CN111213564A - 一种自动割胶机器人的切削运动模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动割胶机器人切削运动模块，涉及割胶机器人技术领域，切削运动模块主要包括电机模块、齿轮组模块和滚珠丝杠模块，电机模块的轴向运动电机与轴向电机减速器固定连接，通过电机固定座实现定位，周向运动电机一端与与轴向电机减速器固定连接，另一端电机固定座连接完成电机的定位；齿轮组模块中主动齿轮与周向运动电机输出轴固连，主动齿轮与传动齿轮相啮合，通过与传动轴固连的传动齿轮和与中间轴固连的二级啮合齿轮之间的啮合传动，带动与中间轴啮合的轴端啮合齿轮运动，实现在圆弧轨道上的圆周运动；滚珠丝杠模块通过联轴器与轴向运动电机连接，通过丝杠运动实现轴向的运动。本发明的自动割胶机器人切削运动模块，在满足自动割胶机器人的割胶工作要求的同时，能够使得割胶工作的轴向运动与轴向运动相互独立，从而实现割胶工作的切割轨迹的多样性，能够最大程度的适应不同树围、不同截面的切割轨迹不呈现单一化，拥有极强的适应性。

Description

一种自动割胶机器人的切削运动模块

技术领域

本发明属于割胶机器人领域，具体涉及双步进电机在割胶机器人切割运动中的具体应用，提出了一种新型的切削运动模块，改变了切割运动轨迹的单一性。

背景技术

天然橡胶具有高弹性、高延展性、高耐磨性等良好特点，可广泛应用于国民经济建设各个领域。近年来，天然橡胶的需求量在日益增加，而传统产胶方式已严重落后，对各种自动化割胶设备的需求也就愈发迫切。相当长时间以来，人们对自动化割胶机器设备的研究也在进行着。因此，无论从理论上还是从工程应用上，大力加强割胶机器人的研究，都有这十分重大的意义。而现有的自动割胶装置普遍存在着割胶轨迹单一的问题。为保证在胶树圆周上的切割轨迹在不同径围、不同截面形状的胶树上都能实现切割轨迹的稳定性，要求自动割胶机器人的切割轨迹具有可调性，这样才能更大的发挥处自动割胶装置的优越性。人工割胶作业的时候胶工可以根据自己多年的经验判断采用相应的切割角度与长度，而自动割胶机器人需要满足切割轨迹的可调性才能选择相应正确的切割轨迹。如何做到在方便携带的装置中，通过合理布局与设计，实现自动割胶机器人的切割运动可调性，使其达到广泛的适用性是现如今亟待解决的重要难题。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种基于双步进电机协作的自动割胶机器人切削运动模块，在保证其基本的切割工作的同时，利用有限的机构空间进行合理布局与设计，实现切割运动的可调节性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种切割运动机构，包括电机模块、齿轮组模块和滚珠丝杠模块。所述电机模块包括周向步进电机、周向电机减速器、轴向步进电机与轴向电机减速器，所述周向步进电机与周向电机减速器固定连接，所述轴向电机与周向电机减速器固定连接；所述齿轮组模块包括主动齿轮、传动齿轮、传动轴、二级啮合齿轮、中间轴，所述主动齿轮与所述周向运动电机的输出轴固定连接，所述主动齿轮与所述传动齿轮啮合，所述传动齿轮与所述中间轴固定连接，所述传动齿轮与所述二级啮合齿轮啮合，所述二级啮合齿轮与所述传动轴通过键与销钉固定连接；所述滚珠丝杠模块包括联轴器和滚珠丝杠，所述联轴器与轴向运动电机固定连接，所述滚珠丝杠与所述联轴器连接。

优选地，所述电机模块还包括卡簧、周向电机固定座与轴向电机固定座，所述周向电机固定座与轴向安装固定座上存在通孔，所述通孔处存在内槽，所述卡簧安装在固定座的内槽处，轴向电机固定座与周向电机固定座平行排列，周向电机固定座位于下方。

优选地，所述电机模块还包括控制箱体，所述轴向运动电机设于所述切割运动模块的左方，所述周向运动电机设于所述安装固定板上方，所述控制箱体设于所述周向运动电机上方、所述轴向运动电机右方位置。

优选地，所述齿轮组模块还包括轴端啮合齿轮、第一齿轮盖板、第二齿轮盖板、第三齿轮盖板、第四齿轮盖板、第五齿轮盖板，所述传动轴与所述轴端啮合齿轮固定连接，所述第一齿轮盖板设于所述齿轮组前方，所述第二齿轮盖板设于所属滚珠丝杠左方，所述第三齿轮组设于所述齿轮组后方，所述第四齿轮盖板设于所述齿轮组右方，所述第五齿轮盖板设于所述齿轮组上方。

优选地，所述滚珠丝杠模块还包括丝杠固定座、上丝杠固定座和丝杠座，所述丝杠固定座与所述控制箱体固定连接，设于所述滚珠丝杠下方；所述丝杠座与所述刀头组固定连接，设于所述滚珠丝杠中间位置；所述上丝杠固定座与所述夹紧装置短轴固定连接，位于所述滚珠丝杠上方。

技术实现

为了实现上述发明目的，我们基于齿轮机构、滚珠丝杠机构的结构特点与运动特性，设计了自动割胶机器人切削运动模块，在保证正常割胶的同时，充分优化了切割轨迹。

本发明的自动割胶机器人切削运动模块周向运动电机经减速器后通过输出轴与主动轮固定连接，通过带动主动轮实现整个齿轮结构的运动，二级啮合齿轮地转动带动中间轴运动，中间轴上方通过键与销钉与一个运动在圆周运动轨道的端部啮合齿轮，通过齿轮与圆周轨道内的齿条的啮合运动带动切削运动模块完成沿树周的圆周运动，同时轴向运动电机经减速器后，将轴向运动电机的输出轴通过联轴器与滚珠丝杠完成固定连接，滚珠丝杠上固连丝杠座，通过滚珠丝杠的运动实现丝杠座在竖直方向上的运动。

本发明的自动割胶机器人切削进给模块，丝杠座直接与完成割胶工作的刀头进给机构连接，运动模块沿圆周轨道的运动就可以带动刀头组进行圆周上的运动，这样就完成了线切割运动的圆周运动；同时滚珠丝杠的动作可以带动固连在丝杠上的丝杠座运动，进而带动刀头进给机构实现竖直方向上的轴向运动。两电机同时运动，就可以在满足切割运动需求的同时，完美地实现圆周运动与轴向运动的相互独立，实现切割轨迹的多样化，使得自动割胶机器人的割胶工作更加灵活，更加适用于自动割胶机器人在不同树围的胶树上进行切割的运动要求，能够有效提高自动割胶机器人在割胶作业中的适应性。

本发明优点在于：

(1)机械结构紧凑、体积外形轻巧、小型高效；

(2)运行平稳、噪音小、经久耐用；

(3)两电机控制，将圆周运动与轴向运动相互独立，改善切割轨迹多样性。

附图说明

附图1为自动割胶机器人的整体示意图；

附图2为基于双步进电机的切割运动机构模块的整体示意图；

附图3为电机模块的示意图；

附图4为齿轮模块的运动示意图；

附图5为滚珠丝杠模块的运动示意图；

附图6为切割运动模块的圆周运动示意图。

附图中：1—控制箱体，2—周向运动电机及减速器，3—齿轮模块，4—滚珠丝杠，5—轴端啮合齿轮，6—轴向运动电机及减速器，7—刀具给进机构，8—丝杠座，9—二级啮合齿轮，10—主动齿轮，11—传动齿轮，12—齿条，13—传动轴，14—中间轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图2-6所示，本实施例提供一种基于双步进电机的切割运动模块，包括电机模块、齿轮组模块和滚珠丝杠模块。电机模块包括周向步进电机及减速器2、轴向步进电机及减速器6和控制箱体1，齿轮组模块包括主动齿轮10、传动齿轮11、传动轴13、二级啮合齿轮9、中间轴14，滚珠丝杠模块包括联轴器和滚珠丝杠4。

电机模块包括控制箱体1、周向步进电机及减速器2和轴向步进电机及减速器6，轴向运动电机及减速器6设于切割运动模块的左方，周向运动电机及减速器1设于切割运动模块下方，控制箱体1设于周向运动电机及减速器2上方、轴向运动电机及减速器6右方位置；齿轮组模块包括主动齿轮10、传动齿轮11、传动轴13、二级啮合齿轮9、中间轴14，主动齿轮10与周向运动电机及减速器2的输出轴固定连接，主动齿轮10与传动齿轮11啮合，传动齿轮11与所述中间轴14固定连接，传动齿轮11与二级啮合齿轮9啮合，二级啮合齿轮9与传动轴13通过键与销钉固定连接；滚珠丝杠模块包括联轴器和滚珠丝杠4，轴向运动电机机器减速器6与滚珠丝杠4通过联轴器连接。

为了对电机模块的两步进电机进行固定，电机模块还包括周向电机固定座15与轴向电机固定座16，周向电机固定座15与轴向安装固定座16上存在通孔，通孔处存在内槽，卡簧安装在固定座的内槽处，周向电机固定座15与轴向电机固定座16平行排列，周向电机固定座16位于下方。

为了带动刀具进给机构7运动，滚珠丝杠模块还设置有丝杠座8，丝杠座8与道具进给机构7固定连接，设于滚珠丝杠4中间位置。

如图1所示，本实施例还提供了一种便携式自动割胶机器人，主要包括夹紧机构，道具进给机构，切割运动机构和控制系统，其中切割运动模块包括切割运动机构和控制系统中的切割运动控制模块。

本实施例自动割胶机器人切削运动模块周向运动电机及减速器2通过输出轴与主动齿轮10固定连接，通过带动主动齿轮10实现整个齿轮结构的运动，二级啮合齿轮9地转动带动中间轴14运动，中间轴14上方通过键与销钉与一个运动在圆周运动轨道的端部啮合齿轮5，通过端部啮合齿轮5与圆周轨道内的齿条12的啮合运动带动切削运动模块完成沿树周的圆周运动，同时轴向运动电机经及减速器6将轴向运动电机的输出轴通过联轴器与滚珠丝杠4完成固定连接，滚珠丝杠上固连丝杠座8，通过滚珠丝杠4的运动实现丝杠座8在竖直方向上的运动。并且，切削进给模块丝杠座8直接与完成割胶工作的刀具进给机构7连接，运动模块沿圆周轨道的运动就可以带动刀具进给机构7进行圆周上的运动，这样就完成了线切割运动的圆周运动；同时滚珠丝杠4的动作可以带动固连在丝杠上的丝杠座8运动，进而带动刀头进给机构7实现竖直方向上的轴向运动。

两电机同时运动，通过上述的运动方式，就可以实现在满足切割运动需求的同时，达到圆周运动与轴向运动的相互独立，实现切割轨迹的多样化，使得自动割胶机器人的割胶工作更加灵活，更加适用于自动割胶机器人在不同树围的胶树上进行切割的运动要求，能够有效提高自动割胶机器人在割胶作业中的适应性。

Claims (6)

1.一种基于双步进电机的自动割胶机器人切削运动模块，其特征在于，包括电机模块、齿轮组模块和滚珠丝杠模块。所述电机模块包括周向步进电机、周向电机减速器、轴向步进电机与轴向电机减速器，所述周向步进电机与周向电机减速器固定连接，所述轴向电机与周向电机减速器固定连接；所述齿轮组模块包括主动齿轮、传动齿轮、传动轴、二级啮合齿轮、中间轴，所述主动齿轮与所述周向电机模块的输出轴固定连接，所述主动齿轮与所述传动齿轮啮合，所述传动齿轮与所述中间轴固定连接，所述传动齿轮与所述二级啮合齿轮啮合，所述二级啮合齿轮与所述传动轴通过键与销钉固定连接；所述滚珠丝杠模块包括联轴器和滚珠丝杠，所述联轴器与轴向运动电机固定连接，所述滚珠丝杠与所述联轴器连接。

2.根据权利要求1所述的基于双步进电机的自动割胶机器人切削运动模块，其特征在于所述电机模块还包括卡簧、周向电机固定座与轴向电机固定座，所述周向电机固定座与轴向安装固定座上存在通孔，所述通孔处存在内槽，所述卡簧安装在固定座的内槽处，轴向电机固定座与周向电机固定座平行排列，周向电机固定座位于下方。

3.根据权利要求2所述的基于双步进电机的自动割胶机器人切削运动模块，其特征在于所述电机模块还包括控制箱体，所述轴向运动电机设于所述切割运动模块的左方，所述周向运动电机设于所述安装固定板上方，所述控制箱体设于所述周向运动电机上方、所述轴向运动电机右方位置。

4.根据权利要求1所述的基于双步进电机的自动割胶机器人切削运动模块，其特征在于所述齿轮组模块还包括轴端啮合齿轮、第一齿轮盖板、第二齿轮盖板、第三齿轮盖板、第四齿轮盖板、第五齿轮盖板，所述传动轴与所述轴端啮合齿轮固定连接，所述第一齿轮盖板设于所述齿轮组前方，所述第二齿轮盖板设于所属滚珠丝杠左方，所述第三齿轮组设于所述齿轮组后方，所述第四齿轮盖板设于所述齿轮组右方，所述第五齿轮盖板设于所述齿轮组上方。

5.根据权利要求1所述的基于双步进电机的自动割胶机器人切削运动模块，其特征在于所述滚珠丝杠模块还包括丝杠固定座、上丝杠固定座和丝杠座，所述丝杠固定座与所述控制箱体固定连接，设于所述滚珠丝杠下方；所述丝杠座与所述刀头组固定连接，设于所述滚珠丝杠中间位置；所述上丝杠固定座与所述夹紧装置短轴固定连接，位于所述滚珠丝杠上方。

6.一种基于双步进电机的自动割胶机器人切削运动模块，其特征在于，包括如权利要求1-5项中任一项所述的控制系统、运动结构及机身，所述切削运动模块位于所述自动割胶机器人的上下夹紧装置中部。

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