CN104793005A - 空间三自由度的坩埚输送机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了空间三自由度的坩埚输送机器人，采用异形坩埚爪实现抓紧或松开坩埚，借助X向运动模块、Y向运动模块和Z向运动模块，可以实现坩埚机械手在空间3个相互垂直的方向运动。本发明是一种结构简单、运动性能稳定，可以应用于煤的工业分析仪中，实现自动输送坩埚的坩埚输送机器人。
Description
技术领域
本发明主要涉及到分析可燃物质水分、灰分以及挥发分等成分的测量仪器领域，特指空间三自由度的坩埚输送机器人。
背景技术
烟煤的水灰实验通常需要2个实验炉，一个为水分炉，另一个为灰份炉。当水分实验结束后需要把相应的煤样坩埚输送到灰份炉中，因此设计坩埚输送机器人具有重要的意义。
传统技术中，操作人员在水分实验结束后，使用坩埚钳手动运送到灰份炉中，这样做劳动强度大，且具有一定的危险性。现有技术中，很多自动化设备都采用了自动送取样结构(参见图1所示)，即通过顶杆16带动放置于坩埚托15中的坩埚11在两个炉之间运动，完成自动送取样的功能，但也存在着缺陷：由于托运坩埚时，重心偏高，运动平稳性能不好，经常出现轻微的抖动造成坩埚翻到，导致输送坩埚失败。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种结构简单、重量轻、输送坩埚性能稳定、实用的空间三自由度的坩埚输送机器人。
为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：空间三自由度的坩埚输送机器人，它包括X向运动模块、装设于所述X向运动模块上的Y向运动模块、装设于Y向运动模块上的Z向运动模块、装设于所述Z向运动模块上的坩埚机械手；所述X向运动模块用于实现坩埚机械手在水平平面内沿X方向直线运动；所述Y向运动模块用于实现坩埚机械手在水平平面内与X向相垂直的Y方向直线运动；所述Z向运动模块用于实现坩埚机械手沿垂直于水平平面的Z向直线运动。
本发明的坩埚机械手包括2个左右对称的异形坩埚爪、开合电机和机械手架；所述开合电机正、反向转动时，2个异形坩埚爪实现抓紧或松开坩埚；所述2个异形坩埚爪与所述开合电机皆装设于所述机械手架上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用2个左右对称的异形坩埚爪夹住坩埚，通过开合电机的转动控制异形坩埚爪的夹持力，从而不会出现坩埚翻到的现象；同时本发明采用了X向运动模块、Y向运动模块和Z向运动模块，可以实现空间任意位置坩埚的3自由度精确定位。由此可知，本发明结构简单、夹持坩埚性能稳定、无需人工干预，能够实现空间任意2个位置之间的坩埚输送。
附图说明
图1是现有技术的坩埚机械手的结构示意图。
图2是本发明的坩埚机械手结构原理示意图。
图3是本发明的空间三自由度的坩埚输送机器人的结构原理示意图。
图4是本发明的Y向运动模块的一个实施例子示意图。
图中，1—坩埚机械手；2—Z向运动模块；3—Y向运动模块；4—X向运动模块；11—坩埚；12—异形坩埚爪；13—开合电机；14—机械手架；15—坩埚托；16—顶杆；31—导轨底板；32—轴承支架；33—滚动轴承；34—滚珠丝杠；35—电机架；36—步进电机；37—直线导轨；38—滑块；39—滚动螺母；310—螺母架；
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图2所示，开合电机13正向转动时，2个左右对称分布的异形坩埚爪12同时向里运动夹住坩埚；开合电机13反向转动时，2个左右对称分别的异形坩埚爪12同时向外运动松开坩埚。
参见图3所示，X向运动模块4，可以带动装设于其上的Y向运动模块3、装设于Y向运动模块3上的Z向运动模块2、装设于Z向运动模块2上的坩埚机械手1一起沿X方向水平直线运动；Y向运动模块3，可以带动Z向运动模块2和坩埚机械手1一起沿Y方向作水平直线运动；Z向运动模块2可以带动装设于其上的坩埚机械手1沿垂直于水平平面的Z方向上下直线运动。
图4为本发明的空间三自由度的坩埚输送机器人一种具体实施方式，其中Y向运动模块3装设于X向运动模块4上的螺母架310上，且保证2个运动模块中的滚珠丝杆相互垂直；步进电机36正、反向转动，带动滚珠丝杆34正、反向转动，螺母架310在直线导轨37导向作用下与装设于螺母架310上的所有部件一起沿Y轴作前进、后退运动，实现坩埚机械手1沿Y轴直线运动。
工作过程：假设空间A点的坐标为A(xA,yA,zA)，空间B点的坐标为B(xB,yB,zB)，实现从空间A点输送坩埚到空间B点。首先，X向运动模块4、Y向运动模块3和Z向运动模块2同时启动，使得异形坩埚爪运动到A点；接着，开合电机13正向转动，2个异形坩埚爪12同时向里运动，夹持住坩埚11；然后X向运动模块4、Y向运动模块3和Z向运动模块2同时启动，使得异形坩埚爪运动到B点；最后开合电机13反向转动，2个异形坩埚爪12同时向外运动，松开坩埚12，从而实现坩埚的空间输送。
Claims (3)
1.空间三自由度的坩埚输送机器人，其特征在于：包括X向运动模块(4)、装设于所述X向运动模块(4)上的Y向运动模块(3)、装设于Y向运动模块(3)上的Z向运动模块(2)和装设于所述Z向运动模块(2)上的坩埚机械手(1)；所述X向运动模块(4)用于实现坩埚机械手(1)在水平平面内沿X方向直线运动；所述Y向运动模块(3)用于实现坩埚机械手(1)在水平平面内与X向相垂直的Y方向直线运动；所述Z向运动模块(2)用于实现坩埚机械手(1)沿垂直于水平平面的Z向直线运动。
2.根据权利要求1所述的空间三自由度的坩埚输送机器人，其特征在于：所述坩埚机械手(1)包括2个左右对称的异形坩埚爪(12)、开合电机(13)和机械手架(14)；所述开合电机(13)正、反向转动时，2个异形坩埚爪(12)实现抓紧或松开坩埚(11)；所述2个异形坩埚爪(12)与所述开合电机(13)皆装设于所述机械手架(14)上。
3.根据权利要求1所述的空间三自由度的坩埚输送机器人，其特征在于：所述X向运动模块(4)、所述Y向运动模块(3)和所述Z向运动模块(2)结构原理类似；所述Y向运动模块(3)包括，导轨底板(31)、2个分别装设于导轨底板(31)左右两端上的轴承支架(32)、装设于导轨底板(31)最右端上的电机架(35)、分别装设于2个轴承架(32)上的滚动轴承(33)、两端分别装设于2个所述滚动轴承(33)上的滚珠丝杠(34)、装设于所述滚珠丝杠(34)上的滚动螺母(39)、与所述滚动螺母(39)固定相连的螺母架(310)、装设于所述电机架(35)上的步进电机(36)；所述滚珠丝杠(34)的右端与所述步进电机(36)的电机轴相连；所述螺母架(310)上装设有Z向运动模块(2)。
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