本發(fā)明屬于機(jī)器人設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及一種螺旋伸縮裝置。

背景技術(shù)：

巡檢機(jī)器人在進(jìn)行巡檢時(shí)，其機(jī)身并非能準(zhǔn)確到達(dá)所有位置，特別是對(duì)于某些機(jī)身只能在上下一個(gè)維度伸縮的機(jī)器人，當(dāng)其探測(cè)目標(biāo)與其探測(cè)傳感器有一定的距離時(shí)，需要傳感器能前后移動(dòng)，以提高作業(yè)精度。

中國發(fā)明專利文獻(xiàn)CN102235840A《一種舉靶機(jī)器人升降系統(tǒng)》闡述了一種采用彈簧管制材料的升降系統(tǒng)，其定位方式為開關(guān)定位，推動(dòng)桿和接力柱相互作用完成升降功能，此種裝置適用與打靶過程中靶標(biāo)要么升起，要么收起的應(yīng)用場(chǎng)景，靶標(biāo)質(zhì)量較輕采用相互內(nèi)嵌套的彈簧管制材可以滿足相應(yīng)需求。此種方案不適用于通過中央控制器控制連續(xù)升降的應(yīng)用場(chǎng)景，同時(shí)在負(fù)載較重時(shí)難以保證升降機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。

中國發(fā)明專利申請(qǐng)CN104942826A《一種機(jī)器人升降裝置及升降方法》中公開了一種采用拉繩加多級(jí)滑軌的機(jī)器人升降方案，該裝置升降時(shí)為逐級(jí)升降，對(duì)拉繩要求較高，非常實(shí)用于較大型的機(jī)器人，對(duì)于小型伸縮距離較大的機(jī)器人其穩(wěn)定性會(huì)減小，此外，該發(fā)明專利申請(qǐng)采用拉繩升降，拉繩既作為提升動(dòng)力傳遞使用，也是各滑臂的承重繩，在升降過程，拉繩容易晃動(dòng)，使得機(jī)器人升降不夠穩(wěn)當(dāng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種螺旋伸縮裝置，利用多級(jí)螺旋傳動(dòng)，能夠在有限空間內(nèi)伸長(zhǎng)到需求的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)有序伸縮。

本發(fā)明提供的螺旋伸縮裝置，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、若干級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)，該伸縮機(jī)構(gòu)包括螺桿、螺母，所述螺母套在螺桿上，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺母可在螺桿上移動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)第一級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)的螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)；后級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)的螺桿套在前級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)的螺桿外部并與其連接，相鄰螺桿之間可沿軸向相對(duì)移動(dòng)，前級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)后級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)；前級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)的螺母與后級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)的螺桿之間設(shè)有圓槽，該圓槽內(nèi)填充有球體，伸縮時(shí)，前級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)的螺母通過球體帶動(dòng)后級(jí)螺桿伸出或縮回。本發(fā)明采用螺旋升降，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用逐級(jí)嵌套結(jié)構(gòu)，利用螺旋傳動(dòng)原理，進(jìn)行多級(jí)螺旋傳動(dòng)，能夠在有限空間內(nèi)伸長(zhǎng)到需要的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)有序伸縮，在小空間內(nèi)具有較大的伸縮范圍，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，在前級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)螺母與后級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)螺桿之間填充球體，形成類似交叉滾子軸承結(jié)構(gòu)，利用球體進(jìn)行伸縮傳動(dòng)，有利于減少驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)功率。

本發(fā)明的后級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)螺桿與前級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)螺桿通過相互配合的筋、凹槽連接，該筋設(shè)置在后級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)螺桿的內(nèi)表面，凹槽沿軸向設(shè)置在前級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)螺桿的外表面，所述筋插入凹槽內(nèi)。筋與凹槽的配合一方面實(shí)現(xiàn)兩級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)螺桿的連接，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞，另一面不影響伸縮機(jī)構(gòu)的平移，通過筋與凹槽連接相關(guān)螺桿，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞，使得本發(fā)明僅需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)多級(jí)驅(qū)動(dòng)，無需為每一級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)提供單獨(dú)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，大大節(jié)約了資源，簡(jiǎn)化了設(shè)備結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明所述伸縮機(jī)構(gòu)還包括外套筒，該外套筒與螺母連接，其中，最后一級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)的外套筒套在該級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)螺桿外，前級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)的外套筒套在后級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)外。外套筒的設(shè)置，有利于保證各級(jí)伸縮裝置的相對(duì)穩(wěn)定性，同時(shí)，確保直線移動(dòng)，外套筒與螺母一起轉(zhuǎn)動(dòng)、平移。

本發(fā)明第一級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)的外套筒外套有機(jī)體外套筒，確保第一級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)外套筒移動(dòng)穩(wěn)定性。

本發(fā)明還包括尾級(jí)螺桿，所述尾級(jí)螺桿套在最后一級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)的螺桿外，該尾級(jí)螺桿與最后一級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)的螺母之間也設(shè)有圓槽，該圓槽內(nèi)填充有球體，最后一級(jí)前級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)的螺母通過球體帶動(dòng)后級(jí)螺桿伸出或縮回。尾級(jí)螺桿上可安裝攝像機(jī)等部件。也可以將尾級(jí)螺桿設(shè)計(jì)成與伸縮機(jī)構(gòu)螺桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)的形式，即，尾級(jí)螺桿的內(nèi)表面設(shè)置筋，在最后一級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)的外表面設(shè)計(jì)配套的凹槽。尾級(jí)螺桿也可以設(shè)置外套筒，該外套筒緊貼尾級(jí)螺桿設(shè)置，最后一級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)的外套筒套在尾級(jí)螺桿的外套筒外。

為進(jìn)一步降低驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的功率，并避免設(shè)備磨損，前級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)的螺母與后級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)的螺桿之間具體間隙，前級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)螺母與后級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)螺桿之間靠填充的球體傳動(dòng)，避免螺母與螺桿的接觸磨損。

所述圓槽由兩個(gè)半圓槽組成，兩個(gè)半圓槽分別位于前級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)的螺母以及后級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)的螺桿上。

為方便在圓槽內(nèi)安裝球體，所述圓槽上設(shè)有可移動(dòng)的擋片，填充球體前移開擋片，填充好后利用擋片將圓槽封好。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)和齒輪組，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪組轉(zhuǎn)動(dòng)，所述齒輪組驅(qū)動(dòng)第一級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)。

本發(fā)明還提供一種螺旋伸縮裝置，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、包括螺桿、螺母、尾桿，所述螺母套在螺桿上，所述尾桿套在所述螺桿外部，所述螺母與尾桿之間設(shè)有圓槽，該圓槽內(nèi)填充有球體；伸縮時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺母在螺桿上移動(dòng)，螺母通過球體帶動(dòng)尾桿伸出或縮回，實(shí)現(xiàn)兩級(jí)伸縮。

本發(fā)明采用多級(jí)螺旋筒逐級(jí)推進(jìn)的方式，實(shí)現(xiàn)有秩序地伸縮，使其在小空間內(nèi)具有較大的伸縮范圍，實(shí)現(xiàn)了在有限空間中完成滿足需求的伸長(zhǎng)，本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，逐級(jí)聯(lián)動(dòng)伸縮，滿足具體產(chǎn)品應(yīng)用中要求的伸縮機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、能夠在有限空間內(nèi)伸長(zhǎng)到需求的長(zhǎng)度的要求；本發(fā)明相鄰兩級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)的螺母與螺桿之間填充鎢鋼球，利用鎢鋼球?qū)⑶凹?jí)伸縮機(jī)構(gòu)的動(dòng)力傳遞給后級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)，避免了螺母與螺桿之間通過直接接觸傳遞動(dòng)力，減少磨損，降低故障率。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障率低，成本低；體積小，傳動(dòng)平穩(wěn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明俯視圖。

圖中：1-第一級(jí)螺桿；2-第二級(jí)螺桿；3-第三級(jí)螺桿；4-第四級(jí)螺桿；5-第一級(jí)鋼球；6-第二級(jí)鋼球；7-第三級(jí)鋼球；8-第一級(jí)螺母；9-第二級(jí)螺母；10-第三級(jí)螺母；11-第一級(jí)外套筒；12-第二級(jí)外套筒；13-第三級(jí)外套筒；14-第四級(jí)外套筒；15-機(jī)體外套筒；16-齒輪組；17-固定蓋；18-筋。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1、2，圖中示出的螺旋伸縮裝置為四級(jí)伸縮，該螺旋伸縮裝置包括由電機(jī)(圖中未示出)、齒輪組11組成的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，第一級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)、第二級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)、第三級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)和第四級(jí)螺桿4。第一級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)包括第一級(jí)螺桿1、第一級(jí)螺母8、第一級(jí)外套筒11，第一級(jí)螺母8套在第一級(jí)螺桿1上，第一級(jí)外套筒11與第一級(jí)螺母8連接，第一級(jí)外套筒11套在第一級(jí)螺桿1外部，與第一級(jí)螺桿1同軸。第二級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)包括第二級(jí)螺桿2、第二級(jí)螺母9、第二級(jí)外套筒12，第二級(jí)螺母9套在第二級(jí)螺桿2上，第二級(jí)外套筒12套在第二級(jí)螺桿2外，與第二級(jí)螺桿2同軸。第三級(jí)伸縮機(jī)構(gòu)包括第三級(jí)螺桿3、第三級(jí)螺母10、第三級(jí)外套筒13，第三級(jí)螺母10套在第三級(jí)螺桿3外，第三級(jí)外套筒13套在第三級(jí)螺桿3外，與第三級(jí)螺桿3同軸。

從圖中可以看出，第二級(jí)螺桿2套在第一級(jí)螺桿1外，與第一級(jí)螺桿1同軸，第一級(jí)螺桿1與第二級(jí)螺桿2通過筋18以及凹槽(圖中未示出)連接，筋18設(shè)置在第二級(jí)螺桿2的內(nèi)表面，凹槽開在第一級(jí)螺桿1的外表面，筋18插入凹槽內(nèi)，這樣，第一級(jí)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以帶動(dòng)第二級(jí)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，但不影響第二級(jí)螺桿的沿軸向移動(dòng)；第三級(jí)螺桿3套在第二級(jí)螺桿2外，與第二級(jí)螺桿2同軸，第二級(jí)螺桿2與第三級(jí)螺桿3也通過筋以及凹槽連接；第四級(jí)螺桿4套在第三級(jí)螺桿3外，與第三級(jí)螺桿3同軸，第三級(jí)螺桿3與第四級(jí)螺桿4之間也是通過筋以及凹槽連接。從圖中可以看出，第一級(jí)螺桿、第二級(jí)螺桿、第三級(jí)螺桿、第四級(jí)螺桿都為圓筒狀，方便嵌套。需要說明的是，由于第四級(jí)螺桿不需要再推動(dòng)其他螺桿移動(dòng)，所以，第三級(jí)螺桿上未設(shè)置螺母，因此，第三級(jí)螺桿可用普通的圓筒狀桿體代替。

第四級(jí)外套筒14同軸設(shè)置在第四級(jí)螺桿4的外部，從圖中可以看出，第一級(jí)外套筒11套在第二級(jí)外套筒12外部，第二級(jí)外套筒12套在第三級(jí)外套筒13外部，第三級(jí)外套筒13套在第四級(jí)外套筒14外部，第一級(jí)外套筒11的外部還套有機(jī)體外套筒15，機(jī)體外套筒15安裝在固定蓋17上。為實(shí)現(xiàn)移動(dòng)更加穩(wěn)定，相鄰?fù)馓淄仓g也通過筋及凹槽連接，以第二級(jí)外套筒與第三級(jí)外套筒為例，第二級(jí)外套筒的內(nèi)表面設(shè)置有筋，第三級(jí)外套筒的外表面設(shè)置凹槽。

如圖1所示，第一級(jí)螺母8與第二級(jí)螺桿2之間設(shè)置有圓槽，一般該圓槽由兩個(gè)半圓槽組成，其中一個(gè)半圓槽設(shè)在第一級(jí)螺母8上，另一個(gè)半圓槽設(shè)在第二級(jí)螺桿2上，圓槽內(nèi)填充第一級(jí)鋼球5，鋼球一般采用鎢鋼球。同樣，第二級(jí)螺母9與第三級(jí)螺桿3之間也有圓槽，圓槽內(nèi)填充第二級(jí)鋼球6，第三級(jí)螺母與第四級(jí)螺桿之間也有圓槽，圓槽內(nèi)填充第三級(jí)鋼球7。本發(fā)明通過鋼球?qū)崿F(xiàn)伸縮傳動(dòng)，相鄰伸縮機(jī)構(gòu)的螺母與螺桿之間可以不接觸，減少磨損，本發(fā)明尤其適用于豎直方向的伸縮，所需驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)功率小，傳動(dòng)穩(wěn)定，故障率低。

本發(fā)明工作時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪組16轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪組16帶動(dòng)第一級(jí)螺桿1轉(zhuǎn)動(dòng)。向外伸出：套在第一級(jí)螺桿1上的第一級(jí)螺母8前進(jìn)，第一級(jí)螺母8通過第一級(jí)鋼球5推動(dòng)第二級(jí)螺桿2前進(jìn)，與此同時(shí)，第二級(jí)螺桿2通過筋與第一級(jí)螺桿1進(jìn)行嵌接，這樣，第一級(jí)螺桿1帶動(dòng)第二級(jí)螺桿2轉(zhuǎn)動(dòng)；同樣，第二級(jí)螺桿2轉(zhuǎn)動(dòng)，第二級(jí)螺母9向前平動(dòng)，通過第二級(jí)鋼球6推動(dòng)第三級(jí)螺桿3向前平動(dòng)，第三級(jí)螺桿3通過筋與第二級(jí)螺桿進(jìn)行嵌接，所以第三級(jí)螺桿3也發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；同樣，第三級(jí)螺母通過第三級(jí)鋼球7推動(dòng)第四級(jí)螺桿4向前平動(dòng)。電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)向內(nèi)收縮。這樣通過四級(jí)螺旋筒逐級(jí)聯(lián)動(dòng)推進(jìn)的方式，實(shí)現(xiàn)有秩序的伸縮，使其在小空間內(nèi)具有較大的伸縮范圍。