CN112008744A - 一种机械手臂的运动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械手臂的运动系统，上支架、下支架、置于上支架与下支架之间且与上支架和下支架滑动连接的竖向支架，竖向支架顶端设有与上支架滑动连接的导向滚轮，竖向支架底端设有使竖向支架左右滑动的X轴驱动结构，竖向支架上设有与竖向支架上下滑动连接的Z轴驱动结构，Z轴驱动结构上设有Y轴驱动结构，Y轴驱动结构输出端设有机械手，Y轴驱动结构与竖向支架垂直；本发明提高精度、刚性和稳定性，采用独特机械手，简化设备动作，减少设备厚度尺寸，使得这种设备在成本比较低的情况下，满足客户要求，提高效率和节省人工成本；在多模块静电除尘系统自动清洗中优势明显，精度高，稳定性好，厚度小，充分利用了空间。

Description

一种机械手臂的运动系统

技术领域

本发明涉及除尘用的机械手臂的运动技术领域，特别涉及一种机械手臂的运动系统。

背景技术

由于空气污染日益严重，随着国家对于公共场所空气质量的重视，公共场所室内空气污染问题如何持续有效的解决也被频繁提上日程。

天气比较热，很多公共场合装有大型中央空调，比如地铁站内、火车站、体育馆、大厦、候机楼、展览中心、汽车站、大型医院等，为了改善空气质量，在中央空调混风口或新风口会装过滤除尘和消毒杀菌装置，过滤掉空气中的粉尘和杀灭空气中有害细菌，净化空气。

过滤除尘和消毒杀菌装置一般采用：初效过滤器+静电除尘+消毒灯形式，由于空气中粉尘比较多，尤其是北方，过滤器和静电除尘装置没用多久，表面就粘满灰尘，过滤除尘效果大大下降，这个时候，需要人工拆下清洗，目前人工清洗采用高压水冲，灰尘粘在表面比较牢固，清洗效果不理想，而且效率很低，大型中央空调静电除尘墙所用模块比较多，清洗完耗时耗力，目前行业迫切需要一种快捷清洗方式，提高清洗效率，降低人工成本。

北京地铁站有一种喷淋清洗，人工从静电墙上把过滤器拆下来，放在一排排清洗架上，再用高压水喷淋清洗，清洗完后，再由人工装回静电墙，这种喷淋清洗效果不理想，仍然需要人工拆下来和装回去，工作量也必较大。

由于风口大(比如：长4米，高3米)，过滤除尘模块比较多，像一面墙，对设备的要求长和高尺寸比较大，前后尺寸尽量薄，减少设备占用空间，同时又能提高过风面积，对设备的稳定性也要求比较高。

采用传统丝杆传递刚性不够，普通机构受到弯矩大，稳定性很差，导致设备用不了；其它类型3轴系统，长度和高度方向运动跨距大，Y轴弯矩大，受力不平衡，稳定性比较差，而且成本比较高。

发明内容

发明的目的在于提供一种机械手臂的运动系统，解决了采用传统丝杆传递刚性不够，普通机构受到弯矩大，稳定性很差，导致设备用不了；其它类型3轴系统，长度和高度方向运动跨距大，Y轴弯矩大，受力不平衡，稳定性比较差，而且成本比较高的问题。

本发明是这样实现的，一种机械手臂的运动系统，该运动系统包括上支架、下支架、置于所述上支架与所述下支架之间且与所述上支架和所述下支架滑动连接的竖向支架，

所述竖向支架顶端设有与所述上支架滑动连接的导向滚轮，所述竖向支架底端设有使所述竖向支架左右滑动的X轴驱动结构，

所述竖向支架上设有与所述竖向支架上下滑动连接的Z轴驱动结构，所述Z轴驱动结构上设有Y轴驱动结构，所述Y轴驱动结构输出端设有机械手，所述Y轴驱动结构与所述竖向支架垂直。

本发明的进一步技术方案是：所述X轴驱动结构包括滑块、固定在所述滑块上的连接板、固定在所述连接板上的伺服电机、置于所述伺服电机输出端的连接轴、置于所述连接轴上的齿轮，所述下支架上设有与所述齿轮配合的齿条。

本发明的进一步技术方案是：所述连接板与所述竖向支架固定连接，所述下支架上设有与所述滑块配合的直线导轨。

本发明的进一步技术方案是：所述Z轴驱动结构包括伺服电机、置于所述伺服电机输出端的连接轴、置于所述连接轴上的齿轮、与所述伺服电机固定连接的Z轴连接板，所述竖向支架上设有直线导轨，所述Z轴连接板上设有与所述直线导轨滑动连接的滑块。

本发明的进一步技术方案是：所述竖向支架上设有与所述齿轮配合的齿条。

本发明的进一步技术方案是：所述Z轴连接板上固定设有Y轴驱动结构。

本发明的进一步技术方案是：所述Y轴驱动结构包括伺服电机、置于所述伺服电机输出端的连接轴、置于所述连接轴上且与所述连接轴固定连接的直线模组，所述机械手与所述直线模组固定连接。

本发明的进一步技术方案是：所述直线模组的下端与所述Y轴驱动结构固定连接。

本发明的进一步技术方案是：所述直线模组为丝杆型，所述机械手与所述直线模组中的螺母固定连接。

本发明的有益效果：本发明设计独特3轴系统，提高精度、刚性和稳定性，采用独特机械手，简化设备动作，减少设备厚度尺寸，使得这种设备在成本比较低的情况下，满足客户要求，提高效率和节省人工成本，推广具有很大的经济意义；在多模块静电除尘系统自动清洗中优势明显，精度高，稳定性好，厚度小，充分利用了空间；适用于长高比较大，厚度比较小的空间；其中X轴(长度方向)受力点在底部，顶部滚轮导向不受力，结构平稳，齿轮齿条传动，便于X轴长距离运动和保证运动精度；Z轴(高度方向)受力垂直向下，没有左右方向分力，顶端导向滚轮，克服了Y轴负载对Z轴的弯矩，确保Z轴垂直，受力平衡，使得Z轴上下运动平稳，便于Z轴长距离运动和保证运动精度；Y轴采用标准直线模组，减少安装空间，运行平稳，保证机械手前后运动精度，减少整个设备厚度尺寸。

附图说明

图1是本发明提供的一种机械手臂的运动系统的结构示意图；

图2是本发明提供的X轴驱动结构的结构示意图；

图3是本发明提供的竖向支架与上支架连接处的结构示意图；

图4是本发明提供的Z轴驱动结构的结构示意图；

图5是本发明提供的Z轴驱动结构与Y轴驱动结构的结构示意图。

附图标记：1上支架、2.下支架、3.竖向支架、4.导向滚轮、5.X轴驱动结构、6.Z轴驱动结构、7.Y轴驱动结构、8.机械手、51.滑块、52.连接板、53.伺服电机、54.齿轮、55.直线导轨、56.齿条、61.Z轴连接板、71.直线模组。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

实施例一：

图1-图5示出了一种机械手臂的运动系统，该运动系统包括上支架1、下支架2、置于所述上支架1与所述下支架2之间且与所述上支架1和所述下支架2滑动连接的竖向支架3，

所述竖向支架3顶端设有与所述上支架1滑动连接的导向滚轮4，所述竖向支架3底端设有使所述竖向支架3左右滑动的X轴驱动结构5，

所述竖向支架3上设有与所述竖向支架3上下滑动连接的Z轴驱动结构6，所述Z轴驱动结构6上设有Y轴驱动结构7，所述Y轴驱动结构7输出端设有机械手8，所述Y轴驱动结构7与所述竖向支架3垂直。

所述X轴驱动结构5包括滑块51、固定在所述滑块51上的连接板52、固定在所述连接板52上的伺服电机53、置于所述伺服电机53输出端的连接轴、置于所述连接轴上的齿轮54，所述下支架2上设有与所述齿轮54配合的齿条56。

所述连接板52与所述竖向支架3固定连接，所述下支架2上设有与所述滑块51配合的直线导轨55。

所述Z轴驱动结构6包括伺服电机53、置于所述伺服电机53输出端的连接轴、置于所述连接轴上的齿轮54、与所述伺服电机53固定连接的Z轴连接板61，所述竖向支架3上设有直线导轨55，所述Z轴连接板61上设有与所述直线导轨55滑动连接的滑块51。

所述竖向支架3上设有与所述齿轮54配合的齿条56。

所述Z轴连接板61上固定设有Y轴驱动结构7。

所述Y轴驱动结构7包括伺服电机51、置于所述伺服电机51输出端的连接轴、置于所述连接轴上且与所述连接轴固定连接的直线模组71，所述机械手8与所述直线模组71固定连接。

所述直线模组71的下端与所述Y轴驱动结构5固定连接。

所述直线模组71为丝杆型，所述机械手8与所述直线模组71中的螺母固定连接。

本发明的工作原理：使用前，先检查各个部件的连接是否到位，各个部件是否存在损坏，对于影响使用的部件及时的更换，保证使用的质量和效果；使用时，在X轴(左右方向)上的运动为：通过启动X轴驱动结构5中的伺服电机53，使得齿轮54转动，在齿轮54与齿条的配合下，使得滑块51在直线导轨55上运动，从而带动竖向支架3左右(X轴方向)运动，从而使得与Y轴连接的机械手8运动；Y轴的运动为：Y轴驱动结构7中的伺服电机53，使得直线模组71中的丝杆转动，使得与丝杆连接的螺母在Y轴方向上滑动，从而使得与螺母固定连接的机械手8在Y轴方向上运动；Z轴方向的运动为：启动Z轴驱动结构6中的伺服电机53，使得齿轮54转动，在齿轮54与齿条的配合下，使得滑块51带动Z轴连接板61在竖向支架3上面上下运动，从而带动机械手8在Z轴方向上运动，通过上述三轴的运动，使得机械手8可灵活稳定的拆卸和安装过滤除尘模块，从而达到对应的技术效果。其中下支架2上设有X轴驱动结构5，用于控制X轴方向的位置进度，也是主要的受力部分，主要受力部分位于下方，可靠性高，上支架1为辅助导向部分，为了防止向前(Y方向)弯，提高前后方向(Y方向)的刚性，设计成导向滚轮4，由于X轴和Z轴都不受力，可以保证X轴移动时不受阻力，提高结构稳定性和寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机械手臂的运动系统，其特征在于：该运动系统包括上支架(1)、下支架(2)、置于所述上支架(1)与所述下支架(2)之间且与所述上支架(1)和所述下支架(2)滑动连接的竖向支架(3)，

所述竖向支架(3)顶端设有与所述上支架(1)滑动连接的导向滚轮(4)，所述竖向支架(3)底端设有使所述竖向支架(3)左右滑动的X轴驱动结构(5)，

所述竖向支架(3)上设有与所述竖向支架(3)上下滑动连接的Z轴驱动结构(6)，所述Z轴驱动结构(6)上设有Y轴驱动结构(7)，所述Y轴驱动结构(7)输出端设有机械手(8)，所述Y轴驱动结构(7)与所述竖向支架(3)垂直。

2.根据权利要求1所述的一种机械手臂的运动系统，其特征在于：所述X轴驱动结构(5)包括滑块(51)、固定在所述滑块(51)上的连接板(52)、固定在所述连接板(52)上的伺服电机(53)、置于所述伺服电机(53)输出端的连接轴、置于所述连接轴上的齿轮(54)，所述下支架(2)上设有与所述齿轮(54)配合的齿条(56)。

3.根据权利要求2所述的一种机械手臂的运动系统，其特征在于：所述连接板(52)与所述竖向支架(3)固定连接，所述下支架(2)上设有与所述滑块(51)配合的直线导轨(55)。

4.根据权利要求1所述的一种机械手臂的运动系统，其特征在于：所述Z轴驱动结构(6)包括伺服电机(53)、置于所述伺服电机(53)输出端的连接轴、置于所述连接轴上的齿轮(54)、与所述伺服电机(53)固定连接的Z轴连接板(61)，所述竖向支架(3)上设有直线导轨(55)，所述Z轴连接板(61)上设有与所述直线导轨(55)滑动连接的滑块(51)。

5.根据权利要求4所述的一种机械手臂的运动系统，其特征在于：所述竖向支架(3)上设有与所述齿轮(54)配合的齿条(56)。

6.根据权利要求4所述的一种机械手臂的运动系统，其特征在于：所述Z轴连接板(61)上固定设有Y轴驱动结构(7)。

7.根据权利要求1所述的一种机械手臂的运动系统，其特征在于：所述Y轴驱动结构(7)包括伺服电机(51)、置于所述伺服电机(51)输出端的连接轴、置于所述连接轴上且与所述连接轴固定连接的直线模组(71)，所述机械手(8)与所述直线模组(71)固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种机械手臂的运动系统，其特征在于：所述直线模组(71)的下端与所述Y轴驱动结构(5)固定连接。

9.根据权利要求7所述的一种机械手臂的运动系统，其特征在于：所述直线模组(71)为丝杆型，所述机械手(8)与所述直线模组(71)中的螺母固定连接。

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