[发明专利]一种模块化的电动执行器

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

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，本发明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。

本发明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；