CN101417421B - 一种高速点对点运动执行机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动化运动系统中的点对点运动执行机构，特别涉及一种可在任意两点间快速移动、高精度点定位的点对点运动机构。本发明利用直线运动机构和曲柄滑块机构的插补运动实现了点对点运动，同时由于原动件固定在系统机架上而不参与运动，减轻了系统运动部件的质量，且做插补运动机构的行程较大，使点对点运动执行机构可以在高度差较大的情况下工作。加上工作点运动到位情况由运动反馈装置及时反馈给控制系统，可以实现在任意两点间的高速、精确点对点运动。

Description

一种高速点对点运动执行机构

技术领域

本发明涉及一种自动化运动系统中的点对点运动执行机构，特别涉及一种可在任意两点间快速移动、高精度点定位的点对点运动机构。

背景技术

在自动化运动系统中，经常会涉及到点对点运动。现有技术中，在工业上应用的点对点运动执行机构的原理基本相似，但实现方式上有所不同。一种是采用旋转手臂或曲柄滑块机构实现两点间的运动，采用该方案的传动装置较简单，但占空间大，体积较大，运行速度慢，工作效率低，而且由于制造精度和传动精度对精确定位影响较大；另一种是采用丝杠或同步带直接传动。采用上述两种方法实现的点对点运动中，因为系统的原动件参与运动，而原动件通常质量相对较大，会严重影响整个运动执行机构的运行速度和精度，继而严重影响整个系统的工作效率。而且通过上述方式实现的点对点运动，要求两点间必须是在同一个高度或高度相差不能太大，否则无法实现。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种新型的点对点运动执行机构，有效地削减了参与运动部件的质量，且能有效实现在同一平面及高度相差较大的任意两点间高速、精确的点对点运动，提高了整个系统的工作效率。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种高速点对点运动执行机构，用于自动化运动系统中，包括：水平固定在系统机架上的主导轨1、主导轨1上安设有可自由滑动的主滑块2；

在所述主滑块2上固连有一个从导轨3，从导轨3上安设有可在其上垂直自由滑动的从滑块4；从滑块4可与系统中的其他运动系统的动作机构(如吸取元件机构)相连。

从滑块4与一固定在系统机架上的曲柄5通过一连杆6相连，组成一个曲柄滑块机构。

为进一步实现上述技术目的，所述主滑块2与同步带22相连由固定在系统机架上的主动电机21控制，可在主导轨1上往复滑动；

为进一步实现上述技术目的，所述曲柄5由固定在系统机架上的从动电机51通过同步带52及曲柄盘53带动，其活动端可绕枢轴54转动。

在本发明中，主动电机21可带动从滑块4水平运动，同时沿从导轨3上下滑动，而在主动电机21不动的情况下，从动电机51可带动从滑块4沿从导轨3上下滑动。因此主动电机21与从动电机51配合运动，可以实现点(第一工作点A)对点(第二工作点B)运动。

作为对上述技术方案的改进，在从滑块4上也固定一个第三导轨7，第三导轨7上安设有可在其上自由滑动的第三滑块8，第三滑块8与系统中的其他动作机构相连。同时第三滑块8和从滑块4之间可用运动反馈装置10连接，当第三滑块8下降到特定位置时，运动反馈装置10将信号反馈给控制系统，保证系统中的其他运动机构运动的精确性。

本发明的运动执行机构在完成点(第一工作点A)对点(第二工作点B)的运动过程中，主、从电机作为原动件都固定在系统机架上不参与运动，减轻了整个运动执行机构运动部件的质量，使其可以在高度差较大的任意两点间实现高速、精确的运动控制，扩大了使用范围，提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明的机构简图。

图2是本发明优选实施例的三维结构图。

图3是本发明的运动控制流程图。

图4是本发明的动作分解图，其中图4-1所示是运动点O在动作起点；

图4-2所示是运动点O在第一工作点A点动；

图4-3所示是运动点O在第一工作点A点上方；

图4-4所示是运动点O向第二工作点B点上方移动；

图4-5所示是在第二工作点B点上方；

图4-6所示运动点O在第二工作点B点；

图4-7是运动点O在第二工作点B点上方；

图4-8所示是运动点O向第一工作点A点上方移动。

标号说明：

1—主导轨，　2—主滑块，   21—主动电机，22—同步带，3—从导轨，4—从滑块，

5—曲柄，　　51—从动电机，52—同步带，  53—曲柄盘，54—枢轴， 6—连杆，

7—第三导轨，8—第三滑块， 9—吸嘴，     10—弹簧装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图2是本发明优选实施例的三维结构图。包括一个系统机架，水平安设在系统机架上的主导轨1、主导轨1上安设有可自由滑动的主滑块2；在系统机架上垂直安设有主动电机21，通过控制与同步带22相连的主滑块2，可实现主滑块2在主导轨1上的往复直线运动；

主滑块2上还固连有一个从导轨3，从导轨3上安设有可在其上垂直自由滑动的从滑块4；

在系统机架上安设有一可绕枢轴54转动的曲柄5，从动电机51通过同步带52及曲柄盘53可带动曲柄5转动。

从滑块4通过一连杆6与前述曲柄5的活动端相连，组成一个曲柄滑块机构。

在从滑块4上也设有一个第三导轨7，第三导轨7上安设有可在其上自由滑动的第三滑块8，第三滑块8通过吸嘴9与系统中的元件吸取机构(图中未标示)相联。从滑块4和第三滑块8用一个可以测试压力的弹簧装置10连接。当第三滑块8下降到预定位置时，弹簧装置10将信号反馈给控制系统，以保证元件吸取结构精确完成吸取动作。当然也可以采用其他控制系统作为运动反馈装置，来保证元件吸取结构动作的精确性。

在本发明的优选实施例中，主动电机21动作时，将带动主滑块1继而带动从滑块4沿水平方向运动，而从滑块4在做水平运动的过程中同时又沿从导轨3上下滑动；而在主动电机21不动的情况下，从动电机51带动从滑块4沿从导轨3上下滑动。因此，通过主动电机21与从动电机51配合，即可控制从滑块4以及第三滑块8的运动轨迹，进而实现元件吸取结构点(第一工作点A)对点(第二工作点B)的运动。

图1所示是本发明的运动执行机构简图，同时也是本发明的工作原理示意图。其中，A、B点为工作点，O点是运动点。

本发明优选实施例的运动执行机构通过运动点O将带动元件吸取机构，也可以是系统中的其他动作机构，按照下述流程完成点(第一工作点A)对点(第二工作点B)的一个运动周期：

A点上方—→下降—→A点—→提升—→A点上方—→水平横移—→B点上方—→下降—→B点—→提升—→B点上方—→水平横移—→A点上方。

其中，将起点设计在第一工作点A点上方，是为了避免开机时，与运动执行机构相连的元件吸取结构与系统其他部件发生撞击。

下面参照图4所示本发明优选实施例的动作分解图，对本发明的动作过程作详细描述，具体包括如下步骤：

A.从动作起点(A点上方)到第一工作点(A点)：

主电机21不动，主滑块2也固定不动，从动电机51带动曲柄5转动，从滑块4和第三滑块8同时下降。当吸嘴9下降到预定位置时，第三滑块8与从滑块4产生相对运动，通过安设在从滑块4与第三滑块8之间的弹簧装置10来确认第三滑块8到位，元件吸取机构到达第一工作点A点，即从图4-1的位置到图4-2的位置。

B.从第一工作点(A点)到第一过渡点(A点上方)：

主电机21不动，主滑块2固定不动，从动电机51反向转动带动曲柄5转动，从滑块4上升，第三滑块8通过弹簧装置10复位上升，元件吸取机构到达第一过渡点(A点上方)，即从图4-2的位置到图4-3的位置；

C.从第一过渡点(A点上方)到第二过渡点(B点上方)：

如图4-4所示，主动电机21转动，通过同步带22带动主滑块2向左侧运动，从滑块4及第三滑块8也整体向左侧移动，同时从动电机51带动曲柄5做插补运动，使得在运动过程中从滑块4及第三滑块8与运动点O保持在一定的高度以上，避免发生撞击，直至元件吸取机构到达第二过渡点(B点上方)，即从图4-3的位置到图4-5的位置；

D.从第二过渡点(B点上方)到第二工作点(B点)：

主动电机21不动，主滑块2固定不动，从动电机51转动带动曲柄5转动，从滑块4和第三滑块8同时下降，当下降到预定位置时由安设在滑块4和滑块8之间的弹簧装置10来确认第三滑块8到位，元件吸取机构到达第二工作点(B点)，即从图4-5的位置到图4-6的位置；

E.从第二工作点(B点)到第二过渡点(B点上方)：

主动电机21不动，主滑块2固定不动，从动电机51反向转动带动曲柄5转动，从滑块4和第三滑块8一起上升，第三滑块8通过弹簧装置10复位上升，元件吸取机构到达第二过渡点(B点上方)，即从图4-6的位置到图4-7的位置；

F.从第二过渡点(B点上方)到第一过渡点(A点上方)：

如图4-8所示，主动电机21转动，通过同步带22带动主滑块2向右侧运动，从滑块4及第三滑块8也整体向右侧移动，同时从动电机51带动曲柄5做插补运动，使得在运动过程中从滑块4及第三滑块8与运动点O保持在一定的高度以上，避免发生撞击，元件吸取机构回到第一过渡点(A点上方)，即从图4-7的位置到图4-1的位置，完成一个工作周期。

图3所示是本发明的运动执行机构(及与其连接的系统其他动作机构，如元件吸取机构)的控制流程，包括如下流程：

开机→设置运行参数→工作点上升，避免撞击→工作点回到原点→工作点下降→压力测试到位→是(否→压力测试到位)→工作点上升→工作点移动到第二点上方→工作点下降→压力测试到位→是(否→压力测试到位)→工作点上升→工作点移动到第一点上方→是否结束工作→否(是→退出)→下降到第一点位置，完成一个周期。

与传统的点对点运动执行机构相比，本发明的运动执行机构采用直线运动机构和曲柄滑块机构的插补运动实现点对点运动。同时由于原动件固定在系统机架上而不参与运动，减轻了系统运动部件的质量，且做插补运动机构的行程较大，使点对点运动执行机构可以在高度差较大的情况下工作。加上工作点运动到位情况可由运动反馈装置(弹簧装置)及时反馈给控制系统，所以能够实现在任意两点间的高速、精确点对点运动。

以上为本发明的最佳实施方式，依据本发明公开的内容，本领域的普通技术人员能够显而易见地想到的一些雷同、替代方案，均应落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高速点对点运动执行机构，用于自动化运动系统中，其特征在于，包括水平固定在系统机架上的主导轨(1)、主导轨(1)上安设有可自由滑动的主滑块(2)；在所述主滑块(2)上固连有一从导轨(3)，从导轨(3)上安设有可在其上垂直自由滑动的从滑块(4)；从滑块(4)与一固定在系统机架上的曲柄(5)通过一连杆(6)相连。

2.根据权利要求1所述的高速点对点运动执行机构，其特征在于，所述主滑块(2)由固定在系统机架上的主动电机(21)带动而在所述主导轨(1)上往复滑动。

3.根据权利要求1或2所述的高速点对点运动执行机构，其特征在于，所述曲柄(5)由固定在系统机架上的从动电机(51)带动，其活动端绕枢轴(54)转动。

4.根据权利要求1所述的高速点对点运动执行机构，其特征在于，在所述从滑块(4)固连有一第三导轨(7)，所述第三导轨(7)上安设有可在其上自由滑动的第三滑块(8)。

5.根据权利要求4所述的高速点对点运动执行机构，其特征在于，所述第三滑块(8)与系统中的其它动作机构相联。

6.根据权利要求4或5所述的高速点对点运动执行机构，其特征在于，所述第三滑块(8)和所述从滑块(4)用运动反馈装置(10)连接。

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