CN111186791A - 一种可调式六自由度托盘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调式六自由度托盘装置，包括托盘底座平台、X轴运动平台、Y轴运动平台、回转支撑结构、XY平移平台和托盘上平台，所述X轴运动平台通过X轴运动机构设于托盘底座平台上，所述Y轴运动平台通过Y轴运动机构设于X轴运动平台上，所述XY平移平台通过回转支撑结构设于Y轴运动平台上，所述托盘上平台通过三个支撑油缸安装于XY平移平台上。本发明通过回转支撑结构配合X轴和Y轴可实现托盘在水平面的任意方向移动，通过三个液压缸可使托盘上平台上的物体实现俯仰、滚转及微小的举升动作，该托盘装置具有结构简单、体积小，使用方便等优点。
Description
技术领域
本发明属于托盘技术领域，具体涉及一种可调式六自由度托盘装置。
背景技术
托盘广泛的应用在货物的集装、堆放、搬运和运输中，例如与剪式升降机配合使用。但是目前的托盘仅仅为一个固定平台，固定的平台无法完成对所载物体的旋转、俯仰、翻滚、平移等操作。
发明内容
本发明提供一种可调式六自由度托盘装置，可以完成对所载物体的旋转、俯仰、滚转、平移等操作。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种可调式六自由度托盘装置，包括托盘底座平台、X轴运动平台、Y轴运动平台、回转支撑结构、XY平移平台和托盘上平台，所述X轴运动平台通过X轴运动机构设于托盘底座平台上，所述Y轴运动平台通过Y轴运动机构设于X轴运动平台上，所述XY平移平台通过回转支撑结构设于Y轴运动平台上，所述托盘上平台通过三个支撑油缸安装于XY平移平台上。
进一步地，三个所述支撑油缸呈120°分布在XY平移平台上。
进一步地，所述X轴运动机构包括X轴油缸、第一导槽和第一导轨，所述托盘底座平台上具有第一凹槽，所述第一凹槽位于X轴方向的一端开口，所述第一凹槽的另一端内侧安装有X轴油缸，所述X轴油缸的动力端与X轴运动平台的一端连接，所述X轴运动平台的两侧设有第一导轨，所述第一导槽设于第一凹槽的内部两侧，且第一导槽与第一导轨相配合。
进一步地，所述Y轴运动机构包括Y轴油缸、第二导轨和第二导槽，所述X轴运动平台上具有第二凹槽，所述第二凹槽位于Y轴方向的一端内侧安装有Y轴油缸，所述Y轴油缸的动力端与Y轴运动平台的一端连接，所述Y轴运动平台的两侧设有第二导轨，所述第二导槽设于第二凹槽的内部两侧，且第二导槽与第二导轨相配合。
进一步地，所述Y轴运动平台上具有第三凹槽，所述回转支撑结构设于第三凹槽内，所述回转支撑结构与一蜗轮蜗杆传动机构相配合。
进一步地，所述蜗轮蜗杆传动机构包括套设于回转支撑结构外侧的涡轮，与涡轮相配合的蜗杆，以及与蜗杆的一端部相连接的电机，所述蜗杆通过轴承座安装于第三凹槽内。
进一步地，每个支撑油缸的上端通过球关节连接在托盘上平台的下端，每个支撑油缸的下端通过虎克铰连接在XY平移平台的上端。
本发明的有益效果是：本发明提供一种可调式六自由度托盘装置，通过回转支撑结构配合X轴和Y轴可实现托盘在水平面的任意方向移动，通过三个液压缸可使托盘上平台上的物体实现俯仰、滚转及微小的举升动作，该托盘装置具有结构简单、体积小，使用方便等优点。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的可调式六自由度托盘装置的结构示意图；
图2是本发明提供的可调式六自由度托盘装置的分解图；
图3是可调式六自由度托盘装置的立体爆炸图。
附图标记说明：1、托盘底座平台，2 、X轴运动平台，3 、Y轴运动平台，4、回转支撑结构，5 、XY平移平台，6、托盘上平台，7、第一凹槽，8、X轴油缸，9、Y轴油缸，10、第二凹槽，11、通孔，12、第三凹槽，13、蜗杆，14、电机，15、支撑油缸，16、第一导槽，17、第一导轨，18、第二导轨，19、第二导槽。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
如图1-图3所示，本实施例提供一种可调式六自由度托盘装置，包括托盘底座平台1、X轴运动平台2、Y轴运动平台3、回转支撑结构4、XY平移平台5和托盘上平台6，所述X轴运动平台2通过X轴运动机构设于托盘底座平台1上，所述Y轴运动平台3通过Y轴运动机构设于X轴运动平台2上，所述XY平移平台5通过回转支撑结构4设于Y轴运动平台3上，所述托盘上平台6通过三个支撑油缸15安装于XY平移平台5上。
本发明的可调式六自由度托盘装置可实现沿X、Y、Z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度。
三个支撑油缸15呈120°分布在XY平移平台5上，三个支撑油缸15可以实现托盘上平台6上的物体俯仰、滚转及微小的举升动作，每个支撑油缸15的上端通过球关节连接在托盘上平台6的下端，每个支撑油缸15的下端通过虎克铰连接在XY平移平台5的上端。这样可使托盘上平台6的有效举升高度为15mm，相邻支撑油缸15顶点之间的距离为404.7mm，从而得知上端的工作平台的俯仰角可调范围6°（±3°）、滚转角为3°（±1.5°）。
所述的X轴运动机构包括X轴油缸8、第一导槽16和第一导轨17，托盘底座平台1上具有第一凹槽7，第一凹槽7位于X轴方向的一端开口，第一凹槽7的另一端内侧安装有X轴油缸8， X轴油缸8的动力端与X轴运动平台2的一端连接， X轴运动平台2的两侧设有第一导轨17，第一导槽16设于第一凹槽7的内部两侧，且第一导槽16与第一导轨17相配合。在使用时，通过X轴油缸8可带动X轴运动平台2沿着X轴方向移动。
所述的Y轴运动机构包括Y轴油缸9、第二导轨18和第二导槽19， X轴运动平台2上具有第二凹槽10，第二凹槽10位于Y轴方向的一端内侧安装有Y轴油缸9， Y轴油缸9的动力端与Y轴运动平台3的一端连接，Y轴运动平台3的两侧设有第二导轨18，第二导槽19设于第二凹槽10的内部两侧，且第二导槽19与第二导轨18相配合。在使用时，通过Y轴油缸9可带动Y轴运动平台3沿着Y轴方向移动。
X轴运动平台2和Y轴运动平台3上均设有通孔11，以便于X轴油缸8和Y轴油缸9的动力端安装。
所述的Y轴运动平台3上具有第三凹槽12，回转支撑结构4设于第三凹槽12内，回转支撑结构4与一蜗轮蜗杆传动机构相配合。
本实施例中的第一导槽16、第二凹槽10和第三凹槽12的设计可使托盘底座平台1、X轴运动平台2、Y轴运动平台3和回转支撑结构4相互嵌套，降低托弹盘高度。
所述的蜗轮蜗杆传动机构包括套设于回转支撑结构4外侧的涡轮，与涡轮相配合的蜗杆13，以及与蜗杆13的一端部相连接的电机14，所述蜗杆13通过轴承座安装于第三凹槽12内。电机14通过蜗杆13带动涡轮使回转支撑结构4上的XY平移平台5沿着Z轴方向转动。
所述的XY平移平台5安装于回转支撑结构4的外圈上平面，在托盘底座平台1、X轴运动平台2 、Y轴运动平台3回转支撑结构和4的带动下既可以沿X轴、Y轴平移，也可以绕Z轴旋转。托盘上平台6可在三个支撑油缸15作用下做俯仰、滚转的姿态调整，以及Z轴方向运动；也用于安装固定挂架的夹具。
可将本实施例的整个可调式六自由度托盘装置安装在剪式升降机的上工作台面上，上工作台面再设置一个紧凑型液压油源，内部设有齿轮泵，以供所有油缸使用。该液压油源输出最大28MPa压力的液压油，流量需求 > 1L/min即可满足托弹盘平台的调整。
支撑油缸15的选型要求如下：
1、单出杆，行程大于30mm；
2、工作范围在30MPa以下，正常工作在16MPa，输出力要达到800kg；
3、行程测量精度要求在0.1mm以下；
4、柱塞杆在收缩状态时整体长度不大于100mm；
5、需要带有夹紧或驻车装置，可在行程到位后锁死；
6、要求带有减震机构。
在XY方向都依靠液压缸推动对应的平移平台来实现±50mm的运动，从而实现在XY方向运动。X轴油缸8和Y轴油缸9的要求如下：
1、单出杆，行程略大于50mm；
2、工作范围在30MPa以下，正常工作在16MPa，输出力要达到100kg；
3、行程测量精度要求在0.1mm以下；
4、整体长度不大于300mm；
5、需要带有夹紧或驻车装置，可在行程到位后锁死。
本发明提供通过回转支撑结构配合X轴和Y轴可实现托盘在水平面的任意方向移动，通过三个液压缸可使托盘上平台上的物体实现俯仰、滚转及微小的举升动作，该托盘装置具有结构简单、体积小，使用方便等优点。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种可调式六自由度托盘装置，其特征在于，包括托盘底座平台、X轴运动平台、Y轴运动平台、回转支撑结构、XY平移平台和托盘上平台，所述X轴运动平台通过X轴运动机构设于托盘底座平台上，所述Y轴运动平台通过Y轴运动机构设于X轴运动平台上，所述XY平移平台通过回转支撑结构设于Y轴运动平台上，所述托盘上平台通过三个支撑油缸安装于XY平移平台上。
2.根据权利要求1所述的可调式六自由度托盘装置，其特征在于，三个所述支撑油缸呈120°分布在XY平移平台上。
3.根据权利要求1所述的可调式六自由度托盘装置，其特征在于，所述X轴运动机构包括X轴油缸、第一导槽和第一导轨，所述托盘底座平台上具有第一凹槽，所述第一凹槽位于X轴方向的一端开口，所述第一凹槽的另一端内侧安装有X轴油缸，所述X轴油缸的动力端与X轴运动平台的一端连接，所述X轴运动平台的两侧设有第一导轨，所述第一导槽设于第一凹槽的内部两侧，且第一导槽与第一导轨相配合。
4.根据权利要求1所述的可调式六自由度托盘装置，其特征在于，所述Y轴运动机构包括Y轴油缸、第二导轨和第二导槽，所述X轴运动平台上具有第二凹槽，所述第二凹槽位于Y轴方向的一端内侧安装有Y轴油缸，所述Y轴油缸的动力端与Y轴运动平台的一端连接，所述Y轴运动平台的两侧设有第二导轨，所述第二导槽设于第二凹槽的内部两侧，且第二导槽与第二导轨相配合。
5.根据权利要求1所述的可调式六自由度托盘装置，其特征在于，所述Y轴运动平台上具有第三凹槽，所述回转支撑结构设于第三凹槽内，所述回转支撑结构与一蜗轮蜗杆传动机构相配合。
6.根据权利要求5所述的可调式六自由度托盘装置，其特征在于，所述蜗轮蜗杆传动机构包括套设于回转支撑结构外侧的涡轮，与涡轮相配合的蜗杆，以及与蜗杆的一端部相连接的电机，所述蜗杆通过轴承座安装于第三凹槽内。
7.根据权利要求2所述的可调式六自由度托盘装置，其特征在于，每个支撑油缸的上端通过球关节连接在托盘上平台的下端，每个支撑油缸的下端通过虎克铰连接在XY平移平台的上端。
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|---|---|---|---|---|
| CN112197128A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-08 | 常州固立高端装备创新中心有限公司 | 一种柔性六自由度平台 |
| CN115292665A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-11-04 | 中国石油大学(华东) | 基于六自由度运动平台的一体化拆解装备建模方法 |
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