CN105082105A - 一种非正交三自由度机械移动机构 - Google Patents

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薛伟伟
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薛伟伟
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Abstract

本发明公开了一种非正交三自由度机械移动机构,包括两条平行设置的型材和龙门架,龙门架固定在龙门架安装板上,型材的外侧壁的两端分别设有同步轮,同步轮上安装有第一同步带,同步轮通过同步轮安装架固定在型材的外侧壁,型材的一端设有驱动同步轮的第一电机,型材的另一端的同步轮安装架上连接有同步轮预紧安装架,第一电机通过安装支架固定在型材上,第一同步带上固定有同步带夹板,同步带夹板的侧壁与龙门架安装板的外侧壁固定连接;龙门架之间设有执行平台,执行平台上设有安装孔。本发明能够使龙门架保持低重量,且龙门上的运动部件重量很低,从而获得高速移动能力;同时可以实现特定方向的大行程。

Description

一种非正交三自由度机械移动机构
技术领域
[0001] 本发明涉及机械定位机构,特别是一种非正交三自由度机械移动机构,用于数控机床,三维打印或者科学仪器等领域。
[0002]
背景技术
[0003]目前,常见的空间机械移动机构多为正交机构,即系统每个轴和其他轴相互垂直.如常规铣床等。或为完全并联机构,如并联机械手。中国专利申请号:201210099438公开了一种三维平动和一维转动的高速并联机器人,属于工业用机器人技术领域。该机器人包括机器人机械本体结构、控制系统和视觉系统三部分;通过控制系统和视觉系统的结合,控制机器人机械本体结构达到所需的运动动作。本发明机器人具有三维平动和一维转动的四个自由度,可实现对产品的高速自动拾取和分级放置,具有高速、高加速度运动能力,同时还有刚性好、受力均匀、定位精度高等特点。
[0004] 但是在大型设备中,通用的正交机构较重,如常规龙门并联机械结构其龙门重量大,受到机构限制,其龙门上的运动部分要安装垂直运动机构,且受到龙门横梁得限制,其垂直方向行程亦较低。同时常见的并联机器人(非正交机构)运动速度较快,构建重量较低,但难以做到某个维度上的大行程。
[0005]
发明内容
[0006] 本发明的目的是要提供一种非正交三自由度机械移动机构。
[0007] 为达到上述目的,本发明是按照以下技术方案实施的:
一种非正交三自由度机械移动机构,包括两条平行设置的型材和龙门架,龙门架安装在两条型材上,龙门架由两条竖直型材和一条水平型材组成,所述两条型材上均安装有第一直线导轨,第一直线导轨上设有与其配合的第一滑块,第一滑块安装有龙门架安装板,所述龙门架的两条竖直型材分别固定在龙门架安装板上,所述型材的外侧壁的两端分别设有同步轮,同步轮上安装有第一同步带,同步轮通过同步轮安装架固定在型材的外侧壁,型材的一端设有驱动同步轮的第一电机,型材的另一端的同步轮安装架上连接有同步轮预紧安装架,第一电机通过安装支架固定在型材上,所述第一同步带上固定有同步带夹板,同步带夹板的侧壁与龙门架安装板的外侧壁固定连接;所述龙门架的两条竖直型材的内侧壁均设有第二直线导轨,第二直线导轨上设有与其配合的第二滑块,第二滑块上安装有连杆固定座,所述竖直型材的内侧壁两端分别安装有同步轮,同步轮上安装有第二同步带,龙门架安装板上设有第二驱动同步轮的第二电机,第二同步带与连杆固定座固定连接;所述连杆固定座之间通过连杆连接有执行平台,连杆的两端分别与执行平台和连杆固定座铰接,执行平台上设有安装孔。
[0008] 作为本发明的进一步优化方案,所述竖直型材内侧壁的顶端垂直地设有同步轮预紧安装板,同步轮预紧安装板上连接有安装螺丝,竖直型材上端的同步轮与安装螺丝的一端固定连接。如此,能够调节同步轮上的第二同步带的松紧,以便于连杆固定座获得高速移动能力,保证连杆固定座的运行精度。
[0009] 具体地,所述执行平台的两侧分别设置两条平行的连杆与连杆固定座连接,便于控制执行平台的平衡。
[0010] 与现有技术相比,本发明能够使龙门架保持低重量,且龙门上的运动部件重量很低,从而获得高速移动能力;同时可以实现特定方向的大行程,如型材加长即可增加龙门架在水平方向上的行程。
[0011]
附图说明
[0012] 图1是本发明的结构示意图。
[0013]
具体实施方式
[0014] 下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步描述,在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明,但并不作为对本发明的限定。
[0015] 如图1所示的一种非正交三自由度机械移动机构,包括两条平行设置的型材I和龙门架,龙门架安装在两条型材I上,龙门架由两条竖直型材14和一条水平型材23组成,所述两条型材I上均安装有第一直线导轨9,第一直线导轨9上设有与其配合的第一滑块10,第一滑块10安装有龙门架安装板24,所述龙门架的两条竖直型材14分别固定在龙门架安装板24上,所述型材I的外侧壁的两端分别设有同步轮27,同步轮27上安装有第一同步带30,同步轮27通过同步轮安装架29固定在型材I的外侧壁,型材I的一端设有驱动同步轮27的第一电机21,型材I的另一端的同步轮安装架29上连接有同步轮预紧安装架28,第一电机21通过安装支架26固定在型材I上,所述第一同步带30上固定有同步带夹板31,同步带夹板31的侧壁与龙门架安装板24的外侧壁固定连接;所述龙门架的两条竖直型材14的内侧壁均设有第二直线导轨15,第二直线导轨15上设有与其配合的第二滑块17,第二滑块17上安装有连杆固定座18,所述竖直型材14的内侧壁两端分别安装有同步轮27,同步轮27上安装有第二同步带34,龙门架安装板24上设有第二驱动同步轮27的第二电机22,第二同步带34与连杆固定座18固定连接;所述连杆固定座18之间通过连杆8连接有执行平台11,连杆8的两端分别与执行平台11和连杆固定座18铰接,执行平台11上设有安装孔12。
[0016] 所述竖直型材14内侧壁的顶端垂直地设有同步轮预紧安装板33,同步轮预紧安装板33上连接有安装螺丝32,竖直型材14上端的同步轮27与安装螺丝32的一端固定连接。如此,能够调节同步轮27上的第二同步带34的松紧,以便于连杆固定座18获得高速移动能力。
[0017] 为便于控制执行平台11的平衡,所述执行平台11的两侧分别设置两条平行的连杆8与连杆固定座18连接。
[0018] 本发明使用时:型材I上安装了第一直线导轨9,第一电机21通过同步轮27拖动第一同步带30,第一同步带30通过同步带夹板31和龙门架的两竖直型材14固定,用于拖动放置在第一滑块10和龙门架安装板24上的龙门架,这就构成y轴的直线运动机构;龙门架的两竖直型材14上安装了第二直线导轨15,第二电机22通过同步轮27拖动第二同步带34,第二同步带34和连杆固定座18连接,用于拖动通过固定在滑块17上的连杆固定座18,连杆固定座18和执行平台11之间由四个相同的连杆8连接,每个连杆8通过轴承和直线固定座18和执行平台11之间保持一个转动自由度,其转动方向位于系统的XY平面,当连杆固定座18移动时,其通过连杆8拖动执行平台11运动,执行平台11的安装孔12内可以挂载各类装置,比如fdm挤出头,则系统构成一个增材制造机器,如果挂载电机和铣刀,则系统原理上可以构成一个统床。
[0019] 本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制,凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形,均落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种非正交三自由度机械移动机构,包括两条平行设置的型材(I)和龙门架,龙门架安装在两条型材(I)上,龙门架由两条竖直型材(14)和一条水平型材(23)组成,其特征在于:所述两条型材(I)上均安装有第一直线导轨(9),第一直线导轨(9)上设有与其配合的第一滑块(10),第一滑块(10)安装有龙门架安装板(24),所述龙门架的两条竖直型材(14)分别固定在龙门架安装板(24)上,所述型材(I)的外侧壁的两端分别设有同步轮(27),同步轮(27)上安装有第一同步带(30),同步轮(27)通过同步轮安装架(29)固定在型材(I)的外侧壁,型材(I)的一端设有驱动同步轮(27)的第一电机(21),型材(I)的另一端的同步轮安装架(29 )上连接有同步轮预紧安装架(28 ),第一电机(21)通过安装支架(26 )固定在型材(I)上,所述第一同步带(30)上固定有同步带夹板(31),同步带夹板(31)的侧壁与龙门架安装板(24)的外侧壁固定连接;所述龙门架的两条竖直型材(14)的内侧壁均设有第二直线导轨(15),第二直线导轨(15)上设有与其配合的第二滑块(17),第二滑块(17)上安装有连杆固定座(18),所述竖直型材(14)的内侧壁两端分别安装有同步轮(27),同步轮(27)上安装有第二同步带(34),龙门架安装板(24)上设有第二驱动同步轮(27)的第二电机(22),第二同步带(34)与连杆固定座(18)固定连接;所述连杆固定座(18)之间通过连杆(8 )连接有执行平台(11),连杆(8 )的两端分别与执行平台(11)和连杆固定座(18 )铰接,执行平台(11)上设有安装孔(12)。
2.根据权利要求1所述的非正交三自由度机械移动机构,其特征在于:所述竖直型材(14)内侧壁的顶端垂直地设有同步轮预紧安装板(33),同步轮预紧安装板(33)上连接有安装螺丝(32 ),竖直型材(14 )上端的同步轮(27 )与安装螺丝(32 )的一端固定连接。
3.根据权利要求1所述的非正交三自由度机械移动机构,其特征在于:所述执行平台(11)的两侧分别设置两条平行的连杆(8)与连杆固定座(18)连接。
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