CN202846241U

CN202846241U - 平移系统

Info

Publication number: CN202846241U
Application number: CN 201220473321
Authority: CN
Inventors: 闵继江; 唐宁; 曲东升; 李长峰; 许国华
Original assignee: Changzhou Mingseal Robotic Technology Co Ltd
Current assignee: Changzhou Mingseal Robotic Technology Co Ltd
Priority date: 2012-09-17
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2022-09-17

Abstract

本实用新型公开了一种平移系统，包括平移机构和控制机构；平移机构包括基板，穿过基板并与基板转动连接的第一转轴和第二转轴，位于基板前侧的第一连杆、第二连杆和摆杆，安装在摆杆头部的执行单元，以及位于基板后侧的传动装置、驱动装置和电控装置；驱动装置和执行单元均与电控装置电连接；控制机构包括PCB板及设置在PCB板上的主控模块、传感模块、驱动模块、输出模块和通信模块；驱动模块的输出端与平移机构的电控装置电连接。本实用新型简化了结构，提高了机构的运行速度，降低了机构的噪音。

Description

平移系统

技术领域

本实用新型涉及一种平移系统。

背景技术

自动化技术是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程。自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。

对于大多数自动化设备，比如自动化流水线设备，平移机构是其中必不可少的构件。目前使用较多的一种平移机构是采用多个气缸或电机来驱动平行四边形摆杆做二维复合运动，从而实现对物件的搬运工作。这种结构的平移机构由于驱动部件多，各驱动部件之间的动作需要保持一致，因此机构的运行速度较低，噪音较大。同时，现有的很多类似驱动机构的电控机构互换性和移植性差，灵活性不够，因此开发周期长，开发成本高。而且现有的一些电控机构都是采用的基本的通信协议，兼容性差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种运行速度快，噪音小的平移系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型所提供的技术方案是：一种平移系统，包括平移机构和控制机构；所述平移机构包括基板，穿过基板并与基板转动连接的第一转轴和第二转轴，位于基板前侧的第一连杆、第二连杆和摆杆，安装在摆杆头部的执行单元，以及位于基板后侧的传动装置、驱动装置和电控装置；所述第一连杆和第二连杆平行设置；所述第一连杆的一端和第二连杆的一端分别与第一转轴和第二转轴固定连接，第一连杆的另一端和第二连杆的另一端均与摆杆的中部和尾部铰接；所述驱动装置驱动传动装置带动第一转轴和第二转轴同步转动；所述驱动装置和电控装置均安装在基板上；所述驱动装置和执行单元均与电控装置电连接；所述控制机构包括PCB板及设置在PCB板上的主控模块、传感模块、驱动模块、输出模块和通信模块；所述主控模块为机构核心；所述传感模块的输入端连接传感器，输出端连接主控模块的输入端；所述驱动模块的输入端连接主控模块的输出端，驱动模块的输出端与平移机构的电控装置电连接；所述输出模块的输入端连接主控模块的输出端；所述通信模块与上位机通过工业总线通信连接。

所述平移机构的驱动装置包括电机和电机支架；所述电机支架固定在基板上，电机固定在电机支架上；所述传动装置包括第一带轮、第二带轮、第三带轮和同步带；所述第三带轮固定在电机的输出轴上；所述同步带环绕第一带轮、第二带轮和第三带轮；所述电机与电控装置电连接；所述控制机构中通信模块与上位机通信的工业总线包括RS485总线或者CAN总线。

所述平移机构还包括安装在基板后侧的压紧装置；所述压紧装置压紧同步带，使同步带紧绕第一带轮、第二带轮和第三带轮。

所述平移机构的压紧装置包括轴和轴承；所述轴安装在基板上；所述轴承安装在轴上，并压紧同步带。

所述平移机构的电控装置包括电控板和电控板支架；所述电控板支架固定在基板上，电控板固定在电控板支架上；所述驱动装置和执行单元均与电控板电连接；所述控制机构的驱动模块与电控板电连接。

所述平移机构的执行单元包括真空吸头或气动夹爪。

所述平移机构还包括固定在基板前侧的两个限位螺柱；所述两个限位螺柱均位于第一连杆的外侧；所述两个限位螺柱限制第一连杆两个方向的转动行程。

所述平移机构还包括固定在基板前侧的光电开关和固定在摆杆上的光电挡片；所述光电开关和光电挡片均位于第一连杆的内侧；所述光电开关与电控装置电连接。

所述平移机构还包括前罩壳、支柱、钣金支架和电机罩壳；所述前罩壳固定在基板的前侧；所述支柱固定在驱动装置上，钣金支架固定在支柱上，电机罩壳固定在钣金支架上；所述电机罩壳设有散热孔。

采用了上述技术方案后，本实用新型具有以下的有益效果：（1）本实用新型通过一个电机驱动摆杆做二维复合运动，简化了结构，提高了机构的运行速度，降低了机构的噪音。

（2）本实用新型与平移机构配合的控制机构结构简单，驱动模块具有互换性，可以根据实际电机的参数选择驱动模块，因此本实用新型的平移系统可以应用于自动化生产线、机器人等机电一体化设备中，具有很好的互换性、操作性，移植性、灵活性，可以实现单轴模块的重构，同时缩短开发时间，减少成本。

（3）本实用新型的控制机构还可以与上位机通信，然后通过工业总线中的RS485或者CAN总线实现组网连接，其中RS485总线最多可以扩展31个轴，CAN总线可以扩展255个轴，因此能很好的用于需要多个单电机驱动平移机构的场合，比如自动化生产线，通过上位机，比如PLC、PC或其他控制系统等来控制多个平移机构的动作。

（4）本实用新型的控制机构采用的RS485通信协议支持包括MODBUS-CRC、SUM校验和MODBUS-LRC、异或校验等多种协议，兼容性良好。

（5）本实用新型的平移系统采用uC-OS主循环，工作方法设置科学合理，可以实现多任务并行运行，实现实时控制。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1为本实用新型的平移机构的结构示意图。

图2为图1去除前罩壳和电机罩壳后的结构示意图。

图3为图2的左视图。

图4为图2的仰视图。

图5为图2去除驱动装置、电控装置、支柱和钣金支架后的右视图。

图6为本实用新型的平移机构的执行单元的运动轨迹示意图。

图7为本实用新型的控制机构的原理图。

图8为将本实用新型组网运行时的原理图。

附图中的标号为：

基板1、第一转轴2、第二转轴3、第一连杆4、第二连杆5、摆杆6、第一带轮7、第二带轮8、第三带轮9、驱动装置10、电机10-1、电机支架10-2、同步带11、压紧装置12、轴12-1、轴承12-2、电控装置13、电控板13-1、电控板支架13-2、限位螺柱14、光电开关15、光电挡片16、前罩壳17、支柱18、钣金支架19、电机罩壳20、散热孔20-1；

初始工位a、吸取工位b、释放工位c；

主控模块21、传感模块22、驱动模块23、输出模块24、通信模块25、上位机26。

具体实施方式

（实施例1）

本实施例的平移系统包括平移机构和控制机构。

见图1至图5，平移机构包括基板1、第一转轴2、第二转轴3、第一连杆4、第二连杆5、摆杆6、传动装置、驱动装置10、压紧装置12、电控装置13、限位螺柱14、光电开关15、光电挡片16、前罩壳17、支柱18、钣金支架19、电机罩壳20和执行单元。

第一转轴2和第二转轴3穿过基板1并与基板1转动连接。

第一连杆4、第二连杆5和摆杆6位于基板1的前侧。第一连杆4和第二连杆5平行设置。第一连杆4的一端和第二连杆5的一端分别与第一转轴2和第二转轴3固定连接，第一连杆4的另一端和第二连杆5的另一端均与摆杆6的中部和尾部铰接。执行单元安装在摆杆6头部。限位螺柱14设有两个。两个限位螺柱14固定在基板1前侧，并位于第一连杆4的外侧。两个限位螺柱14限制第一连杆4两个方向的转动行程。光电开关15固定在基板1前侧，光电挡片16固定在摆杆6上。光电开关15和光电挡片16均位于第一连杆4的内侧。前罩壳17固定在基板1的前侧。

传动装置、驱动装置10、压紧装置12和电控装置13位于基板1的后侧。传动装置包括第一带轮7、第二带轮8、第三带轮9和同步带11。驱动装置10包括电机10-1和电机支架10-2。电机支架10-2固定在基板1上，电机10-1固定在电机支架10-2上。第一带轮7和第二带轮8分别固定在第一转轴2和第二转轴3上。第三带轮9固定在电机10-1的输出轴上。同步带11环绕第一带轮7、第二带轮8和第三带轮9。压紧装置12包括轴12-1和轴承12-2。轴12-1安装在基板1上。轴承12-2安装在轴12-1上，并压紧同步带11，使同步带11紧绕第一带轮7、第二带轮8和第三带轮9。电控装置13包括电控板13-1和电控板支架13-2。电控板支架13-2固定在基板1上，电控板13-1固定在电控板支架13-2上。执行单元为真空吸头或者气动夹爪。驱动装置10的电机10-1、光电开关15和执行单元均与电控板13-1电连接。支柱18固定在驱动装置10上，钣金支架19固定在支柱18上，电机罩壳20固定在钣金支架19上。电机罩壳20设有散热孔20-1。

见图6，平移机构的动作流程为：真空吸头停留在初始工位a→检测到物料到位（无物料信号，则在初始工位a等待）→真空吸头移动到吸取工位b吸取物料（如果没有将物料吸取起来，或吸取时掉落要重新吸取）→回到初始工位a，等待释放工位c信号，检测到可以移动到释放工位c的信号（无释放工位c的信号，则在初始工位a等待）→真空吸头移动到释放工位c释放吸取的物料→回到初始工位a，等待下一循环。

见图7，控制机构包括PCB板和设置在PCB板上的主控模块21、传感模块22、驱动模块23、输出模块24和通信模块25。主控模块21为机构核心，负责协调处理各个模块的任务。传感模块22的输入端连接传感器，输出端连接主控模块21的输入端，负责转换传感器输入信号。驱动模块23的输入端连接主控模块21的输出端，驱动模块23的输出端与平移机构的电控装置13的电控板13-1电连接，驱动模块23负责将主控系统的控制信号转化为电机的驱动信号，此模块具有互换性，可以根据实际电机的参数选择驱动模块。输出模块24的输入端连接主控模块1的输出端，负责通用I/O驱动输出。通信模块25与上位机26通信连接，传递数据指令。

本平移系统可以有两种工作方式。第一种：自动控制。主控模块21可以通过判断传感模块22的输入信号来自动启动系统运行任务；第二种：组网控制。组网控制时构成的多平移系统如图8所示，上位机26可以通过工业总线直接控制多个平移系统，工业总线包括RS485总线或者CAN总线。

平移系统，包括以下步骤：

①平移系统初始化；平移系统上电后，进行初始化，包括读取flash预存数据。

②进入uC-OS主循环，为实现控制系统实时通信，并且能够多任务并行运行，增加实时操作系统uC-OS II，进行任务管理；

③创建平移系统主任务和各并行的电机控制任务；通信任务为平移系统主任务，各并行的电机控制任务由主任务接收相关的指令启动；

④接收来自上位机26的命令，进行解析，分解成各种指令任务；这里的指令任务包括各类常用的指令，比如读线圈指令、写线圈指令、读单个或多个寄存器指令、写单个寄存器指令、广播指令、查询指令、无效指令和故障指令等。

⑤平移系统执行指令任务和各并行的电机控制任务；

⑥执行完成后，平移系统待机，等待下次通信指令到来。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种平移系统，其特征在于：包括平移机构和控制机构；所述平移机构包括基板（1），穿过基板（1）并与基板（1）转动连接的第一转轴（2）和第二转轴（3），位于基板（1）前侧的第一连杆（4）、第二连杆（5）和摆杆（6），安装在摆杆（6）头部的执行单元，以及位于基板（1）后侧的传动装置、驱动装置（10）和电控装置（13）；所述第一连杆（4）和第二连杆（5）平行设置；所述第一连杆（4）的一端和第二连杆（5）的一端分别与第一转轴（2）和第二转轴（3）固定连接，第一连杆（4）的另一端和第二连杆（5）的另一端均与摆杆（6）的中部和尾部铰接；所述驱动装置（10）驱动传动装置带动第一转轴（2）和第二转轴（3）同步转动；所述驱动装置（10）和电控装置（13）均安装在基板（1）上；所述驱动装置（10）和执行单元均与电控装置（13）电连接；所述控制机构包括PCB板及设置在PCB板上的主控模块（21）、传感模块（22）、驱动模块（23）、输出模块（24）和通信模块（25）；所述主控模块（21）为机构核心；所述传感模块（22）的输入端连接传感器，输出端连接主控模块（21）的输入端；所述驱动模块（23）的输入端连接主控模块（21）的输出端，驱动模块（23）的输出端与平移机构的电控装置（13）电连接；所述输出模块（24）的输入端连接主控模块（21）的输出端；所述通信模块（25）与上位机（26）通过工业总线通信连接。

2.根据权利要求1所述的平移系统，其特征在于：所述平移机构的驱动装置（10）包括电机（10-1）和电机支架（10-2）；所述电机支架（10-2）固定在基板（1）上，电机（10-1）固定在电机支架（10-2）上；所述传动装置包括第一带轮（7）、第二带轮（8）、第三带轮（9）和同步带（11）；所述第三带轮（9）固定在电机（10-1）的输出轴上；所述同步带（11）环绕第一带轮（7）、第二带轮（8）和第三带轮（9）；所述电机（10-1）与电控装置（13）电连接；所述控制机构中通信模块（25）与上位机（26）通信的工业总线包括RS485总线或者CAN总线。

3.根据权利要求2所述的平移系统，其特征在于：所述平移机构还包括安装在基板（1）后侧的压紧装置（12）；所述压紧装置（12）压紧同步带（11），使同步带（11）紧绕第一带轮（7）、第二带轮（8）和第三带轮（9）。

4.根据权利要求3所述的平移系统，其特征在于：所述平移机构的压紧装置（12）包括轴（12-1）和轴承（12-2）；所述轴（12-1）安装在基板（1）上；所述轴承（12-2）安装在轴（12-1）上，并压紧同步带（11）。

5.根据权利要求1所述的平移系统，其特征在于：所述平移机构的电控装置（13）包括电控板（13-1）和电控板支架（13-2）；所述电控板支架（13-2）固定在基板（1）上，电控板（13-1）固定在电控板支架（13-2）上；所述驱动装置（10）和执行单元均与电控板（13-1）电连接；所述控制机构的驱动模块（23）与电控板（13-1）电连接。

6.根据权利要求1所述的平移系统，其特征在于：所述平移机构的执行单元包括真空吸头或气动夹爪。

7.根据权利要求1所述的平移系统，其特征在于：所述平移机构还包括固定在基板（1）前侧的两个限位螺柱（14）；所述两个限位螺柱（14）均位于第一连杆（4）的外侧；所述两个限位螺柱（14）限制第一连杆（4）两个方向的转动行程。

8.根据权利要求1所述的平移系统，其特征在于：所述平移机构还包括固定在基板（1）前侧的光电开关（15）和固定在摆杆（6）上的光电挡片（16）；所述光电开关（15）和光电挡片（16）均位于第一连杆（4）的内侧；所述光电开关（15）与电控装置（13）电连接。

9.根据权利要求1所述的平移系统，其特征在于：所述平移机构还包括前罩壳（17）、支柱（18）、钣金支架（19）和电机罩壳（20）；所述前罩壳（17）固定在基板（1）的前侧；所述支柱（18）固定在驱动装置（10）上，钣金支架（19）固定在支柱（18）上，电机罩壳（20）固定在钣金支架（19）上；所述电机罩壳（20）设有散热孔（20-1）。