CN103286078B - 一种三自由度并联物料振动分拣平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三自由度并联物料振动分拣平台，涉及物料振动分拣机械。由动平台、静平台、运动链一、运动链二、运动链三及拉伸弹簧组成。振动机构由两条PRU运动链和一条PRC运动链组成，能够实现动平台沿X,Z轴方向的平移和绕X轴方向的转动。传统振动分拣平台只能实现物料单维的振动，无法完成多维的振动。因而对分拣的物料的形状、尺寸有极大的限制，从而使得产品不具通用性。该物料振动分拣平台具有解耦性好、动态响应迅速、控制方便、结构简单等优点，能够适应不同物料的多维振动分拣需求，通用性好。

Description

一种三自由度并联物料振动分拣平台

技术领域

本发明涉及并联机构及自动化组装领域，特别适用于自动化生产线上物料的分拣抓取功能模块。该振动分拣平台配合物料抓取机械手及CCD视觉系统可实现相互间易于交叉重叠或者结构外形无明显特点等不适于采用振动盘实现自动上料的物料的分拣供给。 

背景技术

目前，国内绝大多数实现自动供料的装置为振动盘。振动盘工作目的是通过振动将无序工件自动有序定向排列整齐、准确地输送到下道工序。它要求所供料的部件在料斗中不交叉，并且有比较明显的结构特点，据此设计振动盘的形状，以达到产品的分料供给。因此，振动盘通用性很差，即某一种物料对应一种相应的振动盘。

对于相互间易于交叉重叠或者结构外形无明显特点的物料，振动盘往往并不适用。目前采用振动分拣平台、机械手及CCD视觉系统的相互配合，协同工作，实现该类产品的分料供给。其原理为：振动分拣平台振动物料，使其分散并且翻转，振动数次后停止振动，机械手在视觉系统的协助下将翻转正确的物料抓取，放到自动化设备上的载具或者传送带上，从而达到供给物料的功能。这一供料系统对于振动分拣平台、机械手及CCD视觉系统有着较高的要求，且振动分拣平台的振动性能对系统的整体性能产生关键性的影响。 

现有的振动分拣平台都是单维的振动，在振动平台的一端采用偏心轮或曲柄摇杆机构，提供振动源，以达到平台上物料的分离及翻转的目的。这类振动分拣平台由于其单维分拣运动的局限性，其振动分拣的效率不高，因此每个周期振动分拣的物料较少，从而降低整条生产线的效率。为了提高单周期内所需翻转物料的数量，振动平台一般都会设计的比较宽大，这就会占用更多空间，消耗更多能源。 

本发明提供一种三自由度并联振动分拣平台，能很好的解决现有振动盘和物料振动分拣平台存在的问题，达到稳定、高效供料的功能。 

发明内容

本发明的目的： 

针对目前振动分拣平台仅能实现单维振动、其振动分拣效果差，占用空间面积过大等缺点，提出一种可实现两平移一转动的三自由度并联振动分拣平台。通过该振动分拣平台的三维运动实现分拣台上物料的振动分拣及翻转，配合CCD视觉系统及抓取机械手，实现物料的稳定高效供料。

实现本发明的技术方案： 

一种三自由度并联物料振动分拣平台，其特征在于：包括动平台、静平台、运动链一、运动链二、运动链三和拉伸弹簧；运动链一一端固定于动平台，运动链一另一端安装于静平台；运动链二一端安装于动平台，运动链二另一端安装于静平台；运动链三一端固定于动平台，运动链三另一端安装于静平台；拉伸弹簧一端固定于动平台，拉伸弹簧另一端固定于静平台。

所述运动链一由万向节一、转动副一、移动副一、连杆一和连杆二组成；连杆一一端通过万向节一与动平台联接，连杆一另一端通过转动副一与连杆二一端联接，连杆二另一端通过移动副一与静平台联接，移动副一轴线位于静平台内且与转动副一轴线垂直，万向节一两转动轴线一个与转动副一轴线平行，另一个与移动副一轴线平行。所述运动链二由圆柱副二、转动副二、移动副二、连杆三和连杆四组成；连杆三一端通过圆柱副二与动平台联接，连杆三另一端通过转动副二与连杆四一端联接，连杆四另一端通过移动副二与静平台联接，圆柱副二与转动副二轴线平行，移动副二轴线与静平台平面垂直。所述运动链三与运动链一结构相同，由万向节三、转动副三、移动副三、连杆五和连杆六组成；连杆五一端通过万向节三与动平台联接，连杆五另一端通过转动副三与连杆六一端联接，连杆六另一端通过移动副三与静平台联接，移动副三轴线位于静平台内且与转动副三轴线垂直，万向节三的两个转动轴线一个与转动副三轴线平行，万向节三的两个转动轴线另一个与移动副三轴线平行。运动链一、运动链二、运动链三和拉伸弹簧分别位于动平台四边，运动链一和运动链三处于同一平面内，分别位于动平台的两边，相对动平台的中心对称布置；运动链二和拉伸弹簧相对动平台的中心对称布置；移动副一与移动副三轴线重合，圆柱副二、转动副二、移动副一和移动副三轴线两两相互平行；移动副一、移动副二和移动副三为主动副。 

本发明的有益效果： 

本发明三自由度并联物料振动分拣平台，可以实现分拣平台沿X、Z轴方向的平移和绕X轴方向的转动。移动副一、移动副二和移动副三为驱动件，三个驱动件固定在静平台上。由于静平台固定不动，运动输入在底部，动平台上无运动输入，并且动平台质量小、运动空间小，使得振动分拣平台底部稳定，整体机构具有运动惯量小、结构简单、运动链解耦性好、易于控制等优点，很好地克服了传统物料振动分拣平台只能实现单维振动，振动分拣效果差、占用空间面积大等缺点，大幅度提高物料的分拣效率，实现物料的多维振动分拣。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。 

图2为运动链一的结构示意图。 

图3为运动链二的结构示意图。 

图4为运动链三的结构示意图。 

图中，1.动平台，2.运动链一，3. 静平台，4. 运动链二，5. 运动链三，6. 拉伸弹簧，U₁.万向节一，L₁.连杆一，R₁.转动副一，L₂.连杆二， P₁.移动副一，C₂.圆柱副二，L₃.连杆三，R₂.转动副二，L₄.连杆四，P₂.移动副二， U₃万向节三，L₅.连杆五，R3.转动副三，L₆.连杆六，P₃.移动副三。 

具体实施方式

下面参照附图详细描述本发明的具体实施方式。 

如图1所示，本发明所提及的一种三自由度并联物料振动分拣平台，由动平台、静平台、运动链一、运动链二、运动链三和拉伸弹簧组成；运动链一2一端固定于动平台1，运动链一2另一端安装于静平台3；运动链二4一端安装于动平台1，运动链二4另一端安装于静平台3；运动链三5一端固定于动平台1，运动链三5另一端安装于静平台3；拉伸弹簧6一端固定于动平台1，拉伸弹簧6另一端固定于静平台3；振动机构由两条PRU运动链和一条PRC运动支链组成，能够实现动平台沿X,Z轴方向的平移和绕X轴方向的转动。 

如图2、图3和图4所示，所述运动链一2由万向节一U₁、转动副一R₁、移动副一P₁、连杆一L₁和连杆二L₂组成；连杆一L₁一端通过万向节一U₁与动平台1联接，连杆一L₁另一端通过转动副一R₁与连杆二L₂一端联接，连杆二L₂另一端通过移动副一P₁与静平台2联接，移动副一P₁轴线位于静平台3内且与转动副一R₁轴线垂直，万向节一U₁两转动轴线一个与转动副一R₁轴线平行，另一个与移动副一P₁轴线平行。所述运动链二4由圆柱副二C₂、转动副二R₂、移动副二P₂、连杆三L₃和连杆四L₄组成；连杆三L₃一端通过圆柱副二C₂与动平台1联接，连杆三L₃另一端通过转动副二R₂与连杆四L₄一端联接，连杆四L₄另一端通过移动副二P₂与静平台3联接，圆柱副二C₂与转动副二R₂轴线平行，移动副二P₂轴线与静平台3平面垂直。所述运动链三5与运动链一2结构相同，由万向节三U₃、转动副三R₃、移动副三P₃、连杆五L₅和连杆六L₆组成；连杆五L₅一端通过万向节三U₃与动平台1联接，连杆五L₅另一端通过转动副三R₃与连杆六L₆一端联接，连杆六L₆另一端通过移动副三P₃与静平台2联接，移动副三P₃轴线位于静平台3内且与转动副三R₃轴线垂直，万向节三U₃的两个转动轴线一个与转动副三R₃轴线平行，万向节三U₃的两个转动轴线另一个与移动副三P₃轴线平行。运动链一2、运动链二4、运动链三5和拉伸弹簧6分别位于动平台1四边，运动链一2和运动链三5处于同一平面内，分别位于动平台1的两边，相对动平台1的中心对称布置；运动链二4和拉伸弹簧6相对动平台1的中心对称布置；移动副一P₁与移动副三P₃轴线重合，圆柱副二C₂、转动副二R₂、移动副一P₁和移动副三P₃轴线两两相互平行；移动副一P₁、移动副二P₂和移动副三P₃为主动副，可用直线导轨或者直线电机驱动，也可由旋转电机驱动的直线往复机构(如曲柄滑块机构)等驱动。 

动平台上安装振动分拣盘，在分拣盘的一侧放料，放料处位于动平台旋转轴X轴的一侧，动平台通过绕X轴转动和沿Z轴往复移动的共同运动使物料处于分拣盘中间位置。然后，动平台沿Z轴振动使分拣盘上的物料翻转，振动数次后停止；同时，动平台沿X轴往复运动使分拣盘上的重叠物料平铺在分拣盘上。最后，分拣抓取机械手在CCD视觉系统的协助下，将翻转正确的物料抓取，放置到传送带或载具上，进行自动化组装。 

Claims (1)

1.一种三自由度并联物料振动分拣平台，其特征在于：包括动平台、静平台、运动链一（2）、运动链二（4）、运动链三（5）和拉伸弹簧（6）；运动链一（2）一端固定于动平台（1），运动链一（2）另一端安装于静平台（3）；运动链二（4）一端安装于动平台（1），运动链二（4）另一端安装于静平台（3）；运动链三（5）一端固定于动平台（1），运动链三（5）另一端安装于静平台（3）；拉伸弹簧（6）一端固定于动平台（1），拉伸弹簧（6）另一端固定于静平台（3）；所述运动链一（2）由万向节一（U₁）、转动副一（R₁）、移动副一（P₁）、连杆一（L₁）和连杆二（L₂）组成；连杆一（L₁）一端通过万向节一（U₁）与动平台（1）联接，连杆一（L₁）另一端通过转动副一（R₁）与连杆二（L₂）一端联接，连杆二（L₂）另一端通过移动副一（P₁）与静平台（2）联接，移动副一（P₁）轴线位于静平台（3）内且与转动副一（R₁）轴线垂直，万向节一（U₁）两转动轴线一个与转动副一（R₁）轴线平行，另一个与移动副一（P₁）轴线平行；所述运动链二（4）由圆柱副二（C₂）、转动副二（R₂）、移动副二（P₂）、连杆三（L₃）和连杆四（L₄）组成；连杆三（L₃）一端通过圆柱副二（C₂）与动平台（1）联接，连杆三（L₃）另一端通过转动副二（R₂）与连杆四（L₄）一端联接，连杆四（L₄）另一端通过移动副二（P₂）与静平台（3）联接，圆柱副二（C₂）与转动副二（R₂）轴线平行，移动副二（P₂）轴线与静平台（3）平面垂直；所述运动链三（5）与运动链一（2）结构相同，由万向节三（U₃）、转动副三（R₃）、移动副三（P₃）、连杆五（L₅）和连杆六（L₆）组成；连杆五（L₅）一端通过万向节三（U₃）与动平台（1）联接，连杆五（L₅）另一端通过转动副三（R₃）与连杆六（L₆）一端联接，连杆六（L₆）另一端通过移动副三（P₃）与静平台（2）联接，移动副三（P₃）轴线位于静平台（3）内且与转动副三（R₃）轴线垂直，万向节三（U₃）的两个转动轴线一个与转动副三（R₃）轴线平行，万向节三（U₃）的两个转动轴线另一个与移动副三（P₃）轴线平行；所述运动链一（2）、运动链二（4）、运动链三（5）和拉伸弹簧（6）分别位于动平台（1）四边，运动链一（2）和运动链三（5）处于同一平面内，分别位于动平台（1）的两边，相对动平台（1）的中心对称布置；运动链二（4）和拉伸弹簧（6）相对动平台（1）的中心对称布置；移动副一（P₁）与移动副三（P₃）轴线重合，圆柱副二（C₂）、转动副二（R₂）、移动副一（P₁）和移动副三（P₃）轴线两两相互平行；所述移动副一（P₁）、移动副二（P₂）和移动副三（P₃）为主动副。