一种模块化的电动执行器制造技术

本发明专利技术涉及一种模块化的电动执行器，由电机输出动力，编码器对驱动电机的转速和角位移进行实时反馈，在控制器的调控下，经减速器和同步带机构可以将合适的驱动转矩和转速传递给螺杆螺母机构，滑块连接件同时连接螺母和直线导轨上的滑块，夹爪固定安装在滑块上，最终实现夹爪的开合动作。本发明专利技术提供的模块化的电动执行器，体积小、结构紧凑、集成度高、工作噪音小、免维护，而且具备自锁保持功能，定位精度较高，可以妥善解决目前市场中电动执行器所存在的一些弊端问题。

Modular electric actuator

The invention relates to a modular electric actuator, the motor output power, the encoder of the speed and displacement of the drive motor for real-time feedback, under the control of the controller, the speed reducer and the synchronous belt mechanism can be suitable to transfer the driving torque and speed of screw nut mechanism, slider joints connected at the same time slider the nut and the linear guide rail, clamping claw is fixedly arranged on the slider, finally realizes the opening and closing movements of the jaws. Electric actuator module provided by the invention has the advantages of small size, compact structure, high integration, low noise, maintenance free, and has the self-locking holding function, high positioning accuracy, can solve some problems existing in the market of the electric actuator.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机器人末端使用的执行器，尤其涉及一种模块化的电动执行器。
技术介绍
科技水平的日新月异，推动着传统的手工作业模式逐渐向工业自动化模式过渡。当代社会，在各行各业里，具备不同职能的工业机器人屡见不鲜。它们通过执行预先规划好的操作指令，执行一些比如搬运、上下料、焊接、喷涂、装配等任务，凭借其所具有的操作灵活性和定位的准确性，在某些领域里已经基本能够取代人工完成一些生产制造的作业任务。机器人在工业领域的大量投入使用，节省了人工劳动力和成本，同时也极大程度上地提高了工厂的实际生产效率。在工业机器人方面，多自由度机械臂较为常见，常用的机械臂以4轴、6轴和7轴居多。在实际作业时，需要在机械臂的末端法兰盘上安装具有不同功能的执行器(又称机械手)，通过两者的配合操作以完成特定的作业任务。目前，机器人末端执行器主要以电动执行器和气动执行器两种为主。电动执行器通常采用直流电机(有刷、无刷)、步进电机等作为驱动元件，气动执行器采用气压推进的方式。电动执行器采用了电机驱动的方式，通常会通过一些中间传动机构如带传动、齿轮传动、螺旋传动等，将合适的扭矩和速度传递给手爪，结构上稍微复杂，有一定的功率损失，且价格较高，但是机构性能稳定，工作寿命长，环境适应能力强。气动执行器结构相对简单，能耗低，响应速度快，成本低廉，但是定位精度、稳定性以及环境适应能力不如电动执行器。此外，由于气动执行器需要气源，需要定期维护，而且工作时噪音较大，因而在某些对噪音有严格限制的场合也常常受限。因此，在对工作稳定性以及环境适应性要求较高的场合通常会优先采用电动执行器。尽管电动执行器相比于气动执行器在性能方面表现出了诸多的优点，但是目前大多的电动执行器，在工作可靠性、安全性方面，仍然存在着一定的隐患，亟待改善。经文献检索，公开日为2016年07月27日，公开号为CN205394576U的一种零间隙导向结构及电动夹爪，它提出通过利用电机输出轴上的齿轮驱动与交叉导轨内滑道固定连接的齿条，进而将电机的旋转运动转换为与交叉导轨内滑道固连的夹爪的直线运动。其传动方式简单合理，传动精度也比较高，但是其结构本身不具备自锁功能，即当系统掉电时，如果夹爪正处于夹持工件的状态，会因系统失电而丧失夹紧力。由于夹紧力不能自保持，导致工件从夹爪中松脱，在操作现场容易引发进一步的安全事故问题。此外，对于现今市场上的大多电动执行器，其集成度都欠低，需要为其添加外部控制系统才能正常使用。在应用层次上，对于某些特殊场合，电动执行器也存在着一定的局限性。比如在现代电子半导体生产制造领域，通常会对工厂的洁净度、噪音有严格的要求。由于大多电动执行器中的中间传动机构，比如齿轮齿条传动，工作前的润滑措施必不可少，在电动执行器出厂以及后期维护时均需要定期定量地补给润滑油或润滑脂，长期工作难免会因润滑油泄露而存在着污染工厂环境的隐患。此外，中间机构在实际运转时，也在所难免会产生一定的噪音。有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种模块化的电动执行器，使其更具有产业上的利用价值。
技术实现思路
为了提高电动执行器的可靠性、安全性以及使用上的方便性，消除内部润滑介质泄露而污染环境的隐患，并有效降低机构运转时产生的噪音影响，以便电动执行器将来能够更好地投入现代化工厂使用，本专利技术提供了一种模块化的电动执行器，该电动执行器体积小、结构紧凑、集成度高、工作噪音小、免维护；而且具备自锁保持功能，定位精度较高，可以妥善解决目前市场中电动执行器所存在的一些弊端问题。本专利技术的模块化的电动执行器，包括-壳体，所述壳体内设有长度小于壳体长度的横梁，横梁与壳体顶部之间的空间为上槽、与壳体底部之间的空间为下槽；-直线导轨机构，包括设置在所述壳体顶部上的导轨、两沿所述导轨滑动的滑块；-两夹爪，分别与两所述滑块连接；-两滑块连接件，设置在所述上槽内，分别与两所述滑块连接；-螺杆螺母机构，设置在所述上槽内，包括具有正旋螺纹和反旋螺纹的螺杆、分别与正旋螺纹和反旋螺纹螺接的T形正旋螺母和T形反旋螺母，T形正旋螺母和T形反旋螺母分别嵌套在两滑块连接件中并形成紧配合，所述滑块连接件连接有将T形正旋螺母或T形反旋螺母紧压在其内的压板，所述螺杆与T形正旋螺母及T形反旋螺母均为单线梯形螺牙；-驱动单元，设置在所述下槽内，包括电机、对电机的转速和角位移信息进行实时反馈的编码器、与电机输出端连接的减速器；-同步带机构，设置在所述横梁端部与壳体侧壁之间的空间内，包括两齿轮数相等的带轮、与两带轮传动连接的同步带，其中一个带轮与所述减速器的输出端连接、另一个带轮与所述螺杆连接；-接近传感器，设置在所述横梁上，由其中一个滑块连接件触发，用于标记零位、对所述滑块的运动进行软限位；-控制器，设置在所述下槽内，对所述驱动单元进行控制；-电气接口，设置在所述壳体上，用于所述电动执行器与外部电源连接、与多自由度机械臂通信。进一步的，还包括与所述横梁和减速器连接的L形支撑板，所述螺杆的一端及减速器的输出端穿过所述支撑板分别与两带轮连接，所述支撑板折弯的端部通过螺钉与壳体底部连接进行张紧。进一步的，所述螺杆的两端分别转动连接有安装在所述上槽内的轴承，其中一个轴承连接有对其轴向限位的轴套，另一个轴承与所述支撑板连接。进一步的，所述滑块与滑块连接件之间连接有滑动条，所述滑动条的一端逐渐变薄。进一步的，所述滑动条上设有凸台，所述滑块连接件上设有能够使所述凸台嵌入的凹槽。进一步的，所述夹爪的内侧面上设有两V形凸台。进一步的，所述壳体表面上设有多条窄槽。进一步的，所述壳体上设有多个用于安装过渡法兰盘的螺纹孔。进一步的，所述壳体的材质为铝合金，包括内部设有所述横梁的外壳以及安装在外壳周缘上的左封板、右封板和下封板。进一步的，所述T形正旋螺母与T形反旋螺母的材质均为高强度工程塑料。借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：1、外壳采用一体化结构，执行器的零部件均直接或间接地安装在以外壳为基体的安装面上，便于实现小型化；2、执行器内部集成了控制器、驱动单元、同步带机构、螺杆螺母机构和直线导轨机构，构成了一套完整的驱动装置，其集成度高、模块化，使用上更加便捷；3、通过同步带机构进行运动换向，使执行器的整体结构更为紧凑，而且同步带机构能够减小系统的振动，降低噪音，提高系统工作的平稳性；4、螺杆螺母机构具备自锁功能，可保证在突然掉电时电动执行器的夹持力仍然有效，避免所夹持的工件松脱；5、螺杆螺母机构中的螺母材质均为工程塑料，使得螺杆和螺母发生相对转动时产生的噪音较小，由于材料本身的自润滑性，因而无需涂抹润滑介质，实现免维护的功能；6、执行器采用了电机驱动，通过利用编码器的实时反馈，可实现对电机的转速和转角进行精确调控，经减速器、同步带机构、螺杆螺母机构和直线导轨机构，最终实现夹爪的开合动作，其开合的位置精度也可以得到保证；7、电动执行器采用了接近传感器作为其执行开合动作时的软限位，避免了运动部件发生碰撞，保证了机构运动时的安全性，同时，在执行器刚上电时，作为标志机构的机械零位，保证了执行器动作时运动位置的确定性。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化的电动执行器，其特征在于：包括‑壳体，所述壳体内设有长度小于壳体长度的横梁，横梁与壳体顶部之间的空间为上槽、与壳体底部之间的空间为下槽；‑直线导轨机构，包括设置在所述壳体顶部上的导轨、两沿所述导轨滑动的滑块；‑两夹爪，分别与两所述滑块连接；‑两滑块连接件，设置在所述上槽内，分别与两所述滑块连接；‑螺杆螺母机构，设置在所述上槽内，包括具有正旋螺纹和反旋螺纹的螺杆、分别与正旋螺纹和反旋螺纹螺接的T形正旋螺母和T形反旋螺母，T形正旋螺母和T形反旋螺母分别嵌套在两滑块连接件中并形成紧配合，所述滑块连接件连接有将T形正旋螺母或T形反旋螺母紧压在其内的压板，所述螺杆与T形正旋螺母及T形反旋螺母均为单线梯形螺牙；‑驱动单元，设置在所述下槽内，包括电机、对电机的转速和角位移信息进行实时反馈的编码器、与电机输出端连接的减速器；‑同步带机构，设置在所述横梁端部与壳体侧壁之间的空间内，包括两齿轮数相等的带轮、与两带轮传动连接的同步带，其中一个带轮与所述减速器的输出端连接、另一个带轮与所述螺杆连接；‑接近传感器，设置在所述横梁上，由其中一个滑块连接件触发，用于标记零位、对所述滑块的运动进行软限位；‑控制器，设置在所述下槽内，对所述驱动单元进行控制；‑电气接口，设置在所述壳体上，用于所述电动执行器与外部电源连接、与多自由度机械臂通信。...

【技术特征摘要】
1.一种模块化的电动执行器，其特征在于：包括-壳体，所述壳体内设有长度小于壳体长度的横梁，横梁与壳体顶部之间的空间为上槽、与壳体底部之间的空间为下槽；-直线导轨机构，包括设置在所述壳体顶部上的导轨、两沿所述导轨滑动的滑块；-两夹爪，分别与两所述滑块连接；-两滑块连接件，设置在所述上槽内，分别与两所述滑块连接；-螺杆螺母机构，设置在所述上槽内，包括具有正旋螺纹和反旋螺纹的螺杆、分别与正旋螺纹和反旋螺纹螺接的T形正旋螺母和T形反旋螺母，T形正旋螺母和T形反旋螺母分别嵌套在两滑块连接件中并形成紧配合，所述滑块连接件连接有将T形正旋螺母或T形反旋螺母紧压在其内的压板，所述螺杆与T形正旋螺母及T形反旋螺母均为单线梯形螺牙；-驱动单元，设置在所述下槽内，包括电机、对电机的转速和角位移信息进行实时反馈的编码器、与电机输出端连接的减速器；-同步带机构，设置在所述横梁端部与壳体侧壁之间的空间内，包括两齿轮数相等的带轮、与两带轮传动连接的同步带，其中一个带轮与所述减速器的输出端连接、另一个带轮与所述螺杆连接；-接近传感器，设置在所述横梁上，由其中一个滑块连接件触发，用于标记零位、对所述滑块的运动进行软限位；-控制器，设置在所述下槽内，对所述驱动单元进行控制；-电气接口，设置在所述壳体上，用于所述电动执行器与外部电源连接、与多自由度机械臂通信。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶磊，戴军，王宏军，林睿，厉茂海，
申请(专利权)人：苏州元谋智能机器人系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32