十字型xoy雙軸聯(lián)動直角坐標機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及十字型XOY雙軸聯(lián)動直角坐標機器人，包括X軸運動機構(gòu)、Y軸運動機構(gòu)、XY軸連接機構(gòu)、驅(qū)動動力單元、機架及控制系統(tǒng)，其特征在于：X軸運動機構(gòu)固定在機架上，XY軸連接機構(gòu)連接在X軸運動機構(gòu)上，Y軸運動機構(gòu)連接在XY軸連接機構(gòu)上，X軸運動機構(gòu)、Y軸運動機構(gòu)通過XY軸連接機構(gòu)連接成一個整體，驅(qū)動動力單元分別對應安裝在X軸運動機構(gòu)橫梁的兩端上，控制系統(tǒng)控制驅(qū)動動力單元通過同步帶帶動X軸運動機構(gòu)和Y軸運動機構(gòu)在X軸和Y軸上作相應運動，從而達到對應目的。本實用新型直角坐標機器人有結(jié)構(gòu)簡單、智能化程度高、操作維護簡便、能提高工作效率和工作能力的特點。
【專利說明】
十字型XOY雙軸聯(lián)動直角坐標機器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型設(shè)及一種十字型XOY雙軸聯(lián)動直角坐標機器人。
【背景技術(shù)】
[0002] 直角坐標機器人是多個自由度運動，每個運動自由度之間的空間夾角為直角，可 自動控制、可重復編程、所有的運動均按程序運行。因其使用維護成本低、直角坐標機器人 廣泛的用作各種自動化設(shè)備，完成如焊接、搬運、上料、包裝、碼煤、拆煤、檢測、探傷、分類、 裝配、貼標、噴碼、打碼、噴涂、排爆等一系列工作。特別適用于多品種，便于批量的柔性化作 業(yè)，對于穩(wěn)定，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代有著 十分重要的作用。
[0003] 傳統(tǒng)直角坐標機器人都是每一個自由度運動由一個動力系統(tǒng)進行驅(qū)動，現(xiàn)在工廠 已將傳統(tǒng)直角坐標機器人模塊化，每個自由度運動動力系統(tǒng)組成一個直線運動單元模塊， 每個自由度運動由一個直線運動單元進行控制定位，運樣W不同規(guī)格的直線運動單元模塊 適應不同規(guī)格的直角坐標機器人的要求，從而縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，增加產(chǎn)品的可靠性。但 是直角坐標機器人的工作方式?jīng)]有改變，每個自由度運動由一個直線運動單元進行控制、 相互自由度之間直線運動單元在運動上沒有聯(lián)系，所W運行速度一般都不能做到很高、周 期時間比較長;而且每個自由度運動由一個直線運動單元進行控制，結(jié)構(gòu)比較復雜，特別是 垂直運動的Y軸因直線運動單元的本體結(jié)構(gòu)及驅(qū)動電機自重的因素、而影響直角坐標機器 人工作能力。
[0004] 簡化直角坐標機器人結(jié)構(gòu)、提高直角坐標機器人工作能力及速度是直角坐標機器 人的發(fā)展方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型的目的為了克服上述傳統(tǒng)直角坐標機器人技術(shù)存在的問題及缺點，而 提供一種結(jié)構(gòu)簡單、智能化程度高、操作維護簡便、能提高工作效率和工作能力的十字型 XOY雙軸聯(lián)動直角坐標機器人。
[0006] 本實用新型的技術(shù)方案為：
[0007] 十字型XOY雙軸聯(lián)動直角坐標機器人，包括X軸運動機構(gòu)、Y軸運動機構(gòu)、XY軸連接 機構(gòu)、驅(qū)動動力單元、機架及控制系統(tǒng)，其特征在于:X軸運動機構(gòu)固定在機架上，XY軸連接 機構(gòu)連接在X軸運動機構(gòu)上，Y軸運動機構(gòu)連接在XY軸連接機構(gòu)上，X軸運動機構(gòu)、Y軸運動機 構(gòu)通過XY軸連接機構(gòu)連接成一個整體，驅(qū)動動力單元分別對應安裝在X軸運動機構(gòu)橫梁的 兩端上，控制系統(tǒng)控制驅(qū)動動力單元通過同步帶帶動X軸運動機構(gòu)和Y軸運動機構(gòu)在X軸和Y 軸上作相應運動，從而達到對應目的。
[000引所述的X軸運動機構(gòu)由一根橫梁、兩根橫向運動直線軌道及四個橫向運動滑塊組 成，橫梁安裝固定在機架上，兩根橫向運動直線導軌按上下方向平行固定在橫梁內(nèi)側(cè)，每根 橫向運動直線導軌上安裝有一組兩個橫向運動滑塊，兩組四個橫向運動滑塊底板與XY軸連 接機構(gòu)的主連接側(cè)板外表面連接。
[0009] 所述的XY軸連接機構(gòu)由主連接側(cè)板、輔連接側(cè)板和兩個縱向運動滑塊底座組成， 兩個縱向運動滑塊底座側(cè)面一側(cè)與主連接側(cè)板內(nèi)表面連接，另一側(cè)與輔連接側(cè)板內(nèi)表面連 接，主連接側(cè)板、輔連接側(cè)板通過兩個縱向運動滑塊底座連接成一個整體，XY軸連接機構(gòu)通 過主連接側(cè)板外表面與X軸運動機構(gòu)四個橫向運動滑塊底板連接。
[0010] 所述的Y軸運動機構(gòu)由一根立桿、兩根縱向運動直線軌道和兩組四個縱向運動滑 塊組成，兩根縱向運動直線軌道對稱安裝在立桿兩側(cè)面上，每根縱向運動直線軌道上安裝 有一組兩個縱向運動滑塊，兩側(cè)的兩組縱向運動滑塊底板分別與XY軸連接機構(gòu)兩個縱向運 動滑塊底座的正面連接，Y軸運動機構(gòu)通過XY軸連接機構(gòu)與X軸運動機構(gòu)連接在一起。
[0011] 所述的驅(qū)動動力單元由兩個減速機、兩個伺服電機、兩個主動帶輪、四個導向帶 輪、兩個同步帶固定裝置、一根同步帶、一個導向張緊帶輪組成，兩個減速機分別安裝在X軸 運動機構(gòu)的橫梁兩端安裝座外側(cè)上，減速機輸出軸通過安裝座伸向橫梁內(nèi)側(cè)，每個減速機 的輸入軸上安裝一個伺服電機，每個減速機的輸出軸上安裝一個主動帶輪，四個導向帶輪 分別安裝在XY軸連接機構(gòu)的主連接側(cè)板和輔連接側(cè)板內(nèi)側(cè)面上，兩個同步帶固定裝置分別 對稱安裝在Y軸運動機構(gòu)立桿側(cè)面最下端，一個導向張緊帶輪安裝在立桿上端，同步帶套在 兩個主動帶輪、四個導向帶輪、一個導向張緊帶輪上，同步帶兩端分別固定在兩個同步帶 固定裝置上。
[0012] 同步帶一端固定在Y軸運動機構(gòu)立桿下端左側(cè)的同步帶固定裝置上，同步帶另一 端從立桿左側(cè)下端沿垂直方向開始從下向上繞，同步帶繞至XY軸連接機構(gòu)左下方的導向帶 輪后、沿導向帶輪內(nèi)側(cè)從下向上向左繞過導向帶輪使同步帶變向90°、然后沿水平方向從右 向左繞，同步帶繞至X軸運動機構(gòu)左側(cè)的主動帶輪后、沿主動帶輪外側(cè)從下向上向右繞過左 側(cè)的主動帶輪后變向180°、然后沿水平方向從左向右繞，同步帶繞至XY軸連接機構(gòu)左上方 的導向帶輪后、沿導向帶輪內(nèi)側(cè)從左向右向上繞過導向帶輪使同步帶變向90°、然后沿垂直 方向從下向上繞，同步帶繞至Y軸運動機構(gòu)立桿上端的的導向張緊帶輪后、沿導向張緊帶輪 外側(cè)從下向上向右繞過導向張緊帶輪后變向180°、然后沿垂直方向從上向下繞，同步帶繞 至XY軸連接機構(gòu)右止方的導向帶輪后、沿導向帶輪內(nèi)側(cè)從上向下向右繞過導向帶輪使同步 帶變向90°、然后沿水平方向從左向右繞，同步帶繞至X軸運動機構(gòu)右側(cè)的主動帶輪后、沿主 動帶輪外側(cè)從上向下向左繞過右側(cè)的主動帶輪后變向180°、然后沿水平方向從右向左繞， 同步帶繞至XY軸連接機構(gòu)右下方的導向帶輪后、沿導向帶輪內(nèi)側(cè)從右向左向下繞過導向帶 輪使同步帶變向90°、然后沿垂直方向從上向下繞，繞至Y軸運動機構(gòu)立桿下端右側(cè)、將同步 帶固定在立桿下端右側(cè)固定裝置上。
[0013] 本實用新型的技術(shù)要點在于：
[0014] ①二個自由度運動是聯(lián)系在一起運動的，二個自由度運動可W單獨運動也可W同 時關(guān)聯(lián)運動；
[0015]②二個自由度運動的二個驅(qū)動動力單元沒有X軸(水平軸巧E動動力機構(gòu)、Y軸（垂 直軸巧E動動力機構(gòu)之分，二個驅(qū)動動力機構(gòu)可W同時作為X軸(水平軸巧E動動力機構(gòu)、也 可W同時作為Y軸(垂直軸)驅(qū)動動力機構(gòu)；
[0016]③二個驅(qū)動動力機構(gòu)都是固定安裝在水平橫梁上，而不是隨著X軸(水平軸）、或Y 軸(垂直軸）的運動而移動的；
[0017] ④垂直軸沒有驅(qū)動動力機構(gòu)隨垂直運動機構(gòu)而一起上下移動，則大大減輕了垂直 運動機構(gòu)的重量，使得在同等條件下該直角坐標機構(gòu)的提升重物能力大大提高；
[0018] ⑤垂直運動單元重量的減輕、使得該垂直運動單元的負載轉(zhuǎn)動慣量減小，則垂直 運動單元(動力相同的條件下）的系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量系數(shù)變?。ㄘ撦d轉(zhuǎn)動慣量與電機轉(zhuǎn)動慣量之 比），從而提高直角坐標機器人的控制精度；
[0019] ⑥是通過一根同步帶同時環(huán)繞二個驅(qū)動動力單元輸出軸上主動帶輪后固定在Y軸 (垂直軸)立桿下端而使同步帶形成閉環(huán)；
[0020] ⑦通過二個驅(qū)動動力機構(gòu)的同方向（或異方向）的不同旋轉(zhuǎn)方向、不同速度組合， 而帶動環(huán)繞的同步帶實現(xiàn)X軸（水平軸）的左右運動、或Y軸（垂直軸）的上下運動，或X軸（水 平軸)Y軸(垂直軸）的組合曲線運動。
[0021] ⑧二個驅(qū)動動力機構(gòu)可W同時動作也可W單獨動作、力量既可W相加也可W相 減，特別是在直角坐標機構(gòu)垂直運動機構(gòu)在由下向上運動啟動需要大的動力而得到大的加 速度時、驅(qū)動動力機構(gòu)力量相加的優(yōu)勢就非常明顯，運樣選擇驅(qū)動動力機構(gòu)電機功率的范 圍就大很多，使得直角坐標機器人在驅(qū)動動力選型時方案更豐富。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本實用新型的機械原理；
[0023] 圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖3為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細的說明：
[0026] 如圖1、圖2、圖3所示，本實用新型包括X軸運動機構(gòu)、Y軸運動機構(gòu)、XY軸連接機構(gòu)、 驅(qū)動動力單元、機架1及控制系統(tǒng)，其特征在于:X軸運動機構(gòu)固定在機架上，XY軸連接機構(gòu) 連接在X軸運動機構(gòu)上，Y軸運動機構(gòu)連接在XY軸連接機構(gòu)上，X軸運動機構(gòu)、Y軸運動機構(gòu)通 過XY軸連接機構(gòu)連接成一個整體，驅(qū)動動力單元分別對應安裝在X軸運動機構(gòu)橫梁的兩端 上，控制系統(tǒng)控制驅(qū)動動力單元通過同步帶帶動X軸運動機構(gòu)和Y軸運動機構(gòu)在X軸和Y軸上 作相應運動，從而達到對應目的。
[0027] 如圖2所示，所述的X軸運動機構(gòu)由一根橫梁13、兩根橫向運動直線軌道4及四個橫 向運動滑塊5組成，橫梁13安裝固定在機架1上，兩根橫向運動直線導軌4按上下方向平行固 定在橫梁13內(nèi)側(cè)，每根橫向運動直線導軌4上安裝有一組兩個橫向運動滑塊5,兩組四個橫 向運動滑塊5的底板與XY軸連接機構(gòu)的主連接側(cè)板6外表面連接。
[0028] 如圖2所示，所述的XY軸連接機構(gòu)由主連接側(cè)板6、輔連接側(cè)板16和兩個縱向運動 滑塊底座7組成，兩個縱向運動滑塊底座7側(cè)面一側(cè)與主連接側(cè)板6內(nèi)表面連接、另一側(cè)與輔 連接側(cè)板內(nèi)表面連接，主連接側(cè)板6、輔連接側(cè)板16通過兩個縱向運動滑塊底座7連接成一 個整體，XY軸連接機構(gòu)通過主連接側(cè)板6外表面與X軸運動機構(gòu)四個橫向運動滑塊5的底板 連接。
[0029] 如圖2所示，所述的Y軸運動機構(gòu)由一根立桿12、兩根縱向運動直線軌道10和兩組 四個縱向運動滑塊8組成，兩根縱向運動直線軌道10對稱安裝在立桿12兩側(cè)面上，每根縱向 運動直線軌道10上安裝有一組兩個縱向運動滑塊8,兩側(cè)的兩組縱向運動滑塊8分別與XY軸 連接機構(gòu)兩個縱向運動滑塊底座7的正面連接，Y軸運動機構(gòu)通過XY軸連接機構(gòu)與X軸運動 機構(gòu)連接在一起。
[0030] 所述的驅(qū)動動力單元由兩個減速機2、兩個伺服電機3、兩個主動帶輪14、四個導向 帶輪9、兩個同步帶固定裝置17、一根同步帶15、一個導向張緊帶輪11組成，兩個減速機2分 別安裝在X軸運動機構(gòu)的橫梁13兩端安裝座外側(cè)上，減速機2輸出軸在橫梁13內(nèi)側(cè)，每個減 速機2的輸入軸上安裝一伺服電機3,每個減速機2的輸出軸上安裝一個主動帶輪14,四個導 向帶輪9分別安裝在XY軸連接機構(gòu)的主連接側(cè)板6和輔連接側(cè)板16內(nèi)側(cè)面上，兩個同步帶固 定裝置17分別對稱安裝在Y軸運動機構(gòu)立桿12側(cè)面最下端，一個導向張緊帶輪11安裝在立 桿12上端，同步帶15套在兩個主動帶輪14、四個導向帶輪9、一個導向張緊帶輪11上，同步帶 15兩端分別固定在兩個同步帶固定裝置17上。
[0031] 同步帶15-端固定在Y軸運動機構(gòu)立桿12最下端左側(cè)的同步帶固定裝置17上，同 步帶15另一端從立桿12左側(cè)最下端沿垂直方向開始從下向上繞，同步帶15繞至XY軸連接機 構(gòu)左下方的導向帶輪9后、沿導向帶輪9內(nèi)側(cè)從下向上向左繞，同步帶15繞過導向帶輪9使同 步帶15變向90°后、沿水平方向從右向左繞，同步帶15繞至X軸運動機構(gòu)左側(cè)的主動帶輪14 后、沿主動帶輪14外側(cè)從下向上向右繞，同步帶15繞過左側(cè)的主動帶輪14后使同步帶15變 向180°后、沿水平方向從左向右繞，同步帶15繞至XY軸連接機構(gòu)左上方的導向帶輪9后、沿 導向帶輪9內(nèi)側(cè)從左向右向上繞，同步帶15繞過導向帶輪9使同步帶15變向90°后、沿垂直方 向從下向上繞，同步帶15繞至Y軸運動機構(gòu)立桿12上端的的導向張緊帶輪11后、沿導向張緊 帶輪11外側(cè)向上向右向下繞過導向張緊帶輪9后變向180°后、沿垂直方向從上向下繞，同步 帶15繞至XY軸連接機構(gòu)右上方的導向帶輪9后、沿導向帶輪9內(nèi)側(cè)從上向下向右繞過導向帶 輪9使同步帶變向90°后、沿水平方向從左向右繞，同步帶15繞至X軸運動機構(gòu)右側(cè)的主動帶 輪14后、沿主動帶輪14外側(cè)從上向下向左繞過右側(cè)的主動帶輪14后變向180°后、沿水平方 向從右向左繞，同步帶15繞至XY軸連接機構(gòu)右下方的導向帶輪9后、沿導向帶輪9內(nèi)側(cè)從右 向左向下繞過導向帶輪9使同步帶變向90°后、沿垂直方向從上向下繞，繞至Y軸運動機構(gòu)立 桿12最下端右側(cè)后、將同步帶15固定在立桿12下端右側(cè)固定裝置17上。
[0032] 本實用新型原理是:采用二個驅(qū)動動力單元，但是二個驅(qū)動動力單元沒有水平運 動驅(qū)動動力單元和垂直運動驅(qū)動動力單元之分，且二個驅(qū)動動力單元都是在水平橫梁上固 定的，二個驅(qū)動動力單元之間通過一根同步帶相串連接起來一起進行聯(lián)合運動來完成直角 坐標機器人的運動動作的，工作原理見附圖1。
[0033] 十字型XOY雙軸聯(lián)動直角坐標機器人，通過二個驅(qū)動動力單元的不同旋轉(zhuǎn)方向、不 同轉(zhuǎn)速的多種輸入方式組合，而帶動同步帶實現(xiàn)直角坐標機器人執(zhí)行機構(gòu)輸出端要求的多 種不同運動的軌跡，執(zhí)行機構(gòu)的運動形式的輸出即可W是單個自由度(單軸）的單獨運動、 也可W是二個自由度(雙軸）的同時運動，其運動軌跡既可W是直線也可W特定的弧線。
[0034] 所述十字型XOY雙軸聯(lián)動直角坐標機器人具體工作方式是，具體工作輸入輸出轉(zhuǎn) 換見附表1。
[0035] 表1、十字型XOY雙軸聯(lián)動直角坐標機器人工作輸入輸出轉(zhuǎn)換表
【主權(quán)項】
1. 十字型XOY雙軸聯(lián)動直角坐標機器人，包括X軸運動機構(gòu)、Y軸運動機構(gòu)、XY軸連接機 構(gòu)、驅(qū)動動力單元、機架及控制系統(tǒng)，其特征在于:x軸運動機構(gòu)固定在機架上，XY軸連接機 構(gòu)連接在X軸運動機構(gòu)上，Y軸運動機構(gòu)連接在XY軸連接機構(gòu)上，X軸運動機構(gòu)、Y軸運動機構(gòu) 通過XY軸連接機構(gòu)連接成一個整體，驅(qū)動動力單元分別對應安裝在X軸運動機構(gòu)橫梁的兩 端上，控制系統(tǒng)控制驅(qū)動動力單元通過同步帶帶動X軸運動機構(gòu)和Y軸運動機構(gòu)在X軸和Y軸 上作相應運動，從而達到對應目的。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的十字型XOY雙軸聯(lián)動直角坐標機器人，其特征在于:所述的X軸 運動機構(gòu)由一根橫梁、兩根橫向運動直線軌道及四個橫向運動滑塊組成，橫梁安裝固定在 機架上，兩根橫向運動直線導軌按上下方向平行固定在橫梁內(nèi)側(cè)，每根橫向運動直線導軌 上安裝有一組兩個橫向運動滑塊，兩組四個橫向運動滑塊的底座與XY軸連接機構(gòu)的主連接 側(cè)板外表面連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的十字型XOY雙軸聯(lián)動直角坐標機器人，其特征在于:所述的XY 軸連接機構(gòu)由主連接側(cè)板、輔連接側(cè)板和兩個縱向運動滑塊底座組成，兩個縱向運動滑塊 底座側(cè)面一側(cè)與主連接側(cè)板內(nèi)表面連接，另一側(cè)與輔連接側(cè)板內(nèi)表面連接，主連接側(cè)板、輔 連接側(cè)板通過兩個縱向運動滑塊底座連接成一個整體，XY軸連接機構(gòu)通過主連接側(cè)板外表 面連接與X軸運動機構(gòu)四個橫向運動滑塊的底座連接。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的十字型XOY雙軸聯(lián)動直角坐標機器人，其特征在于:所述的Y軸 運動機構(gòu)由一根立桿、兩根縱向運動直線軌道和兩組四個縱向運動滑塊組成，兩根縱向運 動直線軌道對稱安裝在立桿兩側(cè)面上，每根縱向運動直線軌道上安裝有一組兩個縱向運動 滑塊，兩側(cè)的兩組縱向運動滑塊分別與XY軸連接機構(gòu)兩個縱向運動滑塊底座的正面連接，Y 軸運動機構(gòu)通過XY軸連接機構(gòu)與X軸運動機構(gòu)連接在一起。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的十字型XOY雙軸聯(lián)動直角坐標機器人，其特征在于:所述的驅(qū) 動動力單元由兩個減速機、兩個伺服電機、兩個主動帶輪、四個導向帶輪、兩個同步帶固定 裝置、一根同步帶、一個導向張緊帶輪組成，兩個減速機分別安裝在X軸運動機構(gòu)的橫梁兩 端外側(cè)上，減速機輸出軸在橫梁內(nèi)側(cè)，每個減速機的輸入軸上安裝一伺服電機，每個減速機 的輸出軸上安裝一個主動帶輪，四個導向帶輪分別安裝在XY軸連接機構(gòu)的主連接側(cè)板和輔 連接側(cè)板內(nèi)側(cè)面上，兩個同步帶固定裝置分別對稱安裝在Y軸運動機構(gòu)立桿側(cè)面下端，一個 導向張緊帶輪安裝在立桿上端，同步帶套在兩個主動帶輪、四個導向帶輪、一個導向張緊帶 輪上，同步帶兩端分別固定在兩個同步帶固定裝置上。
【文檔編號】B25J9/02GK205521381SQ201620256413
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】李 浩, 陳九林, 張波, 陳孝文, 朱學建, 王云亮, 李海波
【申請人】武漢人天包裝自動化技術(shù)股份有限公司