一种螺旋伸缩机构的制作方法

本实用新型属于机器人设计领域，涉及一种螺旋伸缩机构。

背景技术：

巡检机器人在进行巡检时，其机身并非能准确到达所有位置，特别是对于某些机身只能在上下一个维度伸缩的机器人，当其探测目标与其探测传感器有一定的距离时，需要传感器能前后移动，以提高作业精度。

中国发明专利文献CN102235840A《一种举靶机器人升降系统》阐述了一种采用弹簧管制材料的升降系统，其定位方式为开关定位，推动杆和接力柱相互作用完成升降功能，此种装置适用与打靶过程中靶标要么升起，要么收起的应用场景，靶标质量较轻采用相互内嵌套的弹簧管制材可以满足相应需求。此种方案不适用于通过中央控制器控制连续升降的应用场景，同时在负载较重时难以保证升降机构的稳定性。

中国发明专利申请CN104942826A《一种机器人升降装置及升降方法》中公开了一种采用拉绳加多级滑轨的机器人升降方案，该装置升降时为逐级升降，对拉绳要求较高，非常实用于较大型的机器人，对于小型伸缩距离较大的机器人其稳定性会减小，此外，该发明专利申请采用拉绳升降，拉绳既作为提升动力传递使用，也是各滑臂的承重绳，在升降过程，拉绳容易晃动，使得机器人升降不够稳当。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的问题，本实用新型提供一种螺旋伸缩机构，利用多级螺旋传动，能够在有限空间内伸长到需求的长度，实现有序伸缩。

本实用新型提供的螺旋伸缩机构，包括驱动机构、若干级伸缩装置，该伸缩装置包括丝杆、螺母，所述螺母套在丝杆上，所述驱动机构驱动第一级伸缩装置的丝杆转动，当丝杆转动时，螺母可在丝杆上移动；后级伸缩装置的丝杆套在前级伸缩装置的丝杆外部并与其连接，前级伸缩装置丝杆转动时带动后级伸缩装置丝杆转动；前级伸缩装置的螺母上具有突出部，后级伸缩装置的丝杆上具有与突出部咬合的凸起；向外伸出时，前级伸缩装置的螺母推动后级伸缩装置平移，向内收缩时，前级伸缩装置的突出部通过凸起拉动后级伸缩装置平移。

本实用新型采用逐级嵌套结构，利用螺旋传动原理，进行多级螺旋传动，能够在有限空间内伸长到需要的长度，实现有序伸缩，在小空间内具有较大的伸缩范围，结构紧凑、体积小。伸出时，前级升降装置的螺母推动后级伸缩装置沿前级升降装置的丝杆平移，收缩时，由于前级升降装置的突出部与后级升降装置的凸起咬合，前级升降装置螺母移动时，突出部与之一并移动，基于突出部与凸起咬合，突出部拉动后级升降装置平移，实现收缩。为方便突出部与凸起的咬合，突出部、凸起的截面呈L形。

本实用新型的后级伸缩装置丝杆与前级伸缩装置丝杆通过相互配合的凸块、卡槽连接，该凸块设置在后级伸缩装置丝杆的内表面，卡槽设置在前级伸缩装置丝杆的外表面，所述凸块插入卡槽内。凸块与卡槽配合一方面实现两级伸缩装置丝杆的连接，实现动力传递，另一面不影响伸缩装置的平移，通过凸块与卡槽连接相关丝杆，实现动力传递，使得本实用新型仅需要一个驱动机构即可实现多级驱动，无需为每一级伸缩装置提供单独的动力机构，大大节约了资源，简化了设备结构。

本实用新型的伸缩装置还包括外套壳，该外套壳与螺母连接，其中，最后一级伸缩装置的外套壳套在该级伸缩装置丝杆外，前级伸缩装置的外套壳套在后级伸缩装置外，外套壳的设置，有利于保证各级伸缩装置的相对稳定性，同时，确保直线移动。外套壳与螺母一起转动、平移，相应地，突出部设置在外套壳上具有同样的效果。

优选地，本实用新型还包括导轨及安装在导轨上的滑块，第一级伸缩装置的外套壳安装在滑块上，可以通过导轨滑块对各级伸缩装置组成的整体进行移动。

本实用新型还包括尾级丝杆，所述尾级丝杆套在最后一级伸缩装置的丝杆外，该尾级丝杆上也设置有凸起，该凸起与最后一级伸缩装置的突出部咬合。尾级丝杆上可安装摄像机等部件。也可以将尾级丝杆设计成与伸缩装置丝杆同步转动的形式，即，尾级丝杆的内表面设置凸起，在最后一级伸缩装置的外表面设计配套的卡槽。尾级丝杆也可以设置外套壳，该外套壳紧贴尾级丝杆设置，最后一级伸缩装置的外套壳套在尾级丝杆的外套壳外。

优选地，所述驱动装置包括电机和齿轮组，所述电机驱动齿轮组转动，所述齿轮组驱动第一级伸缩装置丝杆转动。

本实用新型还提供一种螺旋伸缩机构，包括驱动机构，还包括丝杆、螺母、尾杆，所述螺母套在丝杆上，所述尾杆套在所述丝杆外部，所述螺母上具有突出部，所述尾杆上具有与所述突出部咬合的凸起；所述驱动机构驱动所述丝杆转动，当丝杆转动时，螺母在丝杆上移动，向外伸出时，螺母推动尾杆平移，向内收缩时，螺母上的突出部通过凸起拉动尾杆平移。所述尾杆还与丝杆连接，丝杆的外表面设置有卡槽，尾杆的内表面设置有凸块，所述凸块插入卡槽内。

本实用新型采用多级螺旋筒逐级推进的方式，实现有秩序地伸缩，使其在小空间内具有较大的伸缩范围，实现了在有限空间中完成满足需求的伸长，本实用新型结构紧凑，质量轻，逐级联动伸缩，满足具体产品应用中要求的伸缩机构具有结构紧凑、体积小、能够在有限空间内伸长到需求的长度的要求。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型立体结构示意图。

图中：1、齿轮组，2、内层丝杆，3、内层螺母，4、第二层丝杆，5、第二层螺母，6、第三层丝杆，8、第二层凸块，9、第三层凸块，10、第二层外套壳，11、内层外套壳，12、滑块，13、电机，14、导轨，15、第三层外套壳；16、第三层丝杆凸起；17、第二层丝杆凸起；18、内层突出部；19、第二层突出部。

具体实施方式

本实用新型提供的螺旋伸缩机构，包括驱动机构、若干级伸缩装置，该伸缩装置包括丝杆、螺母，所述螺母套在丝杆上，所述驱动机构驱动第一级伸缩装置的丝杆转动，当丝杆转动时，螺母可在丝杆上移动；后级伸缩装置的丝杆套在前级伸缩装置的丝杆外部并与其连接，前级伸缩装置丝杆转动时带动后级伸缩装置丝杆转动；前级伸缩装置的螺母上具有突出部，后级伸缩装置的丝杆上具有与突出部咬合的凸起；向外伸出时，前级伸缩装置的螺母推动后级伸缩装置平移，向内收缩时，前级伸缩装置的突出部通过凸起拉动后级伸缩装置平移。

如图1、2所示，图中示出的螺旋伸缩机构为三级伸缩，该螺旋伸缩机构包括由电机13、齿轮组1组成的驱动机构，第一级伸缩装置、第二级伸缩装置和第三层丝杆6、滑块12、导轨14。第一级伸缩装置包括内层丝杆2、内层螺母3、内层外套壳11，内层螺母3套在内层丝杆2上，内层外套壳11与内层螺母3连接，内层外套壳11套在内层丝杆2外部，与内层丝杆2同轴。第二级伸缩装置包括第二层丝杆4、第二层螺母5、第二层外套壳10，第二层螺母5套在第二层丝杆4上，第二层外套壳10套在第二层丝杆4外，与第二层丝杆4同轴。从图中可以看出，第二层丝杆4套在内层丝杆2外，与内层丝杆2同轴，内层丝杆2与第二层丝杆4通过第二层凸块8、内层卡槽(图中未示出)连接，第二层凸块8设置在第二层丝杆4的内表面，内层卡槽开在内层丝杆2的外表面，第二层凸块8插在内层卡槽中；第三层丝杆6套在第二层丝杆4外，与第二层丝杆4同轴，第二层丝杆4与第三层丝杆6通过第三层凸块9与第二层卡槽(图中未示出)连接，第三层凸块9插在第二层卡槽内。从图中可以看出，内层丝杆、第二层丝杆、第三层丝杆都为圆筒状，方便嵌套。第三层外套壳15同轴设置在地三层丝杆6的外部，从图中可以看出，内层外套壳11套在第二层外套壳10外部，第二层外套壳10套在第三层外套壳15外部，内层外套壳11安装在滑块12上，滑块12可沿导轨14滑动。第一级伸缩装置还包括内层突出部18，内层突出部18可以设置在内层螺母3上，也可以设置在内层外套壳11上，第二层丝杆前端设置有第二层丝杆凸起17，内层突出部18与第二层丝杆凸起17咬合，第二级伸缩装置还包括第二层突出部19，第三层丝杆6的前端设置有第三层丝杆凸起16，第二层突出部19与第三层丝杆凸起16咬合。需要说明的是，由于第三层丝杆不需要再推动其他丝杆平移，所以，第三层丝杆上未设置螺母，因此，第三层丝杆可用普通的圆筒状杆体代替，同时，第三层丝杆也可以不转动，即，第三层丝杆与第二层丝杠不再通过凸块、卡槽配合连接，当然，从效果上来说，第三层丝杆与第二层丝杆仍然连接为宜，同步转动避免干涉出现故障。

驱动机构包括电机13、齿轮组1，电机13驱动齿轮组13转动，齿轮组1驱动内层丝杆2转动。

启动本实用新型，向外伸出：通过电机驱动齿轮组1，带动内层丝杆2转动，套在内层丝杆2上的内层螺母3前进，内层螺母3推动第二层丝杆4前进，与此同时，第二层丝杆4通过第二层凸块8与内层丝杆进行嵌接，这样，内层丝杆2带动第二层丝杆4转动；同样，第二层丝杆4转动，第二层螺母5向前平动，推动第三层丝杆6向前平动，第三层丝杆6通过第三层凸块9与第二层丝杆进行嵌接，所以第三层丝杆6也发生转动。向内收缩时：通过电机驱动齿轮组1，带动内层丝杆2反向转动，套在内层丝杆2上的内层螺母3后退，设置在内层螺母3或内层外套壳11上的内层突出部18勾住第二层丝杆4上的第二层丝杆凸起17，带动第二层丝杆4后退，与此同时，第二层丝杆4在内层丝杆2的带动下转动，第二层螺母5在第二层丝杆4上后退，设置在第二层螺母5或第二层外套壳10上的第二层突出部19勾住第三层丝杆上的第三层丝杆凸起16，带动第三层丝杆6后退，实现收缩。这样通过三级螺旋筒逐级联动推进的方式，实现有秩序的伸缩，使其在小空间内具有较大的伸缩范围。