CN210210386U - 一种同轴驱动布局多自由度并联机构的零件打磨机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机器与机构领域，具体涉及一种同轴驱动布局多自由度并联机构的零件打磨机器人。目的是为了解决目前市面上的打磨机器人大多是基于串联机构的工具型打磨机器人，具有累计误差大、结构刚度低等技术问题。本实用新型包括有支撑装置、多个电机驱动装置、并联机构工作臂装置和末端执行装置。本实用新型所述每套并联机构工作臂装置中的下臂支链为一个或者一个以上，如果为一个以上，则一个以上的下臂支链相平行设置，且每个下臂支链的首端均与上臂支链的末端连接，保证了末端执行装置运动的刚性，确保了装置的稳定性，提高了打磨的精度。

Description

一种同轴驱动布局多自由度并联机构的零件打磨机器人

技术领域

本实用新型属于机器与机构领域，具体涉及一种同轴驱动布局多自由度并联机构的零件打磨机器人。

背景技术

机器人打磨可代替人工打磨，具有精度一致、质量可靠、低废品率、可连续作业、生产效率高等优点，广泛应用在航空航天、汽车、IT行业、医疗器械行业的零部件制造中。打磨机器人分为工具型和工件型，由于工件型打磨机器人的工艺适用性不足，目前市面上的打磨机器人大多是基于串联机构的工具型打磨机器人，具有累计误差大、结构刚度低等缺点。[中国实用新型]CN205852421U公开了一种基于并联机构的管道内壁打磨机器人，[中国实用新型]CN108340353A公开了一种仿腕关节并联柔顺打磨机器人，两者其中的并联机构只用来驱动末端执行器的转动和小范围的移动，存在工作空间小的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决目前市面上的打磨机器人大多是基于串联机构的工具型打磨机器人，具有累计误差大、结构刚度低等技术问题，提供一种同轴驱动布局多自由度并联机构的零件打磨机器人，为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种同轴驱动布局多自由度并联机构的零件打磨机器人，包括有支撑装置、多个电机驱动装置、并联机构工作臂装置和末端执行装置，所述电机驱动装置设置在支撑装置中，所述并联机构工作臂装置和电机驱动装置连接，所述末端执行装置和并联机构工作臂装置铰接；

所述支撑装置由多个套筒和底座组成，所述套筒两两之间相互连接，在所述每个套筒的下部设有扇形槽，所述套筒设置在底座上；

所述每个电机驱动装置由电机、减速器、下旋转环和上旋转环组成，所述电机与减速器相连接，所述减速器的下部与下旋转环相连接，所述上旋转环设置在下旋转环上，在所述下旋转环的内侧圆周设有卡块，用于与扇形槽匹配使用，以便于带动下旋转环和上旋转环转动；

所述并联机构工作臂装置包括多套，每对下旋转环和上旋转环对应一套并联机构工作臂装置，每套并联机构工作臂装置都是由上臂支链和下臂支链组成，所述上臂支链的首端与上旋转环相连接，上臂支链的末端与下臂支链的首端相连接，下臂支链的末端与末端执行装置相连接；

所述末端执行装置由移动平台、电主轴支座、电主轴和打磨头组成，在所述移动平台的上表面和下表面设有多个连接孔用于与下臂支链相连接，所述电主轴支座设置在移动平台的前面板，电主轴设置在电主轴支座上，所述打磨头安装在电主轴的下部，末端执行装置运动，使电主轴下部的打磨头按照既定的轨迹对零件进行打磨，打磨头可以根据零件不同的材料以及要求的打磨精度更换大小和种类，进一步提高打磨效果。

进一步，在所述最上端套筒的上部设有顶盖，防止打磨过程中粉尘粉末进入套筒内。

再进一步，所述相邻两个套筒之间通过多个螺栓相互连接且多个套筒的轴线重合，结构紧凑，占地空间小。

更进一步，在所述底座上设有多个安装孔，用于安装地脚螺栓将整个装置固定；所述电主轴支座通过多个长螺钉与移动平台连接。

更进一步，所述电机驱动装置的多个电机同轴心设置，结构紧凑，占地空间小，工作空间大。

更进一步，所述上旋转环通过螺栓连接在下旋转环上。

更进一步，所述减速器通过法兰与下旋转环相连接，使连接更紧密，传递扭矩更加稳定。

更进一步，所述上旋转环包括上部环和下部环，所述上部环设置在下部环的上部，在所述上部环的下表面设有凸块，所述凸块与上臂支链相连接。

更进一步，在上臂支链的首端设有圆环，在所述圆环的上表面设有与凸块相匹配的凹槽，圆环上的凹槽与凸块相连接，便于传递扭矩。

更进一步，所述每套并联机构工作臂装置中的下臂支链为一个或者一个以上，如果为一个以上，则一个以上的下臂支链相平行设置，且每个下臂支链的首端均与上臂支链的末端连接，保证了末端执行装置运动的刚性，确保了装置的稳定性，提高了打磨的精度。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型所述电机驱动装置的多个电机同轴心设置，结构紧凑，占地空间小，工作空间大。

2.本实用新型通过设置并联机构工作臂装置，具有工作空间大，动作平稳的，累计误差小、结构刚度高的优点。

3.本实用新型采用电机驱动上臂支链，带动下臂支链运动，从而使末端执行装置的打磨头沿着预设路径打磨零件。

4.本实用新型所述每套并联机构工作臂装置中的下臂支链为一个或者一个以上，如果为一个以上，则一个以上的下臂支链相平行设置，且每个下臂支链的首端均与上臂支链的末端连接，保证了末端执行装置运动的刚性，确保了装置的稳定性，提高了打磨的精度。

5.所述末端执行装置由移动平台、电主轴支座、电主轴和打磨头组成，在所述移动平台的上表面和下表面设有多个连接孔用于与下臂支链相连接，所述电主轴支座设置在移动平台的前面板，电主轴设置在电主轴支座上，所述打磨头安装在电主轴的下部，末端执行装置运动，使电主轴下部的打磨头按照既定的轨迹对零件进行打磨，打磨头可以根据零件不同的材料以及要求的打磨精度更换大小和种类，进一步提高打磨效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例2的整体结构示意图；

图3是本实用新型实施例1的使用状态图；

图4是本实用新型实施例2的使用状态图；

图5是本实用新型实施例1的整体结构示意图；

图6是本实用新型实施例2的整体结构示意图；

图7是本实用新型套筒的结构示意图；

图8是本实用新型底座的结构示意图；

图9是本实用新型电机驱动装置的结构示意图；

图10是本实用新型下旋转环的结构示意图；

图11是本实用新型上旋转环的结构示意图；

图12是本实用新型末端执行装置的结构示意图；

图13是本实用新型上臂支链的结构示意图；

图中：1-支撑装置、101-套筒、102-底座、103-扇形槽、104-安装孔、2-电机驱动装置、201-电机、202-减速器、203-下旋转环、204-上旋转环、205-卡块、206-上部环、207-下部环、208-法兰、209-凸块、3-并联机构工作臂装置、301-上臂支链、302-下臂支链、303-圆环、304-凹槽、305-一号上臂支链、306-二号上臂支链、307-三号上臂支链、308-一号下臂支链、309-二号下臂支链、310-三号下臂支链、311-四号下臂支链、312-五号下臂支链、313-六号下臂支链、4-末端执行装置、401-移动平台、402-电主轴支座、403-电主轴、404-打磨头、405-连接孔、5-顶盖。

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。

实施例1

如图1-8所示，本实施例中的一种同轴驱动布局多自由度并联机构的零件打磨机器人，包括有支撑装置1、3个电机驱动装置2、并联机构工作臂装置3和末端执行装置4，所述电机驱动装置2设置在支撑装置1中，所述并联机构工作臂装置3和电机驱动装置2连接，所述末端执行装置4和并联机构工作臂装置3铰接；

所述支撑装置1由3个套筒101和底座102组成，所述套筒101两两之间相互连接，在所述每个套筒101的下部设有扇形槽103，所述套筒101设置在底座102上；

所述每个电机驱动装置2由电机201、减速器202、下旋转环203和上旋转环204组成，所述电机201与减速器202相连接，所述减速器202的下部与下旋转环203相连接，所述上旋转环204设置在下旋转环203上，在所述下旋转环203的内侧圆周设有卡块205，用于与扇形槽103匹配使用，以便于带动下旋转环203和上旋转环204转动；

所述并联机构工作臂装置3包括3套，每对下旋转环203和上旋转环204对应一套并联机构工作臂装置3，每套并联机构工作臂装置3都是由上臂支链301和下臂支链302组成，所述上臂支链301的首端与上旋转环204相连接，上臂支链301的末端与下臂支链302的首端相连接，下臂支链302的末端与末端执行装置4相连接；

所述末端执行装置4由移动平台401、电主轴支座402、电主轴403和打磨头404组成，在所述移动平台401的上表面和下表面设有6个连接孔405用于与下臂支链302相连接，所述电主轴支座402设置在移动平台401的前面板，电主轴403设置在电主轴支座402上，所述打磨头404安装在电主轴403的下部。

在所述最上端套筒101的上部设有顶盖5。

所述相邻两个套筒101之间通过多个螺栓相互连接且3个套筒101的轴线重合。

在所述底座102上设有多个安装孔104，用于安装地脚螺栓将整个装置固定；所述电主轴支座402通过4个长螺钉与移动平台401连接。

所述电机驱动装置2的3个电机201同轴心设置。

所述上旋转环204通过螺栓连接在下旋转环203上。

所述减速器202通过法兰208与下旋转环203相连接。

所述上旋转环204包括上部环206和下部环207，所述上部环206设置在下部环207的上部，在所述上部环206的下表面设有凸块209，所述凸块209与上臂支链301相连接。

在上臂支链301的首端设有圆环303，在所述圆环303的上表面设有与凸块209相匹配的凹槽304，圆环303上的凹槽304与凸块209相连接。

所述每套并联机构工作臂装置3中的下臂支链302为一个。

实施例2

如图1-8所示，本实施例中的一种同轴驱动布局多自由度并联机构的零件打磨机器人，包括有支撑装置1、3个电机驱动装置2、并联机构工作臂装置3和末端执行装置4，所述电机驱动装置2设置在支撑装置1中，所述并联机构工作臂装置3和电机驱动装置2连接，所述末端执行装置4和并联机构工作臂装置3铰接；

所述支撑装置1由3个套筒101和底座102组成，所述套筒101两两之间相互连接，在所述每个套筒101的下部设有扇形槽103，所述套筒101设置在底座102上；

所述每个电机驱动装置2由电机201、减速器202、下旋转环203和上旋转环204组成，所述电机201与减速器202相连接，所述减速器202的下部与下旋转环203相连接，所述上旋转环204设置在下旋转环203上，在所述下旋转环203的内侧圆周设有卡块205，用于与扇形槽103匹配使用，以便于带动下旋转环203和上旋转环204转动；

所述并联机构工作臂装置3包括3套，每对下旋转环203和上旋转环204对应一套并联机构工作臂装置3，第一套并联机构工作臂装置3包括有一号上臂支链305和一号下臂支链306，第二套并联机构工作臂装置3包括有二号上臂支链307、二号下臂支链308和三号下臂支链309，第三套并联机构工作臂装置3包括有三号上臂支链310、四号下臂支链311、五号下臂支链312和六号下臂支链313，所述一号上臂支链305、二号上臂支链307和三号上臂支链310的首端与上旋转环204相连接，所述一号上臂支链305的末端与一号下臂支链306的首端相连接，所述二号上臂支链307的末端与二号下臂支链308和三号下臂支链309的首端相连接，所述三号上臂支链310的末端与四号下臂支链311、五号下臂支链312和六号下臂支链313的首端相连接，所述一号下臂支链306、二号下臂支链308、三号下臂支链309、四号下臂支链311、五号下臂支链312和六号下臂支链313的末端与末端执行装置4相连接；

所述末端执行装置4由移动平台401、电主轴支座402、电主轴403和打磨头404组成，在所述移动平台401的上表面和下表面设有6个连接孔405用于与下臂支链302相连接，所述电主轴支座402设置在移动平台401的前面板，电主轴403设置在电主轴支座402上，所述打磨头404安装在电主轴403的下部。

在所述最上端套筒101的上部设有顶盖5。

所述相邻两个套筒101之间通过多个螺栓相互连接且3个套筒101的轴线重合。

在所述底座102上设有多个安装孔104，用于安装地脚螺栓将整个装置固定；所述电主轴支座402通过4个长螺钉与移动平台401连接。

所述电机驱动装置2的3个电机201同轴心设置。

所述上旋转环204通过螺栓连接在下旋转环203上。

所述减速器202通过法兰208与下旋转环203相连接。

所述上旋转环204包括上部环206和下部环207，所述上部环206设置在下部环207的上部，在所述上部环206的下表面设有凸块209，所述凸块209与上臂支链301相连接。

在上臂支链301的首端设有圆环303，在所述圆环303的上表面设有与凸块209相匹配的凹槽304，圆环303上的凹槽304与凸块209相连接。

所述每套并联机构工作臂装置3中的下臂支链302为一个或者一个以上，如果为一个以上，则一个以上的下臂支链302相平行设置，且每个下臂支链302的首端均与上臂支链301的末端连接。

工作原理：首先在底座102的安装孔103安装地脚螺栓将整个装置固定在工作台上，然后把夹具也固定在工作台上，将零件固定在夹具上，启动机器人，电机转动带动上臂支链301转动，上臂支链301带动下臂支链302运动，下臂支链302带动末端执行装置4移动，末端执行装置4回零，启动电主轴403，然后末端执行装置4的打磨头404从零点运动到预设路径的起点，打磨头404沿着预设路径开始打磨，运动到预设路径的终点，然后末端执行装置4回零，停止电主轴403即完成一次打磨，更换打磨头404或更换零件或更改路径即可开始下一次打磨。

本实用新型的支撑装置1、套筒101、底座102、扇形槽103、安装孔104、电机驱动装置2、电机201、减速器202、下旋转环203、上旋转环204、卡块205、上部环206、下部环207、法兰208、凸块209、并联机构工作臂装置3、上臂支链301、下臂支链302、圆环303、凹槽304、一号上臂支链305、二号上臂支链306、三号上臂支链307、一号下臂支链308、二号下臂支链309、三号下臂支链310、四号下臂支链311、五号下臂支链312、六号下臂支链313、末端执行装置4、移动平台401、电主轴支座402、电主轴403、打磨头404、连接孔405顶盖5均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点,对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种同轴驱动布局多自由度并联机构的零件打磨机器人，其特征在于：包括有支撑装置(1)、多个电机驱动装置(2)、并联机构工作臂装置(3)和末端执行装置(4)，所述电机驱动装置(2)设置在支撑装置(1)中，所述并联机构工作臂装置(3)和电机驱动装置(2)连接，所述末端执行装置(4)和并联机构工作臂装置(3)铰接；

所述支撑装置(1)由多个套筒(101)和底座(102)组成，所述套筒(101)两两之间相互连接，在所述每个套筒(101)的下部设有扇形槽(103)，所述套筒(101)设置在底座(102)上；

所述每个电机驱动装置(2)由电机(201)、减速器(202)、下旋转环(203)和上旋转环(204)组成，所述电机(201)与减速器(202)相连接，所述减速器(202)的下部与下旋转环(203)相连接，所述上旋转环(204)设置在下旋转环(203)上，在所述下旋转环(203)的内侧圆周设有卡块(205)，用于与扇形槽(103)匹配使用，以便于带动下旋转环(203)和上旋转环(204)转动；

所述并联机构工作臂装置(3)包括多套，每对下旋转环(203)和上旋转环(204)对应一套并联机构工作臂装置(3)，每套并联机构工作臂装置(3)都是由上臂支链(301)和下臂支链(302)组成，所述上臂支链(301)的首端与上旋转环(204)相连接，上臂支链(301)的末端与下臂支链(302)的首端相连接，下臂支链(302)的末端与末端执行装置(4)相连接；

所述末端执行装置(4)由移动平台(401)、电主轴支座(402)、电主轴(403)和打磨头(404)组成，在所述移动平台(401)的上表面和下表面设有多个连接孔(405)用于与下臂支链(302)相连接，所述电主轴支座(402)设置在移动平台(401)的前面板，电主轴(403)设置在电主轴支座(402)上，所述打磨头(404)安装在电主轴(403)的下部。

2.根据权利要求1所述的一种同轴驱动布局多自由度并联机构的零件打磨机器人，其特征在于：在最上端套筒(101)的上部设有顶盖(5)。

3.根据权利要求2所述的一种同轴驱动布局多自由度并联机构的零件打磨机器人，其特征在于：相邻两个套筒(101)之间通过多个螺栓相互连接且多个套筒(101)的轴线重合。

4.根据权利要求3所述的一种同轴驱动布局多自由度并联机构的零件打磨机器人，其特征在于：在所述底座(102)上设有多个安装孔(104)，用于安装地脚螺栓将整个装置固定；所述电主轴支座(402)通过多个长螺钉与移动平台(401)连接。

5.根据权利要求4所述的一种同轴驱动布局多自由度并联机构的零件打磨机器人，其特征在于：所述电机驱动装置(2)的多个电机(201)同轴心设置。

6.根据权利要求5所述的一种同轴驱动布局多自由度并联机构的零件打磨机器人，其特征在于：所述上旋转环(204)通过螺栓连接在下旋转环(203)上。

7.根据权利要求6所述的一种同轴驱动布局多自由度并联机构的零件打磨机器人，其特征在于：所述减速器(202)通过法兰(208)与下旋转环(203)相连接。

8.根据权利要求7所述的一种同轴驱动布局多自由度并联机构的零件打磨机器人，其特征在于：所述上旋转环(204)包括上部环(206)和下部环(207)，所述上部环(206)设置在下部环(207)的上部，在所述上部环(206)的下表面设有凸块(209)，所述凸块(209)与上臂支链(301)相连接。

9.根据权利要求8所述的一种同轴驱动布局多自由度并联机构的零件打磨机器人，其特征在于：在上臂支链(301)的首端设有圆环(303)，在所述圆环(303)的上表面设有与凸块(209)相匹配的凹槽(304)，圆环(303)上的凹槽(304)与凸块(209)相连接。

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