CN203600247U - 三次元驱动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三次元驱动机构包括机架、第一驱动器、第一滑座、第二驱动器、第二滑座、第三驱动器及第三滑座，第一驱动器、第二驱动器及第三驱动器均固定安装于机架上，第一滑座连接于第一驱动器的输出端，第二滑座连接于第二驱动器的输出端、第三滑座连接于第三驱动器的输出端，第一驱动器驱使第一滑座沿水平方向滑动，第二驱动器驱使第二滑座沿垂直于第一滑座的滑动方向滑动，第三驱动器驱使第三滑座沿垂直于第一滑座及第二滑座的滑动方向滑动，手臂连接于第一滑座、第二滑座及第三滑座，第一滑座、第二滑座及第三滑座带动手臂沿上述三个相互垂直的方向移动。从而实现三轴联动驱动，且具有结构简单紧凑、运动精度高及功能完善的优点。

Description

三次元驱动机构

技术领域

本实用新型涉及工业机械手领域，尤其涉及一种三次元驱动机构。

背景技术

在现今的生活上，科技日新月益的进展之下，机械手已经广泛应用于生活中的各个领域，机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

但是，现有的工业机械手的驱动机构存在结构复杂、维护困难、运动误差大及功能单一的缺点，仅能实现单轴或二轴驱动，使得机械手的工作极为不稳定，大大影响了机械手所移送的工件的加工质量，已经远远满足不了自动化生产的发展趋势，严重影响了加工过程自动化和无人化生产的发展。

因此，急需要一种三次元驱动机构来克服上述存在的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单紧凑、易维护、运动精度高、能够实现三轴联动驱动及功能完善的三次元驱动机构。

为实现上述的目的，本实用新型提供了一种三次元驱动机构，安装于伺服送料机械手中驱使手臂的多工位移动，其中，该三次元驱动机构包括机架、第一驱动器、第一滑座、第二驱动器、第二滑座、第三驱动器及第三滑座，所述第一驱动器、第二驱动器及第三驱动器均固定安装于所述机架上，所述第一滑座连接于所述第一驱动器的输出端，所述第二滑座连接于所述第二驱动器的输出端、所述第三滑座连接于所述第三驱动器的输出端，所述第一驱动器驱使所述第一滑座沿水平方向滑动，所述第二驱动器驱使所述第二滑座沿垂直于所述第一滑座的滑动方向滑动，所述第三驱动器驱使所述第三滑座沿垂直于所述第一滑座及第二滑座的滑动方向滑动，所述手臂连接于所述第一滑座、第二滑座及第三滑座，所述第一滑座、第二滑座及第三滑座带动所述手臂沿上述三个相互垂直的方向移动。

较佳地，所述三次元驱动机构还包括第一螺杆及第一导轨，所述第一螺杆平行于所述第一滑座的滑动方向设置，且所述第一螺杆连接于所述第一驱动器的输出端，所述第一滑座的底部呈螺纹套设于所述第一螺杆，所述第一导轨沿平行于所述第一螺杆的方向固定设于所述机架上且分别位于所述第一螺杆的两侧，所述第一滑座的底部还设有与所述第一导轨滑动配合的第一滑块。

较佳地，所述第一滑座固定设有平行于所述第二滑座的滑动方向的第一滑杆，所述第一滑杆滑动设有第四滑座，所述第四滑座固定设有平行于所述第三滑座的滑动方向的第二滑杆，所述手臂滑动设于所述第二滑杆。

较佳地，所述三次元驱动机构还包括驱动齿轮、条形齿及第二导轨，所述驱动齿轮连接于所述第二驱动器的输出端，所述条形齿平行于所述第二滑座的滑动方向且与所述驱动齿轮相互啮合的设于所述驱动齿轮的上下两侧，且所述条形齿远离所述驱动齿轮的一端固定连接于所述第二滑座，所述第二导轨沿平行于所述条形齿的方向设于所述机架上，所述第二滑座固定设有与所述第二导轨滑动配合的第二滑块，所述手臂连接于所述第二滑座的顶端。

较佳地，所述三次元驱动机构还包括第二螺杆及第三导轨，所述第二螺杆平行于所述第三滑座的滑动方向设置，且所述第二螺杆连接于所述第三驱动器的输出端，所述第三滑座的侧部呈螺纹套设于所述第二螺杆，所述第三导轨沿平行于所述第二螺杆的方向固定设于所述机架上且分别位于所述第二螺杆的两侧，所述第三滑座还设有与所述第三导轨滑动配合的第三滑块。

较佳地，所述三次元驱动机构还包括第四导轨及第三滑杆，所述第四导轨沿平行于所述第二导轨的方向设于所述第三滑座，所述第三滑杆呈平行于所述第二螺杆设置，且所述第三滑杆的底端具有与所述第四导轨滑动配合的第四滑块，所述第三滑杆的顶端具有一承载座，所述手臂呈滑动的承载于所述承载座，所述第二滑座还固定设有滑套，所述滑套呈滑动的套设于所述第三滑杆。

较佳地，所述手臂沿平行于所述第一螺杆的方向滑动的承载于所述承载座。

较佳地，所述机架上还设有第四驱动器，所述第四驱动器的输出端连接于所述第三滑座，所述第四驱动器驱使所述第三滑座沿平行于所述第二螺杆的方向滑动。

较佳地，所述第四驱动器为直线驱动器，所述第四驱动器沿平行于所述第二螺杆的方向固定设于所述机架上。

较佳地，所述第一驱动器、第二驱动器及第三驱动器均为旋转驱动器。

与现有技术相比，由于本实用新型的三次元驱动机构的第一驱动器、第二驱动器及第三驱动器均固定安装于机架上，第一滑座连接于第一驱动器的输出端，第二滑座连接于第二驱动器的输出端、第三滑座连接于第三驱动器的输出端，第一驱动器驱使第一滑座沿水平方向滑动，第二驱动器驱使第二滑座沿垂直于第一滑座的滑动方向滑动，第三驱动器驱使第三滑座沿垂直于第一滑座及第二滑座的滑动方向滑动，手臂连接于第一滑座、第二滑座及第三滑座，第一滑座、第二滑座及第三滑座带动手臂沿上述三个相互垂直的方向移动。从而使得本实用新型的三次元驱动机构能够实现三轴联动驱动，且具有结构简单紧凑、易维护、运动精度高及功能完善的优点。

附图说明

图1为本实用新型的三次元驱动机构的立体组合示意图。

图2为本实用新型的三次元驱动机构拆除部分架体后的立体组合示意图。

图3为图2另一视角的立体组合示意图。

具体实施方式

为了详细说明本实用新型的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。

请参阅图1至图3，本实用新型的三次元驱动机构100，安装于伺服送料机械手(图中未示)中驱使手臂(图中未示)的多工位移动，其中，本实用新型的三次元驱动机构100包括机架11、第一驱动器12、第一滑座13、第二驱动器14、第二滑座15、第三驱动器16及第三滑座17，第一驱动器12、第二驱动器14及第三驱动器16均固定安装于机架11上，在本实施例中，较优是，第一驱动器12、第二驱动器14及第三驱动器16均为旋转驱动器，更进一步的，第一驱动器12、第二驱动器14及第三驱动器16均优选为伺服电机；第一滑座13连接于第一驱动器12的输出端，第二滑座15连接于第二驱动器14的输出端、第三滑座17连接于第三驱动器16的输出端，第一驱动器12驱使第一滑座13沿水平方向滑动，第二驱动器14驱使第二滑座15沿垂直于第一滑座13的滑动方向滑动，第三驱动器16驱使第三滑座17沿垂直于第一滑座13及第二滑座15的滑动方向滑动，手臂连接于第一滑座13、第二滑座15及第三滑座17，第一滑座13、第二滑座15及第三滑座17带动手臂沿上述三个相互垂直的方向移动，具体地，第一驱动器12驱使第一滑座13沿X轴方向滑动以带动手臂沿X轴方向的移动，第二驱动器14驱使第二滑座15沿Y轴方向滑动以带动手臂沿Y轴方向的移动，第三驱动器16驱使第三滑座17沿Z轴方向滑动以带动手臂沿Z轴方向的移动，从高精度的传送及臂轴的沿三轴方向联动。更具体地，如下：

其中，本实用新型的三次元驱动机构100还包括第一螺杆18及第一导轨19，第一螺杆18平行于第一滑座13的滑动方向设置，且第一螺杆18连接于第一驱动器12的输出端，第一驱动器12通过传送带121带动第一螺杆18的转动，第一滑座13的底部呈螺纹套设于第一螺杆18，以将第一驱动器12输出的旋转运动转换为直线运动，第一导轨19沿平行于第一螺杆18的方向固定设于机架11上且分别位于第一螺杆18的两侧，第一滑座13的底部还设有与第一导轨19滑动配合的第一滑块131，使得第一滑座13能够平稳、高精度的运动。具体地，第一滑座13固定设有平行于第二滑座15的滑动方向(Y轴方向)的第一滑杆21，第一滑杆21滑动设有第四滑座22，通过第一滑杆21提供给第四滑座22一沿Y轴方向的导向，第四滑座22固定设有平行于第三滑座17的滑动方向的第二滑杆23，手臂滑动设于第二滑杆23，通过第二滑杆23提供给手臂一沿Z轴方向的滑动方向。

同时，本实用新型的三次元驱动机构100还包括驱动齿轮24、条形齿25及第二导轨26，驱动齿轮24连接于第二驱动器14的输出端，条形齿25平行于第二滑座15的滑动方向且与驱动齿轮24相互啮合的设于驱动齿轮24的上下两侧，且条形齿25远离驱动齿轮24的一端固定连接于第二滑座15，第二导轨26沿平行于条形齿25的方向设于机架11上，第二滑座15固定设有与第二导轨26滑动配合的第二滑块151，手臂连接于第二滑座15的顶端，即通过驱动齿轮24与条形齿25的啮合传动，将第二驱动器14输出的旋转运动转换为直线运动，再由条形齿25带动第二滑座15沿Y轴方向的滑动，由第二滑座15驱使手臂沿Y轴方向的移动。

再者，本实用新型的三次元驱动机构100还包括第二螺杆27及第三导轨28，第二螺杆27平行于第三滑座17的滑动方向设置，且第二螺杆27连接于第三驱动器16的输出端，第三滑座17的侧部呈螺纹套设于第二螺杆27，以将第三驱动器16输出的旋转运动转换为直线运动，第三导轨28沿平行于第二螺杆27的方向(即Z轴方向)固定设于机架11上且分别位于第二螺杆27的两侧，第三滑座17还设有与第三导轨28滑动配合的第三滑块171，由第三导轨28提供给第三滑座17沿Z轴方向滑动导向。

再者，本实用新型的三次元驱动机构100还包括第四导轨29及第三滑杆31，第四导轨29沿平行于第二导轨26的方向(即Y轴方向)设于第三滑座17，第三滑杆31呈平行于第二螺杆27(即平行于Z轴方向)设置，且第三滑杆31的底端具有与第四导轨29滑动配合的第四滑块32，第三滑杆31的顶端具有一承载座33，手臂呈滑动的承载于承载座33，第二滑座15还固定设有滑套34，滑套34呈滑动的套设于第三滑杆31，即第三滑杆31即可被第三滑座17驱使而沿Z轴方向移动，又可以由第二滑座15带动沿Y轴方向移动。具体地，手臂沿平行于第一螺杆18的方向滑动的承载于承载座33，以带动手臂沿Y轴方向及Z轴方向的移动。

较优者，机架11上还设有第四驱动器35，第四驱动器35的输出端连接于第三滑座17，第四驱动器35驱使第三滑座17沿平行于第二螺杆27的方向滑动，以减少第三驱动器16的负载。更优者，第四驱动器35为直线驱动器，第四驱动器35更进一步优选为气缸，第四驱动器35沿平行于第二螺杆27的方向固定设于机架11上。

结合附图，对本实用新型的三次元驱动机构100的工作原理作详细说明：通过第一驱动器12驱使手臂沿X轴方向的移动，第二驱动器14驱使手臂沿Y轴方向相互靠近或远离的移动，第三驱动器16驱使手臂沿Z轴方向的移动，从而满足手臂的三轴方向的联动移送，实现三轴联动的多工位移送。

与现有技术相比，由于本实用新型的三次元驱动机构100的第一驱动器12、第二驱动器14及第三驱动器16均固定安装于机架11上，第一滑座13连接于第一驱动器12的输出端，第二滑座15连接于第二驱动器14的输出端、第三滑座17连接于第三驱动器16的输出端，第一驱动器12驱使第一滑座13沿水平方向滑动，第二驱动器14驱使第二滑座15沿垂直于第一滑座13的滑动方向滑动，第三驱动器16驱使第三滑座17沿垂直于第一滑座13及第二滑座15的滑动方向滑动，手臂连接于第一滑座13、第二滑座15及第三滑座17，第一滑座13、第二滑座15及第三滑座17带动手臂沿上述三个相互垂直的方向移动。从而使得本实用新型的三次元驱动机构100能够实现三轴联动驱动，且具有结构简单紧凑、易维护、运动精度高及功能完善的优点。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种三次元驱动机构，安装于伺服送料机械手中驱使手臂的多工位移动，其特征在于，包括机架、第一驱动器、第一滑座、第二驱动器、第二滑座、第三驱动器及第三滑座，所述第一驱动器、第二驱动器及第三驱动器均固定安装于所述机架上，所述第一滑座连接于所述第一驱动器的输出端，所述第二滑座连接于所述第二驱动器的输出端、所述第三滑座连接于所述第三驱动器的输出端，所述第一驱动器驱使所述第一滑座沿水平方向滑动，所述第二驱动器驱使所述第二滑座沿垂直于所述第一滑座的滑动方向滑动，所述第三驱器动驱使所述第三滑座沿垂直于所述第一滑座及第二滑座的滑动方向滑动，所述手臂连接于所述第一滑座、第二滑座及第三滑座，所述第一滑座、第二滑座及第三滑座带动所述手臂沿上述三个相互垂直的方向移动。

2.如权利要求1所述的三次元驱动机构，其特征在于，所述三次元驱动机构还包括第一螺杆及第一导轨，所述第一螺杆平行于所述第一滑座的滑动方向设置，且所述第一螺杆连接于所述第一驱动器的输出端，所述第一滑座的底部呈螺纹套设于所述第一螺杆，所述第一导轨沿平行于所述第一螺杆的方向固定设于所述机架上且分别位于所述第一螺杆的两侧，所述第一滑座的底部还设有与所述第一导轨滑动配合的第一滑块。

3.如权利要求2所述的三次元驱动机构，其特征在于，所述第一滑座固定设有平行于所述第二滑座的滑动方向的第一滑杆，所述第一滑杆滑动设有第四滑座，所述第四滑座固定设有平行于所述第三滑座的滑动方向的第二滑杆，所述手臂滑动设于所述第二滑杆。

4.如权利要求3所述的三次元驱动机构，其特征在于，所述三次元驱动机构还包括驱动齿轮、条形齿及第二导轨，所述驱动齿轮连接于所述第二驱动器的输出端，所述条形齿平行于所述第二滑座的滑动方向且与所述驱动齿轮相互啮合的设于所述驱动齿轮的上下两侧，且所述条形齿远离所述驱动齿轮的一端固定连接于所述第二滑座，所述第二导轨沿平行于所述条形齿的方向设于所述机架上，所述第二滑座固定设有与所述第二导轨滑动配合的第二滑块，所述手臂连接于所述第二滑座的顶端。

5.如权利要求4所述的三次元驱动机构，其特征在于，所述三次元驱动机构还包括第二螺杆及第三导轨，所述第二螺杆平行于所述第三滑座的滑动方向设置，且所述第二螺杆连接于所述第三驱动器的输出端，所述第三滑座的侧部呈螺纹套设于所述第二螺杆，所述第三导轨沿平行于所述第二螺杆的方向固定设于所述机架上且分别位于所述第二螺杆的两侧，所述第三滑座还设有与所述第三导轨滑动配合的第三滑块。

6.如权利要求5所述的三次元驱动机构，其特征在于，所述三次元驱动机构还包括第四导轨及第三滑杆，所述第四导轨沿平行于所述第二导轨的方向设于所述第三滑座，所述第三滑杆呈平行于所述第二螺杆设置，且所述第三滑杆的底端具有与所述第四导轨滑动配合的第四滑块，所述第三滑杆的顶端具有一承载座，所述手臂呈滑动的承载于所述承载座，所述第二滑座还固定设有滑套，所述滑套呈滑动的套设于所述第三滑杆。

7.如权利要求6所述的三次元驱动机构，其特征在于，所述手臂沿平行于所述第一螺杆的方向滑动的承载于所述承载座。

8.如权利要求6所述的三次元驱动机构，其特征在于，所述机架上还设有第四驱动器，所述第四驱动器的输出端连接于所述第三滑座，所述第四驱动器驱使所述第三滑座沿平行于所述第二螺杆的方向滑动。

9.如权利要求8所述的三次元驱动机构，其特征在于，所述第四驱动器为直线驱动器，所述第四驱动器沿平行于所述第二螺杆的方向固定设于所述机架上。

10.如权利要求1所述的三次元驱动机构，其特征在于，所述第一驱动器、第二驱动器及第三驱动器均为旋转驱动器。

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