CN115674178B - 气动伸缩机构以及气动机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开了气动伸缩机构以及气动机器人，其中，气动伸缩机构包括：滑轨；活动块，滑动安装在滑轨上，能够沿滑轨的长度方向移动，活动块上具有螺纹孔；丝杆，穿过螺纹孔且与螺纹孔啮合，丝杆的长度方向与滑轨的长度方向相同；第一气马达；第一旋转分度台，安装在第一气马达的输出端，第一旋转分度台的转动部与丝杆配合，用于带动丝杆转动。本申请中，螺纹孔可以直接设置在活动块上，也可以由固定在活动块上的丝母形成，即丝母具有螺纹孔，通过将丝母固定在活动块上来实现活动块上具有螺纹孔。

Description

气动伸缩机构以及气动机器人

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，具体涉及气动伸缩机构以及气动机器人。

背景技术

随着工业智能化的进展，生产车间中会设置机器人来进行半自动或全自动作业，传动结构是机器人的重要组成部分，传动结构的动力源主要有液压动力、电机以及气马达，其中，与伺服电机相比，气马达作为动力来源气马达很难达到精准控制，这会导致机器人的动作（比如伸缩动作）难以精确控制。

发明内容

本发明针对上述问题，克服至少一个不足，提出了气动伸缩机构以及气动机器人。

本发明采取的技术方案如下：

一种气动伸缩机构，包括：

滑轨；

活动块，滑动安装在所述滑轨上，能够沿滑轨的长度方向移动，所述活动块上具有螺纹孔；

丝杆，穿过所述螺纹孔且与所述螺纹孔啮合，所述丝杆的长度方向与所述滑轨的长度方向相同；

第一气马达；

第一旋转分度台，安装在所述第一气马达的输出端，所述第一旋转分度台的转动部与所述丝杆配合，用于带动所述丝杆转动。

旋转分度台没有动力部件，不存在电机，可以理解为一种特殊结构的减速器。气马达给旋转分度台提供动力，气马达的输出端安装在旋转分度台的输入端，当气马达转动时，旋转分度台的转动部（旋转分度台的输出端）仅能旋转一个固定的角度（根据所选型号不同，有2分度，4分度等等），只有旋转分度台的控制阀体接受到脉冲信号后，分度台解锁并旋转下一个固定角度。本申请的旋转分度台可以采用现有的旋转分度台，比如型号为FESTODHTG-220-4-A的旋转分度台。

现有的气马达不能够精确控制转动角度，本申请将第一旋转分度台与第一气马达相结合，从而可以通过计数脉冲信号数量实现精确控制丝杆的转动角度，进而精确控制活动块的移动距离。

本申请中，螺纹孔可以直接设置在活动块上，也可以由固定在活动块上的丝母形成，即丝母具有螺纹孔，通过将丝母固定在活动块上来实现活动块上具有螺纹孔。

本申请的气动伸缩机构以气马达作为动力源，可以用于多种加工环境中，比如传统车间中。因为以气体作为动力源，气动伸缩机构可以适用于不能安装电气设备的环境中，比如F0区、F1区以及F2区。

于本发明其中一实施例中，还包括第一超越离合器、第二超越离合器以及第二气马达；

所述第一气马达和第二气马达分别设置在所述丝杆的两侧；

所述第一旋转分度台的转动部与所述第一超越离合器的外圈连接，所述第一超越离合器的内圈与所述丝杆连接；

所述第二气马达的输出端与所述第二超越离合器的外圈连接，所述第二超越离合器的内圈与所述丝杆连接；

所述第一超越离合器和第二超越离合器允许转动的方向相反。

实际运用时，超越离合器与丝杆可以通过多种方式连接，比如焊接、转接零件连接、紧固件连接或者键槽连接等。

本申请中，超越离合器类包括外圈和内圈，外圈绕第一方向转动时，外圈和内圈锁死，外圈能够和内圈同步转动，外圈绕第二方向（与第一方向相反）转动时，外圈与内圈不再锁死，能够转动配合，本申请第一超越离合器和第二超越离合器允许转动的方向相反，从而使得当第一超越离合器外圈和内圈同步转动时，第二超越离合器的外圈和内圈转动配合，当第二超越离合器外圈和内圈同步转动时，第一超越离合器的外圈和内圈转动配合。

当第一气马达工作，带动第一旋转分度台和第一超越离合器转动（此时第一超越离合器的内圈和外圈锁死），第一气马达能够带动丝杆绕A方向精确转动，实现活动块的精确移位，因为第一超越离合器和第二超越离合器允许转动的方向相反，此时第二超越离合器的内圈和外圈相对转动，丝杆的转动不会影响第二气马达；

当第二气马达工作，带动第二超越离合器转动（此时第二超越离合器的内圈和外圈锁死），第二气马达能够带动丝杆绕B方向快速转动（A方向和B方向相反），能够实现活动块的快速复位，因为第一超越离合器和第二超越离合器允许转动的方向相反，此时第一超越离合器的内圈和外圈相对转动，丝杆的转动不会影响第一旋转分度台和第一气马达。

当丝杆竖直设置时，通过第一气马达的设置位置不同，可以实现快升慢降功能，或者慢升快降功能；当丝杆水平设置时，通过第一气马达的设置位置不同，可以实现快伸慢缩功能，或者快缩慢伸缩功能。慢进可以实现工作流程中搬运或者夹持危险火工品过程的平稳，快回可以实现快速回到起始位置去进行下一工作循环，本申请的气动机器人能够实现平稳、精确、可控的动作。

于本发明其中一实施例中，所述第一旋转分度台的转动部通过转接法兰与所述第一超越离合器的外圈连接；所述第二气马达的输出端通过过渡法兰与所述第二超越离合器的外圈连接；

所述滑轨为导柱，所述活动块穿设在所述导柱上，所述活动块上安装有滑动轴承，所述滑动轴承与导柱配合。

本申请还公开了一种气动机器人，包括：

旋转座；

升降臂，安装在所述旋转座上，能够相对所述旋转座转动；

伸缩臂，安装在所述升降臂上，能够沿升降臂的长度方向升降；以及

工作臂，安装在所述伸缩臂上，能够沿伸缩臂的长度方向伸缩；

所述升降臂包括升降臂本体以及设置在升降臂本体中的第一气动伸缩机构，所述第一气动伸缩机构为上文所述的气动伸缩机构，所述第一气动伸缩机构的滑轨设置或固定在升降臂本体上，所述第一气马达或/和第一旋转分度台固定在升降臂本体上，所述第二气马达固定在升降臂本体上；所述伸缩臂与所述活动块固定，或者是，所述伸缩臂的部分结构作为所述第一气动伸缩机构的活动块；

所述第一气马达在第二气马达的上方，或者是，所述第一气马达在第二气马达的下方；

所述伸缩臂包括磁耦合无杆气缸，或者是，所述伸缩臂包括第二气动伸缩机构，所述第二气动伸缩机构为上文所述的气动伸缩机构；

当伸缩臂包括磁耦合无杆气缸时，所述工作臂与所述磁耦合无杆气缸的活动件固定；当伸缩臂包括第二气动伸缩机构时，所述工作臂与第二气动伸缩机构的活动块固定。

本申请的气动机器人可以作为F0区、F1区或F2区的防爆气动机器人使用，也可以在低危险或者无危险环境中使用。实际运用时，当用于危险或低危险环境时，气泵被布置在非工作区，通过穿过厂房墙体的气管，将压缩空气提供给本申请的气动机器人。

伸缩臂通过第一气动伸缩机构带动，能够实现精确控制伸缩臂的高度，且通过设计第一气马达和第二气马达的位置，能够实现快升慢降或慢升快降功能。当伸缩臂包括第二气动伸缩机构时，此时能够精确控制工作臂的伸缩距离，当伸缩臂包括磁耦合无杆气缸时，此时能够确保两个位置精确，即磁耦合无杆气缸的两个极限位置。

本申请气动机器人在使用气源作为动力的情况下，至少能够在一个方向上精确控制移动位置。

实际运用时，工作臂可以设置成多种形式，考虑安全性，优选为气动夹爪。

本申请中，滑轨还可以为设置在升降臂本体上的滑槽。

于本发明其中一实施例中，所述伸缩臂包括磁耦合无杆气缸，所述伸缩臂的两侧设置有气压缓冲装置，所述磁耦合无杆气缸的活动件运动到极限位置时与对应的气压缓冲装置配合。

工作臂在磁耦合无杆气缸的带动下运行到极限位置时，气压缓冲装置可以提供缓冲，减少冲击与震动。由于磁耦合无杆气缸的内腔与外部活动件没有任何机械连接，因此密封性好。

F0区域等环境中，生产过程中通常会产生扬尘，这对机器人的防尘也提出了较高要求。于本发明其中一实施例中，所述升降臂还包括防尘带、密封条以及张紧导向轮，所述升降臂本体的内侧壁具有凹槽，所述防尘带的左右两侧嵌入对应的凹槽，且防尘带的两端分别固定在所述伸缩臂上，所述防尘带、伸缩臂和升降臂本体的内侧壁形成封闭空间，所述第一气动伸缩机构全部位于或部分位于所述封闭空间；

所述张紧导向轮位于所述封闭空间，设置在所述防尘带的转角处；

所述密封条安装在所述凹槽中，与防尘带配合，用于防止灰尘进入所述封闭空间。

当丝杆带动伸缩臂上下移动时，带动防尘带在凹槽中移动。防尘带将伸缩臂的内部构件完全遮蔽在内，与两侧的密封条共同实现防尘功能。

实际运用时，防尘带可以为薄钢带或其他满足要求的材质。

实际运用时，优选的，封闭空间为近似长方体结构，张紧导向轮有四个，在封闭空间的四个角上。

于本发明其中一实施例中，所述旋转座包括：

底座；

摆动气缸，固定在底座中，所述摆动气缸与所述升降臂连接，用于带动升降臂转动；

限位螺钉，固定在底座或摆动气缸上，用于限定摆动气缸摆动的极限位置。

实际运用时，升降臂的下端具有固定法兰，升降臂的连接法兰与摆动气缸的输出法兰连接。

当摆动气缸通入压缩空气时，升降臂在摆动气缸的带动下进行旋转。通过调节限位螺钉，可以精确控制升降臂的旋转极限位置。

于本发明其中一实施例中，所述旋转座包括底座以及设置在底座上的气动旋转机构，所述气动旋转机构包括：

传动轴，转动安装在所述底座上，一端与所述升降臂连接，另一端伸入所述底座；

第三超越离合器，内圈固定在所述传动轴上；

第四超越离合器，内圈固定在所述传动轴上，所述第四超越离合器和第三超越离合器允许转动的方向相反；

第三气马达，安装在所述底座上，所述第三气马达的输出端与所述第三超越离合器的外圈连接；

蜗轮，固定在所述第四超越离合器的外圈；

锥齿蜗杆轴，转动安装在所述底座上，所述锥齿蜗杆轴具有锥齿部和蜗杆部，所述蜗杆部与所述蜗轮啮合配合；

第四气马达，安装在所述底座上；

第二旋转分度台，安装在所述第四气马达的输出端；

锥齿轮，与所述第二旋转分度台的转动部固定，所述锥齿轮与所述锥齿部啮合配合。

当第四气马达工作时，通过第二旋转分度台将动力传递给锥齿轮，锥齿轮将动力传递给锥齿部，带动锥齿蜗杆轴转动，锥齿蜗杆轴的蜗杆部带动蜗轮旋转，此时，第四超越离合器外圈和内圈锁死，涡轮带动传动轴同步转动（绕C方向），传动轴把动力传递给升降臂，带动升降臂相对旋转座转动。因为第二旋转分度台每次只能转动一个固定角度，当气动控制给第二旋转分度台输入脉冲信号后，第二旋转分度台才可以继续旋转下一个固定角度，通过计数脉冲信号数量就可以精确控制升降臂旋转的角度。因为第四超越离合器和第三超越离合器允许转动的方向相反，此时第三超越离合器的内圈和外圈相互转动，传动轴的力不传递给第三气马达；当需要回转时，第三气马达工作，通过第三超越离合器（第三超越离合器的内圈和外圈锁死）带动传动轴转动（绕D方向转动，C方向和D方向相反），实现升降臂的快速回转到原点。因为第四超越离合器和第三超越离合器允许转动的方向相反，此时第四超越离合器的内圈和外圈相互转动，传动轴的力不会传递给第三气马达。

即本申请通过设计第三超越离合器和第四超越离合器实现了动力的切换。当升降臂正转时（绕C方向转动），第四超越离合器锁死，能够传递动力，第三超越离合器空转，此时因为设置的第二旋转分度台能够实现升降臂转动角度的精确控制；当升降臂反转时（绕D方向转动），第四超越离合器空转，第三超越离合器锁死，传递动力，实现旋转臂的快速回转到原点。

本申请中，第三气马达的输出端可以直接与第三超越离合器的外圈直接连接，也可以通过法兰与第三超越离合器的外圈间接连接。

实际运用时，还可以设置旋转密封，旋转密封安装在底座上，与传动轴密封配合。

于本发明其中一实施例中，所述旋转座包括底座以及设置在底座上的气动旋转机构，所述气动旋转机构包括：

传动轴，转动安装在所述底座上，一端与所述升降臂连接，另一端伸入所述底座；

第三超越离合器，内圈固定在所述传动轴上；

第四超越离合器，内圈固定在所述传动轴上，所述第四超越离合器和第三超越离合器允许转动的方向相反；

第三气马达，安装在所述底座上，所述第三气马达的输出端与所述第三超越离合器的外圈连接；

第一齿轮，固定在所述第四超越离合器的外圈；

第四气马达，安装在所述底座上；

第二旋转分度台，安装在所述第四气马达的输出端；

第二齿轮，与所述第二旋转分度台的转动部固定，所述第二齿轮与第一齿轮直接啮合配合或通过齿轮组啮合。

于本发明其中一实施例中，还包括密封套，所述密封套设在底座上，升降臂的下端内套在所述密封套上，与所述密封套转动密封配合。

通过设置密封套可以满足旋转座的防尘需求。实际运用时，还可以在升降臂和底座上设置密封圈来进一步增加防尘性能。

本发明的有益效果是：现有的气马达不能够精确控制转动角度，本申请将第一旋转分度台与第一气马达相结合，从而可以通过计数脉冲信号数量实现精确控制丝杆的转动角度，进而精确控制活动块的移动距离。本申请通过第一气马达的设置位置不同，可以实现快升慢降功能，或者慢升快降功能；当丝杆水平设置时，通过第一气马达的设置位置不同，可以实现快伸慢缩功能，或者快缩慢伸缩功能。慢进可以实现工作流程中搬运或者夹持危险火工品过程的平稳，快回可以实现快速回到起始位置去进行下一工作循环，本申请的气动机器人能够实现平稳、精确、可控的动作。

附图说明

图1是实施例1气动伸缩机构的示意图；

图2是实施例2气动机器人的示意图；

图3是实施例2升降臂的剖视图；

图4是实施例2升降臂另一角度的剖视图；

图5是图4中A-A剖视图；

图6是实施例2旋转座的示意图；

图7是实施例2伸缩臂的示意图；

图8是实施例3旋转座的示意图。

图中各附图标记为：

1、旋转座；100、底座；101、摆动气缸；102、传动轴；103、第三超越离合器；104、第四超越离合器；105、第三气马达；106、蜗轮；107、锥齿蜗杆轴；1071、锥齿部；1072、蜗杆部；108、第四气马达；109、第二旋转分度台；110、锥齿轮；111、密封套；112、旋转密封；113、法兰盘；2、升降臂；200、升降臂本体；2001、凹槽；201、滑轨；202、活动块；203、丝母；2031、螺纹孔；204、丝杆；205、第一气马达；206、第一旋转分度台；207、第一超越离合器；208、第二超越离合器；209、第二气马达；210、转接法兰；211、过渡法兰；212、防尘带；213、密封条；214、张紧导向轮；215、封闭空间；216、固定法兰；217、滑动轴承；218、滚动轴承；219、轴承压盖；3、伸缩臂；301、磁耦合无杆气缸；3011、活动件；302、气压缓冲装置；4、工作臂。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合各附图，对本发明做详细描述。

实施例1

如图1所示，一种气动伸缩机构，能够用于防爆气动机器人，气动伸缩机构包括：

滑轨201，设置在防爆气动机器人上；

活动块202，滑动安装在滑轨201上，能够沿滑轨201的长度方向移动，活动块202上具有螺纹孔2031；

丝杆204，穿过螺纹孔2031且与螺纹孔2031啮合，丝杆的长度方向与滑轨201的长度方向相同；

第一气马达205，设置在防爆气动机器人上；

第一旋转分度台206，安装在第一气马达205的输出端，第一旋转分度台206的转动部与丝杆配合，用于带动丝杆转动。

旋转分度台没有动力部件，不存在电机，可以理解为一种特殊结构的减速器。气马达给旋转分度台提供动力，气马达的输出端安装在旋转分度台的输入端，当气马达转动时，旋转分度台的转动部（旋转分度台的输出端）仅能旋转一个固定的角度（根据所选型号不同，有2分度，4分度等等），只有旋转分度台的控制阀体接受到脉冲信号后，分度台解锁并旋转下一个固定角度。实际运用时，旋转分度台可以采用现有的旋转分度台，比如型号为FESTO DHTG-220-4-A的旋转分度台。

现有的气马达不能够精确控制转动角度，本申请将第一旋转分度台206与第一气马达205相结合，从而可以通过计数脉冲信号数量实现精确控制丝杆的转动角度，进而精确控制活动块202的移动距离。

如图1所示，本实施例中，螺纹孔2031由固定在活动块202上的丝母203形成，即丝母203具有螺纹孔2031，通过将丝母203固定在活动块202上来实现活动块202上具有螺纹孔2031。于其他实施例中，螺纹孔2031可以直接设置在活动块202上。

本申请的气动伸缩机构以气马达作为动力源，可以用于多种加工环境中，比如传统车间中。因为以气体作为动力源，气动伸缩机构可以适用于不能安装电气设备的环境中，比如F0区、F1区以及F2区。

如图1所示，于本实施例中，还包括第一超越离合器207、第二超越离合器208以及第二气马达209；

第一气马达205和第二气马达209分别设置在丝杆的两侧；

第一旋转分度台206的转动部与第一超越离合器207的外圈连接，第一超越离合器207的内圈与丝杆连接；

第二气马达209的输出端与第二超越离合器208的外圈连接，第二超越离合器208的内圈与丝杆连接；

第一超越离合器207和第二超越离合器208允许转动的方向相反。

本申请中，超越离合器类包括外圈和内圈，外圈绕第一方向转动时，外圈和内圈锁死，外圈能够和内圈同步转动，外圈绕第二方向（与第一方向相反）转动时，外圈与内圈不再锁死，能够转动配合，本申请第一超越离合器207和第二超越离合器208允许转动的方向相反，从而使得当第一超越离合器207外圈和内圈同步转动时，第二超越离合器208的外圈和内圈转动配合，当第二超越离合器208外圈和内圈同步转动时，第一超越离合器207的外圈和内圈转动配合。

当第一气马达205工作，带动第一旋转分度台206和第一超越离合器207转动（此时第一超越离合器207的内圈和外圈锁死），第一气马达205能够带动丝杆绕A方向精确转动，实现活动块202的精确移位，因为第一超越离合器207和第二超越离合器208允许转动的方向相反，此时第二超越离合器208的内圈和外圈相对转动，丝杆的转动不会影响第二气马达209；

当第二气马达209工作，带动第二超越离合器208转动（此时第二超越离合器208的内圈和外圈锁死），第二气马达209能够带动丝杆绕B方向快速转动（A方向和B方向相反），能够实现活动块202的快速复位，因为第一超越离合器207和第二超越离合器208允许转动的方向相反，此时第一超越离合器207的内圈和外圈相对转动，丝杆的转动不会影响第一旋转分度台206和第一气马达205。

当丝杆竖直设置时，通过第一气马达205的设置位置不同，可以实现快升慢降功能，或者慢升快降功能；当丝杆水平设置时，通过第一气马达205的设置位置不同，可以实现快伸慢缩功能，或者快缩慢伸缩功能。

实际运用时，超越离合器与丝杆204可以通过多种方式连接，比如焊接、转接零件连接、紧固件连接或者键槽连接等，本实施例中通过键槽连接。

如图1所示，于本实施例中，第一旋转分度台206的转动部通过转接法兰210与第一超越离合器207的外圈连接；第二气马达209的输出端通过过渡法兰211与第二超越离合器208的外圈连接；

如图1所示，于本实施例中，滑轨201为导柱，活动块202穿设在导柱上，活动块202上安装有滑动轴承217，滑动轴承217与导柱配合。于其他实施例中，滑轨201可以为设置在防爆机器人上的滑槽。

实施例2

如图2所示，本实施例公开了一种气动机器人，包括：

旋转座1；

升降臂2，安装在旋转座1上，能够相对旋转座1转动，见图2，升降臂2能够绕Z1轴方向转动；

伸缩臂3，安装在升降臂2上，能够沿升降臂2的长度方向（Z2）升降；以及

工作臂4，安装在伸缩臂3上，能够沿伸缩臂3的长度方向（Z3）伸缩。

本实施例中，升降臂2能够在Z1轴两端极限位置精确定位，如图6所示，本实施例的旋转座1包括：

底座100；

摆动气缸101，固定在底座100中，摆动气缸101与升降臂2连接，用于带动升降臂2转动；

限位螺钉，固定在底座100或摆动气缸101上，用于限定摆动气缸101摆动的极限位置。

当摆动气缸101通入压缩空气时，升降臂2在摆动气缸101的带动下进行旋转。通过调节限位螺钉，可以精确控制升降臂2的旋转极限位置。

实际运用时，升降臂2的下端具有固定法兰216，升降臂2的连接法兰与摆动气缸101的输出法兰连接。

如图3和4所示，本实施例的升降臂2包括升降臂本体200以及设置在升降臂本体200中的第一气动伸缩机构，第一气动伸缩机构为实施例1所说的气动伸缩机构，第一气动伸缩机构的滑轨201设置或固定在升降臂本体200上，第一气马达205或/和第一旋转分度台206固定在升降臂本体200上，第二气马达209固定在升降臂本体200上。本实施例中，伸缩臂3的部分结构作为第一气动伸缩机构的活动块202，于其他实施例中，伸缩臂3可以与活动块202固定。

本实施例中，第一气马达205在第二气马达209的上方，实际运用时，还可以将第一气马达205设置在第二气马达209的下方。

伸缩臂3通过第一气动伸缩机构带动，能够实现精确控制伸缩臂3的高度，且通过设计第一气马达205和第二气马达209的位置，能够实现快升慢降或慢升快降功能。当伸缩臂3包括第二气动伸缩机构时，此时能够精确控制工作臂4的伸缩距离，当伸缩臂3包括磁耦合无杆气缸301时，此时能够确保两个位置精确，即磁耦合无杆气缸301的两个极限位置。

如图1和3所示，第一气动伸缩机构还包括通过滚动轴承218及轴承压盖219固定在伸缩臂3本体上。

如图7所示，伸缩臂3包括磁耦合无杆气缸301，工作臂4与磁耦合无杆气缸301的活动件3011固定；本实施例中，伸缩臂3的两侧设置有气压缓冲装置302，磁耦合无杆气缸301的活动件3011运动到极限位置时与对应的气压缓冲装置302配合。

工作臂4在磁耦合无杆气缸301的带动下运行到极限位置时，气压缓冲装置302可以提供缓冲，减少冲击与震动。由于磁耦合无杆气缸301的内腔与外部活动件3011没有任何机械连接，因此密封性好。

实际运用时，工作臂4可以设置成多种形式，考虑安全性，优选为气动夹爪。

本实施例的气动机器人可以作为F0区、F1区或F2区的防爆气动机器人使用，也可以在低危险或者无危险环境中使用。实际运用时，当用于危险或低危险环境时，气源（气泵）布置在非工作区，通过穿过厂房墙体的气管，将压缩空气提供给本申请的气动机器人。本实施例的防爆气动机器人在使用气源作为动力的情况下，至少能够在一个方向上精确控制移动位置。

于其他实施例中，还可以用第二气动伸缩机构代替磁耦合无杆气缸301，第二气动伸缩机构为实施例1所说的气动伸缩机构，此时，工作臂4与第二气动伸缩机构的活动块202固定。

F0区域等环境中，生产过程中通常会产生扬尘，这对机器人的防尘也提出了较高要求。如图3、4和5所示，于本实施例中，升降臂2还包括防尘带212、密封条213以及张紧导向轮214，升降臂本体200的内侧壁具有凹槽2001，防尘带212的左右两侧嵌入对应的凹槽2001，且防尘带212的两端分别固定在伸缩臂3上，防尘带212、伸缩臂3和升降臂本体200的内侧壁形成封闭空间215，第一气动伸缩机构全部位于或部分位于封闭空间215；

张紧导向轮214位于封闭空间215，设置在防尘带212的转角处；

密封条213安装在凹槽2001中，与防尘带212配合，用于防止灰尘进入封闭空间。

当丝杆204带动伸缩臂3上下移动时，带动防尘带212在凹槽2001中移动。防尘带212将伸缩臂3的内部构件完全遮蔽在内，与两侧的密封条213共同实现防尘功能，避免扬尘进入丝杆204和螺纹孔2031隙造成传动不畅，且可以避免由于丝杆204和螺纹孔2031摩擦发热造成扬尘被点热引发的***。

实际运用时，防尘带212可以为薄钢带或其他满足要求的材质。

于本实施例中，优选的，封闭空间为近似长方体结构，张紧导向轮214有四个，在封闭空间的四个角上。

如图6所示，于本实施例中，还包括密封套111，密封套111设在底座100上，升降臂2的下端内套在密封套111上，与密封套111转动密封配合。通过设置密封套111可以满足旋转座1的防尘需求。实际运用时，还可以在升降臂2和底座100上设置密封圈来进一步增加防尘性能。

实施例3

本实施例与实施例2的区别在于旋转座1不同，如图8所示，本实施例中，旋转座1包括底座100以及设置在底座100上的气动旋转机构，气动旋转机构包括：

传动轴102，转动安装在底座100上，一端与升降臂2连接，另一端伸入底座100；

第三超越离合器103，内圈固定在传动轴102上；

第四超越离合器104，内圈固定在传动轴102上，第四超越离合器104和第三超越离合器103允许转动的方向相反；

第三气马达105，安装在底座100上，第三气马达105的输出端与第三超越离合器103的外圈连接；

蜗轮106，固定在第四超越离合器104的外圈；

锥齿蜗杆轴107，转动安装在底座100上，锥齿蜗杆轴107具有锥齿部1071和蜗杆部1072，蜗杆部与蜗轮106啮合配合；

第四气马达108，安装在底座100上；

第二旋转分度台109，安装在第四气马达108的输出端；

锥齿轮110，与第二旋转分度台109的转动部固定，锥齿轮110与锥齿部1071啮合配合。

当第四气马达108工作时，通过第二旋转分度台109将动力传递给锥齿轮110，锥齿轮110将动力传递给锥齿部1071，带动锥齿蜗杆轴107转动，锥齿蜗杆轴107的蜗杆部1072带动蜗轮106旋转，此时，第四超越离合器104外圈和内圈锁死，涡轮带动传动轴102同步转动（绕C方向），传动轴102把动力传递给升降臂2，带动升降臂2相对旋转座1转动。因为第二旋转分度台109每次只能转动一个固定角度，当气动控制给第二旋转分度台109输入脉冲信号后，第二旋转分度台109才可以继续旋转下一个固定角度，通过计数脉冲信号数量就可以精确控制升降臂2旋转的角度。因为第四超越离合器104和第三超越离合器103允许转动的方向相反，此时第三超越离合器103的内圈和外圈相互转动，传动轴102的力不传递给第三气马达105；当需要回转时，第三气马达105工作，通过第三超越离合器103（第三超越离合器103的内圈和外圈锁死）带动传动轴102转动（绕D方向转动，C方向和D方向相反），实现升降臂2的快速回转到原点。因为第四超越离合器104和第三超越离合器103允许转动的方向相反，此时第四超越离合器104的内圈和外圈相互转动，传动轴102的力不会传递给第三气马达105。

即本申请通过设计第三超越离合器103和第四超越离合器104实现了动力的切换。当升降臂2正转时（绕C方向转动），第四超越离合器104锁死，能够传递动力，第三超越离合器103空转，此时因为设置的第二旋转分度台109能够实现升降臂2转动角度的精确控制；当升降臂2反转时（绕D方向转动），第四超越离合器104空转，第三超越离合器103锁死，传递动力，实现旋转臂的快速回转到原点。

如图8所示，本实施例中，第三气马达105的输出端通过法兰盘113与第三超越离合器103的外圈间接连接。实际运用时，第三气马达105的输出端还可以直接与第三超越离合器103的外圈直接连接。

于本实施例中，还包括密封套111，密封套111设在底座100上，升降臂2的下端内套在密封套111上，与密封套111转动密封配合。通过设置密封套111可以满足旋转座1的防尘需求。

于本实施例中，优选的，还设置有旋转密封112，旋转密封112安装在底座100上，与传动轴102密封配合。

实际运用时，气动旋转机构中还可以省略锥齿蜗杆轴107，此时，可以用第一齿轮代替蜗轮106，用第二齿轮代替锥齿轮110，第二齿轮与第一齿轮直接啮合配合或通过齿轮组啮合。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种气动伸缩机构，其特征在于，包括：

滑轨；

活动块，滑动安装在所述滑轨上，能够沿滑轨的长度方向移动，所述活动块上具有螺纹孔；

丝杆，穿过所述螺纹孔且与所述螺纹孔啮合，所述丝杆的长度方向与所述滑轨的长度方向相同；

第一气马达；

第一旋转分度台，安装在所述第一气马达的输出端，所述第一旋转分度台的转动部与所述丝杆配合，用于带动所述丝杆转动；

还包括第一超越离合器、第二超越离合器以及第二气马达；

所述第一气马达和第二气马达分别设置在所述丝杆的两侧；

所述第一旋转分度台的转动部与所述第一超越离合器的外圈连接，所述第一超越离合器的内圈与所述丝杆连接；

所述第二气马达的输出端与所述第二超越离合器的外圈连接，所述第二超越离合器的内圈与所述丝杆连接；

所述第一超越离合器和第二超越离合器允许转动的方向相反。

2.如权利要求1所述的气动伸缩机构，其特征在于，所述第一旋转分度台的转动部通过转接法兰与所述第一超越离合器的外圈连接；所述第二气马达的输出端通过过渡法兰与所述第二超越离合器的外圈连接；

所述滑轨为导柱，所述活动块穿设在所述导柱上，所述活动块上安装有滑动轴承，所述滑动轴承与导柱配合。

3.一种气动机器人，其特征在于，包括：

旋转座；

升降臂，安装在所述旋转座上，能够相对所述旋转座转动；

伸缩臂，安装在所述升降臂上，能够沿升降臂的长度方向升降；以及

工作臂，安装在所述伸缩臂上，能够沿伸缩臂的长度方向伸缩；

所述升降臂包括升降臂本体以及设置在升降臂本体中的第一气动伸缩机构，所述第一气动伸缩机构为权利要求1或2所述的气动伸缩机构，所述第一气动伸缩机构的滑轨设置或固定在升降臂本体上，所述第一气马达或/和第一旋转分度台固定在升降臂本体上，所述第二气马达固定在升降臂本体上；所述伸缩臂与所述活动块固定，或者是，所述伸缩臂的部分结构作为所述第一气动伸缩机构的活动块；

所述第一气马达在第二气马达的上方，或者是，所述第一气马达在第二气马达的下方；

所述伸缩臂包括磁耦合磁耦合无杆气缸，或者是，所述伸缩臂包括第二气动伸缩机构，所述第二气动伸缩机构为权利要求1~2任意一项所述的气动伸缩机构；

当伸缩臂包括磁耦合磁耦合无杆气缸时，所述工作臂与所述磁耦合磁耦合无杆气缸的活动件固定；当伸缩臂包括第二气动伸缩机构时，所述工作臂与第二气动伸缩机构的活动块固定。

4.如权利要求3所述的气动机器人，其特征在于，所述伸缩臂包括磁耦合磁耦合无杆气缸，所述伸缩臂的两侧设置有气压缓冲装置，所述磁耦合无杆气缸的活动件运动到极限位置时与对应的气压缓冲装置配合。

5.如权利要求3所述的气动机器人，其特征在于，所述升降臂还包括防尘带、密封条以及张紧导向轮，所述升降臂本体的内侧壁具有凹槽，所述防尘带的左右两侧嵌入对应的凹槽，且防尘带的两端分别固定在所述伸缩臂上，所述防尘带、伸缩臂和升降臂本体的内侧壁形成封闭空间，所述第一气动伸缩机构全部位于或部分位于所述封闭空间；

所述张紧导向轮位于所述封闭空间，设置在所述防尘带的转角处；

所述密封条安装在所述凹槽中，与防尘带配合，用于防止灰尘进入所述密封空间。

6.如权利要求3所述的气动机器人，其特征在于，所述旋转座包括：

底座；

摆动气缸，固定在底座中，所述摆动气缸与所述升降臂连接，用于带动升降臂转动；

限位螺钉，固定在底座或摆动气缸上，用于限定摆动气缸摆动的极限位置。

7.如权利要求3所述的气动机器人，其特征在于，所述旋转座包括底座以及设置在底座上的气动旋转机构，所述气动旋转机构包括：

传动轴，转动安装在所述底座上，一端与所述升降臂连接，另一端伸入所述底座；

第三超越离合器，内圈固定在所述传动轴上；

第四超越离合器，内圈固定在所述传动轴上，所述第四超越离合器和第三超越离合器允许转动的方向相反；

第三气马达，安装在所述底座上，所述第三气马达的输出端与所述第三超越离合器的外圈连接；

蜗轮，固定在所述第四超越离合器的外圈；

锥齿蜗杆轴，转动安装在所述底座上，所述锥齿蜗杆轴具有锥齿部和蜗杆部，所述蜗杆部与所述蜗轮啮合配合；

第四气马达，安装在所述底座上；

第二旋转分度台，安装在所述第四气马达的输出端；

锥齿轮，与所述第二旋转分度台的转动部固定，所述锥齿轮与所述锥齿部啮合配合。

8.如权利要求3所述的气动机器人，其特征在于，所述旋转座包括底座以及设置在底座上的气动旋转机构，所述气动旋转机构包括：

传动轴，转动安装在所述底座上，一端与所述升降臂连接，另一端伸入所述底座；

第三超越离合器，内圈固定在所述传动轴上；

第四超越离合器，内圈固定在所述传动轴上，所述第四超越离合器和第三超越离合器允许转动的方向相反；

第三气马达，安装在所述底座上，所述第三气马达的输出端与所述第三超越离合器的外圈连接；

第一齿轮，固定在所述第四超越离合器的外圈；

第四气马达，安装在所述底座上；

第二旋转分度台，安装在所述第四气马达的输出端；

第二齿轮，与所述第二旋转分度台的转动部固定，所述第二齿轮与第一齿轮直接啮合配合或通过齿轮组啮合。

9.如权利要求6、7或8所述的气动机器人，其特征在于，还包括密封套，所述密封套设在底座上，升降臂的下端内套在所述密封套上，与所述密封套转动密封配合。

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