CN107838910B - 一种二自由度高速搬运移位机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种二自由度高速搬运移位机构，包括，机架，安装在机架上的第一支链、第二支链，以及与第一支链、第二支链转动连接的动平台，所述第一支链和第二支链分别配置有动力装置，且第一支链和第二支链的活动平面为同一平面或两平面相互平行，还包括，安装在机架上的第三支链，所述第三支链的活动平面倾斜或垂直于第一支链的活动平面，第三支链与动平台转动连接。本发明结构简单，装配容易，承载能力好，通过第三支链作为约束支链，避免了动平台的转动，提高了动平台的稳定性。

Description

一种二自由度高速搬运移位机构

技术领域

本发明涉及工业机械手领域，尤其是一种二自由度高速搬运移位机构。

背景技术

随着我国经济的发展，高速搬运机构在生产应用中变得越来越重要，其在许多工业领域可以代替人力劳动，实现生产自动化。高速搬运机构的使用，不但能降低人的体力劳动，减少人力资源的浪费，而且能有效提高工作效率。在食品、电子、轻工、医药等行业的自动化生产流水线，经常会涉及到一些诸如饼干、树脂镜片等体积小、质量轻产品在两点之间的搬运作业，这种搬运作业一般需要极高的速度，以符合生产流水线的节拍。现有的轻载搬运机构主要分为并联机构和串联机构两种构型，而现有串联机构多为电机直接安装在转轴上，使运动部件重量增加，难以实现高速运动。中国发明专利CN1355087公开了一种仅含转动副的二自由度平动并联机器人机构，属于并联机构，它包括机架、动平台和两对支链；机架上安装在的两个伺服电机，动平台通过两个分支与机架连接，形成并联闭环结构；两个支链各含有两个平行四边形机构，分别作为驱动杆组和从动杆组，各运动件之间完全采用转动铰链连接。该专利虽能实现二自由度平动，其只有两根支链，稳定性不够，在高速运动时其纵向刚度不足。

鉴于此提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种强度高，稳定性好，并且控制方便的二自由度高速搬运移位机构。

为了实现该目的，本发明采用如下技术方案：

一种二自由度高速搬运移位机构，包括，机架，安装在机架上的第一支链、第二支链，以及与第一支链、第二支链转动连接的动平台，所述第一支链和第二支链分别配置有动力装置，且第一支链和第二支链的活动平面为同一平面或两平面相互平行，还包括，安装在机架上的第三支链，所述第三支链的活动平面倾斜或垂直于第一支链的活动平面，第三支链与动平台转动连接。

进一步，所述机架包括，固定支架和可滑动地安装在固定支架上的活动支架，以及驱动活动支架相对固定支架滑动的丝杠驱动机构；所述第一支链和第二支链安装在固定支架上，所述第三支链安装在活动支架上。

进一步，所述动力装置包括第一动力装置和第二动力装置，第一动力装置与第一支链连接，第二动力装置与第二支链连接，在第一支链和/或第二支链带动动平台移动时，第三支链被动跟随动平台运动。

进一步，所述动力装置包括第一动力装置、第二动力装置和第三动力装置，第一动力装置与第一支链连接，第二动力装置与第二支链连接，第三动力装置与第三支链连接，在第一支链和/或第二支链带动动平台移动时，第三支链主动跟随动平台运动。

进一步，所述第一支链和第二支链为相同结构，并分别包括，一主动臂和一从动臂；所述固定支架、主动臂、从动臂、动平台依次经转动副相连，各转动副的轴心线相互平行，所述第一支链的主动臂与第一动力装置的输出轴连接，第二支链的主动臂与第二动力装置的输出轴连接。

进一步，所述从动臂包括两根平行的刚性杆，在两刚性杆的两端分别通过一铰接轴固定连接，构成固定的四边形结构，其中一铰接轴与主动臂构成转动副，另一铰接轴与动平台构成转动副。

进一步，所述第三支链包括，大臂和具有四连杆的平行四边形机构，所述活动支架、大臂、平行四边形机构、动平台依次经转动副相连，各转动副的轴心线相互平行。

进一步，所述四连杆经转动副依次首尾相连。

采用本发明所述的技术方案后，带来以下有益效果：

1、本发明采用三条支链，运动副均为转动副，并且采用对称布置，结构简单，装配容易，纵向刚度好，能够满足高速搬运的要求。

2、本发明的三条支链布置在机架的不同位置，有利于避免机架集中受力，承载能力好。

3、本发明的第三支链作为约束支链时，避免了动平台的转动，提高了动平台的稳定性。

附图说明

图1：本发明实施例一的主视图；

图2：本发明实施例一的左视图；

图3：本发明实施例一的结构图；

图4：本发明中的动平台部分的放大示意图；

图5：本发明实施例二的结构图；

图6：本发明实施例三的结构图；

图7：本发明实施例四的结构图；

其中：1、第一支链2、第二支链3、第三支链4、机架5、动力装置6、动平台7、丝杠驱动机构8、主动臂9、从动臂11、第一铰接轴12、第二铰接轴31、大臂32、平行四边形机构41、固定支架42、活动支架51、第一动力装置52、第二动力装置53、第三动力装置71、丝杠72、丝杠驱动电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

实施例一

如图1至图4所示，一种二自由度高速搬运移位机构，包括，机架4、第一支链1、第二支链2、第三支链3、动平台6以及动力装置5；优选地，所述机架4包括，固定支架41和可滑动地安装在固定支架41上的活动支架42，以及驱动活动支架42相对固定支架41滑动的丝杠驱动机构7。所述活动支架42配置为可以沿着固定支架41上下滑动，所述丝杠驱动机构7包括，两端与固定支架41转动连接的丝杠71，且在丝杠71的一端设有丝杠驱动电机72，所述丝杠71贯穿活动支架42，并在丝杠71转动时，所述活动支架42沿着丝杠71轴向移动。所述第一支链1和第二支链2安装在固定支架41上，所述第三支链3安装在活动支架42上。通过调节活动支架42的高度，使第三支链3位于不同位置，可以利用不同的空间位置，提高了机构的适用性。

所述第一支链1、第二支链2分别配置有一动力装置5，且第一支链1和第二支链2的活动平面为同一平面或两平面相互平行，所述第三支链3的活动平面倾斜或垂直于第一支链1的活动平面，所述动平台6与第一支链1、第二支链2和第三支链3分别通过转动副相连。所述动平台6具有两个自由度，在动平台6上可以安装抓取机构，用于快速搬运物品。

所述动力装置5包括第一动力装置51和第二动力装置52，第一动力装置51与第一支链1连接，并驱动第一支链1运动，第二动力装置52与第二支链2连接，并驱动第二支链2运动，在本实施例中，所述第三支链3无动力输出，在第一支链1和/或第二支链2带动动平台6移动时，第三支链3被动跟随动平台6运动，通过设置第三支链3可以保持动平台6的稳定，提高动平台6的承载能力。

优选地，所述第一支链1和第二支链2配置为在同一平面内运动，该平面称为第一运动平面，优选地，第一运动平面为竖直方向上的平面，并在机架4左右方向上延伸，所述动平台6水平设置，并以平行于水平面的方式移动。

所述第一支链1和第二支链2为相同结构，并对称设置在机架4的左右两侧，并分别包括，一主动臂8和一从动臂9；所述固定支架41、主动臂8、从动臂9、动平台6依次经转动副相连，各转动副的轴心线相互平行，所述第一支链1的主动臂8与第一动力装置51的输出轴连接，第二支链2的主动臂8与第二动力装置52的输出轴连接。当两主动臂8以相同速率转动时，可使动平台6上下平移，当两主动臂8以差速方式转动时，动平台6将偏向左侧或右侧平移。

优选地，所述从动臂9包括两根平行的刚性杆，在两刚性杆的两端分别通过一铰接轴固定连接，其中位于刚性杆上端的铰接轴为第一铰接轴11，并与主动臂8构成转动副，位于刚性杆下端的铰接轴为第二铰接轴12，并与动平台6构成转动副。

所述第三支链3相对第一运动平面设置在机架4的前侧或后侧，优选为设置在后侧，具体地，所述第三支链3包括，大臂31和具有四连杆的平行四边形机构32，所述活动支架42、大臂31、平行四边形机构32、动平台6依次经转动副相连，各转动副的轴心线相互平行。所述大臂31配置为在第二运动平面内运动，所述第二运动平面为竖直方向上的平面，并在机架4前后方向上延伸，第一运动平面与第二运动平面垂直相交，所述平行四边形机构32的一连杆与大臂31构成转动副，与该连杆相对的另一连杆与动平台6构成转动副。

所述四连杆经转动副依次首尾相连，且该转动副的轴心线与第二运动平面平行。

优选地，所述第一动力装置51和第二动力装置52分别设置在固定支架41的顶部，所述第一支链1和第二支链2由固定支架41上端部向下延伸。

实施例二

如图5所示，本实施例是在实施例一的基础上做的进一步改进，具体区别在于，所述第三支链3上配置有一动力装置，为第三动力装置53，第三动力装置53固定在活动支架42上，其输出轴与第三支链3的大臂31连接，以驱动大臂31转动，在第一支链1和/或第二支链2带动动平台6移动时，第三动力装置53驱动第三支链3主动跟随动平台6运动。通过在第三支链3上配置驱动装置，使整个机构变为冗余驱动并联机构，即输入构件数目多于输出构件自由度数的并联机构，它相对一般的并联机构具有刚度高、力操作性能优、承载能力大和定位精度高等优点。

实施例三

如图6所示，本实施例与实施例一的区别在于：所述大臂31配置为在第三运动平面内运动，所述第三运动平面平行于水平面设置，相应地，第三支链3的大臂31在水平方向上摆动，第一运动平面与第三运动平面垂直相交。所述大臂31配置在第三运动平面内，可以具有不同的工作空间，提高适用性。

实施例四

如图7所示，本实施例是在实施例三的基础上做的进一步改进，具体区别在于，所述第三支链3上配置有一动力装置，为第三动力装置53，第三动力装置53固定在活动支架42上，其输出轴与第三支链3的大臂31连接，以驱动大臂31转动，在第一支链1和/或第二支链2带动动平台6移动时，第三动力装置53驱动第三支链3主动跟随动平台6运动。

需要说明的是，在上述实施例的基础上，还可以省略丝杠驱动机构7，所述活动支架42与固定支架41为一体式结构，形成多个实施例，在此不再详细描述。

以上所述为本发明的实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种二自由度高速搬运移位机构，其特征在于：包括机架，安装在机架上的第一支链、第二支链，以及与第一支链、第二支链转动连接的动平台，所述第一支链和第二支链分别配置有第一动力装置和第二动力装置，且第一支链和第二支链的活动平面为同一平面或两平面相互平行，其特征在于：还包括安装在机架上的第三支链，所述第三支链的活动平面倾斜或垂直于第一支链的活动平面，第三支链与动平台转动连接；

所述机架包括固定支架和可滑动地安装在固定支架上的活动支架，以及驱动活动支架相对固定支架滑动的丝杠驱动机构；所述第一支链和第二支链安装在固定支架上，所述第三支链安装在活动支架上；

所述丝杠驱动机构包括两端与固定支架转动连接的丝杠，且在丝杠的一端设有丝杠驱动电机，所述丝杠贯穿活动支架，并在丝杠转动时，所述活动支架沿着丝杠轴向移动；

所述二自由度高速搬运移位机构还包括第三动力装置，第一动力装置与第一支链连接，第二动力装置与第二支链连接，第三动力装置与第三支链连接，在第一支链和/或第二支链带动动平台移动时，第三支链主动跟随动平台运动。

2.根据权利要求1所述的二自由度高速搬运移位机构，其特征在于：所述第一支链和第二支链为相同结构，并分别包括一主动臂和一从动臂；所述固定支架、主动臂、从动臂、动平台依次经转动副相连，各转动副的轴心线相互平行，所述第一支链的主动臂与第一动力装置的输出轴连接，第二支链的主动臂与第二动力装置的输出轴连接。

3.根据权利要求2所述的二自由度高速搬运移位机构，其特征在于：所述从动臂包括两根平行的刚性杆，在两刚性杆的两端分别通过一铰接轴固定连接，构成固定的四边形结构，其中一铰接轴与主动臂构成转动副，另一铰接轴与动平台构成转动副。

4.根据权利要求1所述的二自由度高速搬运移位机构，其特征在于：所述第三支链包括大臂和具有四连杆的平行四边形机构，所述活动支架、大臂、平行四边形机构、动平台依次经转动副相连，各转动副的轴心线相互平行。

5.根据权利要求4所述的二自由度高速搬运移位机构，其特征在于：所述四连杆经转动副依次首尾相连。