CN210307816U - 一种xyz三轴运动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种XYZ三轴运动机构，通过X轴直线运动模块带动Y轴直线运动模块、Z轴直线运动模块和机械臂在X方向来回运动，通过Y轴直线运动模块带动Z轴直线运动模块和机械臂在Y方向上来回运动，通过Z轴直线运动模块带动机械臂在Z轴方向上下运动，通过机械臂实现物件运送到三维空间区域任意位置，实现证件的自动化制证。此实用新型用于机械加工技术领域。

Description

一种XYZ三轴运动机构

技术领域

本实用新型涉及机械加工技术领域，特别是涉及一种XYZ三轴运动机构。

背景技术

随着经济的不断发展，人力资源成本不断提高，对自动化作业有着越来越大的需求以及更高的要求。在证件制作过程中，一般包括打印和覆膜的工序，以驾驶证为例，打印分为彩色打印和针式打印，覆膜时需要在证件纸上下两层各覆一层保护膜，自动化设备很难实现，通常需要人工操作，效率非常低，而且容易出差错。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自动化程度较高的XYZ三轴运动机构。

本实用新型所采取的技术方案是：一种XYZ三轴运动机构，其包括X轴直线运动模块、Y轴直线运动模块、Z轴直线运动模块。

所述X轴直线运动模块包括滑块X、第一传动结构、第二传动结构、X轴伺服电机、X轴连接底板、X轴运动滚轴、X轴安装底板；所述X轴伺服电机固定在X轴连接底板上，所述第一传动结构一端连接X轴伺服电机的输出端，另一端安装在X轴运动滚轴上，所述X轴运动滚轴两端均安装有第二传动结构，两所述第二传动结构上均固定安装有可与第二传动结构一起滑动的滑块X，所述第二传动结构安装在X轴安装底板上。

所述Y轴直线运动模块包括Y轴安装底板、滑块Y、第三传动结构、Y轴连接底板、Y轴伺服电机，所述Y轴直线运动模块两端通过Y轴连接底板固定于左右两端的滑块X上，所述第三传动结构沿Y轴连接底板的长度方向布置，所述第三传动结构的输入端连接Y轴伺服电机的输出端，所述Y轴伺服电机安装固定在Y轴安装底板上，所述第三传动结构上固定有可与第三传动结构一起滑动的滑块。

所述Z轴直线运动模块包括Z轴安装底板、第四传动结构、滑块Z、机械臂、 Z轴伺服电机，所述Z轴安装底板与滑块Y刚性连接，所述第四传动结构安装在 Z轴安装底板上，所述Z轴伺服电机的输出端连接第四传动结构的输入端，所述 Z轴伺服电机固定在Z轴安装底板上，所述滑块Z安装在第四传动结构上，所述滑块Z可随第四传动结构一起滑动，所述机械臂两端与滑块Z刚性连接固定。

所述X轴直线运动模块带动Y轴直线运动模块和Z轴直线运动模块在X方向运动，所述Y轴直线运动模块带动Z轴直线运动模块在Y方向运动，所述Z 轴直线运动模块带动机械臂在Z方向运动。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述第一传动结构、第二传动结构均为带轮结构，所述第一传动结构包括同步轮X1、同步轮X2、同步带X12，所述同步轮X1与X轴伺服电机的输出端连接，同步轮X2安装在X轴运动滚轴中间位置，所述第二传动结构包括同步轮X3、同步轮X4、同步带X34，所述同步轮X3安装在X轴运动滚轴两侧，所述同步轮X4通过一X轴从动支架固定在X 轴安装底板上。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述第三传动结构为带轮结构，所述第三传动结构包括同步轮Y1、同步轮Y2、同步带Y12，所述同步轮Y1与Y 轴伺服电机的输出端刚性连接，所述同步轮Y2通过Y轴从动支架固定在Y轴安装底板上。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述第四传动结构为带轮结构，所述第四传动结构包括同步轮Z1、同步轮Z2、同步带Z12，所述同步轮Z1与Z 轴伺服电机的输出端连接，所述同步轮Z2通过Z轴从动支架安装固定在Z轴安装底板。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述X轴伺服电机、Y轴伺服电机、 Z轴伺服电机均通过脉冲控制。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述机械臂的底端固定有至少一个吸盘或雕刻头。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述机械臂下端通过弹簧连接Z 轴伺服电机的电机固定板。

本实用新型的有益效果：此XYZ三轴运动机构，通过X轴直线运动模块带动Y轴直线运动模块、Z轴直线运动模块和机械臂在X方向来回运动，通过Y轴直线运动模块带动Z轴直线运动模块和机械臂在Y方向上来回运动，通过Z轴直线运动模块带动机械臂在Z轴方向上下运动，通过机械臂实现物件运送到三维空间区域任意位置，实现证件的自动化制证。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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是本实用新型实施例的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例的YZ模块结构示意图；

图3是本实用新型实施例的XY模块结构示意图。

具体实施方式

参照图1至图3，本实用新型为一种XYZ三轴运动机构，其包括X轴直线运动模块1、Y轴直线运动模块2、Z轴直线运动模块3。所述X轴直线运动模块1 带动Y轴直线运动模块2和Z轴直线运动模块3在X方向运动，所述Y轴直线运动模块2带动Z轴直线运动模块3在Y方向运动，所述Z轴直线运动模块3 带动机械臂34在Z方向运动。其中在X轴直线运动模块1的旁侧设置有X轴线缆保护链，在Y轴直线运动模块2的旁侧设置有Y轴线缆保护链，在Z轴直线运动模块3的旁侧设置有Z轴线缆保护链。此XYZ三轴运动机构，通过X轴直线运动模块1带动Y轴直线运动模块2和Z轴直线运动模块3和机械臂34在X 方向来回运动，通过Y轴直线运动模块2带动Z模块和机械臂34在Y方向上来回运动，通过Z轴直线运动模块3带动机械臂在Z轴方向上下运动，通过机械臂34实现物件运送到三维空间区域任意位置，实现证件的自动化制证。

所述X轴直线运动模块1包括滑块X11、第一传动结构13、第二传动结构 14、X轴伺服电机15、X轴连接底板16、X轴运动滚轴17、X轴安装底板18；所述X轴伺服电机15固定在X轴连接底板16上，所述第一传动结构13一端连接X轴伺服电机15的输出端，另一端安装在X轴运动滚轴17上，所述X轴运动滚轴17的两端均安装有第二传动结构14，两所述第二传动结构14上均固定安装有可与第二传动结构14一起滑动的滑块X11，所述第二传动结构14安装在X轴安装底板18上。所述第一传动结构13、第二传动结构14均为带轮结构，所述第一传动结构13包括同步轮X1、同步轮X2、同步带X12，同步带X12分别绕于各自同步轮X1和同步轮X2。所述同步轮X1与X轴伺服电机15的输出端连接，同步轮X2安装在X轴运动滚轴17中间位置，X轴运动滚轴17套于轴承，轴承套在X轴直线运动模块1的X轴连接底板16上。所述第二传动结构14包括同步轮X3、同步轮X4、同步带X34，两端同步带X34分别绕于各自同步轮X3 和同步轮X4，所述同步轮X3安装在X轴运动滚轴17两侧，所述同步轮X4通过一X轴从动支架12固定在X轴安装底板18上，同步轮X4和滚轴刚性连接，滚轴两端各穿过一个轴承，轴承套在X轴从动支架12上，X轴从动支架12与X轴直线运动模块1的X轴安装底板18可调节刚性连接。

X轴伺服电机15通过脉冲控制，1个脉冲输出轴的转动角度为1.8°，从而电动同步带轮X1转动1.8°，同步轮X1、同步轮X2与同步带X12啮合运动，从而同步轮X2、同步轮X3转动1.8°，同步轮X3和同步轮X4与同步带X34啮合运动，同步轮转动360°，同步带运动长度72mm，这样带动YZ模块和机械臂 34在X方向上来回运动。

所述Y轴直线运动模块2包括Y轴安装底板21、滑块Y22、第三传动结构 23、Y轴连接底板24、Y轴伺服电机25，Y轴伺服电机25通过脉冲控制。所述 Y轴直线运动模块2两端通过Y轴连接底板24固定于左右两端的滑块X11上，所述第三传动结构23沿Y轴连接底板24的长度方向布置，所述第三传动结构 23的输入端连接Y轴伺服电机25的输出端，所述Y轴伺服电机25安装固定在 Y轴安装底板21上，所述第三传动结构23上固定有可与第三传动结构23一起滑动的滑块Y22；所述第三传动结构23为带轮结构，所述第三传动结构23包括同步轮Y1、同步轮Y2、同步带Y12，同步带Y12绕于同步轮Y1和同步轮Y2。所述同步轮Y1与Y轴伺服电机25的输出端刚性连接，所述同步轮Y2通过Y轴从动支架21固定在Y轴安装底板21上。同步轮Y2与滚轴刚性连接，滚轴两端各穿过1个轴承，轴承套在Y轴从动支架21上，Y轴从动支架21与Y轴直线运动模块2的Y轴安装底板21可调节刚性连接。

Y轴伺服电机25通过脉冲控制，1个脉冲输出轴的转动角度为1.8°，从而带动同步轮Y1转动1.8°，同步轮与同步带啮合运动，同步轮转动360°，同步带运动长度为72mm，这样带动Z模块和机械臂34在Y方向上来回运动。

所述Z轴直线运动模块3包括Z轴安装底板31、第四传动结构32、滑块Z33、机械臂34、Z轴伺服电机35。两个吸盘固定于机械臂34上，滑块Z33与Z轴直线滑轨只有Z方向的自由度。所述Z轴安装底板31与滑块Y22刚性连接，所述第四传动结构32安装在Z轴安装底板31上，所述Z轴伺服电机35的输出端连接第四传动结构32的输入端，所述Z轴伺服电机35固定在Z轴安装底板31上，所述滑块Z33安装在第四传动结构32上，所述滑块Z33可随第四传动结构32 一起滑动，所述机械臂34两端与滑块Z33刚性连接固定。所述第四传动结构32 为带轮结构，所述第四传动结构32包括同步轮Z1、同步轮Z2、同步带Z12，同步带Z12绕于同步轮Z1和同步轮Z2。所述同步轮Z1与Z轴伺服电机35的输出端连接，所述同步轮Z2通过Z轴从动支架36安装固定在Z轴安装底板31。同步轮Z2与滚轴刚性连接，滚轴两端各穿过1个轴承，轴承套在Z轴从动支架36 上，Z轴从动支架36与Z轴直线运动模块3的Z轴安装底板31可调节刚性连接。

Z轴伺服电机35通过脉冲控制，1个脉冲输出轴的转动角度为1.8°，从而带动同步轮Z1转动1.8°，同步轮与同步带啮合运动，同步轮转动360°，同步带运动长度为72mm，这样带动机械臂34在Z方向上下运动。

作为本实用新型优选的实施方式，所述机械臂34下端通过弹簧4连接Z轴伺服电机35的电机固定板。弹簧4用于消除机械臂34本身重力导致伺服电机正反转受力不均。

机械臂34运动范围为一个三维空间区域，所述机械臂34的底端固定有至少一个吸盘或雕刻头。在本实施例中，机械臂34上装有两个真空吸盘，真空吸盘、真空阀、真空泵三者通过气管密封连接，主控板发送指令控制真空泵的工作和真空阀的通断，从而控制真空吸盘吸附物件，例如驾驶证证芯、行驶证证芯、塑封膜、皮套等介质，主控板发送指令控制XYZ三轴电机运动，从而控制机械臂34运动，进而把物件运送到三维空间区域的任何位置。三维空间区域可以设置模块，比如证芯裁剪，塑封膜掀开、证芯正本塑封、皮套推出、证芯打印机等，进而实现驾驶证、行驶证的自动化制证。机械臂34上装有真空吸盘，亦可更换为雕刻头，实现3D打印功能。

此XYZ三轴运动机构采用龙门式架构方案设计，这样设计可以使X轴伺服电机15能平稳带动YZ模块和机械臂34在X方向来回运动。

当然，本实用新型创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种XYZ三轴运动机构，其特征在于：包括X轴直线运动模块(1)、Y轴直线运动模块(2)、Z轴直线运动模块(3)；

所述X轴直线运动模块(1)包括滑块X(11)、第一传动结构(13)、第二传动结构(14)、X轴伺服电机(15)、X轴连接底板(16)、X轴运动滚轴(17)、X轴安装底板(18)；所述X轴伺服电机(15)固定在X轴连接底板(16)上，所述第一传动结构(13)一端连接X轴伺服电机(15)的输出端，另一端安装在所述X轴运动滚轴(17)上，所述X轴运动滚轴(17)的两端均安装有第二传动结构(14)，两所述第二传动结构(14)上均固定安装有可与第二传动结构(14)一起滑动的滑块X(11)，所述第二传动结构(14)安装在X轴安装底板(18)上；

所述Y轴直线运动模块(2)包括Y轴安装底板(21)、滑块Y(22)、第三传动结构(23)、Y轴连接底板(24)、Y轴伺服电机(25)，所述Y轴直线运动模块(2)两端通过Y轴连接底板(24)固定于左右两端的滑块X(11)上，所述第三传动结构(23)沿Y轴连接底板(24)的长度方向布置，所述第三传动结构(23)的输入端连接Y轴伺服电机(25)的输出端，所述Y轴伺服电机(25)安装固定在Y轴安装底板(21)上，所述第三传动结构(23)上固定有可与第三传动结构(23)一起滑动的滑块Y(22)；

所述Z轴直线运动模块(3)包括Z轴安装底板(31)、第四传动结构(32)、滑块Z(33)、机械臂(34)、Z轴伺服电机(35)，所述Z轴安装底板(31)与滑块Y(22)刚性连接，所述第四传动结构(32)安装在Z轴安装底板(31)上，所述Z轴伺服电机(35)的输出端连接第四传动结构(32)的输入端，所述Z轴伺服电机(35)固定在Z轴安装底板(31)上，所述滑块Z(33)安装在第四传动结构(32)上，所述滑块Z(33)可随第四传动结构(32)一起滑动，所述机械臂(34)两端与滑块Z(33)刚性连接固定；

所述X轴直线运动模块(1)带动Y轴直线运动模块(2)和Z轴直线运动模块(3)在X方向运动，所述Y轴直线运动模块(2)带动Z轴直线运动模块(3)在Y方向运动，所述Z轴直线运动模块(3)带动机械臂(34)在Z方向运动。

2.根据权利要求1所述的XYZ三轴运动机构，其特征在于：所述第一传动结构(13)、第二传动结构(14)均为带轮结构，所述第一传动结构(13)包括同步轮X1(131)、同步轮X2(132)、同步带X12(133)，所述同步轮X1(131)与X轴伺服电机(15)的输出端连接，同步轮X2(132)安装在X轴运动滚轴(17)中间位置，所述第二传动结构(14)包括同步轮X3(141)、同步轮X4(142)、同步带X34(143)，所述同步轮X3(141)安装在X轴运动滚轴(17)两侧，所述同步轮X4(142)通过一X轴从动支架(12)固定在X轴安装底板(18)上。

3.根据权利要求2所述的XYZ三轴运动机构，其特征在于：所述第三传动结构(23)为带轮结构，所述第三传动结构(23)包括同步轮Y1(231)、同步轮Y2(232)、同步带Y12(233)，所述同步轮Y1(231)与Y轴伺服电机(25)的输出端刚性连接，所述同步轮Y2(232)通过一Y轴从动支架(26)固定在Y轴安装底板(21)上。

4.根据权利要求3所述的XYZ三轴运动机构，其特征在于：所述第四传动结构(32)为带轮结构，所述第四传动结构(32)包括同步轮Z1(321)、同步轮Z2(322)、同步带Z12(323)，所述同步轮Z1(321)与Z轴伺服电机(35)的输出端连接，所述同步轮Z2(322)通过一Z轴从动支架(36)安装固定在Z 轴安装底板(31)。

5.根据权利要求4所述的XYZ三轴运动机构，其特征在于：所述X轴伺服电机(15)、Y轴伺服电机(25)、Z轴伺服电机(35)均通过脉冲控制。

6.根据权利要求1所述的XYZ三轴运动机构，其特征在于：所述机械臂(34)的底端固定有至少一个吸盘或雕刻头。

7.根据权利要求1所述的XYZ三轴运动机构，其特征在于：所述机械臂(34)下端通过弹簧(4)连接Z轴伺服电机(35)的电机固定板。

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