專利名稱：在高溫真空環(huán)境下使用的機器人的驅(qū)動機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機器人的驅(qū)動機構(gòu)領(lǐng)域，具體涉及一種能承受150°c運行溫度，且不污染真空環(huán)境的伸縮桿式機器人的直線驅(qū)動機構(gòu)。
背景技術(shù)：
為了應對未來全球所面臨的能源危機問題，近年來世界上許多國家都在積極研究一種可控的磁約束核聚變反應裝置，國際上稱此類裝置為托卡馬克。托卡馬克裝置包含一個用于容納聚變反應物質(zhì)的環(huán)狀真空室，在托卡馬克裝置運行時，真空室內(nèi)部部件會有不同程度的損壞。為了了解真空室內(nèi)部部件的損壞程度，用以決定托卡馬克裝置是否能繼續(xù)運行，一種可用于檢測和維護真空室內(nèi)部部件的機器人被研制出來。為了盡可能的降低成本，減少耗時，要求機器人在托卡馬克裝置暫停運行期間，在不破壞真空室內(nèi)的真空環(huán)境 (IO-6Pa)以及約150°C的環(huán)境溫度的條件下即能進入真空室執(zhí)行檢測和維護任務。高溫真空的環(huán)境要求，給機器人的驅(qū)動結(jié)構(gòu)的設(shè)計提出了一個難題，在現(xiàn)有的國內(nèi)機器人研究領(lǐng)域中，難以找出一種可以用于目標環(huán)境的機器人驅(qū)動結(jié)構(gòu)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在高溫真空環(huán)境下使用的機器人的驅(qū)動機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，采用金屬波紋管密封，保證了其不污染真空環(huán)境的要求；同時其驅(qū)動力大，定位精度高。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的采用的技術(shù)方案是
一種在高溫真空環(huán)境下使用的機器人的驅(qū)動機構(gòu)，包括有電機架，電機架內(nèi)安裝有高溫電機，所述高溫電機的電機軸上固定安裝有絲桿，所述絲桿的另一端有與其相配合安裝的絲桿螺母，所述的絲桿伸入到一滑移桿的內(nèi)腔內(nèi)，絲桿上的絲桿螺母與滑移桿內(nèi)腔的內(nèi)壁固定連接；所述電機架的左側(cè)有法蘭盤，電機架與法蘭盤的凹槽相配合并且緊固安裝； 所述電機架外套有一金屬波紋管，所述金屬波紋管的左端有與其連成一體的接頭法蘭，金屬波紋管的接頭法蘭與法蘭盤配合密封連接，所述的金屬波紋管延伸套在滑移桿外，滑移桿伸出金屬波紋管，所述的金屬波紋管端部和滑移桿的接觸面密封固定連接；所述金屬波紋管靠近電機的一端固定有后支撐架，滑移桿上滑動安裝有與后支撐架相配合的前支撐架，所述前支撐架和后支撐架之間通過細桿固定連接；所述滑移桿上靠近前支撐架的位置安裝有導向鍵，前支撐架上開有鍵槽，導向鍵與鍵槽相配合實現(xiàn)兩者的周向定位。所述的金屬波紋管的接頭法蘭與法蘭盤之間墊有密封圈。所述法蘭盤和金屬波紋管上分別設(shè)有接口。所述的法蘭盤的左端和滑移桿的右端上分別固定有圓環(huán)。所述驅(qū)動機構(gòu)內(nèi)部相互接觸的運動部件間采用耐高溫油脂潤滑方式。本發(fā)明中法蘭盤和金屬波紋管接頭上分別設(shè)有接口，該接口是用于向驅(qū)動機構(gòu)通入電纜或者充入惰性保護性氣體。
本發(fā)明中法蘭盤的左端和滑移桿的右端上分別固定有圓環(huán)，是用以將本發(fā)明的驅(qū)動機構(gòu)安裝在機器人上的兩個需要相對運動的零部件之間。所述的驅(qū)動機構(gòu)外部相互接觸的運動部件間的潤滑方式為MoS2鍍層固體潤滑。本發(fā)明中采用的高溫電機帶制動器和減速箱，其作為動力源，帶制動器是為了實現(xiàn)伸縮桿的自鎖。帶雙絲桿螺母(消除間隙)的絲桿作為驅(qū)動對象，又因為絲桿螺母固定在滑移桿上。因此當電機驅(qū)動絲桿旋轉(zhuǎn)時，絲桿推動絲桿螺母沿著絲桿的軸線方向移動，同時與絲桿螺母固連的滑移桿也隨之移動，從而實現(xiàn)整個驅(qū)動機構(gòu)的伸縮。電機架的左端與法蘭盤的凹槽相配合，限制電機架與法蘭盤之間的轉(zhuǎn)動。禾Ij用金屬波紋管的接頭法蘭壓緊電機架，實現(xiàn)其軸向固定。電機架的右端與絲桿上安裝的軸承套管配合，并用螺釘連接。絲桿與電機軸之間采用彈性聯(lián)軸器連接。絲桿由三個軸承支撐，分別是兩個角接觸軸承和一個深溝球軸承，采用的軸承支撐方式為一端固定，一端游動。靠近電機的左端采用一對角接觸軸承“背對背”安裝，依靠鎖緊螺母、擋肩和套筒來實現(xiàn)軸承的軸向固定。遠離電機的一端安裝一個深溝球軸承，利用軸肩和彈性擋圈實現(xiàn)其在絲桿上的軸向固定，深溝球軸承的外圈沿著滑移桿的內(nèi)壁滑移。絲桿螺母安裝在滑移桿的中空段內(nèi)，采用擋肩和螺圈實現(xiàn)其軸向定位，同時采用平鍵連接實現(xiàn)其周向定位。本發(fā)明中外圍設(shè)有輔助支撐結(jié)構(gòu)，是用以輔助引導滑移桿相對絲桿的滑移以及承受滑移桿上的扭轉(zhuǎn)力矩。輔助支撐結(jié)構(gòu)由前支撐架、后支撐架、細桿、和螺母組成。前支撐架上的圓孔與滑移桿上相應的圓柱面配合，并借助導向鍵實現(xiàn)兩者周向定位。后支撐架焊接在金屬波紋管接頭上。前、后支撐架之間用四個細桿連接，細桿兩端有螺紋和擋肩，使用螺母將其與前、后支撐架固定在一起。本發(fā)明的主體為電機和螺母絲桿，它的工作方式為沿其軸線伸縮。本發(fā)明采用高溫電機技術(shù)，固體潤滑技術(shù)兩項關(guān)鍵技術(shù)解決了其在高溫下的可靠運行的問題。但因其行程有限，軸向尺寸大，故適用于軸向尺寸較大的機器人關(guān)節(jié)的驅(qū)動。本發(fā)明的設(shè)計方法在真空技術(shù)，聚變堆技術(shù)，航空航天技術(shù)領(lǐng)域都將有參考意義。本發(fā)明的優(yōu)點是
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，采用帶接頭金屬波紋管密封，使內(nèi)部的高溫電機和絲桿等部件的工作環(huán)境與外部的真空環(huán)境隔離開來，有效的保護真空環(huán)境不受污染；同時其驅(qū)動力大，定位精度高。


圖1為本發(fā)明的剖面示意圖。圖2為本發(fā)明的外觀立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的實施示例圖。
具體實施例方式參見圖1、2，一種在高溫真空環(huán)境下使用的機器人的驅(qū)動機構(gòu)，包括有電機架1， 電機架內(nèi)安裝有高溫電機2，絲桿3與電機軸之間采用彈性聯(lián)軸器14連接；所述絲桿3的
4另一端有與其相配合安裝的絲桿螺母4，所述的絲桿3伸入到一滑移桿5的內(nèi)腔內(nèi)，絲桿上的絲桿螺母4與滑移桿5內(nèi)腔的內(nèi)壁固定連接；所述電機架1的左側(cè)有法蘭盤6，電機架1 與法蘭盤6的凹槽相配合并且緊固安裝；所述電機架1外套有一金屬波紋管7，所述金屬波紋管7的左端有與其連成一體的接頭法蘭，金屬波紋管7的接頭法蘭與法蘭盤6對合密封連接，所述的金屬波紋管7延伸套在滑移桿5外，滑移桿5伸出金屬波紋管7，所述的金屬波紋管7端部和滑移桿5的接觸面密封固定連接；所述金屬波紋管7靠近電機的一端固定有后支撐架8，滑移桿5上滑動安裝有與后支撐架相配合的前支撐架9，所述前支撐架9和后支撐架8之間通過細桿10固定連接；所述滑移桿5上靠近前支撐架9的位置安裝有導向鍵 11，前支撐架上開有鍵槽，導向鍵11與鍵槽相配合實現(xiàn)兩者的周向定位。所述的金屬波紋管7的接頭法蘭與法蘭盤6之間墊有密封圈。所述法蘭盤6和金屬波紋管7上分別設(shè)有接口 12。所述的法蘭盤6的左端和滑移桿5的右端上分別固定有圓環(huán)13。高溫電機2驅(qū)動絲桿3做旋轉(zhuǎn)運動，絲桿3再推動與其配合的絲桿螺母4沿著絲桿的軸線運動。絲桿螺母4與滑移桿5之間又是固定連接的，電機2的旋轉(zhuǎn)方向變化， 帶動滑移桿5的移動方向亦隨之改變，從而實現(xiàn)伸縮運動。參見圖3，本發(fā)明應用于托卡馬克真空室內(nèi)壁檢測機器人運動關(guān)節(jié)的部分結(jié)構(gòu)，該關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)采用的驅(qū)動元件即是本發(fā)明所述驅(qū)動機構(gòu)。安裝方式為將其兩端的圓環(huán)13通過鉸接的方式連接至兩個相對運動的零部件。當該驅(qū)動機構(gòu)改變自身的長度時，便能推動機器人關(guān)節(jié)在一定范圍內(nèi)的擺轉(zhuǎn)，同時作為動力源的高溫能電機帶有制動器，因此能實現(xiàn)在擺動范圍內(nèi)的任何位置的鎖定。另外，若是該驅(qū)動機構(gòu)配合使用齒輪齒條機構(gòu)，還能夠?qū)崿F(xiàn)機器人關(guān)節(jié)的較大范圍旋轉(zhuǎn)運動。
權(quán)利要求
1.一種在高溫真空環(huán)境下使用的機器人的驅(qū)動機構(gòu)，包括有電機架，電機架內(nèi)安裝有高溫電機，其特征在于所述高溫電機的電機軸上固定安裝有絲桿，所述絲桿的另一端有與其相配合安裝的絲桿螺母，所述的絲桿伸入到一滑移桿的內(nèi)腔內(nèi)，絲桿上的絲桿螺母與滑移桿內(nèi)腔的內(nèi)壁固定連接；所述電機架的左側(cè)有法蘭盤，電機架與法蘭盤的凹槽相配合并且緊固安裝；所述電機架外套有一金屬波紋管，所述金屬波紋管的左端有與其連成一體的接頭法蘭，金屬波紋管的接頭法蘭與法蘭盤配合密封連接，所述的金屬波紋管延伸套在滑移桿外，滑移桿伸出金屬波紋管，所述的金屬波紋管端部和滑移桿的接觸面密封固定連接； 所述金屬波紋管靠近電機的一端固定有后支撐架，滑移桿上滑動安裝有與后支撐架相配合的前支撐架，所述前支撐架和后支撐架之間通過細桿固定連接；所述滑移桿上靠近前支撐架的位置安裝有導向鍵，前支撐架上開有鍵槽，導向鍵與鍵槽相配合實現(xiàn)兩者的周向定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在高溫真空環(huán)境下使用的機器人的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于所述的金屬波紋管的接頭法蘭與法蘭盤之間墊有密封圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在高溫真空環(huán)境下使用的機器人的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于所述法蘭盤和金屬波紋管上分別設(shè)有接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在高溫真空環(huán)境下使用的機器人的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于所述的法蘭盤的左端和滑移桿的右端上分別固定有圓環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在高溫真空環(huán)境下使用的機器人的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于所述驅(qū)動機構(gòu)內(nèi)部相互接觸的運動部件間采用耐高溫油脂潤滑方式，驅(qū)動機構(gòu)外部相互接觸的運動部件間采用固體潤滑方式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在高溫真空環(huán)境下使用的機器人的驅(qū)動機構(gòu)，包括有電機架，電機架內(nèi)安裝有高溫電機，高溫電機的電機軸上固定安裝有絲桿，絲桿的另一端有與其相配合安裝的絲桿螺母，絲桿伸入到一滑移桿的內(nèi)腔內(nèi)，絲桿上的絲桿螺母與滑移桿內(nèi)腔的內(nèi)壁固定連接；電機架的左側(cè)有法蘭盤并與其凹槽相配合并且緊固安裝；電機架外套有一金屬波紋管，金屬波紋管的接頭法蘭與法蘭盤對合密封連接，金屬波紋管延伸套在滑移桿外，滑移桿伸出金屬波紋管，金屬波紋管和滑移桿的接觸面密封固定連接；金屬波紋管外安裝有輔助支持機構(gòu)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，用金屬波紋管密封，使內(nèi)部部件的工作環(huán)境與外部的真空環(huán)境隔離開來，有效的保護真空環(huán)境不受污染；同時其驅(qū)動力大，定位精度高。
文檔編號F16H25/20GK102152318SQ201110113098
公開日2011年8月17日 申請日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者宋云濤, 彭學兵, 楊洋 申請人:中國科學院等離子體物理研究所