[發明專利]三自由度遠心匯交式重載姿態調整機構

有效

• 申請號: 201310403243.5
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103433922A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 趙杰;樊繼壯;劉剛峰;李長樂;閆繼宏;朱延河;王加;張國安
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高媛

技術領域

本發明涉及一種姿態調整機構，具體涉及一種三自由度遠心匯交式重載姿態調整機構。

背景技術

目前，大型機械結構在工業工程中應用非常廣泛，而此種機構常常伴隨著很多極限條件，例如高溫、高壓、強電流等，故在對其進行維護姿態調整時就會產生很多的難題。例如在國際熱核聚變實驗堆裝置中，真空室包層模塊的維護、更換等作業任務，這些維護姿態調整任務不但要求此機構具有超強的帶負載能力，而且還要求機構具有非常高的位形控制精度和緊湊的結構尺寸，目前現有的姿態調整設備為機械爪結構，此種設備抓取工件時工件的重心會發生移位，導致產生重力力矩，增加設備電機的負擔，而且結構不夠緊湊。

發明內容

本發明的目的是為解決傳統機構在抓取過程中，重心的移位會產生的重心力矩，導致電機負擔增加、載重量減小以及結構不緊湊的問題，而提供一種三自由度遠心匯交式重載姿態調整機構。

本發明的三自由度遠心匯交式重載姿態調整機構包括抓取平臺、俯仰驅動機構、翻轉驅動機構、軸向旋轉驅動機構，所述抓取平臺包括基板、平臺電機、主動帶輪、皮帶、被動帶輪、絲杠、正旋絲杠螺母、逆旋絲杠螺母、兩個抓取爪平臺、兩個縱向半圓板和兩個縱向半圓輪齒，平臺電機固裝在基板上，主動帶輪安裝在平臺電機的輸出軸上，主動帶輪通過皮帶與被動帶輪連接，被動帶輪安裝在絲杠的輸入端上，正旋絲杠螺母和逆旋絲杠螺母均安裝在絲杠的輸出端上，正旋絲杠螺母與逆旋絲杠螺母之間的最小間距為20mm，正旋絲杠螺母的下端和逆旋絲杠螺母的下端均固裝有一個抓取爪平臺，兩個縱向半圓輪齒與絲杠平行設置，且兩個縱向半圓輪齒對稱設置在基板的兩側邊，兩個縱向半圓板對稱設置在兩個縱向半圓輪齒的外側，每個縱向半圓板上沿圓弧內側設有滑道，所述俯仰驅動機構包括長方框架、驅動電機、擺線減速器、橫向半圓輪齒、兩個次擺線減速器、兩個主動齒輪、四個俯仰移動滑塊和兩個橫向半圓軌道，驅動電機固裝在長方框架內，擺線減速器的輸入端與驅動電機的輸出端連接，兩個次擺線減速器對稱設置在擺線減速器輸出端的兩側，兩個次擺線減速器分別與擺線減速器的輸出端連接，每個次擺線減速器的輸出軸上安裝一個主動齒輪，長方框架的兩個外側上各設置有兩個俯仰移動滑塊，同側的兩個俯仰移動滑塊沿同一圓周布置，同側的兩個俯仰移動滑塊與相應的縱向半圓板上的滑道配合連接，兩個橫向半圓軌道對稱設置在驅動電機和減速器的外側，橫向半圓輪齒設置在驅動電機與橫向半圓軌道之間，所述翻轉驅動機構包括凹形板、翻轉電機、翻轉減速器、減速器固定板、翻轉齒輪和四個翻轉移動滑塊，凹形板的開口朝下設置，翻轉電機固裝在凹形板內，翻轉減速器的輸入端與翻轉電機的輸出端連接，翻轉減速器固裝在減速器固定板上，減速器固定板固裝在凹形板內，翻轉齒輪安裝在翻轉減速器的輸出軸上，凹形板的兩個腿外側上各設置有兩個翻轉移動滑塊，同側的兩個翻轉移動滑塊沿同一圓周布置，所述軸向旋轉驅動機構包括長方筒、豎向轉動電機、豎向轉動減速器、轉動軸、第一圓錐滾子軸承、第二圓錐滾子軸承，轉動軸的兩端分別通過第一圓錐滾子軸承和第二圓錐滾子軸承支撐在長方筒內，轉動軸的輸入端通過豎向轉動減速器與豎向轉動電機的輸出端連接，軸向旋轉驅動機構、翻轉驅動機構、俯仰驅動機構和抓取平臺由上至下依次設置，兩個主動齒輪分別與相應的縱向半圓輪齒嚙合，四個翻轉移動滑塊與相應的橫向半圓軌道滑動連接，翻轉齒輪與橫向半圓輪齒嚙合，翻轉齒輪和橫向半圓輪齒的嚙合方向與主動齒輪和縱向半圓輪齒的嚙合方向相垂直，四個翻轉移動滑塊與相應的橫向半圓軌道滑動連接，翻轉移動滑塊的滑動方向與俯仰移動滑塊的滑動方向相垂直，轉動軸的下端與凹形板連接。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果：

一、本發明采用兩對弧形導軌正交放置，可以使三個旋轉運動的中心交于一點，并且這一點正好為抓取的模塊重心位置，相對于三軸非正交于一點的機構，調整位置時可以保證旋轉中心不變，抓取過程中不會產生重心力矩，從而減輕電機負擔，這樣調整速度快，便于控制，并且使結構更加緊湊、簡潔。當維護操作姿態調整機構面對維護要求超高負載、超高位形精度和緊湊的結構時，本發明能夠滿足要求。

二、本發明的遠心交匯的機構設置可以使重心在抓取過程中不會產生重心力矩，使得電機驅動僅需要輸出較小的功率就可以帶動包層模塊的調整。

三、本發明具有載重量大的特點，載重量可達500kg～1000kg。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構立體圖；

圖2是抓取平臺1的整體結構立體圖；

圖3是仰驅動機構2的整體結構立體圖；