CN212287625U - 一种高速并联机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种高速并联机器人，其包括静平台、动平台、连接静平台及动平台的三条运动支链、固定在静平台上的三个驱动装置，所述运动支链包括主动臂和从动臂，且所述主动臂的一端与所述驱动装置的输出轴固定连接，主动臂的另一端与所述从动臂的上端铰连接，所述从动臂的下端与所述动平台铰连接，静平台包括有用于容纳所述驱动装置的机壳，在机壳与驱动装置形成的空腔内安装有散热装置。本实用新型解决了背景技术中并联机器人中机壳无散热装置，导致的伺服电机发热较大，无法长时间稳定工作的问题。

Description

一种高速并联机器人

技术领域

本实用新型涉及工业机器人技术领域，尤其涉及一种高速并联机器人。

背景技术

随着电子、食品、医药等领域产品对生产效率和质量要求的不断提高，也就对产品生产线上的自动化传输设备提出了更高的要求。高速并联机器人是自动化传输设备的一种重要形式，它能在不同生产线间对产品高速、平稳、洁净的拾取和分级设置。

现有并联机器人运动臂的主电机一般都采用响应迅速、便于控制的伺服电机。而伺服电机作为并联机器人上的重要动力执行元件，通常需要进行防护，现阶段，伺服电机大多安装在密闭的机壳内，由于伺服电机机械抱闸部分的发热较大，传统的机壳无散热装置，伺服电机在工作时抱闸部位的温度将会达到90℃以上。在这种环境下，伺服电机很难长时间稳定的工作，进而导致伺服电机工作性能下降。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种高速并联机器人，从而解决背景技术中机壳无散热装置，导致的伺服电机发热较大，无法长时间稳定工作的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种高速并联机器人，其包括静平台、动平台、连接静平台及动平台的三条运动支链、固定在静平台上的三个驱动装置，所述运动支链包括主动臂和从动臂，且所述主动臂的一端与所述驱动装置的输出轴固定连接，主动臂的另一端与所述从动臂的上端铰连接，所述从动臂的下端与所述动平台铰连接，静平台包括有用于容纳所述驱动装置的机壳，在机壳与驱动装置形成的空腔内安装有散热装置。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述散热装置包括涡旋管，且涡旋管固定安装在机壳内，所述涡旋管包括进气端、热气端和冷气端；所述进气端穿过所述机壳且用于连接高压气源，所述热气端与设置在机壳外表面的散热格栅连通；所述冷气端通入机壳与驱动装置之间形成的空腔内，在热气端处还安装有温度调节阀，用于调节驱动装置的制冷温度。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述散热装置还包括第一散热鳍片、第二散热鳍片及若干散热导管，所述第一散热鳍片片通过导热胶贴附于所述驱动装置外表面，所述第二散热鳍片片通过导热胶贴服于所述机壳内壁上，每条所述散热导管的两端分别与第一散热鳍片片及第二散热鳍片连接。

进一步，优选的：所述第一散热鳍片和第二散热鳍片上均设置有用于与散热导管进行可拆卸连接的插槽。

更进一步，优选的：所述机壳、第一散热鳍片及第二散热鳍片均为铝材质，所述散热导管为铜材质且内部中空。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述静平台还包括三叶板，所述三叶板的端部与机壳固定连接，三叶板的上表面中心处设置有电气固定座，所述电气固定座上设置有驱动控制模块，所述驱动控制模块包括相互连接的控制电路板和外接面板，所述控制电路板收容于电气固定座内，所述控制电路板分别与电源、驱动装置及温度调节阀电性连接，所述外接面板安装在电气固定座的侧壁上。

进一步，优选的，所述控制电路板电路内集成了WIFI模组和/或蓝牙模组，以与人机交互控制端进行无线连接；所述外接面板包括电源接口和转换接口，所述转换接口包括以太网接口，以与人机交互控制端进行有线连接。

在上述技术方案的基础上，优选的，三条运动支链围绕静平台以及动平台的周向彼此相隔120度均匀分布，每条运动支链均包括一个主动臂及两个平行布置的从动臂，主动臂的一端固定在其中一个驱动装置的输出轴上，另一端与从动臂的上端部进行球型铰接，从动臂的下端部与动平台进行球型铰接，两个所述从动臂之间设置有弹性件。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述动平台底部中心处设置有末端执行器。

本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)、本实用新型将涡旋管作为散热装置对驱动装置进行散热，首先为驱动装置设计相对封闭的机壳，并将涡旋管产生的低温气流导入机壳中，从而有效降低驱动装置和机壳所形成空腔中的温度，相对于传统风扇及水冷散热，涡旋管产生的低温气流流量低温差大，散热效率更高。

(2)通过设置第一散热鳍片、散热导管和第二散热鳍片，能够使驱动装置所产生的热量快速的传递到机壳上，并通过机壳的较大表面积，迅速与外界进行热交换，达到快速散热的目的，确保本发明能够采用全封闭的机壳。

(3)两条从动臂两端分别与主动臂及动平台球铰连接，可增大从动臂的旋转角度从而增大工作空间。从动臂采取双杆结构构成封闭支链，大大增加其强度、刚度及稳定性。通过弹性件能够增加运动支链的动作柔性，减少运动支链因精度或磨损而动作不到位的情况。

(4)通过在电气固定座上设置驱动控制模块，且将该驱动控制模块分别与电源、驱动装置及温度调节阀电性连接，不仅减少了接线环节，使得结构紧凑，同时还能进行通电、网络通信连接等操作，控制方便。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型公开的高速并联机器人平面结构示意图；

图2为本实用新型公开的高速并联机器人立体结构示意图；

图3为本实用新型公开的散热装置的结构示意图；

图4为本实用新型所公开的驱动控制模块的平面结构示意图；

图5为本实用新型所公开的运动支链的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，结合图2，本实用新型实施例公开了一种高速并联机器人，包括静平台1、动平台2、连接静平台1及动平台2的三条运动支链3、固定在静平台1上的三个驱动装置4，运动支链3包括主动臂31和从动臂32，且主动臂31的一端与驱动装置4的输出轴固定连接，主动臂31的另一端与所述从动臂32的上端铰连接，从动臂32的下端与所述动平台2铰连接。

本实施例中的驱动装置4优选为响应迅速、便于控制及精度高伺服电机。本实施例的并联机器人在使用时，通过伺服电机的转动，驱动主动臂31发生转动，主动臂31转动过程中驱动从动臂32带动动平台2发生转动或平移，从而使动平台2在安装夹取机构对生产线上的产品进行高速拾取、分拣。

由于并联机器人上的伺服电机作为动力执行元件，通常需要进行防护，因此本实施例的静平台1中设置了有用于容纳驱动装置4的机壳5，且由于伺服电机在工作时抱闸部位的温度将会达到90℃以上，传统的机壳5无散热装置，或者通过在机壳5上安装风扇或水冷，这样的操作，会造成机壳5噪音较大，且散热效果也不佳。因此，本实施例在机壳5与驱动装置4形成的空腔内安装有散热装置6。

作为第一实施例，如图3所示，散热装置6包括涡旋管61，且涡旋管61固定安装在机壳5内，涡旋管61包括进气端611、热气端612和冷气端613；进气端611穿过所述机壳5且用于连接高压气源，热气端612与设置在机壳5外表面的散热格栅51连通；冷气端613通入机壳5与驱动装置4之间形成的空腔内，在热气端612处还安装有温度调节阀614，用于调节驱动装置4的制冷温度。

具体的，通过设置机壳5，将伺服电机封闭在机壳5内，使伺服电机和机壳5之间形成一个相对封闭的空腔，将涡旋管61固定在该空腔中，在使用时，涡旋管61的进气端611连接高压气泵，当给涡旋管61通入高压气体时，冷气流通过冷气端613通入机壳5与伺服电机之间形成的空腔内，热气流从机壳5外表面的散热格栅51流出，从而在空腔中形成环形冷气流实现了对伺服电机散热的最佳效果，制冷温度则可根据电机的使用情况调整温度调节阀614来实现，避免过冷或制冷效果不佳等情况

其中，涡旋管61的工作原理是：将具有一定压力的压缩空气进入涡流管喷嘴后膨胀加速，当加速后的气流进入一个圆柱型涡流发生器，旋转的气流以1,000,000rpm的旋转速度沿热管壁进入热管内部，热管内气流经涡流交换后产生能量的分离,气流被分割成两股气流——一股是热气流，另一股是冷气流。在热管的终端，一部分压缩空气通过调节阀以热空气的方式泻出,剩余的压缩空气以较低速度通过进入热管旋转气流的中心返回，这股冷气流通过发生器中心形成超低温冷气汇集到冷气端613排出。

为了更好实现对伺服电机的散热，本实用新型在第一实施例的基础上提供了第二实施例。

如图3所示，散热装置6还包括第一散热鳍片62、第二散热鳍片63及若干散热导管64，第一散热鳍片62片通过导热胶贴附于驱动装置4外表面，第二散热鳍片63片通过导热胶贴服于机壳5内壁上，每条散热导管64的两端分别与第一散热鳍片62片及第二散热鳍片63片可拆卸连接。采用上述技术方案，伺服电机在工作过程产生的热量，可以通过导热胶均匀的传递到第一散热鳍片62上，第一散热鳍片62通过散热导管64将热量传递到第二散热鳍片63上，第二散热鳍片63通过导热胶把热量散发出机壳5。由此实现对伺服电机进一步散热传递，从而保证伺服电机能够长时间稳定工作。

优选的，第一散热鳍片62和第二散热鳍片63上均设置有用于与散热导管64进行可拆卸连接的插槽65。由此以来，散热导管64的两端分别通过插槽65与第一散热鳍片62和第二散热鳍片63进行可插接，该结构便于对散热导管64进行拆装维护。

在本实施例中，机壳5、第一散热鳍片62及第二散热鳍片63均为铝材质，散热导管64为铜材质且内部中空。在一些优选实施例中，第一散热鳍片62设置在靠近伺服电机中的抱闸部分。由于伺服电机中抱闸部分为产生热量的主要部分，将第一散热鳍片62固定于此处，有助于热量的快速传导，保证伺服电机的正常稳定的工作。同时，选用导热性能较好的铝作为机壳5、第一散热鳍片62和第二散热鳍片63的材质，有助于热量快速向机壳5的外部发散。散热导管64为铜质空心热管。该结构有助于提升散热导管64的导热性能。

在上述实施例中，静平台1还包括三叶板11，三叶板11的端部与机壳5固定连接，从而将机壳5与三叶板11进行牢固固定，以构成结构稳定的静平台1，在实际使用时，保持静平台1决定的静止不同，从而提高并联机器人的稳定性以及运动精度。三叶板11的上表面中心处设置有电气固定座12，在本实施例中，电气固定座12可以用来安装电气控制部分，具体的，电气固定座12上设置有驱动控制模块7，驱动控制模块7包括相互连接的控制电路板71和外接面板72，控制电路板71负责对整个并联机器人的进行操作控制，外接面板72用于与外部电气进行通讯。控制电路板71收容于电气固定座12内，在起到对控制电路板71防护的同时，减少路线排布，结构紧凑。控制电路板71分别与电源、驱动装置4及温度调节阀614电性连接，外接面板72安装在电气固定座12的侧壁上。由此以来，通过外部数据接口连接到外接面板72上，以实现电源接入，以及外部数据与控制电路板71的通讯，从而使控制电路板71在接收到外部程序指令后执行对驱动装置4或温度调节阀614的操作控制。

在一些优选实施例中，如图4所示，控制电路板71电路内集成了WIFI模组和/或蓝牙模组，以与人机交互控制端进行无线连接；外接面板72包括电源接口和转换接口，转换接口包括以太网接口，以与人机交互控制端进行有线连接。采用上述技术方案，通过在控制电路板71内集成WIFI模组和/或蓝牙模组，可以利用人机交互控制端进行无线操控，方便快捷。通过电源接口可以为并联机器人进行供电输入，通过转换接口可以方便进行以太网有线连接，便于人机交互控制端通过有线方式进行数据交互。在本实施例中，人机交互控制端可以是手机、ipad、计算机等手持设备。

在本实用新型实施例中，如图5所示，三条运动支链3围绕静平台1以及动平台2的周向彼此相隔120度均匀分布，120度角度实现三条运动支链3的均匀分布，受力均匀。在本实施例中，三条运动支链3结构完全相同，由此以来可以保证动平台2运动时的稳定性。具体的，每条运动支链3均包括一个主动臂31及两个平行布置的从动臂32，主动臂31的一端固定在其中一个驱动装置4的输出轴上，另一端与从动臂32的上端部进行球型铰接，从动臂32的下端部与动平台2进行球型铰接。具体的，主动臂31的上端及动平台2上均设置有带有球头的连接杆，从动臂32的两端分别通过球碗与连接杆上的球头球形铰接。两个从动臂32之间设置有弹性件33，优选的，弹性件33为弹簧。采用上述技术方案，两条从动臂32两端分别与主动臂31及动平台2球铰连接，可增大从动臂32的旋转角度从而增大工作空间。从动臂32采取双杆结构构成封闭支链，大大增加其强度、刚度及稳定性。通过弹性件33能够增加运动支链3的动作柔性，减少运动支链3因精度或磨损而动作不到位的情况。

在本实施例中，动平台2底部中心处设置有末端执行器21。末端执行器21可为夹爪、吸盘等，结合不同的末端执行器21，并联机器人可相应完成搬运及定位等多种工作。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、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 (9)

1.一种高速并联机器人，其包括静平台(1)、动平台(2)、连接静平台(1)及动平台(2)的三条运动支链(3)、固定在静平台(1)上的三个驱动装置(4)，所述运动支链(3)包括主动臂(31)和从动臂(32)，且所述主动臂(31)的一端与所述驱动装置(4)的输出轴固定连接，主动臂(31)的另一端与所述从动臂(32)的上端铰连接，所述从动臂(32)的下端与所述动平台(2)铰连接，其特征在于：静平台(1)包括有用于容纳所述驱动装置(4)的机壳(5)，在机壳(5)与驱动装置(4)形成的空腔内安装有散热装置(6)。

2.如权利要求1所述的一种高速并联机器人，其特征在于：所述散热装置(6)包括涡旋管(61)，且涡旋管(61)固装在机壳(5)内壁上，所述涡旋管(61)包括进气端(611)、热气端(612)和冷气端(613)；所述进气端(611)穿过所述机壳(5)且用于连接高压气源，所述热气端(612)与设置在机壳(5)外表面的散热格栅(51)连通；所述冷气端(613)通入机壳(5)与驱动装置(4)之间形成的空腔内，在热气端(612)处还安装有温度调节阀(614)，用于调节驱动装置(4)的制冷温度。

3.如权利要求2所述的一种高速并联机器人，其特征在于：所述散热装置(6)还包括第一散热鳍片(62)、第二散热鳍片(63)及若干散热导管(64)，所述第一散热鳍片(62)片通过导热胶贴附于所述驱动装置(4)外表面，所述第二散热鳍片(63)片通过导热胶贴服于所述机壳(5)内壁上，所述散热导管(64)的两端分别与第一散热鳍片(62)片及第二散热鳍片(63)连接。

4.如权利要求3所述的一种高速并联机器人，其特征在于：所述第一散热鳍片(62)和第二散热鳍片(63)上均设置有用于与散热导管(64)进行可拆卸连接的插槽(65)。

5.如权利要求3所述一种高速并联机器人，其特征在于：所述机壳(5)、第一散热鳍片(62)及第二散热鳍片(63)均为铝材质，所述散热导管(64)为铜材质且内部中空。

6.如权利要求2所述的一种高速并联机器人，其特征在于：所述静平台(1)还包括三叶板(11)，所述三叶板(11)的端部与机壳(5)固定连接，三叶板(11)的上表面中心处设置有电气固定座(12)，所述电气固定座(12)上设置有驱动控制模块(7)，所述驱动控制模块(7)包括控制电路板(71)和外接面板(72)，所述控制电路板(71)收容于电气固定座(12)内，所述控制电路板(71)分别与电源、驱动装置(4)及温度调节阀(614)电性连接，所述外接面板(72)安装在电气固定座(12)的侧壁上。

7.如权利要求6所述的一种高速并联机器人，其特征在于：所述控制电路板(71)电路内集成了WIFI模组和/或蓝牙模组，以与人机交互控制端进行无线连接；所述外接面板(72)包括电源接口和转换接口，所述转换接口包括以太网接口，以与人机交互控制端进行有线连接。

8.如权利要求1所述一种高速并联机器人，其特征在于：三条运动支链(3)围绕静平台(1)以及动平台(2)的周向彼此相隔120度均匀分布，每条运动支链(3)均包括一个主动臂(31)及两个平行布置的从动臂(32)，主动臂(31)的一端固定在其中一个驱动装置(4)的输出轴上，另一端与从动臂(32)的上端部进行球型铰接，从动臂(32)的下端部与动平台(2)进行球型铰接，两个所述从动臂(32)之间设置有弹性件(33)。

9.如权利要求1或8所述的一种高速并联机器人，其特征在于：所述动平台(2)底部中心处设置有末端执行器(21)。

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