CN104290094A - H型并联机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种H型并联机器人，包括机架、工作台、X向组件、Y向组件和Z向组件；两个X向组件对称布置有工作台的左右两侧，每个X向组件包括X向导轨和X向滑块组件；Y向组件包括Y向导轨和Y向滑块组件；Z向组件包括执行部件，以及气缸或电缸；每个X向导轨的前端安装有一个驱动电机和一个主动同步带轮，每个X向导轨的后端安装有一个从动同步带轮，在X向滑块组件与Y向导轨连接处的前后两侧各设置有一个惰轮；在X向组件和Y向组件构成的H形框架上套装有H形的同步带，驱动电机驱动主动同步带轮转动，主动同步带轮通过同步带带动从动同步带轮转动，最终带动执行部件在X向及Y向运动。结构简单、制造成本低，结构刚度好、位置精确度高，是一款真正的绿色节能机器人。

Description

H型并联机器人

技术领域

本发明涉及工业用机器人技术领域。 

背景技术

随着工业自动化水平的不断提高，机器人被广泛地应用于工业生产的各个领域。机器人大致分为并联机器人、关节机器人和串联机器人三大类，其执行部件要实现X向、Y向和Z向运动，需要分别匹配不同的动力进行驱动。运动过程中，每个轴的动力或电机自身的重量将叠加到运动负载上，造成动力消耗。并且，现有工业机器人在结构上存在的主要问题是：整体结构刚度不够，执行部分的位置精确度难控制，结构复杂，制造成本高。 

发明内容

本发明针对上述技术问题进行改进，拟提供一种结构简单、制造成本低，结构刚度好、位置精确度高，绿色节能的并联机器人。 

为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种H型并联机器人，包括机架(1)，固设在所述机架(1)上方的工作台(2)，关键在于：在所述工作台(2)的上方设置有两个X向组件(3)、一个Y向组件(4)和一个Z向组件(5)；两个X向组件(3)对称布置在工作台(2)的左右两侧，每个X向组件(3)包括X向导轨(31)和X向滑块组件(32)，所述X向导轨(31)固设在工作台(2)上，X向滑块组件(32)与X向导轨(31) 滑动连接；所述Y向组件(4)包括Y向导轨(41)和Y向滑块组件(42)，所述Y向导轨(41)的两端分别与对应侧的X向滑块组件(32)垂直相连，所述Y向滑块组件(42)与Y向导轨(41)滑动连接；所述Z向组件(5)包括执行部件(51)，以及气缸(52)或电缸，所述气缸(52)或电缸安装在Y向滑块(42)上，气缸(52)或电缸驱动执行部件(51)在Z向运动； 

每个X向导轨(31)的前端安装有一个驱动电机(6)和一个主动同步带轮，每个X向导轨(31)的后端安装有一个从动同步带轮，在X向滑块组件(32)与Y向导轨(41)连接处的前后两侧各设置有一个惰轮；在所述X向组件(3)和Y向组件(4)构成的H形框架上套装有H形的同步带(10)，在所述X向滑块组件(32)上固设有与同步带(10)啮合的同步带锁紧块(13)，所述驱动电机(6)驱动主动同步带轮转动，主动同步带轮通过同步带(10)带动从动同步带轮转动，最终带动执行部件(51)在X向及Y向运动。 

作为上述方案的优选，所述X向滑块组件(32)由X向滑块(32a)、X向溜板(32b)和两个L形转接板(32c)组成，所述X向滑块(32a)与X向导轨(31)通过燕尾槽滑动连接，X向溜板(32b)固设在X向滑块(32a)上方，用于与Y向导轨(41)相连，两个L形转接板(32c)分别位于X向滑块组件(32)与Y向导轨(41)连接处的前后两侧，所述惰轮安装在对应的L形转接板(32c)内侧。通过优化X向滑块组件，降低了制造难度，惰轮和L形转接板共同作用，方便同步带在该转角位置处滑动顺畅，X向滑块组件与X向导轨通过燕尾槽滑动连接，保证滑动的可靠性。 

同时，所述Y向滑块组件(42)由Y向滑块(42a)和Y向溜板(42b)组成，所述Y向滑块(42a)与Y向导轨(41)通过燕尾槽滑动连接，所述 Y向溜板(42b)固设在Y向滑块(42a)的前侧或后侧，所述气缸(52)安装在Y向溜板(42b)上。通过优化Y向滑块组件，降低了制造难度，并保证了Y向滑块与Y向导轨滑动的可靠性。 

所述执行部件(51)为真空吸盘、气爪或机械手；执行部件可根据具体需要选择不同的执行部件进行安装，以满足各种场合的使用需要。 

进一步，其中一个X向导轨(31)的下方安装有X向拖链(71)，Y向导轨(41)的上方安装有Y向拖链(72)，X向拖链(71)的前端向上折弯180°后与Y向拖链(72)的其中一端相接，Y向拖链(72)的另一端向上折弯180°后与气缸(52)的位置对应，X向拖链(71)和Y向拖链(72)共同构成一个管线线槽(7)。通过设置管线线槽，用于H型并联机器人中的管线通过，设计巧妙、布置合理，占用空间小，制造成本低。 

工作过程及原理如下:H型并联机器人的同步带呈H型，刚好套在两个X向导轨和一个Y向导轨构成的H形框架上，其中Y向导轨是随着X向滑块组件一起滑动的，Y向滑块组件与Y向导轨滑动连接。两个主动同步带轮分别由驱动电机驱动，主动同步带轮通过同步带带动从动同步带轮转动，最终带动执行部件在X向及Y向运动。 

当两个驱动电机同向(均为顺时针或均为逆时针)转动时，执行部件在Y向上运动，当两个驱动电机反向(一个为顺时针，一个为逆时针)转动时，执行部件在X向上运动，即通过对驱动电机的控制，可以实现执行部件在X向及Y向的高速运动，且运动轨迹复杂多变；执行部件在Z向上运动由气缸或电缸实现，Z向行程由气缸或电缸的行程决定。 

本发明的主要特点为：执行部件在X向与Y向上的运动是通过一根H形 同步带、两个驱动电机、两个主动同步带轮、两个从动同步带轮来实现，且驱动电机固定，不会在运动过程中随着X向与Y向的运动而运动，减少了运动负载质量，大大提高了运动速度；同时，同步带套在两个X向导轨和一个Y向导轨构成的H形框架上，增大了结构的刚性，提高了执行部件运动位置的精确度；并且结构简单、设计巧妙、制造成本低。 

附图说明

图1是本发明的立体图。 

图2是图1的A向视图。 

图3是图1中X向组件、Y向组件、Z向组件及驱动电机等的安装示意图。 

图4是图3的B部放大图。 

图5是图3的C部放大图。 

图6是H形同步带的结构示意图。 

图7a是两个驱动电机均顺时针转动时，同步带的滑动示意图。 

图7b是两个驱动电机均逆时针转动时，同步带的滑动示意图。 

图8a是左侧的驱动电机顺时针、右侧的驱动电机逆时针转动时，同步带的滑动示意图。 

图8b是左侧的驱动电机逆顺时针、右侧的驱动电机顺时针转动时，同步带的滑动示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明： 

结合图1——图3所示，一种H型并联机器人，主要由机架1、工作台2、 两个X向组件3、Y向组件4、Z向组件5、两个驱动电机6、管线线槽7、同步带10、两个主动同步带轮、两个从动同步带轮、四个惰轮等组成，除此之外，还包括电器接线箱8、显示屏9等。 

工作台2固设在机架1的上方，两个X向组件3、一个Y向组件4和一个Z向组件5也设置在工作台2的上方。两个X向组件3对称布置有工作台2的左右两侧。每个X向组件3由X向导轨31和X向滑块组件32构成，X向导轨31固设在工作台2上，X向滑块组件32与X向导轨31滑动连接。Y向组件4由Y向导轨41和Y向滑块组件42构成，Y向导轨41的两端分别与对应侧的X向滑块组件32垂直相连，Y向滑块组件42与Y向导轨41滑动连接。Z向组件5由执行部件51和气缸52构成，气缸52安装在Y向滑块42上，气缸52驱动执行部件51在Z向运动。气缸52可用电缸替代，执行部件51为真空吸盘，也可以是气爪或机械手等。 

每个X向导轨31的前端安装有一个驱动电机6和一个主动同步带轮(图中未示出)，每个X向导轨31的后端安装有一个从动同步带轮(图中未示出)，在X向滑块组件32与Y向导轨41连接处的前后两侧各设置有一个惰轮(图中未示出)；在X向组件3和Y向组件4构成的H形框架上套装有H形的同步带10(如图6)，同步带10自带啮合齿(图中未示出)，在X向滑块组件32上固设有与同步带10啮合的同步带锁紧块13，以防止同步带10打滑，是同步带应用时必要的辅助件。驱动电机6驱动主动同步带轮转动，主动同步带轮通过同步带10带动从动同步带轮转动，最终带动执行部件51在X向及Y向运动。执行部件51用于对工作台2的工件执行动作，执行部件51可在X向、Y向及Z向上任意移动，因此，对工作台2上任意位置处的 工件执行动作。 

结合图4所示，X向滑块组件32最好由X向滑块32a、X向溜板32b和两个L形转接板32c组成。X向滑块32a与X向导轨31通过燕尾槽滑动连接，X向溜板32b固设在X向滑块32a上方，X向溜板32b与X向滑块32a通过螺钉锁紧在一起，X向溜板32b用于与Y向导轨41相连。两个L形转接板32c分别位于X向滑块组件32与Y向导轨41连接处的前后两侧，惰轮安装在对应的L形转接板32c内侧。 

结合图5所示，Y向滑块组件42最好由Y向滑块42a和Y向溜板42b组成，Y向滑块42a与Y向导轨41通过燕尾槽滑动连接，Y向溜板42b固设在Y向滑块42a的前侧或后侧，Y向溜板42b与Y向滑块42a通过螺钉锁紧在一起。气缸52安装在Y向溜板42b上。 

结合图1、图3和图5所示，为顺利布置管线，在工作台2上还设置有管线线槽7。管线线槽7主要由X向拖链71和Y向拖链72组成，X向拖链71、Y向拖链72的下方最好各自设置有一条拖链线槽73。X向拖链71平行安装在其中一个X向导轨31的下方，Y向拖链72平行安装在Y向导轨41的上方，X向拖链71的前端向上折弯180°后与Y向拖链72的端头相接，Y向拖链72的另一端向上折弯180°后与气缸52的位置对应，X向拖链71和Y向拖链72共同构成一个管线线槽7。拖链线槽73的横截面为U形。 

如图1所示，在每个X向导轨31的上方最好设置有防护罩11，防止灰尘或异物进入而引起同步带10卡滞，由于在Y向导轨41的上方设置有拖链线槽73(如图3所示)，可以起到防护罩的作用，因此，不需要另外设置防护罩。 

如图6所示，H型并联机器人的同步带10呈H型，结合图3所示，刚好套在两个X向导轨31和一个Y向导轨41构成的H形框架上，其中Y向导轨41是随着X向滑块组件32一起滑动的，Y向滑块组件42与Y向导轨41滑动连接。两个主动同步带轮分别由驱动电机6驱动，主动同步带轮通过同步带10带动从动同步带轮转动，最终带动执行部件51在X向及Y向运动。执行部件51在Z向的运动由气缸51驱动。 

结合图1、图3、图7a、图7b所示，当两个驱动电机6同向(均为顺时针或均为逆时针)转动时，执行部件51在Y向上运动。结合图1、图3、图8a、图8b所示，当两个驱动电机6反向(一个为顺时针，一个为逆时针)转动时，执行部件51在X向上运动，即通过对驱动电机6的控制，可以实现执行部件51在X向及Y向的高速运动，且运动轨迹复杂多变；执行部件51在Z向上运动由气缸52实现，Z向行程由气缸52的行程决定。 

Claims (5)

1.一种H型并联机器人，包括机架(1)，固设在所述机架(1)上方的工作台(2)，其特征在于：在所述工作台(2)的上方设置有两个X向组件(3)、一个Y向组件(4)和一个Z向组件(5)；两个X向组件(3)对称布置有工作台(2)的左右两侧，每个X向组件(3)包括X向导轨(31)和X向滑块组件(32)，所述X向导轨(31)固设在工作台(2)上，X向滑块组件(32)与X向导轨(31)滑动连接；所述Y向组件(4)包括Y向导轨(41)和Y向滑块组件(42)，所述Y向导轨(41)的两端分别与对应侧的X向滑块组件(32)垂直相连，所述Y向滑块组件(42)与Y向导轨(41)滑动连接；所述Z向组件(5)包括执行部件(51)，以及气缸(52)或电缸，所述气缸(52)或电缸安装在Y向滑块(42)上，气缸(52)或电缸驱动执行部件(51)在Z向运动；

每个X向导轨(31)的前端安装有一个驱动电机(6)和一个主动同步带轮，每个X向导轨(31)的后端安装有一个从动同步带轮，在X向滑块组件(32)与Y向导轨(41)连接处的前后两侧各设置有一个惰轮；在所述X向组件(3)和Y向组件(4)构成的H形框架上套装有H形的同步带(10)，在所述X向滑块组件(32)上固设有与同步带(10)啮合的同步带锁紧块(13)，所述驱动电机(6)驱动主动同步带轮转动，主动同步带轮通过同步带(10)带动从动同步带轮转动，最终带动执行部件(51)在X向及Y向运动。

2.按照权利要求1所述的H型并联机器人，其特征在于：所述X向滑块组件(32)由X向滑块(32a)、X向溜板(32b)和两个L形转接板(32c)组成，所述X向滑块(32a)与X向导轨(31)通过燕尾槽滑动连接，X向溜板(32b)固设在X向滑块(32a)上方，用于与Y向导轨(41)相连，两个L形转接板(32c)分别位于X向滑块组件(32)与Y向导轨(41)连接处的前后两侧，所述惰轮安装在对应的L形转接板(32c)内侧。

3.按照权利要求1所述的H型并联机器人，其特征在于：所述Y向滑块组件(42)由Y向滑块(42a)和Y向溜板(42b)组成，所述Y向滑块(42a)与Y向导轨(41)通过燕尾槽滑动连接，所述Y向溜板(42b)固设在Y向滑块(42a)的前侧或后侧，所述气缸(52)安装在Y向溜板(42b)上。

4.按照权利要求1——3中任一项所述的H型并联机器人，其特征在于：所述执行部件(51)为真空吸盘、气爪或机械手。

5.按照权利要求1所述的H型并联机器人，其特征在于：其中一个X向导轨(31)的下方安装有X向拖链(71)，Y向导轨(41)的上方安装有Y向拖链(72)，X向拖链(71)的前端向上折弯180°后与Y向拖链(72)的其中一端相接，Y向拖链(72)的另一端向上折弯180°后与气缸(52)的位置对应，X向拖链(71)和Y向拖链(72)共同构成一个管线线槽(7)。