CN112931557A - 一种双轴柔性运动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双轴柔性运动系统，它包括第一水平传动轴、第二水平传动轴、第一伺服电机、第二伺服电机以及第一升降平移机构，第一、第二升降平移机构均包括侧板、传动带、水平滑座、升降滑座、第一传动带轮以及第二传动带轮，升降滑座上下滑动设置在水平滑座上，水平滑座的左侧转动设有一上一下的左上带轮和左下带轮，所述水平滑座的右侧转动设有一上一下的右上带轮和右下带轮。本发明通过控制第一伺服电机和第二伺服电机的转动，传动带能带动升降滑座作平移运动、升降运动、倾斜运动、曲线等运动，本发明应用在夹心饼干生产线上时，能带动饼干料芯送料机头和注心送料机头实现在线追料注心和追捡上料，提高生产效率。

Description

一种双轴柔性运动系统

技术领域

本发明涉及机械运动系统的技术领域，特别涉及一种双轴柔性运动系统。

背景技术

现有的夹心饼干生产线的注心工序和盖上层饼坯的工序，通常将饼干转移到是在其他的生产线，然后再去注心，之后再盖上层饼坯，主要原因是，现有的夹心饼干生产线上没有动作灵活的饼干料芯送料机头和注心送料机头，导致现有的夹心饼干生产线是无法在线上直接注心和盖上层饼坯，饼干需要转移到线下注心和盖上层饼坯，现有的夹心饼干生产线的生产效率低、生产成本高，因此现有的夹心饼干生产线的结构需要作进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种的动作灵活、多样、可沿多种轨迹运动、的双轴柔性运动系统。本发明应用在夹心饼干生产线上时，能带动饼干料芯送料机头和注心送料机头实现在线追料注心和追捡上料，提高生产效率。

本发明的目的是这样实现的：

一种双轴柔性运动系统，包括第一水平传动轴、第二水平传动轴、第一伺服电机、第二伺服电机、第一升降平移机构以及第二升降平移机构，所述第一、第二升降平移机构均包括侧板、传动带、水平滑座、升降滑座、第一传动带轮以及第二传动带轮，所述第一伺服电机和第二伺服电机设于第一升降平移机构的侧板上，所述第一传动带轮和第二传动带轮一左一右转动设于侧板上，第一伺服电机和第二伺服电机分别驱动第一传动带轮和第二传动带轮转动，所述水平滑座水平滑动设置在侧板上，并位于第一传动带轮和第二传动带轮之间，所述升降滑座上下滑动设置在水平滑座上，所述升降滑座的顶部设有受压带轮，所述水平滑座的左侧转动设有一上一下的左上带轮和左下带轮，所述水平滑座的右侧转动设有一上一下的右上带轮和右下带轮，所述受压带轮位于左上带轮和右上带轮之间，且位于左上带轮和右上带轮上方，所述传动带的一端依次绕过受压带轮的上顶点、左上带轮的下顶点、第一传动带轮的上顶点和下顶点和左下带轮的上顶点，并与升降滑座的底部固定连接，所述传动带的另一端依次绕过受压带轮的上顶点、右上带轮的下顶点、第二传动带轮上顶点和下顶点和右下带轮的上顶点，并与升降滑座的底部固定连接。本发明通过控制第一伺服电机和第二伺服电机的转动，传动带带动水平滑座平移和升降滑座升降，从而实现升降滑座沿类椭圆曲线路径运动，升降滑座能带着饼干注心机头或叠盖机头，追上饼干生产线上的饼干，并在饼干上注心或盖上层饼干。当然，本发明通过控制第一伺服电机和第二伺服电机的转动，也能实现升降滑座沿其他路径运动，例如升降路径或平移路径或倾斜向上移动或倾斜向下移动的路径，本发明具有运动灵活、柔性、调节容易、动作多样的特点，因此能适配不同上料机头，满足不同上料机头的动作要求。

本发明还可以作以下进一步改进。

所述第二升降平移机构与第一升降平移机构结构相同，所述第一升降平移机构与第二升降平移机构一左一右设置，所述第一水平传动轴和第二水平传动轴位于第一升降平移机构与第二升降平移机构之间，所述第一水平传动轴的两端分别与第一升降平移机构的第一传动带轮、第二升降平移机构的第一传动带轮传动连接，所述第二水平传动轴的两端分别与第一升降平移机构的第二传动带轮、第二升降平移机构的第二传动带轮传动连接，因此，第一伺服电机带动两个第一传动带轮同步转动，第二伺服电机也带动两个第二传动带轮同步转动，从而使得第一、第二升降平移机构的机头安装座的动作同步，从而实现第一、第二升降平移机构同步运动，使得机头左右同步运动，左右平衡。

所述受压带轮、左上带轮和右上带轮位于第一传动带轮的上方，所述右下带轮和左下带轮位于第一传动带轮的下方。

所述侧板上设有水平滑轨，所述水平滑轨位于第一伺服电机和第二伺服电机之间，所述水平滑座水平滑动设置在水平滑轨上，从而使得水平滑座平移稳定。

所述升降滑座上沿竖直方向设有升降导向块，所述水平滑座的两侧设有第一导向滚轮和第二导向滚轮，所述升降导向块位于第一导向滚轮和第二导向滚轮之间，所述升降导向块分别与第一导向滚轮和第二导向滚轮滚动配合，从而使得升降滑座升降稳定。

所述侧板在第一伺服电机、第二伺服电机之间设有左限位顶板和右限位顶板，所述水平滑座位于左限位顶板和右限位顶板之间，所述水平滑轨位于左限位顶板和右限位顶板之间，所述左限位顶板上设有左限位顶轴，所述右限位顶板上设有右限位顶轴。当水平滑座抵靠在左限位顶轴或右限位顶轴时，水平滑座无法再相对平移板作升降滑动。

所述水平滑座包括两块滑动块和平移板，所述两块滑动块水平滑动设置在水平滑轨上，所述平移板和升降滑座位于两块滑动块之间，所述两块滑动块分别与平移板的左、右两侧连接，所述左上带轮、左下带轮、右上带轮和右下带轮按长方形的四个角分布在平移板上。

所述升降滑座的顶部和底部分别设有上限位顶轴和下限位顶轴，所述平移板位于上限位顶轴和下限位顶轴之间。当上限位顶轴或下限位顶轴抵靠在平移板上时，升降滑座无法再相对平移板作升降滑动。

所述传动带呈十字状布置在左下带轮、第一传动带轮、左上带轮、受压带轮、右上带轮、第二传动带轮和右下带轮上。

所述升降滑座的底部设有两个夹线组件，两个夹线组件分别夹住传动带的两端，每个夹线组件包括两个夹线块。

本发明的有益效果如下：

（一）本发明通过控制第一伺服电机和第二伺服电机的转动，第一传动带轮和第二传动带轮带动传动带运动，传动带能带动升降滑座作平移运动、升降运动、倾斜运动、曲线等运动，本发明具有运动灵活、柔性、调节容易以及动作多样的特点，因此能适配不同上料机头，满足不同上料机头的动作要求。

（二）另外，本发明应用在夹心饼干生产线上时，饼干注心机头或叠盖机头安装在升降滑座上，本发明的带动饼干注心机头或叠盖机头沿类椭圆曲线路径运动，饼干注心机头或叠盖机头能追上饼干生产线上的饼干，并在饼干上注心或盖上层饼干，本发明可以直接在线上追料注心和追捡上料，无需转移到线下去注心和叠上层饼干，从而提高生产效率、降低了成本。

附图说明

图1是本发明双轴柔性运动系统的结构示意图。

图2是本发明双轴柔性运动系统的另一角度的结构示意图。

图3是本发明双轴柔性运动系统略了平移板的结构示意图。

图4是图3的侧视图。

图5是本发明双轴柔性运动系统处于初始点位置（最后中间点A）的侧视图。

图6是本发明双轴柔性运动系统处于最后低点B位置的侧视图。

图7是本发明双轴柔性运动系统处于最前低点C位置的侧视图。

图8是本发明双轴柔性运动系统处于最前中间点D位置的侧视图。

图9是本发明双轴柔性运动系统处于最前高点E位置的侧视图。

图10是本发明双轴柔性运动系统处于最后高点F位置的侧视图。

图11是本发明双轴柔性运动系统的分解结构示意图。

图12是本发明的的水平滑座的结构示意图。

图13是本发明双轴柔性运动系统的机头安装座与曲奇夹心饼干生产线的运动轨迹示意图(虚线箭头表示机头安装座的运动方向、实线箭头表示曲奇夹心饼干生产线的运动方向)。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

实施例一，如图1至图13所示，一种双轴柔性运动系统，包括第一水平传动轴3、第二水平传动轴4、第一伺服电机5、第二伺服电机6、第一升降平移机构1以及第二升降平移机构2，所述第一升降平移机构1和第二升降平移机构2均包括侧板100、传动带7、水平滑座11、升降滑座12、机头安装座101、第一传动带轮13以及第二传动带轮14，所述第一伺服电机5和第二伺服电机6设于第一升降平移机构1的侧板100上，所述第一传动带轮13和第二传动带轮14一左一右转动设于侧板100上，第一伺服电机5和第二伺服电机6分别驱动第一传动带轮13和第二传动带轮14转动，所述水平滑座11水平滑动设置在侧板100上，并位于第一传动带轮13和第二传动带轮14之间，所述升降滑座12上下滑动设置在水平滑座11上，所述升降滑座12的顶部设有左受压带轮15和右受压带轮16，所述左受压带轮15和右受压带轮16位于左上带轮和右上带轮之间，且位于左上带轮和右上带轮上方，所述水平滑座11的左侧转动设有一上一下的左上带轮17和左下带轮18，所述水平滑座11的右侧转动设有一上一下的右上带轮19和右下带轮10，所述传动带7的一端依次绕过左受压带轮15的上顶点、左上带轮17的下顶点、第一传动带轮13上顶点的下顶点和左下带轮18的上顶点，并与升降滑座12的底部固定连接，所述传动带7的另一端依次绕过右受压带轮16的上顶点、右上带轮19的下顶点、第二传动带轮14的上顶点和下顶点和右下带轮10的上顶点，并与升降滑座12的底部固定连接。

作为本发明更具体的技术方案。

所述第一升降平移机构1与第二升降平移机构2一左一右设置，所述第一水平传动轴和第二水平传动轴4位于第一升降平移机构1与第二升降平移机构2之间，第一水平传动轴3的两端转动设置在第一升降平移机构1的侧板和第二升降平移机构2的侧板上，所述第二水平传动轴4的两端转动设置在第二升降平移机构2的侧板和第二升降平移机构2的侧板上。

所述第一水平传动轴3的两端分别与第一升降平移机构1的第一传动带轮13、第二升降平移机构2的第一传动带轮13传动连接，所述第二水平传动轴4的两端分别与第一升降平移机构1的第二传动带轮14、第二升降平移机构2的第二传动带轮14传动连接，因此，第一伺服电机带动两个第一传动带轮同步转动，第二伺服电机也带动两个第二传动带轮同步转动，从而使得第一、第二升降平移机构的机头安装座的动作同步，从而实现第一、第二升降平移机构同步运动，使得机头左右同步运动，左右平衡。

所述左受压带轮15、右受压带轮16、左上带轮17和右上带轮19位于第一传动带轮13的上方，所述右下带轮10和左下带轮18位于第一传动带轮13的下方。

所述侧板100上设有水平滑轨204，所述水平滑轨204位于第一伺服电机5和第二伺服电机6之间，所述水平滑座11水平滑动设置在水平滑轨204上。

所述升降滑座12的顶部和底部分别设有上限位顶轴124和下限位顶轴123，所述平移板位于上限位顶轴124和下限位顶轴123之间。

所述侧板100在第一伺服电机5、第二伺服电机6之间设有左限位顶板107和右限位顶板106，所述水平滑座11位于左限位顶板107和右限位顶板106之间，所述水平滑轨204位于左限位顶板107和右限位顶板106之间，所述左限位顶板107上设有左限位顶轴109，所述右限位顶板106上设有右限位顶轴108。

所述水平滑座11包括两块滑动块105和平移板103，所述两块滑动块105水平滑动设置在水平滑轨204上，所述平移板103和升降滑座12位于两块滑动块105之间，所述两块滑动块105分别与平移板103的左、右两侧连接，所述左上带轮17、左下带轮18、右上带轮19和右下带轮10按长方形的四个角分布在平移板103上。

所述传动带7呈十字状布置在左受压带轮15、左上带轮17、第一传动带轮13、左下带轮18、右受压带轮16、右上带轮19、第二传动带轮14和右下带轮10上。

所述升降滑座12的底部设有两个夹线组件125、126，所述两个夹线组件125分别夹住传动带7的两端，所述夹线组件125包括两个夹线块127、128，两个夹线块127、128夹住传动带7的端部。

所述第一升降平移机构1的第一传动带轮13与第二升降平移机构2的第一传动带轮13通过第一水平传动轴3传动连接，所述第二升降平移机构2的第二传动带轮14与第二升降平移机构2的第二传动带轮14通过第二水平传动轴4传动连接，从而使得第一第二升降平移机构的机头安装座的动作同步。

所述升降滑座12上沿竖直方向设有升降导向块121，所述水平滑座11的两侧设有两个第一导向滚轮131、132和两个第二导向滚轮133、134，所述升降导向块位于第一导向滚轮131、132和第二导向滚轮133、134之间，所述升降导向块分别与第一导向滚轮131、132和第二导向滚轮133、134滚动配合，从而使得升降滑座升降稳定。

本发明双轴柔性运动系统的工作原理是：

当本发明双轴柔性运动系统应用于夹心饼干生产线上，夹心饼干生产线的饼干注心机头同时安装在第一升降平移机构1和第二升降平移机构2的机头安装座101上，夹心饼干生产线上的叠盖机头安装在另一双轴柔性运动系统的第一、第二升降平移机构1、2的机头安装座101上，饼干注心机头在夹心饼干生产线上，向夹心饼干生产线的饼干注入饼芯，叠盖机头在夹心饼干生产线上。本发明双轴柔性运动系统能使得饼干注心机头或叠盖机头沿着类椭圆状的曲线路径运动。

如图13所示，本发明的饼干注心机头在初始点A（最后中间点）开始运动，第一伺服电机5沿逆时针方向转动，而第二伺服电机6停止转动，传动带7向下压左受压带轮15和右受压带轮16，水平滑座11右侧的传动带7的长度变长，左侧的传动带7的长度变短，从而带动升降滑座12下降，且水平滑座11同时往前移动，机头安装座101往前下方方向移动，直到上限位顶轴124碰到平移板103时，机头安装座101已运动至类椭圆曲线路径的最后低点B。

在本发明的饼干注心机头移动至类椭圆曲线路径的最后低点B后，第一伺服电机5和第二伺服电机6同时以相同转速、沿逆时针方向转动，传动带7向下压左受压带轮15和右受压带轮16，第一伺服电机5向上拉动传动带7的第二端，从而带动水平滑座11往前平移,直至机头安装座101移动到类椭圆曲线路径的最前低点C。在饼干注心机头由最后低点B往前移动至最前低点C的过程中，饼干注心机头会往前追赶上饼干生产线的某一排饼干，并处于该排饼干的上方，此时饼干注心机头的移动速度与饼干输送带的饼干的速度相同，饼干注心机头在该排饼干上注芯，过了最前低点C之后，饼干注心机头已经停止注芯。若是叠盖机头在此过程，叠盖机头的动作是，预先捡起后排饼干的叠盖机头会往前追赶上饼干生产线的前排饼干，并处于该排饼干的上方，之后叠盖机头会将后排饼干放置于前排饼干上，从而实现追捡叠盖上料。

在本发明的饼干注心机头移动至类椭圆曲线路径的最前低点C 后，第一伺服电机5停止转动，而第二伺服电机6开始沿逆时针方向转动，第二伺服电机6向上拉动传动带7的第二端，水平滑座11右侧的传动带7的长度变长，左侧的传动带7的长度变短，从而带动升降滑座12上升，且水平滑座11往前移动，机头安装座101往前上方方向移动，直至本发明的饼干注心机头移动至类椭圆曲线路径的最前中间点D。

在本发明的饼干注心机头移动至类椭圆曲线路径的最前中间点D后，第一伺服电机5开始沿顺时针方向转动，而第二伺服电机6则停止转动，第一伺服电机5向上拉动传动带7的第一端，水平滑座11左侧的传动带7的长度变短，水平滑座11右侧的传动带7的长度变长，从而带动升降滑座12上升，且水平滑座11往后移动，机头安装座101往后上方方向移动，直至本发明的饼干注心机头移动至最前高点E。饼干注心机头在该排饼干上注好芯之后，本发明开始带动饼干注心机头往后移动，返回到初始点A。

在本发明的饼干注心机头移动至类椭圆曲线路径的最前高点E后，第一伺服电机5和第二伺服电机6同时沿顺时针方向转动，第一伺服电机5向上拉动传动带7的第一端，传动带7向下压左受压带轮15和右受压带轮16，水平滑座11右侧的传动带7的长度变长，左侧的传动带7的长度变短，从而带动水平滑座11往后平移，机头安装座101往后平移，直至机头安装座101移动至最后高点F。

在本发明的饼干注心机头往后上方方向移动至类椭圆曲线路径的最后高点F后，第一伺服电机5停止转动，而第二伺服电机6开始沿顺时针方向转动，传动带7向下压左受压带轮15和右受压带轮16，水平滑座11右侧的传动带7的长度变长，左侧的传动带7的长度变短，从而带动升降滑座12下降，且水平滑座11往后移动，机头安装座101往后下方方向移动，直至机头安装座101和饼干注心机头回到初始点A（最后中间点A），至此当本发明的饼干注心机头已经走完了一圈，本发明双轴柔性运动系统会带动饼干注心机头周而复始，继续往前追赶下一排饼干，并为下一排饼干注芯。

饼干生产线上的饼干注好心之后，叠盖机头开始工作，另一双轴柔性运动系统带动叠盖机头也作类椭圆曲线路径的运动，所述叠盖机头的具体运动过程与饼干注心机头的运动过程相似，在此不再详细描述。叠盖机头上的抓料机构会在饼干输送带上抓取后排的饼干，然后将该排饼干往前输送，并盖在前排的注好心的饼干上，从而形成夹心饼干，之后叠盖机头再回到初始点A。该双轴柔性运动系统会带动叠盖机头周而复始，继续为饼干输送带上的下一排饼干叠盖。

另外，本发明双轴柔性运动系统还可以做以下的运动。

当第一伺服电机5沿顺时针方向转动，第二伺服电机6同时以相同转速沿逆时针方向转动时，第一伺服电机5向上拉动传动带7的第一端，第二伺服电机6向上拉动传动带7的第二端，从而带动升降滑座12和水平滑座11上升。

当第一伺服电机5沿逆时针方向转动，第二伺服电机6同时以相同转速沿顺时针方向转动时，第一伺服电机5向下拉动传动带7，第二伺服电机6也是向下拉动传动带7，传动带7向下压左受压带轮15和右受压带轮16，从而带动升降滑座12和水平滑座11下降。

本发明的双轴柔性运动系统能带动设备沿着不同的路径运动，不局限于上述类椭圆椭圆曲线路径，例如作单独平移、单独升降、倾斜向上、倾斜向下等运动。

Claims (10)

1.一种双轴柔性运动系统，包括第一伺服电机、第二伺服电机以及第一升降平移机构，所述第一升降平移机构包括侧板、传动带、水平滑座、升降滑座、第一传动带轮以及第二传动带轮，所述第一伺服电机和第二伺服电机设于侧板上，所述第一传动带轮和第二传动带轮一左一右转动设于侧板上，第一伺服电机和第二伺服电机分别驱动第一传动带轮和第二传动带轮转动，所述水平滑座水平滑动设置在侧板上，并位于第一传动带轮和第二传动带轮之间，所述升降滑座上下滑动设置在水平滑座上，所述升降滑座的顶部设有受压带轮，所述水平滑座的左侧转动设有一上一下的左上带轮和左下带轮，所述水平滑座的右侧转动设有一上一下的右上带轮和右下带轮，所述受压带轮位于左上带轮和右上带轮之间，且位于左上带轮和右上带轮上方，所述传动带的一端依次绕过受压带轮、左上带轮、第一传动带轮和左下带轮，并与升降滑座的底部固定连接，所述传动带的另一端依次绕过受压带轮、右上带轮、第二传动带轮和右下带轮，并与升降滑座的底部固定连接。

2.根据权利要求1所述双轴柔性运动系统，其特征是，还包括第二升降平移机构、第一水平传动轴和第二水平传动轴，所述第二升降平移机构与第一升降平移机构结构相同，所述第一升降平移机构与第二升降平移机构一左一右设置，所述第一水平传动轴和第二水平传动轴位于第一升降平移机构与第二升降平移机构之间，所述第一水平传动轴的两端分别与第一升降平移机构的第一传动带轮、第二升降平移机构的第一传动带轮传动连接，所述第二水平传动轴的两端分别与第一升降平移机构的第二传动带轮、第二升降平移机构的第二传动带轮传动连接。

3.根据权利要求1所述双轴柔性运动系统，其特征是，所述升降滑座的顶部的左、右两侧设有所述受压带轮。

4.根据权利要求1所述双轴柔性运动系统，其特征是，所述侧板上设有水平滑轨，所述水平滑轨位于第一伺服电机和第二伺服电机之间，所述水平滑座水平滑动设置在水平滑轨上。

5.根据权利要求2所述双轴柔性运动系统，其特征是，所述左上带轮和右上带轮位于第一传动带轮的上方，所述右下带轮和左下带轮位于第一传动带轮的下方。

6.根据权利要求2所述双轴柔性运动系统，其特征是，所述升降滑座位于左上带轮和右上带轮之间、且位于左下带轮和右下带轮之间。

7.根据权利要求1所述双轴柔性运动系统，其特征是，所述侧板在第一伺服电机、第二伺服电机之间设有左限位顶板和右限位顶板，所述水平滑轨位于左限位顶板和右限位顶板之间，所述左限位顶板上设有左限位顶轴，所述右限位顶板上设有右限位顶轴。

8.根据权利要求2所述双轴柔性运动系统，其特征是，所述水平滑座包括两块滑动块和平移板，所述两块滑动块水平滑动设置在水平滑轨上，所述平移板和升降滑座位于两块滑动块之间，所述两块滑动块分别与平移板的左、右两侧连接，所述左上带轮、左下带轮、右上带轮和右下带轮按长方形的四个角分布在平移板上。

9.根据权利要求8所述双轴柔性运动系统，其特征是，所述升降滑座上沿竖直方向设有升降导向块，所述水平滑座的两侧设有第一导向滚轮和第二导向滚轮，所述升降导向块位于第一导向滚轮和第二导向滚轮之间，所述升降导向块分别与第一导向滚轮和第二导向滚轮滚动配合。

10.根据权利要求9所述双轴柔性运动系统，其特征是，所述升降滑座设于水平滑轨与平移板之间，而且位于两块滑动块之间。

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