CN106002940B - 一种基于delta并联机构的六自由度插纸工业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于delta并联机构的六自由度插纸工业机器人，包括底座、支撑装置、delta并联机构、插纸装置和固定装置；所述的底座呈T型板状结构，支撑装置位于底座后侧端，且支撑装置与底座之间固连，delta并联机构安装在支撑装置前端，插纸装置位于delta并联机构正下方，固定装置数量为四，固定装置分别对称布置在底座上端面上，且固定装置与底座之间固连。本发明可对电机定子进行绝缘纸插纸作业，且整个插纸过程均是机械自动化作业，插纸快速方便且安全性高，插纸深度一致性高，减少了劳动力的投入，降低了电动机生产的成本，且一定程度上提高了电动机生产的质量。

Description

一种基于delta并联机构的六自由度插纸工业机器人

技术领域

本发明涉及电动机生产智能机械技术领域，具体的说是一种基于delta并联机构的六自由度插纸工业机器人。

背景技术

电动机是把电能转换成机械能的一种设备，它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子，形成磁电动力旋转扭矩，电动机按照使用电源的不同可以分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分为交流电动机，可以是同步电机和异步电机，电动机主要由定子和转子组成，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线方向有关，电动机工作原理就是磁场对电流受力的作用，使得电动机转动；在电动机生产过程，对电动机转子和定子均需要插入绝缘纸，绝缘纸是电绝缘用纸的总称，主要用作电缆和线圈等各项电器设备的绝缘材料，具有良好的绝缘性能和机械强度。

目前对于电机定子绝缘纸插入操作多为人工操作，一般是先人工将绝缘纸卷成要求的形状，目前主要有V型、C型和半椭圆状，然后人工依次插入到电机定子的空槽内部，并推进到位，同时间歇转动电机定子，把整个定子绝缘槽都要插满，这样耗费了大量的劳动力，造成了电动机生产成本高，而且生产效率低，同时，由于是人工操作，电机定子绝缘槽内插入的绝缘纸推进深度差别很大，一定程度上也影响了电动机的质量。鉴于此，本发明提供了一种基于delta并联机构的六自由度插纸工业机器人。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种基于delta并联机构的六自由度插纸工业机器人。

本发明所要解决其技术问题所采用以下技术方案来实现。

一种基于delta并联机构的六自由度插纸工业机器人，包括底座、支撑装置、delta并联机构、插纸装置和固定装置；所述的底座呈T型板状结构，支撑装置位于底座后侧端，且支撑装置与底座之间固连，delta并联机构安装在支撑装置前端，插纸装置位于delta并联机构正下方，固定装置数量为四，固定装置分别对称布置在底座上端面上，且固定装置与底座之间固连。

进一步，所述的支撑装置包括升降块、水平移动装置和垂直升降装置；所述的水平移动装置固定在升降块正前方，垂直升降装置固定在升降块正下方；所述的水平移动装置包括水平电动滑轨、水平滑块和固定座，且水平电动滑轨和水平滑块的数量均为二，水平电动滑轨平行对称布置，水平电动滑轨前端设置有挡板，水平电动滑轨的垂直断面为工字型结构，水平滑块安装在水平电动滑轨上，固定座呈圆盘状结构，固定座两端分别与水平滑块相连接；通过水平滑块在水平电动滑轨上的来回往复运动，可实现插纸装置水平位置的调节。

进一步，所述的垂直升降装置包括升降螺杆、套筒、升降电机、电机座、转轴、主动齿轮、锁紧端盖、固定架和从动齿轮；所述的升降螺杆、套筒和从动齿轮的数量均为二，升降螺杆上端与升降块相连接，升降螺杆下端安装在套筒内，套筒内部开设有与升降螺杆的外螺纹相配合的内螺纹，套筒底端通过轴承安装在底座上端面上，升降电机采用可调速减速电机，升降电机通过电机座固定在底座上端面上，转轴一端与升降电机主轴之间相连接，转轴另一端与主动齿轮之间采用键进行连接，且主动齿轮上端通过锁紧端盖进行锁紧固定，转轴中部通过固定架进行固定，固定架呈倒立的U型结构，固定架中部位置处设置有与转轴相配合安装的轴承，从动齿轮固定在套筒中部位置处，且从动齿轮与主动齿轮相啮合；通过升降电机的旋转带动主动齿轮的转动，主动齿轮与从动齿轮相啮合，两个从动齿轮同向同步转动，且从动齿轮与套筒固定连接，从而带动套筒的同向同步旋转，升降螺杆与套筒之间通过螺纹进行传动，进而实现了升降螺杆的上升和下降运动的功能，便于调节支撑装置的整体高度，可对不同型号尺寸大小的电动机进行插纸作业，提高了本发明的适用范围，设计更加合理化。

进一步，所述的delta并联机构包括定平台、动平台、电机座、并联电机、第一转轴、第一连杆、转动销、第二连杆、第二转轴、旋转基座和限位弹簧；所述的定平台和动平台均呈圆形状结构，动平台位于定平台正下方，电机座和旋转基座的数量均为三，电机座以定平台的圆心为中心呈正三角形状固定在定平台底端面上，旋转基座以动平台的圆心为中心呈正三角形状布置在动平台顶端面上，且电机座安装位置和旋转基座安装位置分别一一对应，并联电机通过电机座进行固定安装，且并联电机采用可调速双轴输出电机，第一转轴一端与并联电机主轴相连接，第一转轴另一端与第一连杆上端相连接，第一连杆下端与第二连杆上端之间采用转动销进行连接，第二连杆下端与第二转轴一端相连接，第二转轴另一端安装在旋转基座上，旋转基座下端设置有旋转轴承，且旋转轴承与动平台上端面相固定，旋转基座上端设置有与第二转轴相配合的双头套筒，第一连杆内侧中部和第二连杆内侧中部均分别设置有第一安装座和第二安装座，限位弹簧位于第一安装座和第二安装座之间，且限位弹簧上端与第一安装座相连接，限位弹簧下端与第二安装座相连接；具体工作时，通过并联电机的转动带动第一转轴的旋转，且第一连杆与第一转轴同轴相连接，从而通过第一连杆的转动带动第二连杆的转动，进而带动动平台的运动，且通过限位弹簧降低了delta并联机构运动时抖动性，增加了delta并联机构运动的平稳性，delta并联机构与串联机构相比刚度大，运动灵活，结构稳定，承载能力强且微动精度高，delta并联机构在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，且运动空间小、运动速度快、运动灵活性好，在本发明中，通过delta并联机构可带动整个插纸装置在空间内进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，可对电机定子内侧壁上的绝缘槽进行一一对位插纸。

进一步，所述的插纸装置包括微型气泵、吸嘴、C型套管、压板、插纸电动推杆、复位弹簧、安装柱和绝缘纸；所述的微型气泵下端安装有吸嘴，且吸嘴材质为橡胶材料，吸嘴呈空心圆台状结构，C型套管位于吸嘴正下方，且C型套管与吸嘴之间采用热胀冷缩技术进行连接，压板呈腰型状薄板结构，压板左侧端均匀开设有气孔，插纸电动推杆位于压板中部正上方，且插纸电动推杆顶端与压板相固定，复位弹簧位于压板右侧，且复位弹簧下端通过安装柱固定在压板上，绝缘纸位于C型套管内部；通过微型气泵在吸嘴内产生由下而上的吸力，在吸力作用下，折叠好的绝缘纸顺沿C型套管被紧紧吸住，插纸时，首先通过delta并联机构将绝缘纸下端对准电机定子内侧壁上的绝缘槽，然后启动插纸电动推杆，通过插纸电动推杆的伸展运动带动压板垂直往下运动，当压板的压力大于微型气泵产生的吸力时，绝缘纸顺沿C型套管内侧壁垂直往下运动，并垂直插入到电机定子内侧壁上的绝缘槽内，实现了电机定子绝缘插纸的功能，当绝缘纸完全插入到电机定子绝缘槽内部后，通过插纸电动推杆的收缩运动带动压板的垂直上升运动，而且通过复位弹簧不仅起到了对压板的悬挂支撑作用，而且也起到了限位复位的效果，插纸装置可实现上纸和插纸的功能，且操作快速简单，插纸效率高，提高了电动机生产的效率和质量。

进一步，所述的固定装置包括直线导轨、移动滑块、固定夹和锁紧螺栓；所述的直线导轨上端面上呈直线均匀设置有限位孔，移动滑块安装在直线导轨上，且移动滑块上开设有通孔，固定夹前端为弧形状结构，固定夹后端与移动滑块前端相连接，移动滑块与直线导轨之间采用锁紧螺栓进行固定；使用时，将电机定子垂直放置到四个固定装置中间，通过移动滑块在直线导轨上的运动，当固定夹前端与电机定子外侧壁相接触时，通过锁紧螺栓将移动滑块固定在直线导轨上，达到了对电机定子固定的效果，防止在插纸过程中电机定子位置移动错位的问题。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明可对电机定子进行绝缘纸插纸作业，且整个插纸过程均是机械自动化作业，插纸快速方便且安全性高，插纸深度一致性高，减少了劳动力的投入，降低了电动机生产的成本，且一定程度上提高了电动机生产的质量。

(2)本发明的支撑装置在垂直面上可实现同步同速上升和下降的作用，在水平面上可进行前后移动，便于本发明对不同型号尺寸的电机定子进行绝缘纸插纸，适用范围广。

(3)本发明的delta并联机构在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，且运动空间小、运动速度快、运动灵活性好，在本发明中，通过delta并联机构可带动整个插纸装置在空间内进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，可对电机定子内侧壁上的绝缘槽进行一一对位插纸。

(4)本发明的插纸装置通过吸力原理可将折叠好的绝缘纸吸住，然后通过压力原理将吸住的绝缘纸插入到电机定子的绝缘槽内，且操作快速简单，插纸效率高，提高了电动机生产的效率和质量。

(5)本发明的固定装置可对不同型号的电机定子进行限位固定，防止在插纸过程中电机定子位置移动错位的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明支撑装置的立体结构示意图；

图3是本发明垂直升降装置的立体结构示意图；

图4是本发明垂直升降装置的俯视图；

图5是本发明delta并联机构和插纸装置配合时的立体结构示意图；

图6是本发明delta并联机构的立体结构示意图；

图7是本发明插纸装置的立体结构示意图；

图8是本发明固定装置的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1至图8所示，一种基于delta并联机构的六自由度插纸工业机器人，包括底座1、支撑装置2、delta并联机构3、插纸装置4和固定装置5；所述的底座1呈T型板状结构，支撑装置2位于底座1后侧端，且支撑装置2与底座1之间固连，delta并联机构3安装在支撑装置2前端，插纸装置4位于delta并联机构3正下方，固定装置5数量为四，固定装置5分别对称布置在底座1上端面上，且固定装置5与底座1之间固连。

如图2至图4所示，所述的支撑装置2包括升降块21、水平移动装置22和垂直升降装置23；所述的水平移动装置22固定在升降块21正前方，垂直升降装置23固定在升降块21正下方；所述的水平移动装置22包括水平电动滑轨221、水平滑块222和固定座223，且水平电动滑轨221和水平滑块222的数量均为二，水平电动滑轨221平行对称布置，水平电动滑轨221前端设置有挡板，水平电动滑轨221的垂直断面为工字型结构，水平滑块222安装在水平电动滑轨221上，固定座223呈圆盘状结构，固定座223两端分别与水平滑块222相连接；通过水平滑块222在水平电动滑轨221上的来回往复运动，可实现插纸装置4水平位置的调节。

如图2至图4所示，所述的垂直升降装置23包括升降螺杆231、套筒232、升降电机233、电机座234、转轴235、主动齿轮236、锁紧端盖237、固定架238和从动齿轮239；所述的升降螺杆231、套筒232和从动齿轮239的数量均为二，升降螺杆231上端与升降块21相连接，升降螺杆231下端安装在套筒232内，套筒232内部开设有与升降螺杆231的外螺纹相配合的内螺纹，套筒232底端通过轴承安装在底座1上端面上，升降电机233采用可调速减速电机，升降电机233通过电机座234固定在底座1上端面上，转轴235一端与升降电机233主轴之间相连接，转轴235另一端与主动齿轮236之间采用键进行连接，且主动齿轮236上端通过锁紧端盖237进行锁紧固定，转轴235中部通过固定架238进行固定，固定架238呈倒立的U型结构，固定架238中部位置处设置有与转轴235相配合安装的轴承，从动齿轮239固定在套筒232中部位置处，且从动齿轮239与主动齿轮236相啮合；通过升降电机233的旋转带动主动齿轮236的转动，主动齿轮236与从动齿轮239相啮合，两个从动齿轮239同向同步转动，且从动齿轮239与套筒232固定连接，从而带动套筒232的同向同步旋转，升降螺杆231与套筒232之间通过螺纹进行传动，进而实现了升降螺杆231的上升和下降运动的功能，便于调节支撑装置2的整体高度，可对不同型号尺寸大小的电机定子6进行插纸作业，提高了本发明的适用范围，设计更加合理化。

如图5和图6所示，所述的delta并联机构3包括定平台31、动平台32、电机座33、并联电机34、第一转轴35、第一连杆36、转动销37、第二连杆38、第二转轴39、旋转基座310和限位弹簧311；所述的定平台31和动平台32均呈圆形状结构，动平台32位于定平台31正下方，电机座33和旋转基座310的数量均为三，电机座33以定平台31的圆心为中心呈正三角形状固定在定平台31底端面上，旋转基座310以动平台32的圆心为中心呈正三角形状布置在动平台32顶端面上，且电机座33安装位置和旋转基座310安装位置分别一一对应，并联电机34通过电机座33进行固定安装，且并联电机34采用可调速双轴输出电机，第一转轴35一端与并联电机34主轴相连接，第一转轴35另一端与第一连杆36上端相连接，第一连杆36下端与第二连杆38上端之间采用转动销37进行连接，第二连杆38下端与第二转轴39一端相连接，第二转轴39另一端安装在旋转基座310上，旋转基座310下端设置有旋转轴承，且旋转轴承与动平台32上端面相固定，旋转基座310上端设置有与第二转轴39相配合的双头套筒，第一连杆36内侧中部和第二连杆38内侧中部均分别设置有第一安装座和第二安装座，限位弹簧311位于第一安装座和第二安装座之间，且限位弹簧311上端与第一安装座相连接，限位弹簧311下端与第二安装座相连接；具体工作时，通过并联电机34的转动带动第一转轴35的旋转，且第一连杆36与第一转轴35同轴相连接，从而通过第一连杆36的转动带动第二连杆38的转动，进而带动动平台32的运动，且通过限位弹簧311降低了delta并联机构3运动时抖动性，增加了delta并联机构3运动的平稳性，delta并联机构3与串联机构相比刚度大，运动灵活，结构稳定，承载能力强且微动精度高，delta并联机构3在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，且运动空间小、运动速度快、运动灵活性好，在本发明中，通过delta并联机构3可带动整个插纸装置在空间内进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，可对电机定子6内侧壁上的绝缘槽进行一一对位插纸。

如图5和图7所示，所述的插纸装置4包括微型气泵41、吸嘴42、C型套管43、压板44、插纸电动推杆45、复位弹簧46、安装柱47和绝缘纸48；所述的微型气泵41下端安装有吸嘴42，且吸嘴42材质为橡胶材料，吸嘴42呈空心圆台状结构，C型套管43位于吸嘴42正下方，且C型套管43与吸嘴42之间采用热胀冷缩技术进行连接，压板44呈腰型状薄板结构，压板44左侧端均匀开设有气孔，插纸电动推杆45位于压板44中部正上方，且插纸电动推杆45顶端与压板44相固定，复位弹簧46位于压板44右侧，且复位弹簧46下端通过安装柱47固定在压板44上，绝缘纸48位于C型套管43内部；通过微型气泵41在吸嘴42内产生由下而上的吸力，在吸力作用下，折叠好的绝缘纸48顺沿C型套管43被紧紧吸住，插纸时，首先通过delta并联机构3将绝缘纸48下端对准电机定子6内侧壁上的绝缘槽，然后启动插纸电动推杆45，通过插纸电动推杆45的伸展运动带动压板44垂直往下运动，当压板44的压力大于微型气泵41产生的吸力时，绝缘纸48顺沿C型套管43内侧壁垂直往下运动，并垂直插入到电机定子6内侧壁上的绝缘槽内，实现了电机定子6绝缘插纸的功能，当绝缘纸48完全插入到电机定子6绝缘槽内部后，通过插纸电动推杆45的收缩运动带动压板44的垂直上升运动，而且通过复位弹簧46不仅起到了对压板44的悬挂支撑作用，而且也起到了限位复位的效果，插纸装置4可实现上纸和插纸的功能，且操作快速简单，插纸效率高，提高了电动机生产的效率和质量。

如图8所示，所述的固定装置5包括直线导轨51、移动滑块52、固定夹53和锁紧螺栓54；所述的直线导轨51上端面上呈直线均匀设置有限位孔，移动滑块52安装在直线导轨51上，且移动滑块52上开设有通孔，固定夹53前端为弧形状结构，固定夹53后端与移动滑块52前端相连接，移动滑块52与直线导轨51之间采用锁紧螺栓54进行固定；使用时，将电机定子6垂直放置到四个固定装置5中间，通过移动滑块52在直线导轨51上的运动，当固定夹53前端与电机定子6外侧壁相接触时，通过锁紧螺栓54将移动滑块52固定在直线导轨51上，达到了对电机定子6固定的效果，防止在插纸过程中电机定子6位置移动错位的问题。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种基于delta并联机构的六自由度插纸工业机器人，其特征在于：包括底座、支撑装置、delta并联机构、插纸装置和固定装置；所述的底座呈T型板状结构，支撑装置位于底座后侧端，且支撑装置与底座之间固连，delta并联机构安装在支撑装置前端，插纸装置位于delta并联机构正下方，固定装置数量为四，固定装置分别对称布置在底座上端面上，且固定装置与底座之间固连；其中：

所述的支撑装置包括升降块、水平移动装置和垂直升降装置；所述的水平移动装置固定在升降块正前方，垂直升降装置固定在升降块正下方；所述的水平移动装置包括水平电动滑轨、水平滑块和固定座，且水平电动滑轨和水平滑块的数量均为二，水平电动滑轨平行对称布置，水平电动滑轨前端设置有挡板，水平电动滑轨的垂直断面为工字型结构，水平滑块安装在水平电动滑轨上，固定座呈圆盘状结构，固定座两端分别与水平滑块相连接；

所述的delta并联机构包括定平台、动平台、电机座、并联电机、第一转轴、第一连杆、转动销、第二连杆、第二转轴、旋转基座和限位弹簧；所述的定平台和动平台均呈圆形状结构，动平台位于定平台正下方，电机座和旋转基座的数量均为三，电机座以定平台的圆心为中心呈正三角形状固定在定平台底端面上，旋转基座以动平台的圆心为中心呈正三角形状布置在动平台顶端面上，且电机座安装位置和旋转基座安装位置分别一一对应，并联电机通过电机座进行固定安装，且并联电机采用可调速双轴输出电机，第一转轴一端与并联电机主轴相连接，第一转轴另一端与第一连杆上端相连接，第一连杆下端与第二连杆上端之间采用转动销进行连接，第二连杆下端与第二转轴一端相连接，第二转轴另一端安装在旋转基座上，旋转基座下端设置有旋转轴承，且旋转轴承与动平台上端面相固定，旋转基座上端设置有与第二转轴相配合的双头套筒，第一连杆内侧中部和第二连杆内侧中部均分别设置有第一安装座和第二安装座，限位弹簧位于第一安装座和第二安装座之间，且限位弹簧上端与第一安装座相连接，限位弹簧下端与第二安装座相连接；

所述的插纸装置包括微型气泵、吸嘴、C型套管、压板、插纸电动推杆、复位弹簧、安装柱和绝缘纸；所述的微型气泵下端安装有吸嘴，且吸嘴材质为橡胶材料，吸嘴呈空心圆台状结构，C型套管位于吸嘴正下方，且C型套管与吸嘴之间采用热胀冷缩技术进行连接，压板呈腰型状薄板结构，压板左侧端均匀开设有气孔，插纸电动推杆位于压板中部正上方，且插纸电动推杆顶端与压板相固定，复位弹簧位于压板右侧，且复位弹簧下端通过安装柱固定在压板上，绝缘纸位于C型套管内部，通过插纸电动推杆的伸展运动带动压板垂直往下运动，当压板的压力大于微型气泵产生的吸力时，绝缘纸顺沿C型套管内侧壁垂直往下运动，并垂直插入到电机定子内侧壁上的绝缘槽内，实现了电机定子绝缘插纸的功能。

2.根据权利要求1所述的一种基于delta并联机构的六自由度插纸工业机器人，其特征在于：所述的垂直升降装置包括升降螺杆、套筒、升降电机、电机座、转轴、主动齿轮、锁紧端盖、固定架和从动齿轮；所述的升降螺杆、套筒和从动齿轮的数量均为二，升降螺杆上端与升降块相连接，升降螺杆下端安装在套筒内，套筒内部开设有与升降螺杆的外螺纹相配合的内螺纹，套筒底端通过轴承安装在底座上端面上，升降电机采用可调速减速电机，升降电机通过电机座固定在底座上端面上，转轴一端与升降电机主轴之间相连接，转轴另一端与主动齿轮之间采用键进行连接，且主动齿轮上端通过锁紧端盖进行锁紧固定，转轴中部通过固定架进行固定，固定架呈倒立的U型结构，固定架中部位置处设置有与转轴相配合安装的轴承，从动齿轮固定在套筒中部位置处，且从动齿轮与主动齿轮相啮合。

3.根据权利要求1所述的一种基于delta并联机构的六自由度插纸工业机器人，其特征在于：所述的固定装置包括直线导轨、移动滑块、固定夹和锁紧螺栓；所述的直线导轨上端面上呈直线均匀设置有限位孔，移动滑块安装在直线导轨上，且移动滑块上开设有通孔，固定夹前端为弧形状结构，固定夹后端与移动滑块前端相连接，移动滑块与直线导轨之间采用锁紧螺栓进行固定。