ZHAO WENKANG (CN)
WANG DELUN (CN)
DONG HUIMIN (CN)
CN107962550A | 2018-04-27 | |||
CN1903520A | 2007-01-31 | |||
CN104260083A | 2015-01-07 | |||
CN106041921A | 2016-10-26 | |||
CN205184768U | 2016-04-27 | |||
CN101049690A | 2007-10-10 | |||
US6354167B1 | 2002-03-12 |
权利要求书 [权利要求 1] 一种具有部分解耦和动平衡特性的 SCARA高速并联机械手, 其特征 在于, 所述的 SCARA高速并联机械手的主体为运动支链; 所述的运动支链共两条, 为第一运动支链和第二运动支链; 所述的第一运动支链包括第一主动连杆 (3)、 第一被动连杆 (4)、 近端 驱动装置、 肘部连接装置和末端执行装置; 所述的近端驱动装置位于固定基座 (1)内部, 由基座端盖 (2)密封, 包 括第一支链电机 (10)、 第一支链驱动同步带 (27)、 第一支链主轴带轮( 26)和第一支链主轴 (22), 第一支链主轴 (22)固定于第一支链主轴带轮 ( 26)上、 通过轴承 (23)与轴承座 (11)之间构成回转副, 第一主动连杆 (3) 固定于第一支链主轴 (22)上, 轴承座端盖 (20)限制轴承 (23)的轴向位移 ; 所述的肘部连接装置由第一主动连杆 (3)和第一被动连杆 (4)共用, 包括第一支链带轮轴 (13)和带轮轴承 (30), 第一主动连杆 (3)和第一被 动连杆 (4)与第一支链带轮轴 (13)均通过带轮轴承 (30)构成回转副, 第 一主动连杆 (3)和第一被动连杆 (4湘对于第一支链带轮轴 (13)做独立转 动; 所述的末端执行装置进一步包括滚珠丝杠 (5)和丝杠螺母 (15), 丝 杠螺母 (15)与第一被动连杆 (4)、 第二被动连杆 (7)末端之间构成回转副 所述的第二运动支链包括第二主动连杆 (8)、 第二被动连杆 (7)、 近端 驱动装置、 肘部连接装置和末端执行装置; 所述的近端驱动装置位于 固定基座 (1)内部、 由基座端盖 (2)密封, 包括第二支链电机 (9)、 第二 支链驱动同步带 (24)、 第二支链主轴带轮 (25)和第二支链主轴 (21), 第 二支链主轴 (21)固定于第二支链主轴带轮 (25)上、 穿过第一支链主轴 带轮 (26)和第一支链主轴 (22)构成回转副, 第二主动连杆 (8)固定于第 二支链主轴 (21)上; 所述的肘部连接装置由第二主动连杆 (8)和第二被 动连杆 (7)共用, 包括第二支链带轮轴 (18)和带轮轴承 (30), 第二主动 连杆 (8)和第二被动连杆 (7)与第二支链带轮轴 (18)均通过带轮轴承 (30) 构成回转副, 第二主动连杆 (8)和第二被动连杆 (7)相对于第二支链带 轮轴 (18)做独立转动; 所述的末端执行装置进一步包括花键轴 (6)和花 键导轨 (16), 花键导轨 (16)与第二被动连杆 (7)之间构成回转副; 所述的第一运动支链的末端执行装置由固定于第一主动连杆 (3)上的 电机 (33)驱动、 主动同步带系统和被动同步带系统传动运动; 所述的 主动同步带系统包括第一支链带轮 (34)和第一支链主动同步带 (12), 被动同步带系统包括第一支链带轮轴 (13)和第一支链被动同步带 (14) ; 所述的第一支链主动同步带 (12)位于第一主动连杆 (3)的空腔内, 套 装于第一主动连杆 (3)近端主动装置的第一支链带轮 (34)上、 第一主动 连杆 (3)和第一被动连杆 (4)共用的肘部连接装置中第一支链带轮轴 (13) 下端的带轮; 所述的第一支链被动同步带 (14)位于第一被动连杆 (4)的 空腔内, 套装于第一主动连杆 (3)和第一被动连杆 (4)共用肘部连接装 置中第一支链带轮轴 (13)上端的带轮、 第一被动连杆 (4)末端丝杠螺母 (15)外部的带轮上; 所述的第二运动支链的末端执行装置由固定于第二主动连杆 (8)上的 电机 (32)驱动、 主动同步带系统和被动同步带系统传动运动; 所述的 主动同步带系统包括第二支链带轮 (34)和第二支链主动同步带 (19), 被动同步带系统包括第二支链带轮轴 (18)和第二支链被动同步带 (17) ; 所述的第二支链主动同步带 (19)位于第二主动连杆 (8)的空腔内, 套 装于第二主动连杆 (8)近端主动装置的第二支链带轮 (31)上、 第二主动 连杆 (8)和第二被动连杆 (7)共用肘部连接装置中第二支链带轮轴 (18)上 端的带轮; 所述的第二支链被动同步带 (17)位于第二被动连杆 (7)的空 腔内, 套装于第一主动连杆 (8)和第一被动连杆 (7)共用肘部连接装置 中第二支链带轮轴 (18)下端的带轮、 第一被动连杆 (7)末端花键导轨 (1 6)外部的带轮上; 第一运动支链末端执行装置中的滚珠丝杠 (5)下端和第二运动支链末 端执行装置中的花键轴 (6)下端通过执行器连杆 (29)连接, 滚珠丝杠 (5) 固定于执行器连杆 (29)上, 花键轴 (6)下端与执行器连杆 (29)构成回转 副、 固定连接夹持器 (28); 花键轴 (6)与执行器连杆 (29)的连接限制滚 珠丝杠 (5)的转动。 |
技术领域
[0001] 本发明属于并联机器人技术领域, 尤其是面向包装、 装配等以及材料拾取应用 的一种具有部分解耦和动平衡特性的 SCARA高速并联机械手。
背景技术
[0002] 可实现空间内三移动和竖直方向一个转动 SACRA运动的四自由度并联机构, 具有较大的工作空间和结构刚度, 适用于快速的拾取工作, 展现出了较大的工 业应用潜力, 并且越来越广泛地被应用于轻工业生产线的高 速拾取应用。 专利 号为 US4976582、 US20090019960A EP2436511B1的高速并联机械手采用全对 称的并联结构, 支链数量多、 运动高度非线性耦合, 结构和控制复杂。 从制造 和应用的角度出发, 幵发结构简单紧凑、 具有运动解耦和动平衡特性的高速并 联机械手装备对于降低制造成本、 简化控制模式和算法、 提高动态响应具有经 济意义。
技术问题
[0003] 本发明的目的是为了使机械手结构简单紧凑、 工作空间大、 较好的动态响应特 性, 易于制造、 控制, 降低生产成本, 提供一种应用于生产线上的部分解耦高 速并联机械手。
问题的解决方案
技术解决方案
[0004] 本发明的技术方案:
[0005] 一种具有部分解耦和动平衡特性的 SCARA高速并联机械手, 主体为运动支链
[0006] 所述的运动支链共两条, 为第一运动支链和第二运动支链;
[0007] 所述的第一运动支链包括第一主动连杆、 第一被动连杆、 近端驱动装置、 肘部 连接装置和末端执行装置;
[0008] 所述的近端驱动装置位于固定基座内部, 由基座端盖密封, 包括第一支链电机 、 第一支链驱动同步带、 第一支链主轴带轮和第一支链主轴, 第一支链主轴固 定于第一支链主轴带轮上、 通过轴承与轴承座之间构成回转副, 第一主动连杆 固定于第一支链主轴上, 轴承座端盖限制轴承的轴向位移; 所述的肘部连接装 置由第一主动连杆和第一被动连杆共用, 包括第一支链带轮轴和带轮轴承, 第 一主动连杆和第一被动连杆与第一支链带轮轴 均通过带轮轴承构成回转副, 第 一主动连杆和第一被动连杆相对于第一支链带 轮轴做独立转动; 所述的末端执 行装置进一步包括滚珠丝杠和丝杠螺母, 丝杠螺母与第一被动连杆、 第二被动 连杆末端之间构成回转副;
[0009] 所述的第二运动支链包括第二主动连杆、 第二被动连杆、 近端驱动装置、 肘部 连接装置和末端执行装置; 所述的近端驱动装置位于固定基座内部、 由基座端 盖密封, 包括第二支链电机、 第二支链驱动同步带、 第二支链主轴带轮和第二 支链主轴, 第二支链主轴固定于第二支链主轴带轮上、 穿过第一支链主轴带轮 和第一支链主轴构成回转副, 第二主动连杆固定于第二支链主轴上; 所述的肘 部连接装置由第二主动连杆和第二被动连杆共 用, 包括第二支链带轮轴和带轮 轴承, 第二主动连杆和第二被动连杆与第二支链带轮 轴均通过带轮轴承构成回 转副, 第二主动连杆和第二被动连杆相对于第二支链 带轮轴做独立转动; 所述 的末端执行装置进一步包括花键轴和花键导轨 , 花键导轨与第二被动连杆之间 构成回转副;
[0010] 所述的第一运动支链的末端执行装置由固定于 第一主动连杆上的电机驱动、 主 动同步带系统和被动同步带系统传动运动; 所述的主动同步带系统包括第一支 链带轮和第一支链主动同步带, 被动同步带系统包括第一支链带轮轴和第一支 链被动同步带; 所述的第一支链主动同步带位于第一主动连杆 的空腔内, 套装 于第一主动连杆近端主动装置的第一支链带轮 上、 第一主动连杆和第一被动连 杆共用的肘部连接装置中第一支链带轮轴下端 的带轮; 所述的第一支链被动同 步带位于第一被动连杆的空腔内, 套装于第一主动连杆和第一被动连杆共用肘 部连接装置中第一支链带轮轴上端的带轮、 第一被动连杆末端丝杠螺母外部的 带轮上;
[0011] 所述的第二运动支链的末端执行装置由固定于 第二主动连杆上的电机驱动、 主 动同步带系统和被动同步带系统传动运动; 所述的主动同步带系统包括第二支 链带轮和第二支链主动同步带, 被动同步带系统包括第二支链带轮轴和第二支 链被动同步带; 所述的第二支链主动同步带位于第二主动连杆 的空腔内, 套装 于第二主动连杆近端主动装置的第二支链带轮 上、 第二主动连杆和第二被动连 杆共用肘部连接装置中第二支链带轮轴上端的 带轮; 所述的第二支链被动同步 带位于第二被动连杆的空腔内, 套装于第一主动连杆和第一被动连杆共用肘部 连接装置中第二支链带轮轴下端的带轮、 第一被动连杆末端花键导轨外部的带 轮上;
[0012] 第一运动支链末端执行装置中的滚珠丝杠下端 和第二运动支链末端执行装置中 的花键轴下端通过执行器连杆连接, 滚珠丝杠固定于执行器连杆上, 花键轴下 端与执行器连杆构成回转副、 固定连接夹持器; 花键轴与执行器连杆的连接限 制滚珠丝杠的转动。
发明的有益效果
有益效果
[0013] 本发明的一种部分解耦的 SCARA高速并联机械手, 采用结构简单的平面五杆 机构, 降低制造成本, 末端执行器可产生连续转动输出, 具有部分运动解耦的 特性, 简化控制, 整机系统具有动平衡特性, 利于提高机械手的动态响应。 对附图的简要说明
附图说明
[0014] 图 1为本发明所述机构的外部机械结构示意图。
[0015] 图 2为本发明所述机构的内部传动结构示意图 a。
[0016] 图 3为本发明所述机构的内部传动结构示意图 b。
[0017] 图 4为本发明所述机构的动平衡特性示意图。
[0018] 图中: 1固定基座; 2基座端盖; 3第一主动连杆; 4第一被动连杆;
[0019] 5滚珠丝杠; 6花键轴; 7第二被动连杆; 8第二主动连杆; 9第一支链电机;
[0020] 10第二支链电机; 11轴承座; 12第一支链主动同步带; [0021] 13第一支链带轮轴; 14第一支链被动同步带; 15丝杠螺母; 16花键导轨;
[0022] 17第二支链被动同步带; 18第二支链带轮轴; 19第二支链主动同步带;
[0023] 20轴承座端盖; 21第二支链主轴; 22第一支链主轴; 23轴承;
[0024] 24第一支链驱动同步带; 25第一支链主轴带轮; 26第二支链主轴带轮;
[0025] 27第二支链驱动同步带; 28夹持器; 29执行器连杆; 30带轮轴承;
[0026] 31第二支链带轮; 32第二支链电机; 33第一支链电机; 34第一支链带轮;
[0027] 35机架; 36主动回转副; 37质心; 38连杆; 39被动回转副。
本发明的实施方式
[0028] 本发明的一种具有部分解耦和动平衡特性的 SCARA高速并联机械手结合附图 和实施例详细述明如下:
[0029] 一种具有部分解耦和动平衡特性的 SCARA高速并联机械手, 主体为运动支链
[0030] 所述的运动支链共两条, 为第一运动支链和第二运动支链;
[0031] 所述的第一运动支链包括第一主动连杆 3、 第一被动连杆 4、 近端驱动装置、 肘 部连接装置和末端执行装置;
[0032] 所述的近端驱动装置位于固定基座 1内部, 由基座端盖 2密封, 包括第一支链电 机 10、 第一支链驱动同步带 27、 第一支链主轴带轮 26和第一支链主轴 22, 第一 支链主轴 22固定于第一支链主轴带轮 26上、 通过轴承 23与轴承座 11之间构成回 转副, 第一主动连杆 3固定于第一支链主轴 22上, 轴承座端盖 20限制轴承 23的轴 向位移; 所述的肘部连接装置由第一主动连杆 3和第一被动连杆 4共用, 包括第 一支链带轮轴 13和带轮轴承 30, 第一主动连杆 3和第一被动连杆 4与第一支链带 轮轴 13均通过带轮轴承 30构成回转副, 第一主动连杆 3和第一被动连杆 4相对于 第一支链带轮轴 13做独立转动; 所述的末端执行装置进一步包括滚珠丝杠 5和丝 杠螺母 15, 丝杠螺母 15与第一被动连杆 4、 第二被动连杆 7末端之间构成回转副
[0033] 所述的第二运动支链包括第二主动连杆 8、 第二被动连杆 7、 近端驱动装置、 肘 部连接装置和末端执行装置; 所述的近端驱动装置位于固定基座 1内部、 由基座 端盖 2密封, 包括第二支链电机 9、 第二支链驱动同步带 24、 第二支链主轴带轮 2 5和第二支链主轴 21, 第二支链主轴 21固定于第二支链主轴带轮 25上、 穿过第一 支链主轴带轮 26和第一支链主轴 22构成回转副, 第二主动连杆 8固定于第二支链 主轴 21上; 所述的肘部连接装置由第二主动连杆 8和第二被动连杆 7共用, 包括 第二支链带轮轴 18和带轮轴承 30, 第二主动连杆 8和第二被动连杆 7与第二支链 带轮轴 18均通过带轮轴承 30构成回转副, 第二主动连杆 8和第二被动连杆 7相对 于第二支链带轮轴 18做独立转动; 所述的末端执行装置进一步包括花键轴 6和花 键导轨 16, 花键导轨 16与第二被动连杆 7之间构成回转副;
[0034] 所述的第一运动支链的末端执行装置由固定于 第一主动连杆 3上的电机 33驱动 、 主动同步带系统和被动同步带系统传动运动; 所述的主动同步带系统包括第 一支链带轮 34和第一支链主动同步带 12, 被动同步带系统包括第一支链带轮轴 1 3和第一支链被动同步带 14; 所述的第一支链主动同步带 12位于第一主动连杆 3 的空腔内, 套装于第一主动连杆 3近端主动装置的第一支链带轮 34上、 第一主动 连杆 3和第一被动连杆 4共用的肘部连接装置中第一支链带轮轴 13下端的带轮; 所述的第一支链被动同步带 14位于第一被动连杆 4的空腔内, 套装于第一主动连 杆 3和第一被动连杆 4共用肘部连接装置中第一支链带轮轴 13上端的带轮、 第一 被动连杆 4末端丝杠螺母 15外部的带轮上;
[0035] 所述的第二运动支链的末端执行装置由固定于 第二主动连杆 8上的电机 32驱动 、 主动同步带系统和被动同步带系统传动运动; 所述的主动同步带系统包括第 二支链带轮 34和第二支链主动同步带 19, 被动同步带系统包括第二支链带轮轴 1 8和第二支链被动同步带 17 ; 所述的第二支链主动同步带 19位于第二主动连杆 8 的空腔内, 套装于第二主动连杆 8近端主动装置的第二支链带轮 31上、 第二主动 连杆 8和第二被动连杆 7共用肘部连接装置中第二支链带轮轴 18上端的带轮; 所 述的第二支链被动同步带 17位于第二被动连杆 7的空腔内, 套装于第一主动连杆 8和第一被动连杆 7共用肘部连接装置中第二支链带轮轴 18下端的带轮、 第一被 动连杆 7末端花键导轨 16外部的带轮上;
[0036] 第一运动支链末端执行装置中的滚珠丝杠 5下端和第二运动支链末端执行装置 中的花键轴 6下端通过执行器连杆 29连接, 滚珠丝杠 5固定于执行器连杆 29上, 花键轴 6下端与执行器连杆 29构成回转副、 固定连接夹持器 28 ; 花键轴 6与执行 器连杆 29的连接限制滚珠丝杠 5的转动。
机械手可产生三个方向的移动和竖直方向的转 动构成 SCARA运动, 其中竖直 方向的移动和转动分别独立于平面内的移动, 为部分解耦的运动。
Next Patent: WINDING BATTERY