一种二自由度高速搬运移位机构的制作方法

本实用新型涉及工业机械手领域，尤其是一种二自由度高速搬运移位机构。

背景技术：

随着我国经济的发展，高速搬运机构在生产应用中变得越来越重要，其在许多工业领域可以代替人力劳动，实现生产自动化。高速搬运机构的使用，不但能降低人的体力劳动，减少人力资源的浪费，而且能有效提高工作效率。在食品、电子、轻工、医药等行业的自动化生产流水线，经常会涉及到一些诸如饼干、树脂镜片等体积小、质量轻产品在两点之间的搬运作业，这种搬运作业一般需要极高的速度，以符合生产流水线的节拍。现有的轻载搬运机构主要分为并联机构和串联机构两种构型，而现有串联机构多为电机直接安装在转轴上，使运动部件重量增加，难以实现高速运动。中国实用新型专利CN1355087公开了一种仅含转动副的二自由度平动并联机器人机构，属于并联机构，它包括机架、动平台和两对支链；机架上安装在的两个伺服电机，动平台通过两个分支与机架连接，形成并联闭环结构；两个支链各含有两个平行四边形机构，分别作为驱动杆组和从动杆组，各运动件之间完全采用转动铰链连接。该专利虽能实现二自由度平动，其只有两根支链，稳定性不够，在高速运动时其纵向刚度不足。

鉴于此提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种强度高，稳定性好，并且控制方便的二自由度高速搬运移位机构。

为了实现该目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种二自由度高速搬运移位机构，包括，机架，安装在机架上的第一支链、第二支链，以及与第一支链、第二支链转动连接的动平台，所述第一支链和第二支链分别配置有动力装置，且第一支链和第二支链的活动平面为同一平面或两平面相互平行，还包括，安装在机架上的第三支链，所述第三支链的活动平面倾斜或垂直于第一支链的活动平面，第三支链与动平台转动连接。

进一步，所述机架包括，固定支架和可滑动地安装在固定支架上的活动支架，以及驱动活动支架相对固定支架滑动的丝杠驱动机构；所述第一支链和第二支链安装在固定支架上，所述第三支链安装在活动支架上。

进一步，所述动力装置包括第一动力装置和第二动力装置，第一动力装置与第一支链连接，第二动力装置与第二支链连接，在第一支链和/或第二支链带动动平台移动时，第三支链被动跟随动平台运动。

进一步，所述动力装置包括第一动力装置、第二动力装置和第三动力装置，第一动力装置与第一支链连接，第二动力装置与第二支链连接，第三动力装置与第三支链连接，在第一支链和/或第二支链带动动平台移动时，第三支链主动跟随动平台运动。

进一步，所述第一支链和第二支链为相同结构，并分别包括，一主动臂和一从动臂；所述固定支架、主动臂、从动臂、动平台依次经转动副相连，各转动副的轴心线相互平行，所述第一支链的主动臂与第一动力装置的输出轴连接，第二支链的主动臂与第二动力装置的输出轴连接。

进一步，所述从动臂包括两根平行的刚性杆，在两刚性杆的两端分别通过一铰接轴固定连接，构成固定的四边形结构，其中一铰接轴与主动臂构成转动副，另一铰接轴与动平台构成转动副。

进一步，所述第三支链包括，大臂和具有四连杆的平行四边形机构，所述活动支架、大臂、平行四边形机构、动平台依次经转动副相连，各转动副的轴心线相互平行。

进一步，所述四连杆经转动副依次首尾相连。

采用本实用新型所述的技术方案后，带来以下有益效果：

1、本实用新型采用三条支链，运动副均为转动副，并且采用对称布置，结构简单，装配容易，纵向刚度好，能够满足高速搬运的要求。

2、本实用新型的三条支链布置在机架的不同位置，有利于避免机架集中受力，承载能力好。

3、本实用新型的第三支链作为约束支链时，避免了动平台的转动，提高了动平台的稳定性。

附图说明

图1：本实用新型实施例一的主视图；

图2：本实用新型实施例一的左视图；

图3：本实用新型实施例一的结构图；

图4：本实用新型中的动平台部分的放大示意图；

图5：本实用新型实施例二的结构图；

图6：本实用新型实施例三的结构图；

图7：本实用新型实施例四的结构图；

其中：1、第一支链 2、第二支链 3、第三支链 4、机架 5、动力装置 6、动平台 7、丝杠驱动机构 8、主动臂 9、从动臂 11、第一铰接轴 12、第二铰接轴 31、大臂 32、平行四边形机构 41、固定支架 42、活动支架 51、第一动力装置 52、第二动力装置 53、第三动力装置 71、丝杠 72、丝杠驱动电机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

实施例一

如图1至图4所示，一种二自由度高速搬运移位机构，包括，机架4、第一支链1、第二支链2、第三支链3、动平台6以及动力装置5；优选地，所述机架4包括，固定支架41和可滑动地安装在固定支架41上的活动支架42，以及驱动活动支架42相对固定支架41滑动的丝杠驱动机构7。所述活动支架42配置为可以沿着固定支架41上下滑动，所述丝杠驱动机构7包括，两端与固定支架41转动连接的丝杠71，且在丝杠71的一端设有丝杠驱动电机72，所述丝杠71贯穿活动支架42，并在丝杠71转动时，所述活动支架42沿着丝杠71轴向移动。所述第一支链1和第二支链2安装在固定支架41上，所述第三支链3安装在活动支架42上。通过调节活动支架42的高度，使第三支链3位于不同位置，可以利用不同的空间位置，提高了机构的适用性。

所述第一支链1、第二支链2分别配置有一动力装置5，且第一支链1和第二支链2的活动平面为同一平面或两平面相互平行，所述第三支链3的活动平面倾斜或垂直于第一支链1的活动平面，所述动平台6与第一支链1、第二支链2和第三支链3分别通过转动副相连。所述动平台6具有两个自由度，在动平台6上可以安装抓取机构，用于快速搬运物品。

所述动力装置5包括第一动力装置51和第二动力装置52，第一动力装置51与第一支链1连接，并驱动第一支链1运动，第二动力装置52与第二支链2连接，并驱动第二支链2运动，在本实施例中，所述第三支链3无动力输出，在第一支链1和/或第二支链2带动动平台6移动时，第三支链3被动跟随动平台6运动，通过设置第三支链3可以保持动平台6的稳定，提高动平台6的承载能力。

优选地，所述第一支链1和第二支链2配置为在同一平面内运动，该平面称为第一运动平面，优选地，第一运动平面为竖直方向上的平面，并在机架4左右方向上延伸，所述动平台6水平设置，并以平行于水平面的方式移动。

所述第一支链1和第二支链2为相同结构，并对称设置在机架4的左右两侧，并分别包括，一主动臂8和一从动臂9；所述固定支架41、主动臂8、从动臂9、动平台6依次经转动副相连，各转动副的轴心线相互平行，所述第一支链1的主动臂8与第一动力装置51的输出轴连接，第二支链2的主动臂8与第二动力装置52的输出轴连接。当两主动臂8以相同速率转动时，可使动平台6上下平移，当两主动臂8以差速方式转动时，动平台6将偏向左侧或右侧平移。

优选地，所述从动臂9包括两根平行的刚性杆，在两刚性杆的两端分别通过一铰接轴固定连接，其中位于刚性杆上端的铰接轴为第一铰接轴11，并与主动臂8构成转动副，位于刚性杆下端的铰接轴为第二铰接轴12，并与动平台6构成转动副。

所述第三支链3相对第一运动平面设置在机架4的前侧或后侧，优选为设置在后侧，具体地，所述第三支链3包括，大臂31和具有四连杆的平行四边形机构32，所述活动支架42、大臂31、平行四边形机构32、动平台6依次经转动副相连，各转动副的轴心线相互平行。所述大臂31配置为在第二运动平面内运动，所述第二运动平面为竖直方向上的平面，并在机架4前后方向上延伸，第一运动平面与第二运动平面垂直相交，所述平行四边形机构32的一连杆与大臂31构成转动副，与该连杆相对的另一连杆与动平台6构成转动副。

所述四连杆经转动副依次首尾相连，且该转动副的轴心线与第二运动平面平行。

优选地，所述第一动力装置51和第二动力装置52分别设置在固定支架41的顶部，所述第一支链1和第二支链2由固定支架41上端部向下延伸。

实施例二

如图5所示，本实施例是在实施例一的基础上做的进一步改进，具体区别在于，所述第三支链3上配置有一动力装置，为第三动力装置53，第三动力装置53固定在活动支架42上，其输出轴与第三支链3的大臂31连接，以驱动大臂31转动，在第一支链1和/或第二支链2带动动平台6移动时，第三动力装置53驱动第三支链3主动跟随动平台6运动。通过在第三支链3上配置驱动装置，使整个机构变为冗余驱动并联机构，即输入构件数目多于输出构件自由度数的并联机构，它相对一般的并联机构具有刚度高、力操作性能优、承载能力大和定位精度高等优点。

实施例三

如图6所示，本实施例与实施例一的区别在于：所述大臂31配置为在第三运动平面内运动，所述第三运动平面平行于水平面设置，相应地，第三支链3的大臂31在水平方向上摆动，第一运动平面与第三运动平面垂直相交。所述大臂31配置在第三运动平面内，可以具有不同的工作空间，提高适用性。

实施例四

如图7所示，本实施例是在实施例三的基础上做的进一步改进，具体区别在于，所述第三支链3上配置有一动力装置，为第三动力装置53，第三动力装置53固定在活动支架42上，其输出轴与第三支链3的大臂31连接，以驱动大臂31转动，在第一支链1和/或第二支链2带动动平台6移动时，第三动力装置53驱动第三支链3主动跟随动平台6运动。

需要说明的是，在上述实施例的基础上，还可以省略丝杠驱动机构7，所述活动支架42与固定支架41为一体式结构，形成多个实施例，在此不再详细描述。

以上所述为本实用新型的实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本实用新型的保护范围。