CN103612253B - 大行程工业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及LED装配加工设备技术领域，尤其是指一种大行程工业机器人，包括机架、平台安装座及第一滑轨，机架装设有纵移驱动机构，平台安装座装设有机械手，还包括两个装设于纵移基座的第一转轴、两个主动摆杆以及两个从动摆杆，两个主动摆杆的支点端分别与两个第一转轴连接，两个主动摆杆的摇摆端分别与两个从动摆杆的中部铰接；所述纵移基座装设有可纵向滑动的辅助块，辅助块、平台安装座及两个从动摆杆连接成一平行四边形；所述纵移基座装设有用于驱动主动摆杆绕第一转轴来回摆动的横移驱动机构。本发明稳定性高、移动行程可以超出移动平台本身的大小，并能使机械手基本能保持水平直线移动，实用性强。

Description

大行程工业机器人

技术领域

本发明涉及自动化加工辅助设备技术领域，尤其是指一种大行程工业机器人。

背景技术

在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流机器人发展前景及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。

目前，现有的用于承载和移动机械手的水平移动平台，其结构包括底座、分别置于底座两端的固定座和支承座、线性导轨、滚珠丝杠和滑台，上述后端的固定座与传动机构连接，前端支承座支承传动机构的滚珠丝杠前端轴头。其机械手的最大直线移动行程与滑台在线性导轨上的移动行程一致，该行程受到线性导轨的长度限制，从而导致现有的水平一定平台的外形尺寸过于庞大，如要增大机械手水平移动的行程，只能进一步延长线性导轨的长度，致使设备的大小永远大于机械手的最大移动行程，设备占用厂房场地的空间大，缺陷明显。

市面上也出现了一种单臂摇摆式机械手，但其移动路线为圆弧形，难以实现水平的直线移动，且单臂的稳定性较低，机械手在移动过程中容易产生晃动，严重影响机械手的控制精度，难以达到人们的精度需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种稳定性高、移动行程可以超出移动平台本身的大小，并能使机械手基本能保持水平直线移动的大行程工业机器人。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种大行程工业机器人，包括机架、平台安装座及安装于机架的第一滑轨，该第一滑轨装设有可纵向移动的纵移基座，机架装设有用于驱动纵移基座纵向移动的纵移驱动机构，平台安装座装设有机械手，还包括两个装设于纵移基座的第一转轴、两个相互平行设置的主动摆杆以及两个相互平行设置的从动摆杆，两个主动摆杆的支点端分别与两个第一转轴连接，两个主动摆杆的摇摆端分别与两个从动摆杆的中部铰接；所述纵移基座装设有可纵向滑动的辅助块，两个从动摆杆的支点端均与辅助块铰接，两个从动摆杆的摇摆端均与平台安装座铰接，辅助块、平台安装座及两个从动摆杆连接成一平行四边形；所述纵移基座装设有用于驱动主动摆杆绕第一转轴来回摆动的横移驱动机构。

其中，所述横移驱动机构包括连杆、固定于所述纵移基座的减速机及用于驱动减速机转动的横移电机，该减速机的输出轴装设有驱动摆杆，该驱动摆杆的外端与连杆的一端铰接，该连杆的另一端与所述主动摆杆的中部铰接。

其中，所述主动摆杆的中部装设有主动铰接轴，所述连杆的端部与该主动铰接轴枢接。

其中，所述主动铰接轴与主动摆杆的摇摆端之间的距离为A，所述主动铰接轴与主动摆杆的支点端之间的距离为B，A与B的比值为1～2。

其中，所述机械手包括U形叉、两个相互对置的S形料夹、与平台安装座连接的机械臂及与机械臂固定连接的两个支撑板，S形料夹的中部与支撑板铰接，U形叉通过铰接块与S形料夹的尾部铰接，机械臂的内部装设有驱动U形叉左右移动的夹料气缸。

其中，所述从动摆杆的中部装设有从动铰接轴，所述主动摆杆的端部与该从动铰接轴枢接。

其中，所述从动铰接轴与从动摆杆的摇摆端之间的距离为C，所述从动铰接轴与从动摆杆的支点端之间的距离为D，C与D的比值为1～2。

其中，所述第一滑轨装设有沿着第一滑轨来回移动的第一滑块，所述纵移基座与该第一滑块固定连接。

其中，所述纵移基座装设有第二滑轨及沿着第二滑轨来回移动的第二滑块，辅助块与该第二滑块固定连接。

其中，所述纵移驱动机构包括纵向装设于所述机架的丝杠、丝杠沿着丝杠来回移动的驱动螺母及用于驱动丝杠转动的纵移电机，所述纵移基座与驱动螺母固定连接。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种大行程工业机器人，纵移驱动机构用于实现机械手纵向（Y轴）移动的驱动功能，横移驱动机构用于实现机械手横向（X轴）移动的驱动功能。

在实际的工作运行过程中，由于横移驱动机构的驱动作用，主动摆杆绕第一转轴左右摆动时，主动摆杆的摇摆端拨动从动摆杆实现左右往返摆动，进而带动位于从动摆杆的摇摆端的平台安装座左右移动，由于主动摆杆和从动摆杆在摇摆过程中，均构成费力的杠杆结构，只要主动摆杆做小角度的摇摆，经过两次费力杠杆的转化之后，主动摆杆的摇摆端可以获得多倍的移动距离，即平台安装座的移动行程得到大大增加，机械手的移动行程大大超出移动平台本身的大小，在相同位移行程的前提下，缩小了平台设备尺寸大小，占用厂房的空间更小。

此外，辅助块、平台安装座及两个从动摆杆连接成一平行四边形，且辅助块可纵向滑动，从而大大减小了平台安装座在左右移动过程中的纵向移动位移，保证机械手在左右移动过程中基本为直线移动，使机械手更容易地深入到空间狭小但深度较大的狭小空间内作业，机械手的横向移动部分均为双杆结构，避免了机械手运行时的晃动，精确度和稳定性更高，实用性较强。

附图说明

图1为本发明实施例一的立体结构示意图。

图2为本发明实施例一的立体结构分解示意图。

图3为本发明实施例一隐藏横移驱动机构和机架时的俯视结构示意图。

图4为本发明实施例一隐藏横移驱动机构和机架时的立体结构分解示意图。

图5为本发明机械手的立体结构分解示意图。

图6为本发明实施例二的立体结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

如图1至图5所示为本发明一种大行程工业机器人的实施例一，包括机架1、平台安装座2及安装于机架1的第一滑轨3，该第一滑轨3装设有可纵向移动的纵移基座4，机架1装设有用于驱动纵移基座4纵向移动的纵移驱动机构，平台安装座2装设有机械手5，还包括两个装设于纵移基座4的第一转轴6、两个相互平行设置的主动摆杆7以及两个相互平行设置的从动摆杆8，两个主动摆杆7的支点端分别与两个第一转轴6连接，两个主动摆杆7的摇摆端分别与两个从动摆杆8的中部铰接；所述纵移基座4装设有可纵向滑动的辅助块9，两个从动摆杆8的支点端均与辅助块9铰接，两个从动摆杆8的摇摆端均与平台安装座2铰接，辅助块9、平台安装座2及两个从动摆杆8连接成一平行四边形；所述纵移基座4装设有用于驱动主动摆杆7绕第一转轴6来回摆动的横移驱动机构。

纵移驱动机构用于实现机械手5纵向（Y轴）移动的驱动功能，横移驱动机构用于实现机械手5横向（X轴）移动的驱动功能。

在实际的工作运行过程中，由于横移驱动机构的驱动作用，主动摆杆7绕第一转轴6左右摆动时，主动摆杆7的摇摆端拨动从动摆杆8实现左右往返摆动，进而带动位于从动摆杆8的摇摆端的平台安装座2左右移动，由于主动摆杆7和从动摆杆8在摇摆过程中，均构成费力的杠杆结构，只要主动摆杆7做小角度的摇摆，经过两次费力杠杆的转化之后，主动摆杆7的摇摆端可以获得多倍的移动距离，即平台安装座2的移动行程得到大大增加，机械手5的移动行程大大超出移动平台本身的大小，在相同位移行程的前提下，缩小了平台设备尺寸大小，占用厂房的空间更小。

此外，辅助块9、平台安装座2及两个从动摆杆8连接成一平行四边形，且辅助块9可纵向滑动，从而大大减小了平台安装座2在左右移动过程中的纵向移动位移，保证机械手5在左右移动过程中基本为直线移动，使机械手5更容易地深入到空间狭小但深度较大的狭小空间内作业，机械手5的横向移动部分均为双杆结构，避免了机械手5运行时的晃动，精确度和稳定性更高，实用性较强。

本实施例中，所述横移驱动机构包括连杆10、固定于所述纵移基座4的减速机11及用于驱动减速机11转动的横移电机12，该减速机11的输出轴装设有驱动摆杆13，该驱动摆杆13的外端与连杆10的一端铰接，该连杆10的另一端与所述主动摆杆7的中部铰接。

在横移电机12的驱动作用下，减速机11的输出轴正向或反向转动，以使驱动摆杆13绕输出轴左右摆动，进而使与之通过连杆10连铰接的主动摆杆7绕第一转轴6左右摆动，进而实现其驱动功能。

本实施例中，所述主动摆杆7的中部装设有主动铰接轴14，所述连杆10的端部与该主动铰接轴14枢接。具体的，所述主动铰接轴14与主动摆杆7的摇摆端之间的距离为A，所述主动铰接轴14与主动摆杆7的支点端之间的距离为B，A与B的比值为1～2；所述从动摆杆8的中部装设有从动铰接轴15，所述主动摆杆7的端部与该从动铰接轴15枢接，具体的，所述从动铰接轴15与从动摆杆8的摇摆端之间的距离为C，所述从动铰接轴15与从动摆杆8的支点端之间的距离为D，C与D的比值为1～2。

优选的，A与B的比值为2，即所述主动铰接轴14与主动摆杆7的摇摆端之间的距离是主动铰接轴14与主动摆杆7的支点端之间的距离的两倍，C与D的比值为2，即所述从动铰接轴15与从动摆杆8的摇摆端之间的距离是从动铰接轴15与从动摆杆8的支点端之间的距离的两倍。

当驱动摆杆13的外端横向一定一个单位的距离时，所述主动摆杆7的摇摆端的横向移动距离约为三个单位，此时，所述主动摆杆7的摇摆端的横向移动距离约为九个单位，其机械手5的横向移动行程大大提高，且提高了机械手5的横向移动速度，响应速度更快。

见图5，本实施例中，所述机械手5包括U形叉51、两个相互对置的S形料夹52、与平台安装座2连接的机械臂53及与机械臂53固定连接的两个支撑板54，S形料夹52的中部与支撑板54铰接，U形叉51通过铰接块55与S形料夹52的尾部铰接，机械臂53的内部装设有驱动U形叉51左右移动的夹料气缸。

夹料气缸的活塞杆做伸出和回缩动作时，U形叉51通过拉动铰接块55来实现U形叉51的转动，从而实现两个U形叉51的前部的靠拢和远离，进而实现机械手5的夹持和松开动作。

本实施例中，所述纵移驱动机构包括纵向装设于所述机架1的丝杠19、丝杠19沿着丝杠19来回移动的驱动螺母20及用于驱动丝杠19转动的纵移电机21，所述纵移基座4与驱动螺母20固定连接。

通过纵移电机21驱动丝杠19正向或反向转动，以带动驱动螺母20纵向移动，并带动纵移基座4同步移动，从而实现机械手5爪的纵向驱动功能。

当然，所述纵移驱动机构还可以为步进电机配合同步带同步轮结构或链条齿轮结构实现，同样也能达到上述技术效果。

如图6所示为本发明一种大行程工业机器人的实施例二，与上述实施例一的不同之处在于：所述横移驱动机构包括油缸22及固定于所述纵移基座4的固定轴23，该油缸22的缸体与固定轴23铰接，油缸22的活塞杆与所述主动摆杆7的中部铰接。利用油缸22的活塞杆的伸出和回缩驱动主动摆杆7的左右摆动，同样也能达到上述技术效果。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.大行程工业机器人，包括机架（1）、平台安装座（2）及安装于机架（1）的第一滑轨（3），该第一滑轨（3）装设有可纵向移动的纵移基座（4），机架（1）装设有用于驱动纵移基座（4）纵向移动的纵移驱动机构，平台安装座（2）装设有机械手（5），其特征在于：还包括两个装设于纵移基座（4）的第一转轴（6）、两个相互平行设置的主动摆杆（7）以及两个相互平行设置的从动摆杆（8），两个主动摆杆（7）的支点端分别与两个第一转轴（6）连接，两个主动摆杆（7）的摇摆端分别与两个从动摆杆（8）的中部铰接；

所述纵移基座（4）装设有可纵向滑动的辅助块（9），两个从动摆杆（8）的支点端均与辅助块（9）铰接，两个从动摆杆（8）的摇摆端均与平台安装座（2）铰接，辅助块（9）、平台安装座（2）及两个从动摆杆（8）连接成一平行四边形；所述纵移基座（4）装设有用于驱动主动摆杆（7）绕第一转轴（6）来回摆动的横移驱动机构；

所述纵移基座（4）装设有第二滑轨（17）及沿着第二滑轨（17）来回移动的第二滑块（18），辅助块（9）与该第二滑块（18）固定连接；

所述纵移驱动机构包括纵向装设于所述机架（1）的丝杠（19）、沿着丝杠（19）来回移动的驱动螺母（20）及用于驱动丝杠（19）转动的纵移电机（21），所述纵移基座（4）与驱动螺母（20）固定连接。

2.根据权利要求1所述的大行程工业机器人，其特征在于：所述横移驱动机构包括连杆（10）、固定于所述纵移基座（4）的减速机（11）及用于驱动减速机（11）转动的横移电机（12），该减速机（11）的输出轴装设有驱动摆杆（13），该驱动摆杆（13）的外端与连杆（10）的一端铰接，该连杆（10）的另一端与所述主动摆杆（7）的中部铰接。

3.根据权利要求2所述的大行程工业机器人，其特征在于：所述主动摆杆（7）的中部装设有主动铰接轴（14），所述连杆（10）的端部与该主动铰接轴（14）枢接。

4.根据权利要求3所述的大行程工业机器人，其特征在于：所述主动铰接轴（14）与主动摆杆（7）的摇摆端之间的距离为A，所述主动铰接轴（14）与主动摆杆（7）的支点端之间的距离为B，A与B的比值为1～2。

5.根据权利要求1所述的大行程工业机器人，其特征在于：所述机械手（5）包括U形叉（51）、两个相互对置的S形料夹（52）、与平台安装座（2）连接的机械臂（53）及与机械臂（53）固定连接的两个支撑板（54），S形料夹（52）的中部与支撑板（54）铰接，U形叉（51）通过铰接块（55）与S形料夹（52）的尾部铰接，机械臂（53）的内部装设有驱动U形叉（51）左右移动的夹料气缸。

6.根据权利要求1所述的大行程工业机器人，其特征在于：所述从动摆杆（8）的中部装设有从动铰接轴（15），所述主动摆杆（7）的端部与该从动铰接轴（15）枢接。

7.根据权利要求6所述的大行程工业机器人，其特征在于：所述从动铰接轴（15）与从动摆杆（8）的摇摆端之间的距离为C，所述从动铰接轴（15）与从动摆杆（8）的支点端之间的距离为D，C与D的比值为1～2。

8.根据权利要求1所述的大行程工业机器人，其特征在于：所述第一滑轨（3）装设有沿着第一滑轨（3）来回移动的第一滑块（16），所述纵移基座（4）与该第一滑块（16）固定连接。