往复运动装置及具有其的机械手装置的制作方法

1.本实用新型涉及机械设备领域，尤其涉及一种往复运动装置及具有其的机械手装置。


背景技术：

2.目前，由于在机械设计中用到的许多往复运动装置，因电机及减速器的精度问题，大多会存在一个间隙的问题，对于回转半径小的结构可能影响不大，但是对于回转半径大的结构，一个小的回转间隙在末端会成倍得增加，导致结构整体精度下降。
3.现有技术中有一种消除间隙的方法，是利用传感器，在回转过程中使用传感器多次寻找原点。而这样做的成本较高，并且会增加整个机构的运行步骤，影响产品生产的节拍，效率较低。
4.因此，需要一种简单且有效的结构来消除回转间隙。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种往复运动装置。
6.为实现上述实用新型目的，本实用新型一实施方式提供一种往复运动装置，包括电机，与所述电机传动连接的减速器，以及与所述减速器传动连接的往复运动元件；所述往复运动装置还包括固定件及弹性件，所述弹性件的一端连接固定件，另一端连接往复运动元件；所述电机驱动所述减速器，以带动所述往复运动元件自初始位置到终点位置之间沿第一方向运动和第二方向运动，所述第一方向与所述第二方向相反；所述往复运动元件在初始位置时，所述弹性件施加给所述往复运动元件朝向第二方向的弹性力。
7.作为本实用新型的进一步改进，所述弹性件为拉簧。
8.作为本实用新型的进一步改进，所述拉簧的延伸轴线与所述往复运动的平面平行。
9.作为本实用新型的进一步改进，所述往复运动元件为转盘，所述转盘上设有定位柱，所述弹性件的一端连接所述定位柱；
10.所述转盘沿第一方向旋转时，所述定位柱带动所述弹性件运动，以使所述弹性件施加给所述往复运动元件的弹性力逐渐增大。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述往复运动装置还包括基座，安装于所述基座的升降驱动件以及升降平台，所述升降驱动件驱动所述升降平台沿竖直方向运动；所述往复运动元件设于所述升降平台上方，并跟随所述升降平台沿竖直方向运动；所述固定件为沿竖直方向设置的导杆，所述导杆安装于所述基座并突出于所述升降平台设置，所述升降驱动件驱动所述升降平台沿所述导杆上下移动，所述弹性件的一端连接所述导杆的上端，另一端连接所述往复运动装置。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述升降驱动件为气缸。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述往复运动装置包括多个导杆，所述弹性件可
选择地连接于其中一个导杆的上端。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述往复运动装置还包括与所述升降平台固定连接的轴承，所述电机及减速器通过所述轴承与所述升降平台固定连接。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述往复运动元件上连接有用于抓取物品的夹具，所述夹具的有效运动方向为第一方向。
16.本实用新型另一方面还公开了一种机械手装置，包括如上任意一项所述的往复运动装置，所述往复运动元件上连接有抓手，所述抓手的有效运动方向为第一方向。
17.与现有技术相比，本实用新型公开的往复运动装置，通过设置弹性件，使得往复运动元件在初始位置时，弹性件向往复运动元件施加沿第二方向的弹性力，从而可消除结构间隙，提高了装置整体的精度。并且该往复运动装置结构简单，不会增加整个机构的运行步骤，从而效率高而成本较低。
附图说明
18.图1是本实用新型一实施方式中往复运动装置的结构示意图。
具体实施方式
19.以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。
20.应该理解，本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。
21.如图1所示，本实用新型一实施方式公开了一种往复运动装置。本实用新型中的往复运动装置可以应用于多种设备中，例如机械手设备，或者其他需要往复运动的设备。
22.所述往复运动装置包括电机100，与所述电机100传动连接的减速器200，以及与所述减速器200传动连接的往复运动元件。所述往复运动装置还包括固定件及弹性件310，所述弹性件310的一端连接固定件，另一端连接往复运动元件。所述电机100驱动所述减速器200，以带动所述往复运动元件自初始位置到终点位置之间沿第一方向运动和第二方向运动，所述第一方向与所述第二方向相反。所述往复运动元件在初始位置时，所述弹性件310施加给所述往复运动元件朝向第二方向的弹性力。
23.在本实用新型实施方式中，第一方向为逆时针方向，第二方向为顺时针方向。在另外的实施方式中，第一方向也可以为顺时针方向，而第二方向为逆时针方向，本实用新型对此不作限制。
24.本实用新型公开的往复运动装置，通过设置弹性件310，使得往复运动元件自初始位置到终点位置之间沿第一方向运动时，弹性件310向往复运动元件施加给所述往复运动元件朝向第二方向的弹性力，从而可消除结构间隙，提高了装置整体的精度。并且该往复运动装置结构简单，不会增加整个机构的运行步骤，从而效率高而成本较低。
25.具体来说，第一方向是我们的往复运动装置的有效运动方向，也就是工作运动方
向，而第二方向是返回方向。从而，通过设置弹性件310，并且在往复运动元件处于初始位置时就处于拉紧状态，使得往复运动元件在初始位置时，间隙就被消除了，那么往复运动元件无论是沿第一方向运动还是第二方向运动，均不会有间隙，从而保证了起始位置及终点位置的准确性。并且，即使在出现故障，或者断电使得往复运动元件在中途停止时，也不会产生间隙而引起误差。
26.在本实用新型实施方式中，所述弹性件310为拉簧。拉簧结构简单，并且弹性好。
27.具体来讲，在选择合适的拉簧时，需要是的拉簧所产生的的弹性力可以使间隙被消除，并且不会使得电机出现丢步或者报警。而在本实用新型实施方式中，是根据减速器及电机的相关参数来确定如何选择合适的拉簧的。举例来说，将减速器的启动扭矩设为m1，电机的最大扭矩设为m2，而电机报警时的最大扭矩为m3＝m1 m2；则为了使拉簧的拉紧力能使间隙被消除且不会使得电机出现丢步或者报警，拉簧产生的扭矩m4的大小需要满足：m1＜m4＜m3。而又知：f＝m/l,f为拉力，m为扭矩，l为作用点到力的垂直距离，在本实施方式中l的值近似于转盘的半径，因此，根据扭矩即可算出对应于m1的f1，以及对应于m3的f3。则可知，弹簧的拉力f4范围为f1<f4<f3。
28.而在选择拉簧时，主要关注的是拉簧的弹性系数k及长度l。根据上述推导，拉簧的弹性系数k及长度l需要满足以下不等式：
29.(l1
‑
l)*k＞f1，(l3
‑
l)*k＜f3，以及l＜l1；
30.其中，l1为拉簧在初始位置时的总长度，l3为拉簧在终点位置时的总长度，l1及l3均可根据测量得到。
31.从而，可以通过先确定拉簧的弹性系数k，并使得拉簧的长度l满足上述不等式，从而最终确定合适的拉簧。或者，通过先确定拉簧的长度l，并使得弹性系数k满足上述不等式，从而最终确定合适的拉簧。
32.优选地，所述拉簧的延伸轴线与所述往复运动的平面平行。如此，可使拉簧更为稳定，并且不会产生其他方向的分力。
33.进一步地，所述往复运动元件为转盘410，所述转盘410上设有定位柱411，所述弹性件310的一端连接所述定位柱411。所述转盘410沿第一方向旋转时，所述定位柱411带动所述弹性件310运动，以使所述弹性件310施加给所述往复运动元件的弹性力逐渐增大。在转盘410的边缘处设置定位柱411，以使弹性件310的一端连接到转盘410上，从而弹性件310可跟随转盘410运动。另外，转盘边缘处可以设置多个定位柱411，以适配多种不同的初始位置和终点位置，以及不同的运动路径。
34.在本实施方式中，往复运动元件为转盘410，因此本实施方式中的往复运动为往复旋转运动，而在另外的实施方式中，往复运动元件也可以为例如杆状或板状元件等其他结构，而往复运动也可以为往复直线运动或往复曲线运动等。
35.在本实用新型实施方式中，所述往复运动装置还包括基座400，安装于所述基座400的升降驱动件420以及升降平台430，所述升降驱动件420驱动所述升降平台430沿竖直方向运动。所述往复运动元件设于所述升降平台430上方，并跟随所述升降平台430沿竖直方向运动。利用基座400，升降驱动件420 级升降平台430，使得往复运动装置还可以做升降运动，从而扩大了其运动范围。
36.进一步地，所述固定件为沿竖直方向设置的导杆440，所述导杆440安装于所述基
座400并突出于所述升降平台430设置，所述升降驱动件420驱动所述升降平台430沿所述导杆440上下移动，所述弹性件310的一端连接所述导杆440的上端，另一端连接所述往复运动装置。导杆440用于引导升降平台430 的运动。并且在升降平台430及转盘410的运动过程中，导杆440始终保持静止。从而，导杆440突出于升降平台430设置，并且导杆440的上端与转盘410 的高度相近，可以使弹性件310的一端连接导杆440，另一端连接到转盘410 上的定位柱411，并使弹性件310的延伸轴线与所述往复运动的平面平行。
37.具体来说，所述升降驱动件420为气缸。如图1所示，气缸支撑件421安装到基座400上，在安装时，只需将气缸连接至气缸支撑件421即可。利用气缸实现升级运动，结构简单，易于实现。在另外的实施方式中，升级驱动件也可以为电机，只需增加传动结构，使电机输出轴的旋转运动转换为直线运动即可。
38.如图1所示，所述往复运动装置包括多个导杆440，所述弹性件310可选择地连接于其中一个导杆440的上端。在本实用新型实施方式中，设置了4个导杆440，弹性件310可选择地连接于任何一个导杆440上端，以适配多种不同的初始位置和终点位置，以及不同的运动路径。
39.在本实用新型实施方式中，所述往复运动装置还包括与所述升降平台430 固定连接的轴承，所述电机100及减速器200通过所述轴承与所述升降平台430 固定连接。如图1所示，显示了轴承座431，轴承安装于轴承座431的内部。
40.优选地，所述往复运动元件上连接有用于抓取物品的夹具，所述夹具的有效运动方向为第一方向。
41.本实用新型还公开了一种机械手装置，包括如上所述的往复运动装置，所述往复运动元件上连接有抓手，所述抓手的有效运动方向为第一方向。
42.本实用新型实施方式中公开的往复运动装置，通过设置弹性件，使得往复运动元件自初始位置到终点位置之间沿第一方向运动时，弹性件向往复运动元件施加沿第二方向的弹性力，从而可消除结构间隙，提高了装置整体的精度。并且该往复运动装置结构简单，不会增加整个机构的运行步骤，从而效率高而成本较低。并且，可以根据减速器及电机的相关参数来确定合适的拉簧。将拉簧的延伸轴线设置为与所述往复运动的平面平行，可使拉簧更为稳定，并且不会产生其他方向的分力。往复运动元件为转盘，在转盘的边缘处设置定位柱，以使弹性件的一端连接到转盘上，从而弹性件可跟随转盘运动。弹性件可选择地连接于任何一个导杆上端，以适配多种不同的初始位置和终点位置，以及不同的运动路径。
43.应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
44.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。