专利名称：高刚度多级伸缩机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业机器人技术领域，特别是涉及一种用于大行程、大载荷的多级伸缩机构。
背景技术：
在工业机器人领域经常需要用到多级伸缩机构，多级伸缩机构主要釆用气缸、油缸或电机驱动，由于气缸和油缸配件多、自重大，且密封要求高，故电机的使用越来越广泛。同时，为了便于把电机的转动输出转变为直线运动，丝杠螺母机构也被大量釆用。目前，有些伸缩机构通过使用具有内、外螺紋的套简部件，实现了简单的多级伸缩，但这种机构的精度和刚度均不高，因此，丝杠导轨机构越来越受到重视。尽管如此，由于导轨的使用、安装和调整缺乏相应的措施，大行程、高刚度的多级伸缩机构还是难以实现。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种多级伸缩机构，以克服现有技术中采用丝杠、螺母和导轨的多级伸缩机构刚度较差的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明提供一种高刚度多级伸缩机构，包括至少两级伸缩单元，所述伸缩单元设有电机，电机通过连轴器连接丝杠，通过丝杠和螺母座组成的机构将电机的转动输出转变为直线运动，所述螺母的螺母座连接安装在本级伸缩单元安装立板一侧的导轨滑块和下一级伸缩单元的安装立板，以实现所述伸缩单元的级联。
其中，伸缩单元还可以包括两根双滑块的滚珠导轨。
其中，直线导轨可为两条双滑块滚珠导轨，滚珠导轨采用了壁挂式布局，以提高所述滚珠导轨的刚度。
其中，在装配伸缩单元时，可采用先高后低的顺序安装所述滚珠导轨，以提高导轨平面与伸缩方向的平行度。
其中，螺母座上面具有连接螺钉，滑块与螺母座之间可釆用紧固 螺钉来调节连接螺钉的预紧力，以进一步提高该多级伸缩机构的刚 度。
其中，螺母座可为u形块。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点本发明多级 伸缩机构能够实现灵活伸缩，同时该机构具有大行程、高刚度的优点。
图i是本发明实施例的单级伸缩单元示意图； 图2是本发明实施例的三级伸缩机构示意图； 图3是本发明实施例的螺母座结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细 说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 本发明实施例的单级伸缩单元如图l所示，包括电机i、连轴器
2、滚珠导轨3、丝杠4、螺母座5、连接螺钉6、安装立板7以及紧 固螺钉8。转动电机1通过连轴器2连接丝杠4，通过丝杠4和螺母 座5组成的机构，将电机l的转动输出转化为螺母座5沿滚珠导轨3 的直线运动，从而实现伸缩运动。
本发明实施例的三级伸缩机构的示意图如图2所示，从上至下依
次定义为第一、二、三级伸缩单元。由于本发明实施例的多级伸缩机 构可以用于工业机器人的一部分，而该工业机器人具有末端执行器。 图2的三级伸缩机构包括末端执行器的支架9，支架9通过螺钉与第 一级伸缩单元的螺母座IO相连接，同时螺母座IO又通过螺钉与该级 伸缩单元的滚珠导轨ll的滑块连接，进而实现螺母座IO在第一级伸 缩单元的滚珠导轨11上的直线运动。第一级伸缩单元的滚珠导轨11 固定在该级伸缩单元的第一安装立板12上面，同样，第一安装立板
412也通过螺钉与下一级伸缩单元(即第二级伸缩单元)的螺母座相连接，同时下一级伸缩单元的螺母座又通过螺钉与该级伸缩单元的滑块连接，与滑块相配合的滚珠导轨安装在该级伸缩单元的第二安装立
板13上面。第三级伸缩单元的第三安装立板14即为三级伸缩机构的机架。
本实施例的每一级伸缩单元釆用两根双滑块滚珠导轨以增大承
载力；滚珠导轨釆用如图2所示的壁挂式布局方式，相对于常见的水平布局方式来说能明显提高导轨的刚度，即减小悬臂梁的弯曲变形量，并且使用紧固螺钉来调节连接螺钉的预紧力，提高了该多级伸缩机构的刚度，故该机构能够实现大行程、高刚度的直线伸缩运动。螺母座可为U形块。每一级伸缩单元与螺母座的配合均可以为小间隙配合，每一级伸缩单元的滑块在与螺母座的配合面上均可以设计螺紋孔。
本发明实施例的螺母座结构如图3所示，该螺母座为槽型结构，具有两个槽，用来安装滚珠导轨的双滑块，在安装过程中，先用连接螺钉将上部滚珠导轨的两个滑块安装在螺母座内侧上部，然后用连接螺钉将下部滚珠导轨的两个滑块安装在螺母座内侧下部，安装时应尽量使滑块顶面与螺母座配合面保持良好的平面接触，最后，利用紧固螺钉调节连接螺钉的预紧力，以进一步提高系统的接触刚度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1、一种高刚度多级伸缩机构，其特征在于，包括至少两级伸缩单元，所述伸缩单元设有电机，电机通过连轴器连接丝杠，通过丝杠和螺母座组成的机构将电机的转动输出转变为直线运动，所述螺母的螺母座连接安装在本级伸缩单元安装立板一侧的导轨滑块和下一级伸缩单元的安装立板，以实现所述伸缩单元的级联。
2、 如权利要求1所述的高刚度多级伸缩机构，其特征在于，所 述伸缩单元还包括两根双滑块的滚珠导轨。
3、 如权利要求2所述的高刚度多级伸缩机构，其特征在于，所 述滚珠导轨釆用壁挂式布局，以提高所述滚珠导轨的刚度。
4、 如权利要求2或3所述的高刚度多级伸缩机构，其特征在于， 在装配所述伸缩单元时，釆用先高后低的顺序安装所述滚珠导轨。
5、 如权利要求2所述的高刚度多级伸缩机构，其特征在于，所 述螺母座上面具有连接螺钉，所述滑块与所述螺母座之间釆用紧固螺 钉来调节所述连接螺钉的预紧力，以进一步提高所述高刚度多级伸缩 机构的刚度。
6、 如权利要求1或2或3或5所述的高刚度多级伸缩机构，其 特征在于，所述螺母座为U形块。
全文摘要
本发明公开了一种高刚度多级伸缩机构。该机构包括至少两级伸缩单元，所述伸缩单元设有电机，电机通过连轴器连接丝杠，电机的转动输出通过丝杠和螺母组成的机构转变为直线运动，所述螺母的螺母座连接安装在本级伸缩单元安装立板一侧的导轨滑块和下一级伸缩单元的安装立板，以实现所述伸缩单元的级联。本发明每级伸缩单元均采用两根双滑块滚珠导轨增大承载力，导轨采用壁挂式布局方式，以增大悬臂梁的刚度。此外系统刚度还可通过使用紧固螺钉调节连接螺钉的预紧力得以进一步提高，故该机构能够实现大行程、高刚度的直线伸缩运动。
文档编号B25J19/00GK101637914SQ20091009109
公开日2010年2月3日 申请日期2009年8月24日 优先权日2009年8月24日
发明者铁 付, 付成龙, 莉 刘, 刘宗政, 丹 吴, 张传清, 徐家球, 曹文敦, 李金泉, 杨东超, 杨向东, 王力强, 路敦民, 邵君奕, 郑林斌, 恳 陈, 雁 陈, 陈明启, 华 颜 申请人:清华大学