CN105082126B - 高速静音全封闭直角坐标机械手 - Google Patents

Abstract

一种高速静音全封闭直角坐标机械手，包括线性导轨底座、滚轮、滚轮座、滑台、同步带、左端盖和右端盖；所述左端盖和右端盖分别固定在线性导轨底座的两端，所述直线光轴固定在线性导轨底座的两侧圆弧槽内，所述滚轮固定在滚轮座下端两侧，滚轮外圆上设有圆弧沟道；同步带锁紧座固定在滚轮座下端中间，滑台固定在滚轮座上端，线性导轨底座上设有安装磁性带的条形槽，并覆盖有与磁性带密封贴合的磁性密封带，同步带开口固定在滚轮座上的同步带锁紧座上，一端连接电机座上的带轮，另一端连接线性导轨底座尾部的带轮。

Description

高速静音全封闭直角坐标机械手

技术领域

本发明涉及机械自动化技术领域，尤其涉及一种高速静音全封闭直角坐标机械手。

背景技术

目前，直角坐标机械手有几种叫法，线性模组、直线模组、直线滑台等，是继直线导轨、滚珠丝杆直线传动机构的自动化升级单元。可以通过各个单元的组合实现负载的直线、曲线运动，是轻负载的自动化更加灵活、定位更加精准。

直角坐标机械手最早是在德国开发使用的，市场定位在光伏设备，上下料机械手、裁移设备、涂胶设备、贴片设备等，这种机械手能给这个行业的设备带来便利的点有：单体运动速度快、重复定位精度高、本体质量轻、占设备空间小、寿命长。直角坐标机械手运用的范围一直在扩大，跑向全世界。在我们国家跑的速度更快，近几年，直角坐标机械手的开发更是快，尤其在深圳，做的很多，而且质量也不错，深受设备制造商的青睐。

直角坐标机械手发展至今，已经被广泛应用到各种各样的设备当中。为我国的设备制造发展贡献了不可缺少的功劳，减少对外成套设备进口的依赖，为热衷于设备研发和制造的工程师带来了更多的机会。直角坐标机械手当前已普遍运用于测量、激光焊接、激光切割、涂胶机、喷涂机、打孔机、点胶机、小型数控机床、雕铣机、样本绘图机、裁床、移载机、分类机、试验机及适用教育等场所。

就当前广泛使用的直角坐标机械手可分为两种类型：同步带型和滚珠丝杆型。同步带型主要用于负载小、速度高、定位精度比较底的场合，如：涂胶机、喷涂机、长行程的场合；滚珠丝杆型主要用于负载大、定位精度高、速度相对比较底的场合，如：测量、激光焊接、激光切割、涂胶机、小型数控机床、雕铣机等。

目前市场上的同步带型坐标机械手主要由：皮带、直线导轨、铝合金型材、联轴器、马达、光电开关等构成。在防护结构上主要为半封闭型。

直角坐标机械手主要存在的不足:组成坐标机械手的直线导轨具有定位精度高(每米直线度可达0.005-0.01mm)、承载力大(机械手上常用的20型号导轨单个滑块的承载力可达1.3吨)、摩擦力小的特点，但是价格比较高，用在同步带型的机械手上直线导轨发挥不了它的长处。

同步带型机械手使用的场合一般都比较恶劣湿度大粉尘大，而市场上半封闭的机械手防护等级都不高，不能有效的隔绝粉尘并保护导轨、皮带，造成机械手寿命大幅缩短。

发明内容

本发明要解决上述现有技术存在的问题，提供一种高速静音全封闭直角坐标机械手，具有高速移动(4米/秒)、全密封、加工制造方便、运行声音低、价格低廉的效果，采用全密封结构，有效的隔绝粉尘。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种高速静音全封闭直角坐标机械手，包括铝合金型材U字型的线性导轨底座、固定在线性导轨底座左右两端的端盖，线性导轨底座和端盖的底部设有T型槽，线性导轨底座的顶部安装有滑台，滑台的底部连接有滚轮座，滚轮座的内外两侧分别安装有一组滚轮，滚轮外设有滚道沟槽，线性导轨底座的内壁设有圆弧槽，圆弧槽内安装有直线光轴，滚道沟槽与直线光轴滑动配合，直线光轴的两端通过螺丝固定在端盖上；滚轮座的底部连接有同步带，同步带固定在锁紧座上，锁紧座固定在滚轮座的底部，同步带连接有电机；滑台的底面靠近线性导轨底座的上表面，线性导轨底座的上表面设有条形槽，条形槽内安装有磁性带，线性导轨底座上铺盖有与磁性带密封贴合的磁性密封带，磁性密封带覆盖在滑台的上表面，滑台的内外两侧分别固定有安装座，安装座的左右两端分别安装有下压辊，安装座的中间安装有支撑辊；滑台的上表面为凸起的圆弧面结构，滑台的中间设有凹槽，支撑辊位于凹槽内并高于滑台上表面，下压辊位于滑台的左右两端并贴近线性导轨底座上表面，磁性密封带从下压辊的下方穿过；安装座上安装有密封在滑台外的密封罩，密封罩上设有开口，安装座上设有穿出开口外的安装台。

该结构采用滚轮与直线光轴的滚动配合，使滑台滑动流畅，摩擦阻力小，而且直线光轴和滚轮相对于直线导轨的成本低很多，特别对于长度较长的线性模组，导轨的价格非常昂贵，而采用直线光轴则价格低很多，并采用同步带拉动，使滑台滑动的速度快；并且直线光轴和滚轮密封在线性导轨底座内部，线性导轨底座的顶部开口采用磁性密封带和磁性带吸附并密封配合，磁性密封带采用很薄的钢带，具有较好的柔性和耐磨性，滑台上表面为凸起的圆弧状，通过下压辊和支撑辊的配合，滑台在移动过程中，支撑辊将磁性密封带撑起，下压辊将磁性密封带下压并吸附贴合在磁性带上，保持线性导轨底座密封，并配合安装座外的密封罩，有效隔离外界灰尘。

为了进一步完善，滚轮座一侧的滚轮通过定位锁紧螺丝直接固定在滚轮座下端，另一侧滚轮通过定位锁紧螺丝和偏心轴固定在滚轮座下端，偏心轴套在定位锁紧螺丝外，滚轮套在偏心轴外。这样便于调节滚轮与直线光轴之间的位置，铝合金型材底座为基础件，端盖固定在铝合金型材底座两端。导向用的直线光轴固定在铝合金型材底座的两侧圆弧槽内，通过两侧侧板上的螺钉拉紧固定。滚轮通过定位锁紧螺丝固定在滚轮座上，一侧直接固定，另一侧可以通过偏心轴调整滚轮的位置来调整装配间隙。

进一步完善，滚轮外圆上的滚道沟槽为双圆弧结构，滚道沟槽的圆弧半径大于直线光轴半径；直线光轴与滚道沟槽之间存在两个接触点，接触点与滚道沟槽的中心水平面之间角度为30-45°，且两个接触角沿着滚道沟槽的中心水平面上下对称。这样两侧的滚轮分别与直线光轴有两个方向的等负荷承载，因此左右滚轮配合实现滑台的四方向等负荷承载。

进一步完善，同步带连接有主动轴，主动轴连接变速器，变速器连接电机。

本发明有益的效果是：本发明采用铝合金型材为底座，直线光轴配合专用滚轮导向，同步带驱动，采用全密封设计，有效隔离粉尘，加工制造方便，运行声音低，价格低廉。

附图说明

图1为本发明的立体结意图；

图2为本发明的内部结构示意图；

图3为图2中滑台和安装座的结构示意图；

图4为本发明中滑台底部的安装示意图；

图5为本发明中密封罩的结构示意图；

图6为本发明局部剖视图的侧视图；

图7为本发明纵向截面的剖视图；

图8为图7中底座的结构示意图；

图9为图7中滚轮的安装示意图；

图10为本发明中直线光轴与滚道沟槽的安装示意图；

图11为本发明中滚道沟槽的结构示意图，滚道沟槽上的两个接触点以及接触点与中心水平面形成的角度。

附图标记说明：线性导轨底座1，圆弧槽1-1，条形槽1-2，端盖2，T型槽3，滑台4，凹槽4-1，滚轮座5，滚轮6，滚道沟槽6-1，直线光轴7，螺丝8，同步带9，电机10，磁性带11，磁性密封带12，安装座13，下压辊14，支撑辊15，密封罩16，开口16-1，定位锁紧螺丝17，偏心轴18，主动轴19，变速器20，锁紧座21。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

参照附图：本实施例中高速静音全封闭直角坐标机械手，包括铝合金型材U字型的线性导轨底座1、固定在线性导轨底座1左右两端的端盖2，线性导轨底座1和端盖2的底部设有T型槽3，线性导轨底座1的顶部安装有滑台4，滑台4的底部连接有滚轮座5，滚轮座5的内外两侧分别安装有一组滚轮6，滚轮6外设有滚道沟槽6-1，线性导轨底座1的内壁设有圆弧槽1-1，圆弧槽1-1内安装有直线光轴7，滚道沟槽6-1与直线光轴7滑动配合，直线光轴7的两端通过螺丝8固定在端盖2上；滚轮座5的底部连接有同步带9，同步带9固定在锁紧座21上，锁紧座21固定在滚轮座5的底部，同步带9连接有电机10；滑台4的底面靠近线性导轨底座1的上表面，线性导轨底座1的上表面设有条形槽1-2，条形槽1-2内安装有磁性带11，线性导轨底座1上铺盖有与磁性带11密封贴合的磁性密封带12，磁性密封带12覆盖在滑台4的上表面，滑台4的内外两侧分别固定有安装座13，安装座13的左右两端分别安装有下压辊14，安装座13的中间安装有支撑辊15；滑台4的上表面为凸起的圆弧面结构，滑台4的中间设有凹槽4-1，支撑辊15位于凹槽4-1内并高于滑台4上表面，下压辊14位于滑台4的左右两端并贴近线性导轨底座1上表面，磁性密封带12从下压辊14的下方穿过；安装座13上安装有密封在滑台4外的密封罩16，密封罩16上设有开口16-1，安装座13上设有穿出开口16-1外的安装台13-1。

其中滚轮座5一侧的滚轮6通过定位锁紧螺丝17直接固定在滚轮座5下端，另一侧滚轮6通过定位锁紧螺丝17和偏心轴18固定在滚轮座5下端，偏心轴18套在定位锁紧螺丝17外，滚轮6套在偏心轴18外。滚轮6外圆上的滚道沟槽6-1为双圆弧结构，滚道沟槽6-1的半径大于直线光轴7半径；直线光轴7与滚道沟槽6-1之间存在两个接触点，接触点与滚道沟槽6-1的中心水平面之间角度为30-45°，且两个接触角沿着滚道沟槽6-1的中心水平面上下对称。同步带9连接有主动轴19，主动轴19连接变速器20，变速器20连接电机10。

该结构采用滚轮6与直线光轴7的滚动配合，使滑台4滑动流畅，摩擦阻力小，采用同步带9在电机10的驱动下，使滑台4滑动的速度快；并且直线光轴7和滚轮6密封在线性导轨底座1内部，线性导轨底座1的顶部开口采用磁性密封带12和磁性带1吸附并密封配合，滑台4上表面为凸起的圆弧状，通过下压辊14和支撑辊15的配合，滑台4在移动过程中，支撑辊15将磁性密封带12撑起，下压辊14将磁性密封带12下压并吸附贴合在磁性带11上，保持线性导轨底座1密封，并配合安装座13外的密封罩16，有效隔离外界灰尘。

虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

Claims (4)

1.一种高速静音全封闭直角坐标机械手，包括铝合金型材U字型的线性导轨底座（1）、固定在线性导轨底座（1）左右两端的端盖（2），线性导轨底座（1）和端盖（2）的底部设有T型槽（3），其特征是：所述线性导轨底座（1）的顶部安装有滑台（4），滑台（4）的底部连接有滚轮座（5），滚轮座（5）的内外两侧分别安装有一组滚轮（6），滚轮（6）外设有滚道沟槽（6-1），所述线性导轨底座（1）的内壁设有圆弧槽（1-1），圆弧槽（1-1）内安装有直线光轴（7），所述滚道沟槽（6-1）与直线光轴（7）滑动配合，直线光轴（7）的两端通过螺丝（8）固定在端盖（2）上；所述滚轮座（5）的底部连接有同步带（9），同步带（9）固定在锁紧座（21）上，锁紧座（21）固定在滚轮座（5）的底部，同步带（9）连接有电机（10）；所述滑台（4）的底面靠近线性导轨底座（1）的上表面，线性导轨底座（1）的上表面设有条形槽（1-2），条形槽（1-2）内安装有磁性带（11），线性导轨底座（1）上铺盖有与磁性带（11）密封贴合的磁性密封带（12），磁性密封带（12）覆盖在滑台（4）的上表面，所述滑台（4）的内外两侧分别固定有安装座（13），安装座（13）的左右两端分别安装有下压辊（14），安装座（13）的中间安装有支撑辊（15）；所述滑台（4）的上表面为凸起的圆弧面结构，滑台（4）的中间设有凹槽（4-1），所述支撑辊（15）位于凹槽（4-1）内并高于滑台（4）上表面，所述下压辊（14）位于滑台（4）的左右两端并贴近线性导轨底座（1）上表面，所述磁性密封带（12）从下压辊（14）的下方穿过；所述安装座（13）上安装有密封在滑台（4）外的密封罩（16），密封罩（16）上设有开口（16-1），所述安装座（13）上设有穿出开口（16-1）外的安装台（13-1）。

2.根据权利要求1所述的高速静音全封闭直角坐标机械手，其特征是：所述滚轮座（5）一侧的滚轮（6）通过定位锁紧螺丝（17）直接固定在滚轮座（5）下端，另一侧滚轮（6）通过定位锁紧螺丝（17）和偏心轴（18）固定在滚轮座（5）下端，所述偏心轴（18）套在定位锁紧螺丝（17）外，所述滚轮（6）套在偏心轴（18）外。

3.根据权利要求1所述的高速静音全封闭直角坐标机械手，其特征是：所述滚轮（6）外圆上的滚道沟槽（6-1）为双圆弧结构，滚道沟槽（6-1）的圆弧半径大于直线光轴（7）半径；直线光轴（7）与滚道沟槽（6-1）之间存在两个接触点，接触点与滚道沟槽（6-1）的圆心之间形成倾斜线，倾斜线与滚道沟槽（6-1）的中心水平面之间角度为30-45°，且两个接触角沿着滚道沟槽（6-1）的中心水平面上下对称。

4.根据权利要求1所述的高速静音全封闭直角坐标机械手，其特征是：所述同步带（9）连接有主动轴（19），主动轴（19）连接变速器（20），变速器（20）连接所述电机（10）。