一种单轴折叠手臂直线模组的制作方法

本发明涉及直线移动输出装置，特别涉及一种单轴折叠手臂直线模组。

背景技术：

目前人工成本昂贵，自动化生产日益加速推进，单轴机器人在国内又被称为直线模组，电动滑台等，一般分为两种传动：一是滚珠丝杆传动，另一个是同步带(同步齿形带)传动。这两种都是以直线导轨作为导向的，配合伺服电机或步进电机，可实现不同应用领域的直线运动的定位、移载、搬运等。但传统的单轴机器人占用空间大，限于特定应用场景，使用笨重不够灵活，局限性大。

技术实现要素：

为了解决上述问题的一个或多个，本发明提供了一种单轴折叠手臂直线模组。

根据本发明的一个方面，该一种单轴折叠手臂直线模组包括固定座，固定座内后端安装有伺服电机，伺服电机的输出轴连接减速机，主动同步带轮固定在固定座，

大臂一端固定在减速机输出端，大臂另一端的通孔安装有第一轴承，第一轴承内孔轴套法兰座外壁，法兰座内孔安装第二轴承，第二轴承内孔轴套连杆中段，连杆一端通过第一连接座固定在大臂，

第一被动同步带轮固定在法兰座一侧，第一被动同步带轮随法兰座绕连杆转动，第一被动同步带轮和主动同步带轮通过第一同步带连接，

小臂固定在法兰座另一侧，第二被动同步带轮固定在连杆另一端，小臂另一端通过第三轴承转动连接第三被动同步带轮，第二被动同步带轮和第三被动同步带轮通过第二同步带连接，

执行末端通过第二连接座连接第三被动同步带轮，

主动同步带轮和第一被动同步带轮的齿数比值为n1,第三被动同步带轮和第二被动同步带轮的齿数比值为n2，当n1＝n2/(n2-1)时，伺服电机转动，第二连接座始终平行于固定座，执行末端能够直线运动。其有益效果是：该一种单轴折叠手臂直线模组能够稳定的输出直线运动，同时展开速度-n1×a，能够成倍展开手臂，展开稳定而快速，同时采用同步带作为柔性轨道，同步带轮精确移动转动，输出精度高，同时该模组占地面积小，纤细的手臂可在狭窄空间作业，动作范围大，直线移动速度快而灵活的特点，使用柔性高，更易于自动化集成。

在一些实施方式中，主动同步带轮和第一被动同步带轮的齿数比值为2,第三被动同步带轮和第二被动同步带轮的齿数比值为2。

在一些实施方式中，在大臂一侧，大臂中间设有两个张紧轮，两个张紧轮压紧第一同步带的光滑面，

在小臂一侧，小臂中间设有一个张紧轮，张紧轮压紧第二同步带的光滑面。

在一些实施方式中，第一被动同步带轮以及第二被动同步带轮两侧均设有挡边。

在一些实施方式中，第二被动同步带轮通过胀紧套固定在连杆一端。

在一些实施方式中，第一连接座为包括圆环本体，圆环本体一端向外延伸形成折板，圆环本体另一端向内成型形成一个封盖，圆环本体、折板以及封盖均形成一个切口，折板通过螺纹件连接大臂另一端，封盖中心螺纹连接连杆一端大直径的端头，第一同步带能够通过切口。

在一些实施方式中，第二连接座为直角弯板，直角弯板的水平端连接执行末端，直角弯板的垂直端连接中间座的外侧面，中间座固定在第三被动同步带轮外侧，中间座的外端采用旋转油封以及外法兰座密封。

在一些实施方式中，大臂包括大臂本体，大臂本体上设有大臂腔，第一封盖密封大臂腔，

小臂包括小臂本体，小臂本体设有小臂腔，第二封盖密封小臂腔。

在一些实施方式中，减速机为谐波减速机，谐波减速机的钢轮连接固定座前端，谐波减速机的波发生器连接伺服电机的输出轴，谐波减速机的输出柔轮的侧面固定大臂一端，主动同步带轮穿过谐波减速机的让位通孔螺纹连接在固定座。

在一些实施方式中，第一轴承以及第三轴承为交叉滚子轴承。

附图说明

图1为本发明一实施方式的一种单轴折叠手臂直线模组的三维示意图；

图2为图1所示一种单轴折叠手臂直线模组的主视示意图；

图3为图2所示一种单轴折叠手臂直线模组的a-a剖视示意图；

图4为图3所示一种单轴折叠手臂直线模组的局部放大示意图(一)；

图5为图3所示一种单轴折叠手臂直线模组的局部放大示意图(二)；

图6为图3所示一种单轴折叠手臂直线模组的局部放大示意图(三)；

图7为图1所示一种单轴折叠手臂直线模组去除大臂以及小臂的三维示意图；

图8为图7所示张紧轮的三维示意图；

图9为图7所示第一连接座的三维示意图；

图10为图1所示一种单轴折叠手臂直线模组的运动示意图；

固定座1，大臂2，小臂3，连杆4，法兰座5，胀紧套6，第一连接座7，圆环本体70，折板71，封盖72，切口73，第二连接座8，伺服电机9，减速机10，主动同步带轮11，第一被动同步带轮12，第一同步带13，第二被动同步带轮14，第三被动同步带轮15，第二同步带16，张紧轮17，张紧轴18，加强板19，中间座20，第一轴承21，第二轴承22，第三轴承23，第四轴承24，挡边25，大臂本体26，第一侧板27，大臂腔28，第一封盖29，小臂本体30，第二侧板31，小臂腔32，第二封盖33，旋转油封34，外壳35，外法兰座36。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

图1至图10示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的一种单轴折叠手臂直线模组。如图所示，该装置包括固定座1，固定座1内后端安装有伺服电机9，伺服电机9的输出轴连接减速机10，主动同步带轮11固定在固定座1，

大臂2一端固定在减速机10输出端，大臂2另一端的通孔安装有第一轴承21，第一轴承21内孔轴套法兰座5外壁，法兰座5内孔安装第二轴承22，第二轴承22内孔轴套连杆4中段，连杆4一端通过第一连接座7固定在大臂2，

第一被动同步带轮12固定在法兰座5一侧，第一被动同步带轮12随法兰座5绕连杆4转动，第一被动同步带轮12和主动同步带轮11通过第一同步带13连接，

小臂3固定在法兰座5另一侧，第二被动同步带轮14固定在连杆4另一端，小臂3另一端通过第三轴承23转动连接第三被动同步带轮15，第二被动同步带轮14和第三被动同步带轮15通过第二同步带16连接，

执行末端通过第二连接座8连接第三被动同步带轮15，

主动同步带轮11和第一被动同步带轮12的齿数比值为n1,第三被动同步带轮15和第二被动同步带轮14的齿数比值为n2，当n1＝n2/(n2-1)时，伺服电机9转动，第二连接座8始终平行于固定座1，执行末端能够直线运动。

该一种单轴折叠手臂直线模组采用精确的伺服电机9加减速机10精确输出原动力，大臂2随减速机同速转动，转动速度设定为a,在大臂2转动中，第一同步带13紧边匀速脱离主动同步带轮11的轮齿，同时第一同步带13的松边匀速啮合主动同步带轮11的轮齿,第一同步带13不断的改变轮廓形成了柔性齿形轨道，第一被动同步带轮12则在第一同步带13上进行被动转动，因为主动同步带轮11和第一被动同步带轮12的齿数比值为n1,第一被动同步带轮12的转速为n1×a,且大臂2和法兰座5上的第一被动同步带轮12同时安装在第一轴承21的内圈以及外圈，则，法兰座5以及第一被动同步带轮12的转动方向和大臂2的转动方向相反，因小臂3固定在法兰座5上，所以小臂3转动角度为-n1×a，

同理，在小臂3端，第三被动同步带轮15的转速是n1×a1/n2，则执行末端的转动角度为n1×a1/n2+(-n1×a)+a＝n2×a/[(n2-1)n2]-n2/(n2-1)×a+a＝0，所以第二连接座8始终平行于固定座1，执行末端能够直线运动。

该一种单轴折叠手臂直线模组能够稳定的输出直线运动，同时展开速度-n1×a，能够成倍展开手臂，展开稳定而快速，同时采用同步带作为柔性轨道，同步带轮精确移动转动，输出精度高，同时该模组占地面积小，纤细的手臂可在狭窄空间作业，动作范围大，直线移动速度快而灵活的特点，使用柔性高，更易于自动化集成。

优选的，主动同步带轮11和第一被动同步带轮12的齿数比值为2,第三被动同步带轮15和第二被动同步带轮14的齿数比值为2。其有益效果是：该设置的同步带轮能够两倍速展开手臂，而且各个带轮大小容易选择，方便设计操作。

优选的，在大臂2一侧，大臂2中间设有两个张紧轮17，两个张紧轮17压紧第一同步带13的光滑面，

在小臂3一侧，小臂3中间设有一个张紧轮17，张紧轮17压紧第二同步带16的光滑面。其有益效果是：张紧轮17作为惰轮，能够有效消除同步带和带轮之间的间隙，使转动稳定，无跳动现象。

优选的，每个张紧轮17通过第四轴承24转动连接张紧轴18上端，张紧轴18末端固定于加强板19，加强板19螺纹连接在大臂2或小臂3上。其有益效果是：张紧轮17转动设置，能够有效降低张紧轮17和同步带之间的摩擦力。

优选的，第一被动同步带轮12以及第二被动同步带轮14两侧均设有挡边25。其有益效果是：设置挡边25，放置同步带受轴向力进行偏离现象。

优选的，第二被动同步带轮14通过胀紧套6固定在连杆4另一端。其有益效果是：胀紧套6安装调整方便，同时降低装备尺寸。

优选的，第一连接座7为包括圆环本体70，圆环本体70一端向外延伸形成折板71，圆环本体70另一端向内成型形成一个封盖72，圆环本体70、折板71以及封盖72均形成一个切口73，折板71通过螺纹件连接大臂2另一端，封盖72中心螺纹连接连杆4一端大直径的端头，第一同步带13能够通过切口73。其有益效果是：该设置结构简单，同时连杆4的稳定性高。

优选的，第二连接座8为直角弯板，直角弯板的水平端连接执行末端7，直角弯板的垂直端连接中间座20的外侧面，中间座20固定在第三被动同步带轮15外侧，中间座20的外端采用旋转油封34以及外法兰座36密封。其有益效果是：该设置保证了密封效果，防止异物进入。

优选的，大臂2包括大臂本体26，大臂本体26外缘整体向上形成第一侧板27，第一侧板27以及大臂本体26包围形成大臂腔28，第一侧板28连接第一封盖29密封大臂腔28，第一主动同步带轮11以及第一被动同步带轮12位于大臂腔28内，

小臂3包括小臂本体30，小臂本体30外缘整体向上形成第二侧板31，第二侧板31以及小臂本体30包围形成小臂腔32，第二侧板31连接第二封盖33密封小臂腔32，第二主动同步带轮14以及第三被动同步带轮15位于小臂腔32内。其有益效果是：该设置的大臂2以及小臂3结构简单，强度高，同时体积紧凑，整体密封，防止异物进入，有效保护转动合理。

优选的，减速机10为谐波减速机，谐波减速机的钢轮连接固定座1前端，谐波减速机的波发生器连接伺服电机9的输出轴，谐波减速机的输出柔轮的侧面固定大臂2一端，主动同步带轮11穿过谐波减速机的让位通孔螺纹连接在固定座1。谐波传动减速机是一种靠波发生器装配上柔性轴承使柔性齿轮产生可控弹性变形，并与刚性齿轮相啮合来传递运动和动力的齿轮传动，其有益效果是：承载能力高、传动比大、体积小、重量轻，传动效率高、寿命长，传动平稳、无冲击，无噪音，运动精度高。

优选的，第一轴承21以及第三轴承23为交叉滚子轴承。交叉滚子轴承是一种内圈分割、外圈旋转的特殊型号轴承。是优良的关节轴承，其有益效果是：具有出色的旋转精度，操作安装简化，承受较大的轴向和径向负荷，大幅节省安装空间，转速能力高。

优选的，固定座1后端设有密封外壳35。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。