(12)实用新型专利
(10)授权公告号(10)授权公告号 CN 203622444 U(45)授权公告日 2014.06.04
(21)申请号 201320768134.9(22)申请日 2013.11.29
(73)专利权人绵阳福德机器人有限责任公司
地址621000 四川省绵阳市高新区永兴镇兴
业南路2号2楼(72)发明人马密 田超 吴健 陈刚 唐皇(74)专利代理机构成都九鼎天元知识产权代理
有限公司 51214
代理人卿诚 吴彦峰(51)Int.Cl.
B25J 17/00(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图2页权利要求书1页 说明书4页 附图2页
(54)实用新型名称
一种升降与旋转装置(57)摘要
本实用新型公开了一种升降与旋转装置，目的在于解决现有水平关节机器人的末端执行装置机构普遍存在成本高、交货期较长的问题，该升降与旋转装置包括小臂、升降机构、旋转机构，所述升降机构设置在小臂的下端面，所述旋转机构设置在小臂的上端面。本实用新型构思巧妙，结构简单，能够有效降低制造成本，缩短交货时间，且其具有与现有滚珠丝杠滚珠花键相同的功能。同时，本实用新型可靠性好，具有与现有滚珠丝杠滚珠花键相同的性能，能够满足水平关节机器人应用的需要，对于降低该类机器人的制造成本，缩短生产周期，促进其推广、应用具有重要的意义。
CN 203622444 UCN 203622444 U
权 利 要 求 书
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1.一种升降与旋转装置，其特征在于，包括小臂（1）、升降机构（2）、旋转机构（3），所述升降机构（2）设置在小臂（1）的下端面，所述旋转机构（3）设置在小臂（1）的上端面；
所述升降结构包括滚珠丝杠（4）、设置在滚珠丝杠（4）上的丝杠螺母（11）、螺母套（5）、升降同步轮（12）、角接触轴承（9）、轴承外壳（10）、锁紧装置，所述螺母套（5）、升降同步轮（12）分别设置在丝杠螺母（11）上，所述丝杠螺母（11）、螺母套（5）、升降同步轮（12）固定连接，所述角接触轴承（9）设置在螺母套（5）的外壁上，所述轴承外壳（10）、角接触轴承（9）、螺母套（5）通过锁紧装置连接在一起，所述轴承外壳（10）与小臂（1）固定连接；
所述旋转机构（3）包括与小臂（1）固定连接的旋转座（18）、深沟球轴承（16）、轴承挡圈（13）、与旋转座（18）相配合的旋转同步轮（19）、旋转连杆（23）、与旋转同步轮（19）固定连接的光轴（21）、直线轴承（22），所述旋转座（18）、轴承挡圈（13）、深沟球轴承（16）形成旋转同步轮（19）的旋转平台，所述滚珠丝杠（4）穿过旋转同步轮（19），所述滚珠丝杠（4）的一端与旋转连杆（23）固定连接，所述直线轴承（22）设置在光轴（21）上且直线轴承（22）与旋转连杆（23）固定连接，所述直线轴承（22）能沿光轴（21）相对运动，所述滚珠丝杠（4）的轴心与旋转机构（3）的旋转中心重合。
2.根据权利要求1所述的升降与旋转装置，其特征在于，还包括轴承顶圈（17），所述深沟球轴承（16）为一组，所述轴承顶圈（17）设置在深沟球轴承（16）之间，所述旋转座（18）、轴承挡圈（13）、深沟球轴承（16）、轴承顶圈（17）形成旋转同步轮（19）的旋转平台。
3.根据权利要求1所述的升降与旋转装置，其特征在于，所述锁紧装置包括设置在螺母套（5）外壁上的连接螺母（6）、密封圈（7）、与轴承外壳（10）相连的密封挡圈（8），连接螺母（6）通过密封圈（7）与密封挡圈（8）相连。
4.根据权利要求3所述的升降与旋转装置，其特征在于，所述密封圈（7）为油封密封圈。
5.根据权利要求1所述的升降与旋转装置，其特征在于，所述滚珠丝杠（4）的一端与旋转连杆（23）采用平键固定连接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的升降与旋转装置，其特征在于，还包括与旋转同步轮（19）相连的护筒（20）。
7.根据权利要求6所述的升降与旋转装置，其特征在于，所述护筒（20）为管状。8.根据权利要求7所述的升降与旋转装置，其特征在于，所述护筒（20）的开口端设置有旋转盘（14），所述旋转盘（14）上设置有压板（15），所述光轴（21）的一端穿过旋转盘（14）且与压板（15）相连。
9.根据权利要求1所述的升降与旋转装置，其特征在于，所述光轴（21）为2N个，N为正整数。
10.根据权利要求8所述的升降与旋转装置，其特征在于，所述光轴（21）为2个。
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说 明 书一种升降与旋转装置
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技术领域
[0001]
本实用新型涉及机械领域，尤其是工业机器人领域，具体为一种升降与旋转装置，
其能够用于装配、码垛、移栽、涂胶等工业领域。
背景技术
[0002] 现有水平关节机器人的末端执行装置机构通常采用如下两种形式，一是采用滚珠丝杠滚珠花键一体轴，二是采用一根滚珠丝杠与滚珠花键的组合用。第一种方式的精密度要求较高，制造难度较大，目前仅有少数企业能够生产，且成本较高，货期较长。而第二种方式的成本偏高，且空间利用率较低。因此，现有水平关节机器人的末端执行装置机构普遍存在成本高、交货期较长的问题，使得该类机器人的整机成本过高，不利于该类机器人的推广和应用。
实用新型内容
[0003] 本实用新型的发明目的在于：针对现有水平关节机器人的末端执行装置机构普遍存在成本高、交货期较长的问题，提供一种升降与旋转装置。本实用新型构思巧妙，结构简单，能够有效降低制造成本，缩短交货时间，且其具有与现有滚珠丝杠滚珠花键相同的功能。同时，本实用新型可靠性好，具有与现有滚珠丝杠滚珠花键相同的性能，能够满足水平关节机器人应用的需要，对于降低该类机器人的制造成本，缩短生产周期，促进其推广、应用具有重要的意义。
[0004] 为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：[0005] 一种升降与旋转装置，包括小臂、升降机构、旋转机构，所述升降机构设置在小臂的下端面，所述旋转机构设置在小臂的上端面；[0006] 所述升降结构包括滚珠丝杠、设置在滚珠丝杠上的丝杠螺母、螺母套、升降同步轮、角接触轴承、轴承外壳、锁紧装置，所述螺母套、升降同步轮分别设置在丝杠螺母上，所述丝杠螺母、螺母套、升降同步轮固定连接，所述角接触轴承设置在螺母套的外壁上，所述轴承外壳、角接触轴承、螺母套通过锁紧装置连接在一起，所述轴承外壳与小臂固定连接；[0007] 所述旋转机构包括与小臂固定连接的旋转座、深沟球轴承、轴承挡圈、与旋转座相配合的旋转同步轮、旋转连杆、与旋转同步轮固定连接的光轴、直线轴承，所述旋转座、轴承挡圈、深沟球轴承形成旋转同步轮的旋转平台，所述滚珠丝杠穿过旋转同步轮，所述滚珠丝杠的一端与旋转连杆固定连接，所述直线轴承设置在光轴上且直线轴承与旋转连杆固定连接，所述直线轴承能沿光轴相对运动，所述滚珠丝杠的轴心与旋转机构的旋转中心重合。[0008] 还包括轴承顶圈，所述深沟球轴承为一组，所述轴承顶圈设置在深沟球轴承之间，所述旋转座、轴承挡圈、深沟球轴承、轴承顶圈形成旋转同步轮的旋转平台。所述锁紧装置包括设置在螺母套外壁上的连接螺母、密封圈、与轴承外壳相连的密封挡圈，连接螺母通过密封圈与密封挡圈相连。[0010] 所述密封圈为油封密封圈。
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说 明 书
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所述滚珠丝杠的一端与旋转连杆采用平键固定连接。
[0012] 还包括与旋转同步轮相连的护筒。[0013] 所述护筒为管状。
[0014] 所述护筒的开口端设置有旋转盘，所述旋转盘上设置有压板，所述光轴的一端穿过旋转盘且与压板相连。[0015] 所述光轴为2N个，N为正整数。[0016] 所述光轴为2个。[0017] 针对前述问题，本实用新型提供一种升降与旋转装置，其能够用于需要Z轴和R轴的执行机构及装置，用以替代现有滚珠丝杠滚珠花键一体轴及具有相似功能的装置。本实用新型构思巧妙，结构简单、紧凑，具备与现有滚珠丝杠滚珠花键相同的功能及性能，且成本低、交货期短，易于推广应用。[0018] 本实用新型包括小臂、升降机构、旋转机构，升降机构设置在小臂的下端面，旋转机构设置在小臂的上端面。本实用新型的升降结构包括滚珠丝杠、丝杠螺母、螺母套、升降同步轮、角接触轴承、轴承外壳、锁紧装置，丝杠螺母设置在滚珠丝杠上，螺母套、升降同步轮分别设置在丝杠螺母上，丝杠螺母、螺母套、升降同步轮固定连接，角接触轴承设置在螺母套的外壁上，轴承外壳、角接触轴承、螺母套通过锁紧装置连接在一起，轴承外壳与小臂固定连接。本实用新型的旋转机构包括旋转座、深沟球轴承、轴承挡圈、与旋转座相配合的旋转同步轮、旋转连杆、光轴、直线轴承。旋转座与小臂固定连接，旋转座、轴承挡圈、深沟球轴承形成旋转同步轮的旋转平台，滚珠丝杠的一端与旋转连杆固定连接，直线轴承设置在光轴上且直线轴承与旋转连杆固定连接，滚珠丝杠穿过旋转同步轮，光轴与旋转同步轮固定连接，直线轴承能沿光轴相对运动，滚珠丝杠的轴心与旋转机构的旋转中心重合。[0019] 进一步，还包括轴承顶圈，深沟球轴承为一组，轴承顶圈设置在深沟球轴承之间，旋转座、轴承挡圈、深沟球轴承、轴承顶圈形成旋转同步轮的旋转平台。锁紧装置包括设置在螺母套外壁上的连接螺母、密封圈、与轴承外壳相连的密封挡圈，连接螺母通过密封圈与密封挡圈相连。进一步，密封圈为油封密封圈，滚珠丝杠的一端与旋转连杆采用平键固定连接。还包括与旋转同步轮相连的护筒，护筒为管状。进一步，护筒的开口端设置有旋转盘，旋转盘上设置有压板，光轴的一端穿过旋转盘且与压板相连。光轴为2N个，N为正整数，进一步，光轴为2个。
[0020] 本实用新型能够实现末端的旋转与升降。在升降机构中，轴承外壳、角接触轴承、螺母套、连接螺母、密封圈、密封挡圈连接在一起，组成供螺母套相对旋转的旋转平台，螺母套设置在丝杠螺母上（即丝杠螺母嵌套在螺母套内）；丝杠螺母、螺母套、升降同步轮固定连接，形成一个螺母旋转型滚珠丝杠副，轴承外壳固定在小臂上。升降同步轮经外部电机的带动旋转，丝杠螺母、螺母套、连接螺母同步旋转，丝杠螺母不能移动，只会旋转，滚珠丝杠在丝杠螺母的旋转条件下，完成升降运动。滚珠丝杠的一端带动旋转连杆和直线轴承沿光轴升降，实现滚珠丝杠的升降运动。[0021] 在旋转机构中，旋转同步轮经外部电机的带动旋转，护筒、光轴、直线轴承、旋转连杆、旋转盘、压板将绕旋转同步轮的旋转中心与旋转同步轮同步旋转。滚珠丝杠将在旋转连杆的带动下同步旋转,实现滚珠丝杠的旋转运动。护筒、光轴、直线轴承、旋转连杆、旋转盘、压板，用于传递旋转扭矩，完成旋转运动。
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附图说明
图1是本实用新型的爆炸图。
[0023] 图2是本实用新型的结构示意图。[0024] 图中标记：1为小臂，2为升降机构，3为旋转机构，4为滚珠丝杠，5为螺母套，6为连接螺母，7为密封圈，8为密封挡圈，9为角接触轴承，10为轴承外壳，11为丝杠螺母，12为升降同步轮，13为轴承挡圈，14为旋转盘，15为压板，16为深沟球轴承，17为轴承顶圈，18为旋转座，19为旋转同步轮，20为护筒，21为光轴，22为直线轴承，23为旋转连杆。
[0022]
具体实施方式
[0025] 下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。[0026] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。[0027] 实施例1[0028] 如图所示，本实用新型包括小臂1、升降机构2、旋转机构3，升降机构2设置在小臂1的下端面，旋转机构3设置在小臂1的上端面。[0029] 升降结构包括滚珠丝杠4、丝杠螺母11、螺母套5、升降同步轮12、角接触轴承9、轴承外壳10、锁紧装置，丝杠螺母11设置在滚珠丝杠4上，螺母套5、升降同步轮12分别设置在丝杠螺母11上，丝杠螺母11、螺母套5、升降同步轮12固定连接，角接触轴承9设置在螺母套5的外壁上，轴承外壳10、角接触轴承9、螺母套5通过锁紧装置连接在一起，轴承外壳10与小臂1固定连接。锁紧装置包括设置在螺母套5外壁上的连接螺母6、密封圈7、与轴承外壳10相连的密封挡圈8，连接螺母6通过密封圈7与密封挡圈8相连。轴承外壳10、角接触轴承9、螺母套5、连接螺母6、密封圈7、密封挡圈8连接在一起，组成供螺母套5相对旋转的旋转平台，丝杠螺母11嵌套在螺母套5内。丝杠螺母11、螺母套5、升降同步轮12固定连接，形成一个螺母旋转型滚珠丝杠副，轴承外壳10固定在小臂1上。升降同步轮12经外部电机的带动旋转，丝杠螺母11、螺母套5、连接螺母6同步旋转，丝杠螺母11只旋转，滚珠丝杠4在丝杠螺母11的旋转条件下，完成升降运动。滚珠丝杠4的一端带动旋转连杆23和直线轴承22沿光轴21升降，实现滚珠丝杠4的升降运动。[0030] 旋转机构3包括旋转座18、深沟球轴承16、轴承挡圈13、与旋转座18相配合的旋转同步轮19、旋转连杆23、光轴21、直线轴承22、轴承顶圈17、与旋转同步轮19相连的护筒20。其中，深沟球轴承16为一组，轴承顶圈17设置在深沟球轴承16之间，光轴21为两根。护筒20为管状护筒20的开口端设置有旋转盘14，旋转盘14上设置有压板15，光轴21的一端穿过旋转盘14且与压板15相连，压板15与光轴21的数量相等，即压板15也为两块。旋转座18与小臂1固定连接，旋转座18、轴承挡圈13、深沟球轴承16、轴承顶圈17形成旋转同步轮19的旋转平台，滚珠丝杠4的一端与旋转连杆23固定连接，进一步，滚珠丝杠4的一端与旋转连杆23采用平键固定连接。直线轴承22设置在光轴21上且直线轴承22与旋转连杆23固定连接，滚珠丝杠4穿过旋转同步轮19，光轴21与旋转同步轮19固定连接，直线轴承22能沿光轴21相对运动，滚珠丝杠4的轴心与旋转机构3的旋转中心重合。使
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用时，旋转同步轮19经外部电机的带动旋转，护筒20、光轴21、直线轴承22、旋转连杆23、旋转盘14、压板15将绕旋转同步轮19的旋转中心与旋转同步轮19同步旋转。滚珠丝杠4将在旋转连杆23的带动下同步旋转,实现滚珠丝杠4的旋转运动。护筒20、光轴21、直线轴承22、旋转连杆23、旋转盘14、压板15，用于传递旋转扭矩，完成旋转运动。[0031] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
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说 明 书 附 图
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说 明 书 附 图
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