[實用新型]一種集成式的兩自由度機械手及其控制系統

有效

• 申請號: 201520171677.1
• 申請日: 2015-03-25
• 公開（公告）號: CN204640221U
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: 劉吉柱;王陽俊;潘明強;莊猛;陳濤;任子武;陳立國;孫立寧
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J9/18
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

技術領域

本實用新型涉及工業機器人技術領域，特別是涉及一種集成式的兩自由度機械手及其控制系統。

背景技術

隨著我國經濟的持續發展和科學技術的突飛猛進，工業機器人被廣泛的應用在電子工業、汽車工業、醫療等領域。一種集成的兩自由度機械手是工業機器人的一個重要的組成部分，它作為直接的執行部位，被大量的應用于自動插件、焊錫、點膠，貼片等實裝技術領域，其本身的結構、重量、外形尺寸和精度對整個機器人的工作性能和技術性能有著直接的影響。目前的直線加旋轉運動機構普遍利用同步帶、鏈條等轉接件實現原動件與從動件的運動傳遞，且原動件與原動件、原動件與從動件分布在不同軸線上，其效率低、精度差、結構復雜，制造成本高。

因此，針對上述技術問題，有必要提供一種集成式的兩自由度機械手及其控制系統。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種集成式的兩自由度機械手及其控制系統，其為一種直線加旋轉運動機構，能夠優化結構、改善性能、提高效率與精度，同時能夠降低制造成本。

為了實現上述目的，本實用新型實施例提供的技術方案如下：

一種集成式的兩自由度機械手，所述兩自由度機械手包括：

位于Z軸方向上的滾珠絲桿與滾珠花鍵，所述滾珠花鍵為可同時進行直線運動和旋轉運動的外筒旋轉式滾珠花鍵；

設于所述滾珠絲桿上的上中空電機；

設于所述滾珠花鍵上的下中空電機；

連接所述滾珠絲桿與滾珠花鍵的絲桿花鍵連接件；

固定板，所述上中空電機和下中空電機固定于固定板上；

所述上中空電機旋轉時，滾珠絲桿帶動滾珠花鍵在Z軸方向上運動；所述下中空電機旋轉時，滾珠花鍵在垂直于Z軸平面內旋轉運動。

作為本實用新型的進一步改進，所述固定板上安裝有上限位開關和下限位開關，所述絲桿花鍵連接件上設置有位于上限位開關和下限位開關之間的Z軸限位擋片，絲桿花鍵連接件通過Z軸限位擋片與上限位開關和下限位開關進行限位。

作為本實用新型的進一步改進，所述下中空電機下方設有用于實現下中空電機原點標定的旋轉限位開關，所述旋轉限位開關固定安裝于所述固定板上。

作為本實用新型的進一步改進，所述上中空電機上方設置有與固定板垂直安裝的上電機支撐板，所述下中空電機下方設置有與固定板垂直安裝的下電機支撐板。

作為本實用新型的進一步改進，所述上中空電機與法蘭螺母連接件固定安裝，所述法蘭螺母連接件上通過緊定螺栓安裝有絲桿法蘭螺母。

作為本實用新型的進一步改進，所述下中空電機的軸線上固定連接有花鍵外筒連接件，所述花鍵外筒連接件與花鍵外筒固定連接，花鍵外筒固定于花鍵外筒支撐架上，所述滾珠花鍵固定設置于花鍵外筒的軸線上。

作為本實用新型的進一步改進，所述絲桿花鍵連接件中包括相對安裝的上角接觸軸承和下角接觸軸承，所述絲桿花鍵連接件包括上臺階和下臺階，絲桿花鍵連接件的上方和下方還固定有上軸承蓋板和下軸承蓋板，所述上角接觸軸承位于上臺階和上軸承蓋板之間，下角接觸軸承位于下臺階和下軸承蓋板之間。

作為本實用新型的進一步改進，所述滾珠絲桿與上角接觸軸承過盈配合，滾珠絲桿的軸肩緊頂著上接觸軸承的上端面，滾珠絲桿的軸端通過上鎖緊螺母鎖緊，實現滾珠絲桿軸向定位；所述滾珠花鍵與下角接觸軸承過盈配合，滾珠花鍵的軸肩緊頂著下角接觸軸承的下端面，滾珠花鍵的軸端通過下鎖緊螺母鎖緊，實現滾珠花鍵軸向定位。

相應地，一種集成式的兩自由度機械手的控制系統，所述控制系統包括：計算機、與計算機相連的運動控制卡、以及與運動控制卡相連的驅動器，所述驅動器用于驅動上中空電機和下中空電機，所述計算機發送指令至運動控制卡，運動控制卡將上中空電機和下中空電機的位置實時反饋給計算機，控制滾珠花鍵上下極限的位置，并進行下中空電機的原點標定。

作為本實用新型的進一步改進，所述運動控制卡采用脈沖的方式驅動伺服，脈沖數量決定上中空電機和/或下中空電機的轉動圈數，脈沖頻率決定上中空電機和/或下中空電機的轉動速度。

本實用新型的有益效果是：

利用兩個中空電機，使滾珠絲桿、滾珠花鍵不通過同步帶直接與電機軸相連，減少了累計誤差，提高了機械手的響應速度和傳動精度；

兩個電機與滾珠絲桿、滾珠花鍵在一條軸上，實現了直線運動和旋轉運動的解耦，結構簡單、使機構體積進一步縮小，同時降低加工成本。

附圖說明