專利名稱：一種鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計(jì)一種加工機(jī)械中鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人或者應(yīng)用于特殊環(huán)境的機(jī)械臂關(guān)節(jié)普遍采用電機(jī)、齒輪減速器、關(guān)節(jié)軸三者直接連接的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)要求電機(jī)與齒輪減速器安裝在機(jī)械臂關(guān)節(jié)附近，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單但是結(jié)構(gòu)不夠緊湊，外觀不整潔。尤其突出的缺點(diǎn)是對(duì)于多關(guān)節(jié)機(jī)械臂，尤其是重力方向存在多關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)能力的折疊展開(kāi)型機(jī)械臂，下一級(jí)關(guān)節(jié)的電機(jī)與齒輪減速器等驅(qū)動(dòng)裝置成為上一級(jí)關(guān)節(jié)的額外負(fù)載。這一額外負(fù)載帶來(lái)的負(fù)面影響往往超過(guò)機(jī)械臂連桿等必要結(jié)構(gòu)件，因此提高了對(duì)機(jī)械臂動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)元件的要求，由此造成整體重量、體積、 造價(jià)和內(nèi)部消耗的增加，降低了機(jī)械臂對(duì)外做功的能力和效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是彌補(bǔ)上述不足，設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)合理、布局緊湊、簡(jiǎn)潔高效的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明的機(jī)械臂主要由一種簡(jiǎn)潔高效的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，它將驅(qū)動(dòng)裝置安裝到遠(yuǎn)離相關(guān)關(guān)節(jié)的基座上，使得整個(gè)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)緊湊、整潔，在減輕機(jī)械臂整體重量的同時(shí)提高了對(duì)外做功的能力。此外，還設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)單并易于操作的張緊力調(diào)節(jié)裝置，可以確保鋼絲繩處于充分的張緊狀態(tài)，從而克服了鋼絲繩傳動(dòng)精度不高的問(wèn)題。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是由于設(shè)計(jì)腰部回轉(zhuǎn)、大臂俯仰、小臂俯仰、腕部回轉(zhuǎn)4個(gè)自由度， 整體采用重力方向折疊展開(kāi)型結(jié)構(gòu)，大臂俯仰與小臂俯仰為一組平面自由度。所以操作便由于采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)放置在機(jī)械臂基座部分；腕部所需扭矩小，使用驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)嵌式設(shè)計(jì) (小臂方管內(nèi)部)；鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、所有傳感元件和動(dòng)力控制電纜均采用內(nèi)嵌式設(shè)計(jì)，布置在大小臂方管內(nèi)部。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的鋼絲繩纏繞解決方案與有效工作長(zhǎng)度的變化示意圖；圖3是本發(fā)明的鋼絲繩張緊裝置示意圖，圖中小臂1軸承2大臂3小臂驅(qū)動(dòng)軸4大臂驅(qū)動(dòng)軸5鋼絲繩6張緊裝置7小臂從動(dòng)軸8鋼絲繩9螺旋滾輪blO螺旋滾輪all有效長(zhǎng)度12螺栓13槽輪14固定塊15推力桿16鋼絲繩17具體實(shí)施方法下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由小臂1、軸承2、大臂3、小臂驅(qū)動(dòng)軸4、大臂驅(qū)動(dòng)軸5、鋼絲繩6、張緊裝置7、小臂從動(dòng)軸8、鋼絲繩9、螺旋滾輪blO、螺旋滾輪all、有效長(zhǎng)度12、螺栓 13、槽輪14、固定塊15、推力桿16、鋼絲繩17組成。機(jī)械手臂主要通過(guò)鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，把小臂俯仰關(guān)節(jié)的電機(jī)和齒輪減速器等額外負(fù)載放置在機(jī)械臂基座部分，從而減輕了對(duì)其它關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)元件的要求及機(jī)械臂整體的功耗，降低了機(jī)械臂自身重量，增加了其對(duì)外做功的能力和效率。如圖1所示，大小臂都為中空筒狀，小臂驅(qū)動(dòng)軸設(shè)計(jì)V形螺旋滾輪結(jié)構(gòu)纏繞鋼絲繩，小臂驅(qū)動(dòng)軸兩端通過(guò)軸承安裝在大臂根部，軸線與大臂的長(zhǎng)度方向保持垂直并使小臂驅(qū)動(dòng)軸的V形螺旋滾輪位于大臂內(nèi)部。大臂驅(qū)動(dòng)軸固定在大臂根部，與小臂驅(qū)動(dòng)軸保持同軸。小臂從動(dòng)軸與小臂根部固定連接，兩端通過(guò)軸承安裝在大臂頂部，同樣也設(shè)計(jì)V形螺旋滾輪結(jié)構(gòu)纏繞鋼絲繩。小臂從動(dòng)軸的軸線與小臂驅(qū)動(dòng)軸的軸線保持平行。鋼絲繩纏繞在兩者的V形槽輪之間，端部通過(guò)固定板固定在小臂上。大臂俯仰通過(guò)電機(jī)2和蝸輪蝸桿減速裝置直接驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)；小臂俯仰通過(guò)電機(jī)3和蝸輪蝸桿減速裝置驅(qū)動(dòng)經(jīng)鋼絲傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。利用渦輪蝸桿自鎖特性防止突發(fā)事件對(duì)物流系統(tǒng)的影響。圖1機(jī)械臂的機(jī)構(gòu)原理如圖2所示，設(shè)計(jì)2個(gè)V形槽螺旋滾輪具有相同的旋向，令兩者直徑Dl，D2與導(dǎo)程 P1，P2滿足Pl -D2 = P2 *D1，即兩者具有相同的螺旋升角。假設(shè)鋼絲繩處于繃緊狀態(tài)，螺旋滾輪發(fā)生滾動(dòng)時(shí)，由于鋼絲繩的旋入長(zhǎng)度必然等于旋出長(zhǎng)度，則鋼絲繩有效長(zhǎng)度范圍內(nèi)沿2 個(gè)滾輪軸向偏移的距離也必然相等，即隨著滾輪滾動(dòng)，鋼絲繩有效長(zhǎng)度發(fā)生平行偏移。鋼絲繩張緊力調(diào)節(jié)裝置其結(jié)構(gòu)如圖3所示。張緊裝置整體內(nèi)嵌在大臂內(nèi)部，小臂驅(qū)動(dòng)軸和小臂從動(dòng)軸之間。固定塊固定安裝在大臂內(nèi)部，推力桿安裝在2個(gè)固定塊之間， 可以沿固定塊的滑道滑動(dòng)。調(diào)整螺栓一端安裝在固定塊上，一端連接推力桿。在大臂外部通過(guò)擰動(dòng)調(diào)整螺栓即可改變推力桿和固定塊之間的相對(duì)位置，在推力桿上自由滾動(dòng)的槽輪推動(dòng)鋼絲繩從而實(shí)現(xiàn)張緊力調(diào)整。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)整方便、易于操作。且將調(diào)整螺栓安裝在距離推力桿較遠(yuǎn)的一端，使鋼絲繩張緊時(shí)張力的合力對(duì)調(diào)整螺栓產(chǎn)生一個(gè)壓緊固定塊的作用力，從而實(shí)現(xiàn)張緊力調(diào)節(jié)裝置內(nèi)部的力平衡。具體方法固定塊固定安裝在大臂內(nèi)部，推力桿安裝在2個(gè)固定塊之間，可以沿固定塊的滑道滑動(dòng)。調(diào)整螺栓一端安裝在固定塊上，一端連接推力桿。在大臂外部通過(guò)擰動(dòng)調(diào)整螺栓即可改變推力桿和固定塊之間的相對(duì)位置，在推力桿上自由滾動(dòng)的槽輪推動(dòng)鋼絲繩從而實(shí)現(xiàn)張緊力調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由小臂、軸承、大臂、小臂驅(qū)動(dòng)軸、大臂驅(qū)動(dòng)軸、鋼絲繩、張緊裝置7、小臂從動(dòng)軸等構(gòu)成，特征在于將驅(qū)動(dòng)裝置安裝到遠(yuǎn)離相關(guān)關(guān)節(jié)的基座上，設(shè)計(jì)腰部回轉(zhuǎn)、大臂俯仰、小臂俯仰、腕部回轉(zhuǎn)4個(gè)自由度，整體采用重力方向折疊展開(kāi)型結(jié)構(gòu)，大臂俯仰與小臂俯仰為一組平面自由度。使得整個(gè)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)緊湊、整潔，在減輕機(jī)械臂整體重量的同時(shí)提高了對(duì)外做功的能力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)放置在機(jī)械臂基座部分；腕部所需扭矩小，使用驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)嵌式設(shè)計(jì)(小臂方管內(nèi)部)；鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、所有傳感元件和動(dòng)力控制電纜均采用內(nèi)嵌式設(shè)計(jì)，布置在大小臂方管內(nèi)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的一種鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于大臂俯仰通過(guò)電機(jī)2 和蝸輪蝸桿減速裝置直接驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)；小臂俯仰通過(guò)電機(jī)3和蝸輪蝸桿減速裝置驅(qū)動(dòng)經(jīng)鋼絲傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，采用渦輪蝸桿自鎖特性。
全文摘要
一種鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由小臂、軸承、大臂、小臂驅(qū)動(dòng)軸、大臂驅(qū)動(dòng)軸、鋼絲繩、張緊裝置、小臂從動(dòng)軸等構(gòu)成，特征在于將驅(qū)動(dòng)裝置安裝到遠(yuǎn)離相關(guān)關(guān)節(jié)的基座上，設(shè)計(jì)腰部回轉(zhuǎn)、大臂俯仰、小臂俯仰、腕部回轉(zhuǎn)4個(gè)自由度，整體采用重力方向折疊展開(kāi)型結(jié)構(gòu)，大臂俯仰與小臂俯仰為一組平面自由度。使得整個(gè)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)緊湊、整潔，在減輕機(jī)械臂整體重量的同時(shí)提高了對(duì)外做功的能力。
文檔編號(hào)F16H7/04GK102452076SQ20101052776
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者曹晶晶 申請(qǐng)人:曹晶晶