CN202507817U - 新型3/3-rprs六自由度机器人手臂雕刻机构 - Google Patents

Abstract

一种能够同时实现平面，立体浮雕和三维立体雕刻的新型3/3-RPRS六自由度机器人手臂雕刻机构。它是由三个结构相同的机器人手臂和支架构成的。机器人手臂是由转动副，移动副，转动副，球副依次连接构成具有两自由度的机构。每个机器人手臂由上下两电动机驱动和控制，实现移动平台六自由度的空间运动，带动雕刻刀按预定轨迹运动雕刻。

Description

新型3/3-RPRS六自由度机器人手臂雕刻机构

所属技术领域

[0001] 本实用新型涉及ー种新型机器人机构的运动仿真，通过对不同机械部件的控制和配合实现六个自由度上的自由运动，从而带动雕刻刀实现ニ維和三维雕刻。

背景技术

[0002] 并联机器人具有结构简单、刚度好、定位精度高、动态响应快等优良特性，弥补了串联机器人的不足，特别适用于高精度、大载荷且工作空间较小的场合。在机械加工、军事等领域有着广阔的应用前景。所以，对其进行全面而系统的研究并推向实际应用，具有重要的理论意义和实用价值。目前，近年来成为机器人研究領域的ー个热点，其应用也日益广泛，应用领域不断扩展。

[0003] 现在普遍的电脑雕刻机由计算机，雕刻机控制器，雕刻机主机三部分组成。工作原 理：是通过计算机内配置的专用雕刻软件进行设计和排版，并由计算机把设计与排版的信息自动传送至雕刻机控制器中，再由控制器把这些信息转化成能驱动步进电机或伺服电机的带有功率的信号（脉冲串），控制雕刻机主机生成X，Y，Z三轴的雕刻走刀路基径。同吋，雕刻机上的高速旋转雕刻头，通过按加工材质配置的刀具，对固定于主机工作台上的加工材料进行切削，即可雕刻出在计算机中设计的各种平面或立体的浮雕图形及文字，实现雕刻自动化作业。

[0004]目前雕刻机主要有两种类型。一种适用于雕刻平面和立体的浮雕图形和文字，另ー种用于雕刻三维立体雕塑品。这两种雕刻机的结构和原理完全不同，一台雕刻机不能够同时完成平面雕刻和三维立体雕刻。

[0005] 而且，三维立体雕刻机存在的问题是雕刻对象需要有相应的两端固定结构，需要进行后期的再处理。

发明内容

[0006] 为了解决一台雕刻机不能够同时完成平面和三维立体雕刻，以及三维立体雕刻机需两端固定结构。本适用新型雕刻机将六自由度机器人应用于雕刻，能够同时实现平面和中小型三维立体雕刻，还解决了三维立体雕刻需两端固定的问题，只需进行单端固定即可。

[0007] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本六自由度雕刻机基本结构为三个机器人手臂，上下支架座，连杆和一个移动平台组成。三个机器人手臂结构相同，是由上轴承座，下轴承座，电动机座，丝杆，支撑杆，导轨，滑块，机器人手臂肘关节，机器人手臂球关节组成。丝杆上下端分别穿过上下轴承座的中部的通孔，丝杆中心轴线和轴承座孔的中心轴线重合。丝杆与轴承座孔之间安装角接触球轴承，保证丝杆的自由转动。导轨两端为螺纹结构。两根导轨杆分别穿过上下轴承座的两端对称的通孔，用螺母固定。两根导轨杆和丝杆的中心轴线相互平行，两导轨杆关于丝杆中心轴线对称。滑块上的三个通孔分别穿过丝杆和两导轨杆，滑块上三通孔的中心轴线分别于丝杆和导轨杆的中心轴线重合，滑块与丝杆是螺纹连接，滑块可以沿着丝杆轴线方向移动。滑块上的细杆端和肘关节上臂杆状端用一连杆连接。连杆的中心轴线与滑块，肘关节上臂的杆状端中心轴线重合，且为螺纹连接，可以自由调节长度。肘关节上臂与肘关节下臂通过销钉连接，肘关节上臂和下臂可以绕销钉中心轴线自由转动。肘关节下臂另一端通过连杆与球关节的杆状端连接。连接方式与上述滑块和肘关节上臂的连接方式相同。移动平板为正六边形板，相间三边处有斜板，斜板与正六边形板呈120度。斜板上有圆形通孔。移动平台与三个球关节下臂通过通孔进行螺栓连接。移动平台与发动机通过螺钉连接，发动机带动雕刻刀转动，进行雕刻。每个机器人手臂丝杆上端的支承座穿过支撑架处通孔，中心轴线重合。支承座，支撑架和电机架通过四个通孔进行螺栓连接。

[0008] 轴承架有两伸出端，夹角为60度。上部三个轴承架伸出端相互之间通过连杆结构连接，连接方式为螺栓连接。下部支架结构与上述的结构形式相同。为了加强支架的稳定性，在每两丝杆之间安装两支撑杆，支撑杆中心轴线与丝杆中心轴线平行。支 撑杆上下两端为螺纹结构，通过螺母与上下连杆连接。

[0009] 本实用新型的有益效果是，可以带动雕刻刀在空间内进行任意轨迹的运动，从而同时实现平面和立体浮雕，三维立体雕刻。并且，可以根据被雕刻对象的形态体积方便的调节支架的大小，适用范围广。此外，三维立体雕刻对象不需要两端固定结构，只须单端固定。

附图说明

[0010] 下面结合附图和实施实例对本实用新型进ー步说明。

[0011] 图I是本实用新型的机器人手臂滑动副装配图。

[0012] 图2是本实用新型机器人支架装配图。

[0013] 图3是本实用新型机器人臂肘关节主视图。

[0014] 图4是图3的俯视图。

[0015] 图5是机器人臂机构运动简图。

[0016] 图6是机器人臂手肘的主视图。

[0017] 图7是机器人臂手肘的俯视图。

[0018] 图8是机器人臂球关节杆的主视图。

[0019] 图9是本实用新型的效果图。

[0020] 图I中I.下支架座，2.角接触轴承，3.丝杆，4.导轨，5.螺母，6.弹簧垫片，7.下轴承座，8.直线运动轴承，9.滑块，10.上轴承座，11.上支架座，12.角接触轴承，13.电机座，14.内六角螺母。

[0021] 图2中I.上支架座，2.下支架座，3.螺栓，4.螺母，5.弹簧垫片，6.弹簧垫片，

7.定位销，8.支撑杆，9.螺母，10.弹簧垫片，11.连接板。

[0022] 图4中I.机器人手臂肘关节上臂，2.滚针轴承，3.机器人手臂肘关节下臂，4.销轴，5.开尾销

具体实施方式

[0023] 支架上下的电动机通过转速配合，实现滑块1-9沿着导轨1-4在丝杆1-3上下移动。肘关节的上臂4-1与滑块1-9以连杆连接。所以，肘关节上臂4-1与滑块1-9保持相对静止，随着滑块19 一起上下移动。肘关节下臂4-3与肘关节上臂4-1以销轴4-4和4-2滚针轴承连接，肘关节下臂4-4随着肘关节上臂4-1的上下移动，绕销轴4-4自由转动。肘关节下臂4-4与球关节杆8以连杆连接，球关节杆另ー球面端与机器人手肘6 以球面副形式连接。球关节随着肘关节下臂的平面运动做空间运动。手肘6与移动平台以螺钉的方式固定连接。所以，通过三个机器人手臂的运动配合，便可以实现移动平台按预定轨迹在空间中运动，带动雕刻刀进行雕刻作业。机构运动简图如图5所示。

Claims (3)

1. ー种六自由度机器人手臂雕刻机，所述雕刻机由三个机器人手臂，上下支架座，支撑杆，连杆和一个移动平台组成，三个机器人手臂结构相同，是由上轴承座（1-10)，下轴承座(1-7)，电动机座（1-13)，丝杆（1-3)，导轨（1-4)，滑块（1-9)，机器人手臂肘关节，机器人手臂球关节组成，其特征是：丝杆上下端分别穿过上下轴承座的中部的通孔，丝杆中心轴线和轴承座孔的中心轴线重合；丝杆与轴承座孔之间安装角接触球轴承，保证丝杆的自由转动；导轨两端为螺纹结构；两根导轨杆分别穿过上下轴承座的两端对称的通孔，用螺母固定；两根导轨杆和丝杆的中心轴线相互平行，两导轨杆关于丝杆中心轴线对称；滑块上的三个通孔分别穿过丝杆和两导轨杆，滑块上三通孔的中心轴线分别于丝杆和导轨杆的中心轴线重合，滑块与丝杆是螺纹连接，滑块可以沿着丝杆轴线方向移动；滑块上的细杆端和肘关节上臂杆状端用一连杆连接；连杆的中心轴线与滑块，肘关节上臂的杆状端中心轴线重合，且为螺纹连接，可以自由调节长度；肘关节上臂与肘关节下臂通过销钉连接，肘关节上臂和下臂可以绕销钉中心轴线自由转动肘关节下臂另一端通过连杆与球关节的杆状端连接；连接方式与上述滑块和肘关节上臂的连接方式相同；移动平板为正六边形板，相间三边处有斜板，斜板与正六边形板呈120度；斜板上有圆形通孔；移动平台与三个球关节下臂通过通孔进行螺栓连接；移动平台与发动机通过螺钉连接，发动机带动雕刻刀转动，进行雕刻。每个机器人手臂丝杆上端的支承座穿过支撑架处通孔，中心轴线重合；支承座，支撑架和电机架通过四个通孔进行螺栓连接。轴承架有两伸出端，夹角为60度；上部三个轴承架伸出端相互之间通过连杆结构连接，连接方式为螺栓连接；下部支架结构与上述的结构形式相同；为了加强支架的稳定性，在每两丝杆之间安装两支撑杆，支撑杆中心轴线与丝杆中心轴线平行；支撑杆上下两端为螺纹结构，通过螺母与上下连杆连接。

2.根据权利要求I所述的六自由度机器人手臂雕刻机，其特征是：机器人手臂上部电动机轴与丝杆连接，带动丝杆转动；机器人手臂下部电动机轴与下轴承座连接，带动导轨转动；通过调节两电动机的转速，调节滑块上下移动速度。

3.根据权利要求I所述的六自由度机器人手臂雕刻机，其特征是：三机器人手臂通过支架座和连杆连接，机器人手臂由转动副，移动副，转动副，球副依次连接构成具有两自由度的机构，三机器人臂共同作用实现移动平台的六自由度空间运动。