一种同轴反向传动机构及设置该机构的回转式机器人的制作方法
【专利摘要】一种同轴反向传动机构及设置该机构的回转式机器人，其同轴反向传动机构有：设置在外壳上端口的上轴承套筒，设置在外壳内的中部轴承套筒，设置在上轴承套筒和中部轴承套筒之间支撑套筒，固定在上轴承套筒中部的上轴承，设置在中部轴承套筒内侧的两个中部轴承，设置在外壳底部的下轴承，设置于外壳内且上下贯穿有上驱动轴的上凸轮，设置于且中部上下贯穿有下驱动轴的下凸轮，上驱动轴的上端连接外壳上端的被驱动部件，下端与一中部轴承相连，下驱动轴的上端与另一中部轴承相连，下端与外壳下端的被驱动部件连接，并通过联轴器连接驱动电机的输出轴，上凸轮和下凸轮之间设置有用于控制上凸轮和下凸轮同步旋转的滑杆。本发明只需要一个电机即可驱动两个主动臂。
【专利说明】一种同轴反向传动机构及设置该机构的回转式机器人
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种回转式机器人。特别是涉及一种同轴反向传动机构及设置该机构的回转式机器人。
【背景技术】
[0002]目前，并联机器人在飞行器运动模拟器、空间飞行器对接、并联机床、微动机构、医疗器械、力传感器、轻工业等行业都得到了普遍的研究和应用。天津大学黄田教授提出了“可实现整周回转的高速抓放式并联机器人”。该回转式机器人的左右两个主动臂是由两个电机分别驱动，但实际工作中，左右两个主动臂要保持一定几何约束，才能使由两个主动臂控制的动平台完成上升、下降运动。因此用两个电机分别驱动左右两个主动臂，不仅使得机器人的电机部分所占空间大，质量重，并且布局复杂。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够通过一台电机同时控制两个主动臂进行运动的同轴反向传动机构及设置该机构的回转式机器人。
[0004]本发明所采用的技术方案是:一种同轴反向传动机构，包括有:上下两端形成有开口的外壳，设置在外壳上端口内侧的上轴承套筒，设置在外壳内侧中部的中部轴承套筒，设置在上轴承套筒和中部轴承套筒之间用于定位中部轴承套筒的支撑套筒，固定在上轴承套筒中部的上轴承，由上至下固定设置在中部轴承套筒内侧的第一中部轴承和第二中部轴承，固定设置在外壳底部端口内的下轴承，以及上凸轮和下凸轮，所述的上凸轮中部上下贯穿的固定有上驱动轴，所述下凸轮中部上下贯穿的固定有下驱动轴，所述的上凸轮设置于所述上轴承和所述第一中部轴承之间，其中，所述上驱动轴的上端依次贯穿上轴承和上轴承套筒连接位于外壳上端的被驱动部件，所述上驱动轴的下端与所述的第一中部轴承相连，所述的下凸轮设置于所述第二中部轴承和下轴承之间，其中，所述下驱动轴的上端与所述的第二中部轴承相连，所述下驱动轴的下端依次贯穿下轴承和位于外壳下端的被驱动部件，并通过联轴器连接驱动电机的输出轴，所述的上凸轮和下凸轮之间设置有用于控制上凸轮和下凸轮同步旋转的滑杆，所述滑杆上下贯穿的设置在中部轴承套筒上的贯通孔内，并在该贯通孔的限制下上下运动。
[0005]所述的外壳的上端口还设置有端盖，所述的上驱动轴的上端还贯穿所述的端盖连接位于外壳上端的被驱动部件。
[0006]所述外壳的上端口内侧形成有一圈上肩台，所述的上轴承套筒的周边固定支撑在所述的上肩台上。
[0007]所述外壳内侧中部形成有一圈下台肩，所述的中部轴承套筒的周边固定支撑在所述的下台肩上。
[0008]在所述的中部轴承套筒的贯通孔内侧轴向形成有键槽，所述的滑杆上形成有滑键，所述的滑键嵌入在键槽内，并沿该键槽上下运动。[0009]所述的上凸轮的外周面上形成有第一滑槽，所述的下凸轮的外周面上形成有与第一滑槽方向相反的第二滑槽，连接在滑杆上端的连接件嵌入在所述的第一滑槽内，连接在滑杆下端的下连接件嵌入在所述的第二滑槽内。
[0010]一种设置有同轴反向传动机构的回转式机器人，包括有第一主动臂和一端连接在第一主动臂上的第一从动臂，第二主动臂和一端连接在第二主动臂上的第二从动臂，以及分别连接在第一从动臂和第二从动臂另一端上的动平台，其特征在于，还设置有电机和同轴反向传动机构，其中，所述的第一主动臂固定套接在同轴反向传动机构的上驱动轴上，所述的第二主动臂固定套接在同轴反向传动机构的下驱动轴上，所述同轴反向传动机构的下驱动轴通过联轴器连接所述的电机的输出轴。
[0011]所述的同轴反向传动机构包括有:上下两端形成有开口的外壳，设置在外壳上端口内侧的上轴承套筒，设置在外壳内侧中部的中部轴承套筒，设置在上轴承套筒和中部轴承套筒之间用于定位中部轴承套筒的支撑套筒，固定在上轴承套筒中部的上轴承，由上至下固定设置在中部轴承套筒内侧的第一中部轴承和第二中部轴承，固定设置在外壳底部端口内的下轴承，设置在外壳上端口的端盖，以及上凸轮和下凸轮，所述的上凸轮中部上下贯穿的固定有上驱动轴，所述下凸轮中部上下贯穿的固定有下驱动轴，所述的上凸轮设置于所述上轴承和所述第一中部轴承之间，其中，所述上驱动轴的上端依次贯穿上轴承、上轴承套筒和端盖连接位于外壳上端的第一主动臂，所述上驱动轴的下端与所述的第一中部轴承相连，所述的下凸轮设置于所述第二中部轴承和下轴承之间，其中，所述下驱动轴的上端与所述的第二中部轴承相连，所述下驱动轴的下端依次贯穿下轴承和位于外壳下端的第二主动臂，并通过联轴器连接驱动电机的输出轴，所述的第二主动臂与所述的下驱动轴为键槽连接，所述的上凸轮和下凸轮之间设置有用于控制上凸轮和下凸轮同步旋转的滑杆，所述滑杆上下贯穿的设置在中部轴承套筒上的贯通孔内，并在该贯通孔的限制下上下运动。
[0012]所述外壳的上端口内侧形成有一圈上肩台，所述的上轴承套筒的周边固定支撑在所述的上肩台上，所述外壳内侧中部形成有一圈下台肩，所述的中部轴承套筒的周边固定支撑在所述的下台肩上。
[0013]在所述的中部轴承套筒的贯通孔内侧轴向形成有键槽，所述的滑杆上形成有滑键，所述的滑键嵌入在键槽内，并沿该键槽上下运动，所述的上凸轮的外周面上形成有第一滑槽，所述的下凸轮的外周面上形成有与第一滑槽方向相反的第二滑槽，连接在滑杆上端的连接件嵌入在所述的第一滑槽内，连接在滑杆下端的下连接件嵌入在所述的第二滑槽内。
[0014]本发明的一种同轴反向传动机构及设置该机构的回转式机器人，只需要一个电机即可驱动两个主动臂，减少了一个电机，从而大大减小了机器人的体积和质量，并且节约了成本。该机构采用凸轮与滑杆机构来实现同轴反向传动，其结构紧凑，使得径向与轴向尺寸较小，减小了体积和质量，符合回转式机器人结构上的要求，并且提高了刚度。电机可以与该机构轴向底端相接，符合布局要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明回转式机器人的结构示意图；
[0016]图2是本发明同轴反向传动机构的结构示意图。[0017]图中:
[0018]1:第一主动臂2:同轴反向传动机构
[0019]3:第二主动臂4:第二从动臂
[0020]5:电机6:动平台
[0021]7:第一从动臂8:外壳
[0022]9:上凸轮10:中部轴承套筒
[0023]11:下凸轮12:下驱动轴
[0024]13:锁紧螺母14:联轴器
[0025]15:键16:键
[0026]17:下轴承18:滑键
[0027]19:滑杆20:支撑套筒
[0028]21:上轴承套筒22:端盖
[0029]23:上驱动轴24:上肩台
[0030]25:下台肩26:第一中部轴承
[0031]27:第二中部轴承28:上轴承
[0032]29:第一滑槽30:第二滑槽
【具体实施方式】
[0033]下面结合实施例和附图对本发明的一种同轴反向传动机构及设置该机构的回转式机器人做出详细说明。
[0034]如图2所示，本发明的一种同轴反向传动机构，由滑杆和两个凸轮组成。利用凸轮与滑杆机构，凸轮只旋转不滑动，滑杆只滑动不旋转，通过一台电机进行驱动，使同轴上的两个主动臂沿着相反的方向同时旋转，从而实现动平台的空间运动。具体包括有:上下两端形成有开口的外壳8，设置在外壳8上端口内侧的上轴承套筒21，设置在外壳8内侧中部的中部轴承套筒10，设置在上轴承套筒21和中部轴承套筒10之间用于定位中部轴承套筒10的支撑套筒20，固定在上轴承套筒21中部的上轴承28，由上至下固定设置在中部轴承套筒10内侧的第一中部轴承26和第二中部轴承27，固定设置在外壳8底部端口内的下轴承17，以及上凸轮9和下凸轮11，所述的外壳8的上端口还设置有端盖22。所述外壳8的上端口内侧形成有一圈上肩台24，所述的上轴承套筒21的周边固定支撑在所述的上肩台24上。所述外壳8内侧中部形成有一圈下台肩25，所述的中部轴承套筒10的周边固定支撑在所述的下台肩25上。
[0035]所述的上凸轮9中部上下贯穿的固定有上驱动轴23，所述下凸轮11中部上下贯穿的固定有下驱动轴12，所述的上凸轮9设置于所述上轴承28和所述第一中部轴承26之间，其中，所述上驱动轴23的上端依次贯穿上轴承28、上轴承套筒21和端盖22连接位于外壳8上端的被驱动部件(第一主动臂I )，所述上驱动轴23的下端与所述的第一中部轴承26相连，所述的下凸轮11设置于所述第二中部轴承27和下轴承17之间，其中，所述下驱动轴12的上端与所述的第二中部轴承27相连，所述下驱动轴12的下端依次贯穿下轴承17和位于外壳8下端的被驱动部件(第二主动臂3)，并通过联轴器14连接驱动电机5的输出轴。
[0036]所述的上凸轮9和下凸轮11之间设置有用于控制上凸轮9和下凸轮11同步旋转的滑杆19，所述滑杆19上下贯穿的设置在中部轴承套筒10上的贯通孔内，并在该贯通孔的限制下上下运动。在所述的中部轴承套筒10的贯通孔内侧轴向形成有键槽，所述的滑杆19上形成有滑键18，所述的滑键18嵌入在键槽内，并沿该键槽上下运动。所述的上凸轮9和下凸轮11只转动不滑动，所述的滑杆只上下滑动不转动。所述的上凸轮9的外周面上形成有第一滑槽29，所述的下凸轮11的外周面上形成有与第一滑槽29方向相反的第二滑槽30，连接在滑杆19上端的连接件嵌入在所述的第一滑槽29内，连接在滑杆19下端的下连接件嵌入在所述的第二滑槽30内。使所述的上驱动轴23和下驱动轴12做同轴反向旋转运动。
[0037]如图1所示，本发明的一种设置有同轴反向传动机构的回转式机器人，包括有第一主动臂I和一端连接在第一主动臂I上的第一从动臂7，第二主动臂3和一端连接在第二主动臂3上的第二从动臂4，以及分别连接在第一从动臂7和第二从动臂4另一端上的动平台6，其特征在于，还设置有电机5和同轴反向传动机构2，其中，所述的第一主动臂I固定套接在同轴反向传动机构2的上驱动轴23上，所述的第二主动臂3固定套接在同轴反向传动机构2的下驱动轴13上，所述同轴反向传动机构2的下驱动轴13通过联轴器14连接所述的电机5的输出轴。
[0038]如图2所示，所述的同轴反向传动机构2包括有:上下两端形成有开口的外壳8，设置在外壳8上端口内侧的上轴承套筒21，设置在外壳8内侧中部的中部轴承套筒10，设置在上轴承套筒21和中部轴承套筒10之间用于定位中部轴承套筒10的支撑套筒20，固定在上轴承套筒21中部的上轴承28，由上至下固定设置在中部轴承套筒10内侧的第一中部轴承26和第二中部轴承27，固定设置在外壳8底部端口内的下轴承17，设置在外壳8上端口的端盖22，以及上凸轮9和下凸轮11，所述外壳8的上端口内侧形成有一圈上肩台24，所述的上轴承套筒21的周边固定支撑在所述的上肩台24上，所述外壳8内侧中部形成有一圈下台肩25，所述的中部轴承套筒10的周边固定支撑在所述的下台肩25上。所述的上凸轮9中部上下贯穿的固定有上驱动轴23，所述下凸轮11中部上下贯穿的固定有下驱动轴12，所述的上凸轮9设置于所述上轴承28和所述第一中部轴承26之间，其中，所述上驱动轴23的上端依次贯穿上轴承28、上轴承套筒21和端盖22连接位于外壳8上端的第一主动臂1，所述上驱动轴23的下端与所述的第一中部轴承26相连，所述的下凸轮11设置于所述第二中部轴承27和下轴承17之间，其中，所述下驱动轴12的上端与所述的第二中部轴承27相连，所述下驱动轴12的下端依次贯穿下轴承17和位于外壳8下端的第二主动臂3，并通过联轴器14连接驱动电机5的输出轴，所述的第二主动臂3与所述的下驱动轴12为键槽连接，所述的上凸轮9和下凸轮11之间设置有用于控制上凸轮9和下凸轮11同步旋转的滑杆19，所述滑杆19上下贯穿的设置在中部轴承套筒10上的贯通孔内，并在该贯通孔的限制下上下运动。
[0039]在所述的中部轴承套筒10的贯通孔内侧轴向形成有键槽，所述的滑杆19上形成有滑键18，所述的滑键18嵌入在键槽内，并沿该键槽上下运动，所述的上凸轮9的外周面上形成有第一滑槽29，所述的下凸轮11的外周面上形成有与第一滑槽29方向相反的第二滑槽30，连接在滑杆19上端的连接件嵌入在所述的第一滑槽29内，连接在滑杆19下端的下连接件嵌入在所述的第二滑槽30内。使所述的上驱动轴23和下驱动轴12做同轴反向旋转运动。[0040]本发明的一种同轴反向传动机构及设置该机构的回转式机器人的工作原理是:
[0041]当电机5沿顺时针方向旋转时,带动下驱动轴12沿顺时针方向旋转,下驱动轴12带动第二主动臂3及下凸轮11沿顺时针方向旋转，下凸轮11带动滑杆19向下滑动，滑杆19带动上凸轮9沿逆时针方向旋转,上凸轮9带动上驱动轴23沿逆时针方向旋转,上驱动轴23带动第一主动臂I沿逆时针方向旋转。第一主动臂1、第二主动臂3分别带动第一从动臂7、第二从动臂4使动平台6向外运动。第一主动臂I及第二主动臂3的转速与电机5的转速相同。第一主动臂I与第二主动臂3为同轴反向运动。上凸轮9及下凸轮11只是转动，并不滑动；滑杆19只是滑动，并不转动。
[0042]当电机5沿逆时针方向旋转时,带动下驱动轴12沿逆时针方向旋转,下驱动轴12带动第二主动臂3及下凸轮11沿逆时针方向旋转，下凸轮11带动滑杆19向上滑动，滑杆19带动上凸轮9沿顺时针方向旋转,上凸轮9带动上驱动轴23沿顺时针方向旋转,上驱动轴23带动第一主动臂I沿顺时针方向旋转。第一主动臂1、第二主动臂3分别带动第一从动臂7、第二从动臂4使动平台6向内运动。第一主动臂I及第二主动臂3的转速与电机5的转速相同。第一主动臂I与第二主动臂3为同轴反向运动。上凸轮9及下凸轮11只是转动，并不滑动；滑杆19只是滑动，并不转动。
【权利要求】
1.一种同轴反向传动机构，其特征在于，包括有:上下两端形成有开口的外壳(8)，设置在外壳(8)上端口内侧的上轴承套筒(21)，设置在外壳(8)内侧中部的中部轴承套筒(10)，设置在上轴承套筒(21)和中部轴承套筒(10)之间用于定位中部轴承套筒(10)的支撑套筒(20)，固定在上轴承套筒(21)中部的上轴承(28)，由上至下固定设置在中部轴承套筒(10 )内侧的第一中部轴承(26 )和第二中部轴承(27 )，固定设置在外壳(8 )底部端口内的下轴承(17)，以及上凸轮(9)和下凸轮(11)，所述的上凸轮(9)中部上下贯穿的固定有上驱动轴(23)，所述下凸轮(11)中部上下贯穿的固定有下驱动轴(12)，所述的上凸轮(9)设置于所述上轴承(28)和所述第一中部轴承(26)之间，其中，所述上驱动轴(23)的上端依次贯穿上轴承(28)和上轴承套筒(21)连接位于外壳(8)上端的被驱动部件，所述上驱动轴(23)的下端与所述的第一中部轴承(26)相连，所述的下凸轮(11)设置于所述第二中部轴承(27)和下轴承(17)之间，其中，所述下驱动轴(12)的上端与所述的第二中部轴承(27)相连，所述下驱动轴(12)的下端依次贯穿下轴承(17)和位于外壳(8)下端的被驱动部件，并通过联轴器(14)连接驱动电机(5)的输出轴，所述的上凸轮(9)和下凸轮(11)之间设置有用于控制上凸轮(9)和下凸轮(11)同步旋转的滑杆(19)，所述滑杆(19)上下贯穿的设置在中部轴承套筒(10)上的贯通孔内，并在该贯通孔的限制下上下运动。
2.根据权利要求1所述的一种同轴反向传动机构，其特征在于，所述的外壳(8)的上端口还设置有端盖(22)，所述的上驱动轴(23)的上端还贯穿所述的端盖(22)连接位于外壳(8)上端的被驱动部件。
3.根据权利要求1所述的一种同轴反向传动机构，其特征在于，所述外壳(8)的上端口内侧形成有一圈上肩台(24)，所述的上轴承套筒(21)的周边固定支撑在所述的上肩台 (24)上。
4.根据权利要求1所述的一种同轴反向传动机构，其特征在于，所述外壳(8)内侧中部形成有一圈下台肩(25)，所述的中部轴承套筒(10)的周边固定支撑在所述的下台肩(25)上。
5.根据权利要求1所述的一种同轴反向传动机构，其特征在于，在所述的中部轴承套筒(10)的贯通孔内侧轴向形成有键槽，所述的滑杆(19)上形成有滑键(18)，所述的滑键(18)嵌入在键槽内，并沿该键槽上下运动。
6.根据权利要求1所述的一种同轴反向传动机构，其特征在于，所述的上凸轮(9)的外周面上形成有第一滑槽(29)，所述的下凸轮(11)的外周面上形成有与第一滑槽(29)方向相反的第二滑槽(30)，连接在滑杆(19)上端的连接件嵌入在所述的第一滑槽(29)内，连接在滑杆(19)下端的下连接件嵌入在所述的第二滑槽(30)内。
7.一种设置有权利要求1至6任一项所述的同轴反向传动机构的回转式机器人，其特征在于，包括有第一主动臂(I)和一端连接在第一主动臂(I)上的第一从动臂(7)，第二主动臂(3)和一端连接在第二主动臂(3)上的第二从动臂(4)，以及分别连接在第一从动臂(7)和第二从动臂(4)另一端上的动平台(6)，其特征在于，还设置有电机(5)和同轴反向传动机构(2)，其中，所述的第一主动臂(I)固定套接在同轴反向传动机构(2)的上驱动轴(23)上，所述的第二主动臂(3)固定套接在同轴反向传动机构(2)的下驱动轴(13)上，所述同轴反向传动机构(2)的下驱动轴(13)通过联轴器(14)连接所述的电机(5)的输出轴。
8.根据权利要求7所述的一种回转式机器人，其特征在于，所述的同轴反向传动机构(2)包括有:上下两端形成有开口的外壳(8)，设置在外壳(8)上端口内侧的上轴承套筒(21)，设置在外壳(8 )内侧中部的中部轴承套筒(10 )，设置在上轴承套筒(21)和中部轴承套筒(10)之间用于定位中部轴承套筒(10)的支撑套筒(20)，固定在上轴承套筒(21)中部的上轴承(28)，由上至下固定设置在中部轴承套筒(10)内侧的第一中部轴承(26)和第二中部轴承(27 )，固定设置在外壳(8 )底部端口内的下轴承(17 )，设置在外壳(8 )上端口的端盖(22)，以及上凸轮(9)和下凸轮(11)，所述的上凸轮(9)中部上下贯穿的固定有上驱动轴(23)，所述下凸轮(11)中部上下贯穿的固定有下驱动轴(12)，所述的上凸轮(9)设置于所述上轴承(28)和所述第一中部轴承(26)之间，其中，所述上驱动轴(23)的上端依次贯穿上轴承(28)、上轴承套筒(21)和端盖(22)连接位于外壳(8)上端的第一主动臂(1)，所述上驱动轴(23)的下端与所述的第一中部轴承(26)相连，所述的下凸轮(11)设置于所述第二中部轴承(27)和下轴承(17)之间，其中，所述下驱动轴(12)的上端与所述的第二中部轴承(27)相连，所述下驱动轴(12)的下端依次贯穿下轴承(17)和位于外壳(8)下端的第二主动臂(3)，并通过联轴器(14)连接驱动电机(5)的输出轴，所述的第二主动臂(3)与所述的下驱动轴(12)为键槽连接，所述的上凸轮(9)和下凸轮(11)之间设置有用于控制上凸轮(9)和下凸轮(11)同步旋转的滑杆(19)，所述滑杆(19)上下贯穿的设置在中部轴承套筒(10)上的贯通孔内，并在该贯通孔的限制下上下运动。
9.根据权利要求7所述的一种回转式机器人，其特征在于，所述外壳(8)的上端口内侧形成有一圈上肩台(24)，所述的上轴承套筒(21)的周边固定支撑在所述的上肩台(24)上，所述外壳(8)内侧中部形成有一圈下台肩(25)，所述的中部轴承套筒(10)的周边固定支撑在所述的下台肩(25)上。
10.根据权利要求7所述的一种回转式机器人，其特征在于，在所述的中部轴承套筒(10)的贯通孔内侧轴向形成有键槽，所述的滑杆(19)上形成有滑键(18)，所述的滑键(18)嵌入在键槽内，并沿该键槽上下运动，所述的上凸轮(9)的外周面上形成有第一滑槽(29)，所述的下凸轮(11)的外周面上形成有与第一滑槽(29)方向相反的第二滑槽(30)，连接在滑杆(19)上端的连接件嵌入在所述的第一滑槽(29)内，连接在滑杆(19)下端的下连接件嵌入在所述的第二滑槽(30)内。
【文档编号】B25J9/02GK103465259SQ201310424267
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】倪雁冰, 孙宇鹏, 王多, 李佳阳 申请人:天津大学