具有誤差補償功能的機械裝置的製作方法

2023-06-24 15:04:36 2

本發明涉及誤差補償技術領域，特別是涉及一種具有誤差補償功能的機械裝置。

背景技術：

目前，在自動化技術領域中，為了提高工作效率和精度，降低人力成本輸出，逐漸採用具有自動化功能的機械臂(例如skara，六軸機器人等)，再配合視覺系統加裝動作執行單元，來實現物料的抓取、分揀，或與其他設備或器件進行對接或對插動作。然而，在機械臂實現工作時，特別是在實現與其他設備或器件的對接或者對插作業時，會必不可免的存在周向方向的對位誤差，導致機械臂不能夠精準工作，影響使用性能和效率，嚴重的會發生硬對硬的剛性碰撞導致機械臂受損而影響使用壽命。基於此，如何修正和補償對接過程中的偏差以及減緩機械臂的硬衝擊損傷成為亟需解決的問題。

技術實現要素：

基於此，本發明有必要提供一種具有誤差補償功能的機械裝置，能夠有效修正和補償機械臂在對接或對插動作時的對位誤差，確保機械臂的使用性能和工作精度，同時也可避免機械手發生硬對硬的剛性碰撞而發生損壞。

其技術方案如下：

一種具有誤差補償功能的機械裝置，包括：

第一基座，所述第一基座設有裝配體；

第二基座，所述第二基座設有與所述裝配體相對的裝配孔，所述裝配體與所述裝配孔嵌套配合，且所述裝配體的外周壁與所述裝配孔的內孔壁之間配合形成環形間隙，所述第二基座還設有沿周向間隔設置的、並指向所述裝配孔的中心方向的至少三個第一安裝孔；及

第一誤差補償件，所述第一誤差補償件的數量與所述第一安裝孔的數量相適配，且所述第一誤差補償件一一對應地設置於所述第一安裝孔內，所述第一誤差補償件設有第一彈性滾動體，所述第一彈性滾動體與所述裝配體抵接配合。

上述具有誤差補償功能的機械裝置使用時，通過在第二基座上開設至少三個第一安裝孔，並將與第一安裝孔的數量適配的第一誤差補償件一一對應地安設到第一安裝孔內，之後將第二基座或第一基座安裝於機械臂的手臂上，再將第一基座或第二基座安裝於機械臂的機械爪上，之後通過裝配體與裝配孔的嵌套配合來實現第二基座與第一基座的裝配連接(完成機械臂組裝)。此時，裝配體的外周壁與裝配孔的內孔壁之間配合形成環形間隙，所有第一誤差補償件的第一彈性滾動體的均與裝配體抵接配合，當機械手與其他設備或器件進行對接或對插操作而存在對位誤差時，環形間隙可以提供一定的側移餘量，使第二基座與第一基座在x、y平面的周向範圍內可沿任意方向相對移動，從而修正和補償對位誤差值，提高機械臂的使用性能和工作精度。此外，通過第一彈性滾動體的彈性伸縮和自身滾動特性，也可以避免機械手發生硬對硬的剛性碰撞時發生損壞，確保較高的使用壽命和可靠性，同時也能是上、第一基座發生相對側移時具有高度靈敏性。

下面對技術方案作進一步的說明：

在其中一個實施例中，所述裝配體設有至少一個第一防轉限位部，所述裝配孔的內孔壁設有至少一個第二防轉限位部，所述第一防轉限位部與所述第二防轉限位部可擋接配合。因而當安裝有被機械裝置的機械手需要執行旋轉運動時，通過第一防轉限位部與第二防轉限位部的擋接，可限制第二基座與第一基座發生相對轉動，即限制在x、y平面內的轉動自由度，從而達到不影響機械手的轉動精度的效果。

在其中一個實施例中，還包括第二誤差補償件，所述第二誤差補償件設有第二彈性滾動體，所述第一基座還包括與所述裝配體聯接的底座，所述底座設有裝配面，所述第二基座設有第一配合部，所述第一配合部向內凹設有第二安裝孔，所述第二誤差補償件設置於所述第二安裝孔內，所述第二彈性滾動體與所述裝配面抵接配合，所述裝配面與所述第一配合部之間配合形成第一間隙。因而通過裝配面與第一配合部之間形成的第一間隙，可實現機械臂在z軸方向的誤差補償和修正，通過第二誤差補償件的第二彈性滾動體與裝配面的抵接配合，又可以確保機械臂在對接或對插操作時提供z軸方向的緩衝和減振作用，確保機械臂的使用安全和可靠。

在其中一個實施例中，還包括擋板，所述第二基座還設有第二配合部，所述第二配合部向內凹設形成容置槽，所述擋板設置於所述裝配體上並位於所述容置槽內，且所述擋板與所述容置槽的槽底可限位配合。因而通過將擋板安裝在裝配體上並使其與容置槽的槽底相互限位配合，可實現第二基座與第一基座的裝配固定，避免工作受力時發生脫落。

在其中一個實施例中，所述擋板與所述容置槽的內槽壁之間配合形成第二間隙。如此可避免擋板與容置槽的槽壁牴觸，導致第二基座與第一基座之間無法實現側向移動，而使裝置在x、y平面內的誤差補償功能失效。

在其中一個實施例中，還包括第三誤差補償件，所述第三誤差補償件設有第三彈性滾動體，所述第二基座還設有第三安裝孔，所述擋板設有第三配合部，所述第三誤差補償件設置於所述第三安裝孔內，所述第三彈性滾動體與所述第三配合部抵接配合，且所述第三配合部與所述容置槽的槽底之間配合形成第三間隙。如此可以使第三誤差補償件與第二誤差補償件形成受力方向相反的緩衝體，使裝置在承受z軸方向的衝擊時更加穩固和可靠，確保機械臂具有更優良的緩衝性能；此外，通過第三配合部與容置槽的槽底之間配合形成第三間隙，可避免擋板因與容置槽的槽底發生牴觸，導致上、第一基座之間無法實現沿z軸的伸縮移動，致使裝置及使用該裝置的機械臂在z軸方向的緩衝和誤差補償功能失效。

在其中一個實施例中，還包括封蓋，所述封蓋設置於所述第二配合部上並遮蓋所述容置槽和所述擋板。如此可通過封蓋阻擋外界的灰層和雨水等侵入裝置內部，使裝置具有良好的密封性能。

在其中一個實施例中，所述封蓋與所述擋板之間配合形成第四間隙。如此可避免安裝封蓋後，封蓋與與擋板形成牴觸，限制擋板沿z軸方向的移動，導致裝置及使用該裝置的機械臂在z軸方向的緩衝和誤差補償功能失效。

在其中一個實施例中，還包括第一鎖緊件，所述裝配體與所述第二基座相對的一側設有第一連接孔，所述擋板設有與所述第一連接孔相對的第二連接孔，所述第一鎖緊件穿設於所述第一連接孔和所述第二連接孔。如此可實現擋板與裝配體的牢固安裝，且該連接方式結構簡單，裝拆方便，有利於降低製造及後期維保成本。

在其中一個實施例中，還包括第二鎖緊件，所述第二裝配部設有第三連接孔，所述封蓋設有與所述第三連接孔相對的第四連接孔，所述第二鎖緊件穿設於所述第三連接孔和所述第四連接孔。如此可實現封蓋與第二基座的穩固裝配，使裝置具有可靠的密封性能，且該連接方式結構簡單，裝拆方便，工作可靠，有利於降低製造及後期的維保成本。

附圖說明

圖1為本發明實施例所述的具有誤差補償功能的機械裝置的裝配結構示意圖；

圖2為本發明實施例所述的具有誤差補償功能的機械裝置的另一種視角的裝配結構示意圖；

圖3為本發明實施例所述的具有誤差補償功能的機械裝置的側視結構示意圖；

圖4為本發明實施例所述的具有誤差補償功能的機械裝置的a-a處的剖面圖；

圖5為本發明實施例所述的具有誤差補償功能的機械裝置的b-b處的剖面圖；

圖6為本發明實施例所述的具有誤差補償功能的機械裝置的爆炸結構示意圖。

附圖標記說明：

100、第一基座，110、裝配體，111、第一防轉限位部，112、第一連接孔，120、底座，121、裝配面，200、第二基座，210、裝配孔，211、第二防轉限位部，220、第一安裝孔，230、第二安裝孔，240、第一配合部，250、第二配合部，251、容置槽，252、第三連接孔，260、第二間隙，270、第三安裝孔，300、環形間隙，400、第一誤差補償件，410、第一彈性滾動體，500、第二誤差補償件，600、第一間隙，700、擋板，710、第三配合部，720、第三間隙，730、第二連接孔，800、第三誤差補償件，900、封蓋，910、第四連接孔，900a、第四間隙，1000、第一鎖緊件，1100、第二鎖緊件。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及具體實施方式，對本發明進行進一步的詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用以解釋本發明，並不限定本發明的保護範圍。

需要說明的是，當元件被稱為「固設於」、「設置於」或「安設於」另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件；一個元件與另一個元件固定連接的具體方式可以通過現有技術實現，在此不再贅述，優選採用螺紋連接的固定方式。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語「及/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

本發明中所述「第一」、「第二」不代表具體的數量及順序，僅僅是用於名稱的區分。

如圖1至圖3及圖5所示，為本發明展示的一種實施例的具有誤差補償功能的機械裝置，包括：第一基座100，所述第一基座100設有裝配體110；第二基座200，所述第二基座200設有與所述裝配體110相對的裝配孔210，所述裝配體110與所述裝配孔210嵌套配合，且所述裝配體110的外周壁與所述裝配孔210的內孔壁之間配合形成環形間隙300，所述第二基座200還設有沿周向間隔設置的、並指向所述裝配孔210的中心方向的至少三個第一安裝孔220；及第一誤差補償件400，所述第一誤差補償件400的數量與所述第一安裝孔220的數量相適配，且所述第一誤差補償件400一一對應地設置於所述第一安裝孔220內，所述第一誤差補償件400設有第一彈性滾動體410，所述第一彈性滾動體410與所述裝配體110抵接配合。

上述具有誤差補償功能的機械裝置使用時，通過在第二基座200上開設至少三個第一安裝孔220，並將與第一安裝孔220的數量適配的第一誤差補償件400一一對應地安設到第一安裝孔220內，之後將第二基座200或第一基座100安裝於機械臂的手臂上，再將第一基座100或第二基座200安裝於機械臂的機械爪上，之後通過裝配體110與裝配孔210的嵌套配合來實現第二基座200與第一基座100的裝配連接(完成機械臂組裝)。此時，裝配體110的外周壁與裝配孔210的內孔壁之間配合形成環形間隙300，所有第一誤差補償件400的第一彈性滾動體410均與裝配體110抵接配合，當機械手與其他設備或器件進行對接或對插操作而存在對位誤差時，環形間隙300可以提供一定的側移餘量，使第二基座200與第一基座100在x、y平面的周向範圍內可沿任意方向相對移動，從而修正和補償對位誤差值，提高機械臂的使用性能和工作精度。此外，通過第一彈性滾動體410的彈性伸縮和自身滾動特性，也可以避免機械手發生硬對硬的剛性碰撞時發生損壞，確保較高的使用壽命和可靠性，同時也能使第一基座100發生相對側移時具有高度靈敏性。

需要說明的是，上述第一誤差補償件400可選是滾動彈珠，具體包括一個筒體，筒體的內部安裝有彈簧和鋼珠，且筒體的一端封閉、另一端設有錐段，錐段的末端具有圓形開口，該圓形開口的直徑小於鋼珠的直徑。此時，彈簧的一端與筒體的封閉端抵接、另一端與鋼珠抵接，鋼珠被壓在圓形開口處並可自由滾動；且鋼珠受力時可在彈簧彈力的引導下相對筒體伸縮移動(沿z軸的正負方向移動)。另一實施方式中，也可不要彈簧提供彈力，位於圓形開口的滾珠本身使用彈性材料製作，通過其自身的形變來補償誤差。

在上述實施例的基礎上，第二基座200為圓柱體，圓柱體的中心沿周向挖設有裝配孔210，且圓柱體的外周面開設有間隔且沿周向均勻設置的四個第一安裝孔220，相應地，滾動彈珠結構的數量也為四個，分別通過螺紋擰入四個第一安裝孔220內實現固定。此時，所有滾動彈珠的鋼珠均與第一基座100的裝配體110以自然狀態抵接，裝配體110的外周壁與裝配孔210的內孔壁形成均勻的環形腔體。實際製造中，可根據不同需求，靈活改變裝配孔210與裝配體110的尺寸而得到不同尺寸的環形腔體，從而使本裝置具有不同工作性能的誤差補償和修整能力。

請參照圖5和圖6，在一個實施例中，所述裝配體110設有至少一個第一防轉限位部111，所述裝配孔210的內孔壁設有至少一個第二防轉限位部211，所述第一防轉限位部111與所述第二防轉限位部211可擋接配合。因而當安裝有被機械裝置的機械手需要執行旋轉運動時，通過第一防轉限位部111與第二防轉限位部211的擋接，可限制第二基座200與第一基座100發生相對轉動，即限制在x、y平面內的轉動自由度，從而達到不影響機械手的轉動精度的效果。可選的，裝配體110為正方體，裝配孔210為方形孔，兩者嵌套配合形成截面為正方形的環形腔體。第一防轉限位部111為正方體的一個側面，即在本優選的方案中裝配體110具有四個第一防轉限位部111；方形孔的一面側壁為第二防轉限位部211，即在本優選的方案中裝配孔210具有四個第二防撞限位部，如此通過四組一一對應的平面卡接(應當理解環形腔體寬度較小)，可以可靠防止第二基座200相對第一基座100在x、y平面內的轉動，使安裝有本裝置的機械臂的轉動更具剛性，精度更高。

進一步地，還包括擋板700，所述第二基座200還設有第二配合部250，所述第二配合部250向內凹設形成容置槽251，所述擋板700設置於所述裝配體110上並位於所述容置槽251內，且所述擋板700與所述容置槽251的槽底可限位配合。因而通過將擋板700安裝在裝配體110上並使其與容置槽251的槽底相互限位配合，即通過擋板700與容置槽251槽底扣接，可實現第二基座200與第一基座100的裝配固定，避免工作受力時發生脫落。此外，還包括第一鎖緊件1000，所述裝配體110與所述第二基座200相對的一側設有第一連接112，所述擋板700設有與所述第一連接112相對的第二連接孔730，所述第一鎖緊件1000穿設於所述第一連接112和所述第二連接孔730。如此可實現擋板700與裝配體110的牢固安裝，且該連接方式結構簡單，裝拆方便，有利於降低製造及後期維保成本。具體的，第一鎖緊件1000為沉頭螺釘，第一連接112和第二連接孔730為螺紋孔，通過沉頭螺釘與螺紋孔的螺紋連接實現擋板700與正方體(即與第一基座100)的安裝固定；進一步優選地，沉頭螺釘和螺紋孔的數量均為四個，並呈周向均勻間隔設置，以進一步提高擋板700與第一基座100的連接強度。

如圖4至圖6所示，另外，還包括第二誤差補償件500，所述第二誤差補償件500設有第二彈性滾動體，所述第一基座100還包括與所述裝配體110聯接的底座120，所述底座120設有裝配面121，所述第二基座200設有第一配合部240，所述第一配合部240向內凹設有第二安裝孔230，所述第二誤差補償件500設置於所述第二安裝孔230內，所述第二彈性滾動體與所述裝配面121抵接配合，所述裝配面121與所述第一配合部240之間配合形成第一間隙600。因而通過裝配面121與第一配合部240之間形成的第一間隙600，可實現機械臂在z軸方向的誤差補償和修正，通過第二誤差補償件500的第二彈性滾動體與裝配面121的抵接配合，又可以確保機械臂在對接或對插操作時提供z軸方向的緩衝和減振作用，減輕機械臂的硬衝擊損傷，確保機械臂的使用安全和可靠。此外，第二誤差補償件500的結構與上述第一誤差補償件400的結構相同，在此不再贅述。第一基座100的底座120為具有一定厚度的圓柱體，上述正方體(裝配體110)一體聯接於圓柱體的裝配面121的中心。優選的，第二基座200沿周向環繞裝配孔210貫穿設置有均勻且間隔設置的四個第二安裝孔230，相應地，滾筒彈珠(第二誤差補償件500)的數量也為四個，並分別一一對應地通過螺紋擰入四個第二安裝孔230內，此時四個鋼珠恰好同時與底座120的裝配面121以自然狀態接觸(即彈簧不受力被壓縮)。

進一步地，所述擋板700與所述容置槽251的內槽壁之間配合形成第二間隙260。如此可避免擋板700與容置槽251的槽壁牴觸，導致第二基座200與第一基座100之間無法實現側向移動，而使裝置在x、y平面內的誤差補償功能失效。具體的，第二間隙260也同樣為環形腔體，且該環形腔體的尺寸應當不小於裝配體110與裝配孔210之間的環形間隙300的尺寸，確保不會影響本裝置在x、y平面內的沿任意方向的位移誤差補償。

請參照圖5和圖6，在上述實施例的基礎上，還包括第三誤差補償件800，所述第三誤差補償件800設有第三彈性滾動體，所述第二基座200還設有第三安裝孔270，所述擋板700設有第三配合部710，所述第三誤差補償件800設置於所述第三安裝孔270內，所述第三彈性滾動體與所述第三配合部710抵接配合，且所述第三配合部710與所述容置槽251的槽底之間配合形成第三間隙720。如此可以使第三誤差補償件800與第二誤差補償件500形成受力方向相反的緩衝體，使裝置在承受z軸方向的衝擊時更加穩固和可靠，確保機械臂具有更優良的緩衝性能；此外，通過第三配合部710與容置槽251的槽底之間配合形成第三間隙720，可避免擋板700因與容置槽251的槽底發生牴觸，導致上、第一基座100之間無法實現沿z軸的伸縮移動，致使裝置及使用該裝置的機械臂在z軸方向的緩衝和誤差補償功能失效。

具體的，第三誤差補償件800的結構與上述第一誤差補償件400的結構相同，主要工作部件均為鋼珠和與之抵接的具有彈性力的彈簧，在此不再贅述。進一步優選的，第二基座200沿周向環繞裝配孔210貫穿設置有均勻且間隔設置的四個第三安裝孔270，且四個第三安裝孔270與四個第二安裝孔230且一一間隔交錯布置。相應地，滾筒彈珠(第三誤差補償件800)的數量也為四個，並分別一一對應地通過螺紋擰入四個第三安裝孔270內，此時四個鋼珠恰好同時與擋板700的第三配合部710以自然狀態接觸(即彈簧不受力被壓縮)。綜上，當本裝置完成裝配後，四個第二誤差補償件500沿z軸的負方向布置，四個第三誤差補償件800沿z軸的正方向布置，如此確保裝置受到z軸正負方向的衝擊時都具有可靠的彈性緩衝性能，承壓能力更高，工作更加可靠。

進一步地，還包括封蓋900，所述封蓋900設置於所述第二配合部250上並遮蓋所述容置槽251和所述擋板700。如此可通過封蓋900阻擋外界的灰層和雨水等侵入裝置內部，使裝置具有良好的密封性能。更進一步地，還包括第二鎖緊件1100，所述第二裝配部設有第三連接孔252，所述封蓋900設有與所述第三連接孔252相對的第四連接孔910，所述第二鎖緊件1100穿設於所述第三連接孔252和所述第四連接孔910。如此可實現封蓋900與第二基座200的穩固裝配，使裝置具有可靠的密封性能，且該連接方式結構簡單，裝拆方便，工作可靠，有利於降低製造及後期的維保成本。具體的，第二鎖緊件1100為沉頭螺釘，第三連接孔252和第四連接孔910為螺紋孔，通過沉頭螺釘與螺紋孔的螺紋連接實現封蓋900與第二基座200的安裝固定；進一步優選的，沉頭螺釘和螺紋孔的數量均為四個，並呈周向均勻間隔設置，以進一步提高封蓋900與第二基座200的連接強度。

更進一步地，所述封蓋900與所述擋板700之間配合形成第四間隙900a。如此可避免安裝封蓋900後，封蓋900與與擋板700形成牴觸，限制擋板700沿z軸方向的移動，導致裝置及使用該裝置的機械臂在z軸方向的緩衝和誤差補償功能失效。

如圖1和圖2所示，此外，第一基座100背離裝配體110的一側還預留有便於安裝的螺紋孔，封蓋900背離擋板700的一側同樣預留有便於安裝的螺紋孔，如此可以使本裝置無需區分正反面就可以快速、可靠的實現安裝使用，大大提高了其適用性能和使用便利性。

以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。