专利名称：机器人三维工作平台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机器人工作平台，特别是一种由标准模块构成的机器人三维工作平台。
背景技术：
目前，机器人两维工作平台只能满足目前国际上的工厂自动化(FA)，分为三层，上层(ERP层)工业生产过程控制位于FA底层，中间为制造执行系统(MES层)，它仅仅是ERP层和FA层连接起来的信息集成系统。国内生产厂家的产品与国外同类产品相比，有明显的落后，原来局限在直线滚动导轨和精密滚珠丝杠的配合使用，组成XY方向的运动，较为落后。在材质的选用、制造工艺、特别是热处理方面，有明显的差距。故国内产品精度不高，使用寿命短，而高速性能与世界先进产品差距更大。
发明内容本实用新型的目的在于设计一种机器人三维工作平台，它由标准模块所构成，使上述机器人两维工作平台的缺点得以克服，是一种实用性强的新型机器人工作平台。
本实用新型的技术方案一种机器人三维工作平台，包括计算机控制系统、反馈信息进行参数输入的传感器及有关操作软件，其特征在于它是由三组直线移动标准模块所构成，直线移动标准模块包括主体框架和直线移动机构，所说的主体框架为一长方形的型槽，型槽的三个面上均有便于各种形式的组合连接的通用“T”型螺栓连接槽，依其一组直线移动标准模块的通用“T”型螺栓连接槽可与另一组直线移动标准模块相装配，构成X、Y、Z轴三维工作平台；所说的传感器安装在直线移动标准模块上。
上述所说的三组直线移动标准模块，其每一组直线移动标准模块均由主体框架、伺服电机、连轴器、传感器、丝杠传动机构及直线滑动机构所构成，伺服电机、连轴器、传感器、丝杠传动机构及直线滑动机构均置于主体框架内；丝杠传动机构包括丝杠、丝杠螺母及丝杠轴承支架，直线滑动机构包括一对轴支撑、一对直线导轨轴、两对滑块及滑台；所说的连轴器与伺服电机的输出端相连接，连轴器的输出端与置于丝杠轴承支架上的丝杠相连接，丝杠上有与之螺纹连接的丝杠螺母，丝杠螺母上固定连接有滑台，直线滑动机构中的一对直线导轨轴依各自轴支撑平行置于丝杠两侧，两对滑块滑动配合置于各自的直线导轨轴上，两对滑块之上固定连接滑台，滑台为直线移动标准模块的运动输出端。
上述所说的构成三维空间的直线移动标准模块可以交叉组合连接成不少于三组的直线移动标准模块，如X、Y、Z轴，X、2Y、Z轴，X、2Y、2Z轴等不同系列、规格、品种的工作平台。
本实用新型的使用方法与工作过程为按客户要求制定计算机程序软件(即程序控制器)，将指令传送至电机驱动器控制电机运行，电机通过联轴器带动丝杠旋转，丝杠的旋转，使螺母沿轴向运动，螺母与滑台固接，从而使滑台获得轴向推力产生位移。同时，程序控制器接受传感器的反馈数据(如工作平台的位置、转速等)，进行程序控制，保证滑台(工作平台)在三维空间内，按设定的路径和运动规律进行运动。三维工作平台中的每一伺服电机输出端连接的丝杠传动机构为标准模块的动力驱动，直线滑动机构为标准模块的支撑机构，每一标准模块的主体框架为连接另一运动方向标准模块的连接构件。三维工作平台受计算机控制系统、传感器及软件控制，将已知的圆弧曲线、半径值、弧度值等的参数均可直接输入计算机，通过计算机控制系统以实现对滑台的运行轨迹的控制。滑台上可安装各种功能的工作头，如装配机械手、测量传感器等等，成为专门用途的自动加工、测量的工业机器人。
本实用新型的优越性在于1.模块化设计和灵活的拼装组合性能，可以像搭积木一样，灵活方便地将各种形式的组合连接构成三维空间内N个直线移动标准模块的多个系列、规格及品种，也可以组合成二维或单滑台的专用设备，极大地方便和简化了专机的设计制造过程；2.零部件标准化设计，使直线移动标准模块所采用的零部件大部分均可通用互换，具有通用性和兼容性；3.具有极小的摩擦系数由于三维工作平台的每个轴都采用了直线滚动导轨—滚珠丝杠构成的直线移动标准模块，其摩擦系数仅为传统的滑动导轨—丝杠的1/50，明显地提高了传动效率，延长了使用寿命；4.具有灵敏的响应特性；由于直线移动部件标准模块的所有摩擦均为高精密的滚动件构成，所以其静摩擦和动摩擦的差别很小，只需0.05kg的驱动推力即可克服静态摩擦阻力，因此可以灵敏地响应微量位移，避免了滑动摩擦在慢速微量位移时常见的“爬行”抖动现象，从而实现精确的定位；5.具有卓越的高速性能；采用滚动摩擦，比滑动摩擦的运行速度提高了10倍并使丝杠和导轨在往复高速直线运动的场合中温升很小，最大限度地减少了温度升高所产生的变形误差，保证了系统具有稳定的工作性能；6.具有持久稳定的精度；导轨和丝杠的材料选用优质合金钢，耐磨性能强，加上滚动摩擦系数极小，使系统能够在长期的工作中磨损极小，长时间保持高精密度；7.显著的节能低耗，由于具有摩擦阻力小、机械效率高的优点，因而只需较小的电机驱动即可满足动作要求，与传统的结构相比较，节能效果明显，同时电机和驱动装置的体积明显减小，从而使三维工作平台更加小型、紧凑；8.本案所涉工作平台应用范围广，适用于高精度自动化生产线、精密测量及人类不适于步入的地方，如核辐射区、有毒环境下的工作区，可满足各行业的不同要求，适用性强，市场发展潜力大，具有强大的竞争力。
附图1为本实用新型所涉一种机器人三维工作平台整体结构示意图。
附图2为本实用新型所涉一种机器人三维工作平台中两方向轴之间的结构示意图。
附图3为本实用新型所涉一种机器人三维工作平台中另一两方向轴(即上图水平旋转90°后)之间的结构示意图。
附图4为本实用新型所涉一种机器人三维工作平台中一个直线移动标准模块的结构原理示意图。
附图5为本实用新型所涉一种机器人三维工作平台中直线移动标准模块的框架主体的剖面结构示意图。
附图6为本实用新型所涉一种机器人三维工作平台中多组直线移动标准模块的组合结构示意图(6-a为xyz组合，6-b为另一xyz组合，6-c为x2yz组合，6-d为x2y2z组合)。
其中1为直线移动标准模块，2为计算机控制系统，3为传感器，4为电源，5为伺服电机，6为连轴器，7为丝杠，8为滑块，9为丝杠螺母，10为直线导轨轴，10a为直线导轨轴支撑，11为滑台，12为丝杠轴承支架，13a为主体框架型槽一侧面，13b为主体框架型槽底面，13c为主体框架型槽另一侧面，14为“T”型螺栓连接槽A为X方向运动的工作平台，B为Y方向运动的工作平台，C为Z方向运动的工作平台。
具体实施方式
实施例一种机器人三维工作平台(见图1-6)，包括计算机控制系统2、反馈信息进行参数输入的传感器3及有关操作软件，其特征在于它是由三组直线移动标准模块1所构成，直线移动标准模块1包括主体框架13和直线移动机构，所说的主体框架13为一长方形的型槽(见图5)，型槽的三个面13a、13b、13c上均有便于各种形式的组合连接的通用“T”型螺栓连接槽14，依其一组直线移动标准模块1的通用“T”型螺栓连接槽14可与另一组直线移动标准模块1相装配，构成X、Y、Z轴三维工作平台(见图1、2、3、6)；所说的传感器3安装在直线移动标准模块1上(见图1)。
上述所说的三组直线移动标准模块，其每一组直线移动标准模块1均由主体框架13、伺服电机5、连轴器6、传感器3、丝杠传动机构及直线滑动机构所构成，伺服电机5、连轴器6、传感器3、丝杠传动机构及直线滑动机构均置于主体框架13内；丝杠传动机构包括丝杠7、丝杠螺母9及丝杠轴承支架12，直线滑动机构包括一对轴支撑10a、一对直线导轨轴10、两对滑块8及滑台11；所说的连轴器6与伺服电机5的输出端相连接，连轴器6的输出端与置于丝杠轴承支架12上的丝杠7相连接，丝杠7上有与之螺纹连接的丝杠螺母9，丝杠螺母9上固定连接有滑台11，直线滑动机构中的一对直线导轨轴10依各自轴支撑10a平行置于丝杠7两侧，两对滑块8滑动配合置于各自的直线导轨轴10上，两对滑块8之上固定连接滑台11，滑台11为直线移动标准模块1的运动输出端。
上述所说的构成三维空间的直线移动标准模块1可以交叉组合连接成不少于三组的直线移动标准模块，如X、Y、Z轴(见图6-a、6-b)，X、2Y、Z轴(见图6-c)，X、2Y、2Z(见图6-d)轴等不同系列、规格、品种的工作平台。
权利要求1.一种机器人三维工作平台，包括计算机控制系统、反馈信息进行参数输入的传感器及有关操作软件，其特征在于它是由三组直线移动标准模块所构成，直线移动标准模块包括主体框架和直线移动机构，所说的主体框架为一长方形的型槽，型槽的三个面上均有便于各种形式的组合连接的通用“T”型螺栓连接槽，依其一组直线移动标准模块的通用“T”型螺栓连接槽可与另一组直线移动标准模块相装配，构成X、Y、Z轴三维工作平台；所说的传感器安装在直线移动标准模块上。
2.根据权利要求1所说的一种机器人三维工作平台，其特征在于所说的三组直线移动标准模块，其每一组直线移动标准模块均由主体框架、伺服电机、连轴器、传感器、丝杠传动机构及直线滑动机构所构成，伺服电机、连轴器、传感器、丝杠传动机构及直线滑动机构均置于主体框架内；丝杠传动机构包括丝杠、丝杠螺母及丝杠轴承支架，直线滑动机构包括一对轴支撑、一对直线导轨轴、两对滑块及滑台；所说的连轴器与伺服电机的输出端相连接，连轴器的输出端与置于丝杠轴承支架上的丝杠相连接，丝杠上有与之螺纹连接的丝杠螺母，丝杠螺母上固定连接有滑台，直线滑动机构中的一对直线导轨轴依各自轴支撑平行置于丝杠两侧，两对滑块滑动配合置于各自的直线导轨轴上，两对滑块之上固定连接滑台，滑台为直线移动标准模块的运动输出端。
3.根据权利要求1所说的一种机器人三维工作平台，其特征在于所说的构成三维空间的直线移动标准模块可以交叉组合连接成不少于三组的直线移动标准模块，如X、Y、Z轴，X、2Y、Z轴，X、2Y、2Z轴等不同系列、规格、品种的工作平台。
专利摘要一种机器人三维工作平台，它是由三组直线移动标准模块及计算机控制系统、反馈信息进行参数输入的传感器及有关操作软件所构成，直线移动标准模块包括主体框架和直线移动机构，所说的主体框架上均有通用“T”型螺栓连接槽，依其一组直线移动标准模块的通用“T”型螺栓连接槽可与另一组直线移动标准模块相装配，构成X、Y、Z轴三维工作平台。本实用新型的优越性在于1.模块化设计和灵活的拼装组合性能，极大地方便和简化了专机的设计制造过程；2.零部件标准化设计，使直线移动标准模块所采用的零部件大部分均可通用互换；3.具有极小的摩擦系数和灵敏的响应特性；4.具有卓越的高速性能，市场发展潜力大，具有强大的竞争力。
文档编号B23Q5/00GK2690108SQ03258150
公开日2005年4月6日 申请日期2003年7月29日 优先权日2003年7月29日
发明者张义权 申请人:天津雷佳科技有限公司