CN106737603B - 一种滚珠丝杠串联齿轮齿条式的动平台机构 - Google Patents

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Abstract

一种滚珠丝杠串联齿轮齿条式的动平台机构，属于机器人技术领域。电机支座布置于上动平台的中心位置，驱动装置安装在电机支座上，电机轴端安装有同步带轮，另一同步带轮与丝杠螺母的内圈相连接，两同步带轮与同步带配合，丝杠螺母固定于上动平台上并与丝杠配合，丝杠下端固接末端执行件，末端执行件下端通过第一虎克铰连接丝杠连杆，丝杠连杆下端连接齿轮齿条机构，齿条上端与丝杠连杆相连，齿条下端与齿轮配合。本发明对传统的并联机器人的单一动平台进行改进，从而增大了末端执行机构的偏转角度，解决了并联机器人在实际运动过程中受限等问题而导致的末端执行机构偏转角度偏小的问题，使该机器人的应用范围更大，更好地适应了工厂的需求。

Description

一种滚珠丝杠串联齿轮齿条式的动平台机构
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体设计一种滚珠丝杠串联齿轮齿条式的动平台机构。
背景技术
轻工、医药、食品和电子等行业的自动化生产线中，诸如分拣、包装、封装，特别是在物料搬运、机床上下料等这种重复、枯燥、危险性尤为突出工作中，为了减轻人类劳动强度，提高工作效率，在作业工序中往往需要在空间中安置重复性工作的作业机械人。然而当下很多主流的并联机器人其活动平台的运动不够灵活，末端件的转动范围一般只在40度左右或是更小，其应用的范围受到限制。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的不足，提供一种滚珠丝杠式的动平台机构，该动平台机构是一种可实现动平台偏转角度增大的动平台机构，因而扩展了许多现有机器人的应用范围。
本发明所提供的滚珠丝杠串联齿轮齿条式的动平台机构包括包括电机支座1、驱动装置2、同步带机构、滚珠丝杠机构、齿轮齿条机构、上动平台8、下动平台15、第一动平台连杆18a、第二动平台连杆18b、第一虎克铰11、第二虎克铰17a、第三虎克铰17b、第四虎克铰铰17c、第五虎克铰17d；电机支座1布置于上动平台8的中心位置，驱动装置2安装于电机支座1上；同步带机构包括：同步带轮3、同步带轮5、同步带6，同步带轮3安装于驱动装置2的轴端，同步带轮5固连于丝杠螺母7的内圈。
滚珠丝杠机构包括丝杠末端挡块4、丝杠螺母7、丝杠9、丝杠末端执行件10，丝杠末端挡块4固连于丝杠9的上端，丝杠螺母7固定于上动平台8上并与丝杠9配合，丝杠9下端固接丝杠末端执行件10。
齿轮齿条机构包括齿条连杆12、齿条13、齿条导向机构14、所述齿轮16、齿轮箱盖19，齿条连杆12上端通过第一虎克铰11与丝杠末端执行件10相连接，丝杠末端执行件10下端与齿条13相连，齿条13在齿条导向机构14中运动并与所属齿轮16相啮合，齿轮16固接于下动平台15上；第一动平台连杆18a、第二动平台连杆18b上端通过第二虎克铰17a、第三虎克铰17b与上动平台8相连，第一动平台连杆18a、第二动平台连杆18b下端通过第四虎克铰17c、第五虎克铰17d与下动平台15相连。驱动装置2带动同步带机构，同步带机构带动滚珠丝杠机构，滚珠丝杠机构带动齿轮齿条机构，齿轮齿条机构带动下动平台15的偏转，整个动平台机构仅由驱动装置2提供动力。
当动平台机构运动到上动平台8与下动平台15处于平行位置时，丝杠9及齿条连杆12与动平台连杆18a、动平台连杆18b从轴向看位于等腰三角形的三个顶点处，且丝杠9轴心位于等腰三角形的上顶点处。
本发明具有以下技术特点：
本发明中的动平台，对现有机器人如六自由度并联机器人等的由机器人臂控制的单一动平台进行了改造，将执行构件布置在下动平台上来实现末端执行机构的角度偏转增大的效果。当丝杠运动到特定位置时，可使上下两个动平台处于平行位置，丝杠及丝杠连杆与两动平台连杆的布置，从轴向看，三者位于一等腰三角形的三个顶点上，且丝杠轴线位于等腰三角形的上顶点上；丝杠的上下运动可带动下平台绕着球铰座的螺纹轴线相对上平台实现偏转，从而实现下平台在上平台偏转的基础上再发生一定角度的偏转，从而实现末端件偏转角度的增大，解决六自由度机器人末端偏转角度偏小的问题。
附图说明
图1是本发明动平台机构的结构示意图；
图2是本发明动平台机构的同步带机构结构示意图；
图3是本发明动平台机构的滚珠丝杠机构结构示意图；
图4是本发明动平台机构的齿轮齿条机构结构示意图；
图5是本发明动平台机构的丝杠及齿条与两动平台连杆布置示意图上下动平台处于平行位置时的。
图中：1：电机支座；2：驱动装置；3：同步带轮；4：丝杠末端挡块；5：同步带轮；6同步带；7：丝杠螺母；8：上动平台；9：丝杠；10：丝杠末端执行件；11：第一虎克铰；12：齿条连杆；13：齿条；14：齿条导向机构；15：下动平台；16：齿轮；17a：第二虎克铰；17b：第三虎克铰；17c：第四虎克铰；17d：第五虎克铰；18a、第一动平台连杆；18b：第二动平台连杆；19：齿轮箱盖。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1、图2、图3、图4所示，一种滚珠丝杠式的动平台机构包括同步带机构、滚珠丝杠机构、齿轮齿条机构、上动平台、下动平台、动平台连杆等，上下动平台、丝杠及齿条连杆与动平台连杆形成闭环机构，且两动平台连杆的长度相同。
如图1、图2、图3所示，同步带轮5与丝杠螺母7内圈连接，同步带轮3、同步带轮5的轴线平行且端面在平行于上动平台8的同一平面上，同步带机构由驱动装置2驱动；丝杠螺母7固定于上动平台8上，同步带轮5固接于丝杠螺母7的内圈，同步带6的转动带动同步带轮5转动，因而带动丝杠9的上下运动，通过齿条13带动齿轮16的转动，从而带动下动平台15的偏转。
如图4所示，当动平台机构运动到上动平台8与下动平台15处于平行位置时，丝杠9与第一动平台连杆18a、第二动平台连杆18b，从轴向看位于等腰三角形的三个顶点处，且丝杠9的轴心到第一动平台连杆18a的轴心的距离a等于丝杠9的轴心到第二动平台连杆18b的轴心的距离b，即a＝b。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案类似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种滚珠丝杠串联齿轮齿条式的动平台机构，其特征在于：包括电机支座(1)、驱动装置(2)、同步带机构、滚珠丝杠机构、齿轮齿条机构、上动平台(8)、下动平台(15)、第一动平台连杆(18a)、第二动平台连杆(18b)、第一虎克铰(11)、第二虎克铰(17a)、第三虎克铰(17b)、第四虎克铰(17c)、第五虎克铰(17d)；电机支座(1)布置于上动平台(8)的中心位置，驱动装置(2)安装于电机支座(1)上；同步带机构包括同步带轮(3)、同步带轮(5)、同步带(6)，同步带轮(3)安装于驱动装置(2)的轴端，同步带轮(5)固连于丝杠螺母(7)的内圈；
滚珠丝杠机构包括丝杠末端挡块(4)、丝杠螺母(7)、丝杠(9)、丝杠末端执行件(10)，丝杠末端挡块(4)固连于丝杠(9)的上端，丝杠螺母(7)固定于上动平台(8)上并与丝杠(9)配合，丝杠(9)下端固接丝杠末端执行件(10)；
齿轮齿条机构包括齿条连杆(12)、齿条(13)、齿条导向机构(14)、所属齿轮(16 )、齿轮箱盖(19)，齿条连杆(12)上端通过第一虎克铰(11)与丝杠末端执行件(10)相连接，丝杠末端执行件(10)下端与齿条(13)相连，齿条(13)在齿条导向机构(14)中运动并与所属齿轮(16)相啮合，齿轮(16)固接于下动平台(15)上；第一动平台连杆(18a)、第二动平台连杆(18b)上端通过第二虎克铰(17a)、第三虎克铰(17b)与上动平台(8)相连，第一动平台连杆(18a)、第二动平台连杆(18b)下端通过第四虎克铰(17c)、第五虎克铰(17d)与下动平台(15)相连；驱动装置(2)带动同步带机构，同步带机构带动滚珠丝杠机构，滚珠丝杠机构带动齿轮齿条机构，齿轮齿条机构带动下动平台(15)的偏转，整个动平台机构仅由驱动装置(2)提供动力；
当动平台机构运动到上动平台(8)与下动平台(15)处于平行位置时，丝杠(9)及齿条连杆(12)与第一动平台连杆(18a)、第二动平台连杆(18b)从轴向看位于等腰三角形的三个顶点处，且丝杠(9)轴心位于等腰三角形的上顶点处。
2.根据权利要求1的一种滚珠丝杠串联齿轮齿条式的动平台机构，其特征在于：上下动平台、丝杠及齿条连杆与动平台连杆形成闭环机构，且两动平台连杆的长度相同。
3.根据权利要求1的一种滚珠丝杠串联齿轮齿条式的动平台机构，其特征在于：同步带轮(5)与丝杠螺母(7)内圈连接，同步带轮(3)、同步带轮(5)的轴线平行且端面在平行于上动平台(8)的同一平面上，同步带机构由驱动装置(2)驱动；丝杠螺母(7)固定于上动平台(8)上，同步带轮(5)固接于丝杠螺母(7)的内圈，同步带(6)的转动带动同步带轮(5)转动，因而带动丝杠(9)的上下运动，通过齿条(13)带动齿轮(16)的转动，从而带动下动平台(15)的偏转。
4.根据权利要求1的一种滚珠丝杠串联齿轮齿条式的动平台机构，其特征在于：当动平台机构运动到上动平台(8)与下动平台(15)处于平行位置时，丝杠(9)与第一动平台连杆(18a)、第二动平台连杆(18b)，从轴向看位于等腰三角形的三个顶点处，且丝杠(9)的轴心到第一动平台连杆(18a)的轴心的距离a等于丝杠(9)的轴心到第二动平台连杆(18b)的轴心的距离b，即a＝b。
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