉鴻, 姚粵漢, 陳勇翡
【申請人】華南理工大學