CN209095558U - 一种生产线及其共轴并联机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种共轴并联机器人，包括沿竖直方向设置、且位于同一竖直轴线上的上驱动部和下驱动部；还包括两组分别和所述上驱动部的输出轴和所述下驱动部的输出轴相连的传动组件，沿竖直方向设置的固定轴连接两组所述传动组件；两组所述传动组件分别连接一组沿远离所述固定轴的方向延伸的传动臂，两组所述传动臂的末端转动连接，形成传动机构，所述传动机构还包括设于两组所述传动臂的末端、用以通过两组所述传动臂的相互转动调节执行工位的执行部件。本实用新型还公开了一种包括上述共轴并联机器人的生产线。上述共轴并联机器人，转动惯量小、刚度高、工作范围大、稳定性好并且便于安装。

Description

一种生产线及其共轴并联机器人

技术领域

本实用新型涉及工业机器人技术领域，特别涉及一种生产线及其共轴并联机器人。

背景技术

目前来说，在电子和医药等行业的自动化生产线中，分拣、拾取、装箱等作业需要末端执行器在空间中进行大量的高速重复性工作。

上述重复性工作通常采用机械手臂代替人力来完成，在现有技术中，机械手的结构设置不合理，驱动装置往往布置在关节上，此种布置方式存在转动惯量大、刚度差、响应速度慢以及拾取范围小等缺点，尤其在操作空间大和负载量大的工作环境中更为明显。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种生产线及其共轴并联机器人，共轴并联机器人的转动惯量小、刚度高、工作范围大、稳定性好并且便于安装。

为实现上述目的，本实用新型提供一种共轴并联机器人，包括沿竖直方向设置、且位于同一竖直轴线上的上驱动部和下驱动部；还包括两组分别和所述上驱动部的输出轴和所述下驱动部的输出轴相连的传动组件，沿竖直方向设置的固定轴连接两组所述传动组件；两组所述传动组件分别连接一组沿远离所述固定轴的方向延伸的传动臂，两组所述传动臂的末端转动连接，形成传动机构，所述传动机构还包括设于两组所述传动臂的末端、用以通过两组所述传动臂的相互转动调节执行工位的执行部件。

优选地，两组所述传动臂的末端通过沿竖直方向设置的旋转轴转动连接，所述旋转轴固设有沿竖直方向设置的活塞缸，所述执行部件位于所述活塞缸的底部且沿竖直方向设置，以实现所述执行部件跟随所述活塞缸沿竖直方向运动。

优选地，还包括设于任一组所述传动臂的子驱动部，所述子驱动部和所述旋转轴相连，用以调节所述旋转轴的旋转角度。

优选地，所述活塞缸和所述旋转轴固定连接，所述活塞缸驱动活塞向下运动；还包括连接所述活塞缸和所述执行部件的安装座，所述安装座包括沿竖直方向设置且和所述活塞缸滑动连接的竖直板以及沿水平方向设置的水平板，所述水平板的一端和所述竖直板的底端相连，所述水平板与所述活塞固定连接，所述执行部件设于所述水平板的底部。

优选地，两组所述传动臂的末端通过沿竖直方向设置的旋转轴转动连接，还包括和所述旋转轴连接的支架，所述执行部件设于所述支架且沿水平方向设置。

优选地，所述支架包括一体设置的连接板、上端面和下端面，所述连接板沿竖直方向设置，且所述连接板连接所述上端面和所述下端面，所述上端面和所述下端面均水平设置，所述上端面连接于所述旋转轴的上端，所述下端面连接于所述旋转轴的下端，所述执行部件设于所述连接板。

优选地，一组所述传动臂包括摆臂和连杆，所述摆臂的第一端和所述传动组件相连，所述摆臂的第二端转动连接于所述连杆的第一端，所述连杆的第二端和所述旋转轴转动连接。

优选地，所述传动机构为两组，两组所述传动机构均通过上驱动部和下驱动部驱动，两组所述传动机构分别位于所述固定轴的两侧。

优选地，一组所述传动机构中的两根所述摆臂分别和另一所述传动机构中的不同的所述摆臂为一体设置，且一体设置的两根所述摆臂为直板，两块所述直板形成交叉状。

本实用新型还提供一种生产线，包括料盘和输送线，还包括设于料盘和输送线之间、如上述的共轴并联机器人。

相对于上述背景技术，本实用新型提供的共轴并联机器人，包括上驱动部和下驱动部，上驱动部和下驱动部均沿竖直方向设置，并且上驱动部和下驱动部位于同一竖直轴线上；换句话说，上驱动部和下驱动部共轴设置，避免了现有技术中将驱动部设置在关节上，进而减小转动惯量，增快了响应；同时，由于上驱动部和下驱动部共轴设置，仅仅需要对上驱动部和下驱动部两者中的一个进行固定即可实现上驱动部和下驱动部两者的定位，从而便于共轴并联机器人的整体安装。除此之外，通过上驱动部和下驱动部带动传动机构作360°转动，也即带动执行部件作360°转动，使得执行部件能够在圆周范围内的任意位置执行操作，增大了工作范围。

本实用新型提供的具有共轴并联机器人的生产线，如上述有益效果，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的共轴并联机器人的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1中去除上壳体和下壳体后的示意图；

图3为具有图1中的共轴并联机器人的生产线的示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为本实用新型实施例所提供的共轴并联机器人的另一种具体实施方式的结构示意图；

图6为本实用新型实施例所提供的共轴并联机器人的再一种具体实施方式的结构示意图；

图7为图6中的两组传动机构的结构图；

图8为具有图6中的共轴并联机器人的生产线的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型提供的一种共轴并联机器人100，本文给出如下三种具体实施方式。

实施例一：

共轴并联机器人100的整体结构如说明书附图1和附图2所示，主要包括上驱动部101和下驱动部701，上驱动部101和下驱动部701两者沿竖直方向设置，且两者位于同一竖直轴线上；也即，上驱动部101的输出轴和下驱动部701的输出轴也应处于同一竖直线上。

上驱动部101的输出轴和下驱动部701的输出轴应位于彼此靠近的一端，也即上驱动部101的输出轴竖直向下，下驱动部701的输出轴竖直向上；上驱动部101和下驱动部701的尺寸形状可设置为相同，上驱动部101和下驱动部701可为现有技术中的驱动电机等动力元件。

参考说明书附图2，上驱动部101的输出轴连接上传动组件，下驱动部701的输出轴连接下传动组件，上传动组件和下传动组件沿水平方向设置；其中，上传动组件和下传动组件可以起到减速等作用，其可设置为减速齿轮或同步带等结构，且上传动组件和下传动组件的设置方式可相同。针对上传动组件和下传动组件的具体设置方式，下文将给出具体实施例。

固定轴4沿竖直方向设置，且固定轴4的上端连接上传动组件，固定轴4的下端连接下传动组件；与此同时，共轴并联机器人100还可设置上壳体1和下壳体7，利用上壳体1将上驱动部101包覆其中，避免上驱动部101暴露于外界；与之类似地，下驱动部701设于下壳体7的内部；此时还可利用固定轴4固定上壳体1和下壳体7，也即利用固定轴4完成对上驱动部101和下驱动部701的连接。

固定轴4相对于上驱动部101的输出轴和下驱动部701的输出轴不共线；换句话说，上驱动部101的输出轴和下驱动部701的输出轴共线于第一竖直线，而固定轴4位于第二竖直线上，第一竖直线和第二竖直线相互平行。

上传动组件连接一组上传动臂，下传动组件连接一组下传动臂；上传动臂和下传动臂沿远离固定轴4的方向延伸，上传动臂和下传动臂均可水平设置，上传动臂的末端和下传动臂的末端转动连接；也即，上传动臂的第一端连接上传动组件，实现上传动臂在上传动组件的带动下旋转；下传动臂的第一端连接下传动组件，实现下传动臂在下传动组件的带动下旋转；上传动臂的第二端和下传动臂的第二端转动连接，且上传动臂的第二端和下传动臂的第二端位于远离固定轴4，如说明书附图1和附图2所示。

传动机构110包括上传动臂和下传动臂，如说明书附图6所示，传动机构110还包括设于上传动臂和下传动臂的末端的执行部件；针对执行部件，其可设置为现有技术中的吸盘、点胶、涂胶、夹爪等部件，用以实现不同功能；以本文说明书附图为例，执行部件具体为吸盘，用以实现对玻璃400等待拾取件的吸取，如说明书附图3所示。

固定轴4起到支撑和连接的作用，当上传动臂在上传动组件的带动下旋转时，上传动臂围绕固定轴4旋转，固定轴4并不旋转；同样地，当下传动臂在下传动组件的带动下旋转时，下传动臂围绕固定轴4旋转，固定轴4不旋转。

针对固定轴4的设置方式，固定轴4的上下两端可分别与上壳体1和下壳体7固定连接，上传动组件和下传动组件可相对于固定轴4可转动连接；具体地，可在上传动组件和固定轴4之间可设置轴承，轴承的内圈和固定轴4固定连接，轴承的外圈和上传动组件固定连接，当上传动组件在上驱动部101的输出轴的作用下旋转时，则轴承的外圈和上传动组件同步旋转，此时轴承的内圈和固定轴4固定不动；下传动组件和固定轴4之间的连接方式与上述类似，此处不再赘述。

参考说明书附图1，上传动臂的第二端和下传动臂的第二端通过旋转轴12转动连接，旋转轴12沿竖直方向设置；旋转轴12固定连接活塞缸14，活塞缸14沿竖直方向设置，且活塞缸14位于旋转轴12的下方；结合说明书附图1和附图2，竖直执行部151位于活塞缸14的底部。

共轴并联机器人100在工作过程中，可以利用上驱动部101和下驱动部701的同步旋转或者上驱动部101和下驱动部701两者中的一者单独旋转改变旋转轴12的位置，也即改变竖直执行部151的位置，利用活塞缸14带动竖直执行部151进行上下位置(竖直方向上)的调节，进一步调节竖直执行部151的位置，使得拾取定位更加精准。如上文所述，竖直执行部151可设置为竖直吸盘。

传动机构110还包括子驱动部11，子驱动部11可以是力矩电机等动力部件，子驱动部11设置于一组传动臂，子驱动部11和旋转轴12相连，用以调节旋转轴12的旋转角度。

如上文所述，利用上驱动部101和下驱动部701的旋转仅能够改变旋转轴12的位置，而旋转轴12的旋转角度通常无法由上驱动部101和下驱动部701的旋转而调节，由此，利用子驱动部11调节旋转轴12的旋转角度，进而调节竖直执行部151的旋转角度；其中，子驱动部11和旋转轴12之间可通过连杆连接，当子驱动部11运动时，连杆被子驱动部11推动，连杆的运动传递至旋转轴12，使得旋转轴12发生旋转，进而带动竖直执行部151的旋转，也即调节执行部件的执行工位。

参考说明书附图2，活塞缸14可以为气缸或者液压缸等，活塞缸14和旋转轴12固定连接，活塞位于活塞缸14的下方，在活塞缸14的作用下，活塞能够向下运动，也即活塞竖直向下设置。

安装座160将活塞缸14和竖直执行部151相连，安装座160呈L形，安装座160包括竖直板和水平板，水平板位于竖直板的末端，安装座160可以为折弯成型，由一块金属板经弯折后形成L型的安装座160；竖直板和活塞缸14滑动相连，水平板位于活塞缸14的下方，且水平板的上表面和活塞固定连接。

当活塞由活塞缸14驱动而向下运动时，则活塞带动安装座160向下运动，此时竖直板相对于活塞缸14滑动，也即活塞缸14静止，而活塞和安装座160同步相对于活塞缸14向下运动，此时竖直执行部件151即可在竖直方向上调节位置。如说明书附图3和附图4所示，当共轴并联机器人100应用于生产线时，通过上驱动部101和下驱动部701的驱动分别实现上传动臂和下传动臂360°回旋运动，同时配合旋转轴12的转动可以实现一定范围内圆周方向任意位置的精准定位，使得工作面积广，定位精准；同时基于上文所述的上驱动部101和下驱动部701的设置方式减小了共轴并联机器人100的重量，从而减小转动惯量，提高了刚度，减小了响应时间。

当传动机构110转动到一定位置时，可以使上传动臂和下传动臂两者中的一个保持不动，转动另外一个，从而在一定范围内可以调整工作位置。同时，也可以使得上传动臂和下传动臂同时转动，以在更大的范围内，即圆周内的任意位置调整工作位置，这样一来，工作范围大，工作方式可灵活控制。

除此之外，在下壳体7的下端设置有安装基座，可以将共轴并联机器人100安装在任意需要的位置，占用空间小，便于安装。如说明书附图3和附图4所示，在共轴并联机器人100的一侧设置有放置玻璃400的料盘200，在另一侧设置有输送线300，当传动机构110旋转到玻璃400的上方时，通过转动旋转轴12对待吸附玻璃400精准定位，再通过活塞缸14驱动使安装座160向下运动带动竖直执行部151向下运动吸附玻璃400，吸取玻璃400之后活塞缸14收回带动安装座160和竖直执行部151收回，再转动上传动臂、下传动臂和旋转轴12，将玻璃400方位调整至合适位置，然后活塞缸14驱动安装座160向下运动，再将玻璃400释放在输送线300上，进入下一步操作流程。共轴并联机器人100通过上传动臂和下传动臂的设置，减小了在关节位置电机的使用，从而减小了上传动臂和下传动臂的质量，减小转动惯量，增加刚性，增快了响应，在生产线上可以被广泛使用。

针对上传动臂和下传动臂的具体设置方式，如说明书附图1至附图5所示，上传动臂包括上摆臂9和上连杆10，下传动臂包括下摆臂8和下连杆13，上传动臂和下传动臂在竖直方向上互不干涉；上摆臂9和上连杆10转动连接，下摆臂8和下连杆13转动连接于旋转轴12，下连杆13的末端和上连杆10的末端转动连接。

上摆臂9在上驱动部101的作用下旋转，下摆臂8在下驱动部701的作用下旋转；如上文，当上驱动部101和下驱动部701转动到一定位置时，可以使上摆臂9和下摆臂8两者中的一个保持不动，转动另外一个，从而在一定范围内可以调整旋转轴12的位置。同时，也可以使得上摆臂9和下摆臂8同时转动，以在更大的范围内，即圆周内的任意位置调整旋转轴12的位置，这样一来，工作范围大，工作方式可灵活控制。

针对上传动组件和下传动组件的具体设置方式，上传动组件包括上输出轮、上同步轮3和上同步带2；上输出轮和上驱动部101的输出轴固定连接，两者同步旋转；上同步轮3的直径大于上输出轮的直径，上同步带2连接上输出轮和上同步轮3，上同步轮3连接上传动臂；其中，上同步轮3可设置安装过孔，供固定轴4穿设，安装过孔设置轴承，如上文所述，轴承的外圈固定于安装过孔，轴承的内圈固定于固定轴4的外周；也即，固定轴4分别连接上同步轮和下同步轮，固定轴4、上同步轮的旋转轴线和下同步轮的旋转轴线三者共线。当然，上同步轮和固定轴4之间还可以采用双轴承支撑，双轴承能够避免上同步轮产生的倾斜，提高支撑的稳定性。

与之类似地，下传动组件包括下输出轮、下同步轮5和下同步带6，下输出轮和下驱动部701的输出轴固定连接，两者同步旋转；下同步轮5的直径大于下输出轮的直径，下同步带6连接下输出轮和下同步轮5，下同步轮5连接下传动臂；其中，下同步轮5和固定轴4之间的设置方式与上文类似，此处不再赘述。

可以看出，固定轴4的轴向可设套设有两个轴承，针对位于上方的轴承来说，轴承的外圈套设于上同步轮3的安装过孔，轴承的内圈套设于固定轴4的外周；针对位于下方的轴承来说，轴承的外圈套设于下同步轮5的安装过孔，轴承的内圈套设于固定轴4的外周；这样一来，固定轴4采用双轴承支承，也就是说固定设置在固定轴4的两个轴承能够避免因上同步轮3和下同步轮5发生倾斜而导致的支承不稳现象，从而降低了定位不准的概率。

当然，上文仅给出其中一种上传动组件和下传动组件的具体实施方式，为了实现上传动组件和下传动组件的传动，还可以设置为齿轮传动和连杆机构等，本文不再赘述。

实施例二：

参考说明书附图5所示，共轴并联机器人100的整体结构与实施例一相类似，区别仅在于执行部件及其安装方式的不同；具体来说，上传动臂的第二端和下传动臂的第二端通过旋转轴12转动连接，旋转轴12沿竖直方向设置；支架161连接旋转轴12，水平执行部152固定于支架161。当然，水平执行部152可设置为水平吸盘。

相比于竖直执行部151，水平执行部152直接固定于支架161，这种类型的共轴并联机器人100通常吊装在机床顶部，从而执行相应动作。

支架161包括一体设置的连接板、上端面和下端面，支架161可为一整块金属板经两次折弯而成，连接板沿竖直方向设置，且连接板连接上端面和下端面，上端面和下端面均水平设置，上端面连接于旋转轴12的上端，下端面连接于旋转轴12的下端，水平执行部152设于连接板。同样地，上传动臂和下传动臂还可以设置力矩电机，力矩电机连接旋转轴12，用以调节旋转轴12、支架161和水平执行部152的旋转角度，进而实现执行部件的执行工位的位置变化。

实施例三：

参考说明书附图6所示，传动机构110为两组，两组传动机构110均通过上驱动部101和下驱动部701驱动，两组传动机构110分别位于固定轴4的两侧。也就是说，针对执行部件的具体设置方式可参考实施例一和实施例二，本实施例三相较于上述两个实施例的区别在于传动机构110的组数。

共轴并联机器人100具有两个上传动臂和两个下传动臂，上传动组件和下传动组件的具体设置方式和上文相同，区别仅仅在于上传动组件固定连接两组上传动臂，下传动组件固定连接两组下传动臂，位于同一侧的一组上传动臂和一组下传动臂形成一组传动机构110，一个上驱动部101和一个下驱动部701即可驱动两组传动机构110；如此设置，利用两组传动机构110能够实现360°旋转，且没有回程；也即，避免了传动机构110在一侧拾取并放置完以后再回旋复位重复动作，进而提高了工作效率。当一侧的传动机构110正在释放拾取的玻璃400时，另一侧的传动机构110可以同时拾取下一块玻璃，这样即可提高了工作效率，避免传动机构110的往复回程动作。

如说明书附图7所示，具体地，针对一组传动机构110，其包括下摆臂8、上摆臂9、上连杆10和下连杆13，具体设置方式及运动过程如上文所述；针对另一组传动机构110，其包括右侧下摆臂08、右侧上摆臂09、右侧上连杆010和右侧下连杆013，右侧下摆臂08和下摆臂8为一体设置，构成一块直板，直板的中部具有突缘，用以安装固定轴4的底部，当下驱动部701转动时，则一体设置的右侧下摆臂08和下摆臂8同步旋转；与之类似地，右侧上摆臂09和上摆臂9为一体设置，构成一块直板，直板的中部具有突缘，用以安装固定轴4的顶部，且两块直板形成交叉状，如说明书附图7，当上驱动部101旋转时，则带动一体设置的右侧上摆臂09和上摆臂9同步旋转；此外，右侧上连杆010和右侧下连杆013的设置方式与上述上连杆10和下连杆13的设置方式类似，此处将不再赘述。

本实用新型还提供一种生产线，包括料盘200和输送线300，如说明书附图3、附图4和附图8所示，生产线还包括设于料盘200和输送线300之间的共轴并联机器人100。共轴并联机器人100的设置方式如上文中的三个具体实施例，生产线的其他部件可参考现有技术，本文不再赘述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型所提供的生产线及其共轴并联机器人进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种共轴并联机器人，其特征在于，包括沿竖直方向设置、且位于同一竖直轴线上的上驱动部(101)和下驱动部(701)；还包括两组分别和所述上驱动部(101)的输出轴和所述下驱动部(701)的输出轴相连的传动组件，沿竖直方向设置的固定轴(4)连接两组所述传动组件；两组所述传动组件分别连接一组沿远离所述固定轴(4)的方向延伸的传动臂，两组所述传动臂的末端转动连接，形成传动机构(110)，所述传动机构(110)还包括设于两组所述传动臂的末端、用以通过两组所述传动臂的相互转动调节执行工位的执行部件。

2.根据权利要求1所述的共轴并联机器人，其特征在于，两组所述传动臂的末端通过沿竖直方向设置的旋转轴(12)转动连接，所述旋转轴(12)固设有沿竖直方向设置的活塞缸(14)，所述执行部件位于所述活塞缸(14)的底部且沿竖直方向设置，以实现所述执行部件跟随所述活塞缸(14)沿竖直方向运动。

3.根据权利要求2所述的共轴并联机器人，其特征在于，还包括设于任一组所述传动臂的子驱动部(11)，所述子驱动部(11)和所述旋转轴(12)相连，用以调节所述旋转轴(12)的旋转角度。

4.根据权利要求3所述的共轴并联机器人，其特征在于，所述活塞缸(14)和所述旋转轴(12)固定连接，所述活塞缸(14)驱动活塞向下运动；还包括连接所述活塞缸(14)和所述执行部件的安装座(160)，所述安装座(160)包括沿竖直方向设置且和所述活塞缸(14)滑动连接的竖直板以及沿水平方向设置的水平板，所述水平板的一端和所述竖直板的底端相连，所述水平板与所述活塞固定连接，所述执行部件设于所述水平板的底部。

5.根据权利要求1所述的共轴并联机器人，其特征在于，两组所述传动臂的末端通过沿竖直方向设置的旋转轴(12)转动连接，还包括和所述旋转轴(12)连接的支架(161)，所述执行部件设于所述支架(161)且沿水平方向设置。

6.根据权利要求5所述的共轴并联机器人，其特征在于，所述支架(161)包括一体设置的连接板、上端面和下端面，所述连接板沿竖直方向设置，且所述连接板连接所述上端面和所述下端面，所述上端面和所述下端面均水平设置，所述上端面连接于所述旋转轴(12)的上端，所述下端面连接于所述旋转轴(12)的下端，所述执行部件设于所述连接板。

7.根据权利要求2至6任意一项所述的共轴并联机器人，其特征在于，一组所述传动臂包括摆臂和连杆，所述摆臂的第一端和所述传动组件相连，所述摆臂的第二端转动连接于所述连杆的第一端，所述连杆的第二端和所述旋转轴转动连接。

8.根据权利要求7所述的共轴并联机器人，其特征在于，所述传动机构(110)为两组，两组所述传动机构(110)均通过上驱动部和下驱动部驱动，两组所述传动机构(110)分别位于所述固定轴(4)的两侧。

9.根据权利要求8所述的共轴并联机器人，其特征在于，一组所述传动机构(110)中的两根所述摆臂分别和另一所述传动机构(110)中的不同的所述摆臂为一体设置，且一体设置的两根所述摆臂为直板，两块所述直板形成交叉状。

10.一种生产线，包括料盘(200)和输送线(300)，其特征在于，还包括设于所述料盘(200)和输送线(300)之间、如上述权利要求1至9任意一项所述的共轴并联机器人。