单轴导轨系统及自动化生产装置的制作方法

本实用新型涉及自动化生产领域，尤其涉及一种用于实现两轴方向运动的单轴导轨系统及自动化生产装置。

背景技术：

目前，单轴导轨系统具有高精度和易部署的优势，已经被广泛地应用于自动化生产领域。在组装或贴片等应用场景中，自动化生产线需要采用两个单轴导轨系统以分别实现工作端在x轴和y轴两个方向的运动。在使用过程中，自动化生产线分别控制两个单轴导轨系统的驱动单元以实现x轴方向和y轴方向的两轴插补。单轴导轨系统的价格较高，采用两个单轴导轨使得自动化生产线的成本较高。单轴导轨系统的质量较重，两个单轴导轨系统在进行x轴方向和y轴方向的两轴插补运动时，需要分别由各自的驱动单元带动各自的单轴导轨运动，速度较慢，无法应用至速度要求高的场景。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的在于提供一种成本较低的用于实现两轴方向运动的单轴导轨系统。

本实用新型的另一个目的在于提供一种成本较低的自动化生产装置。

为实现上述实用新型目的，本实用新型一实施方式提供一种单轴导轨系统，包括导轨主体；第一滑块，设置于所述导轨主体，所述第一滑块连接第一驱动单元，所述第一驱动单元驱动所述第一滑块沿所述导轨主体的长度方向滑动；第二滑块，设置于所述导轨主体，所述第二滑块连接第二驱动单元，所述第二驱动单元驱动所述第二滑块沿所述导轨主体的长度方向滑动；第一连杆，所述第一连杆的第一端枢转连接于所述第一滑块；第二连杆，所述第二连杆的第一端枢转连接于所述第二滑块；所述第一连杆的第二端与所述第二连杆的第二端枢转连接而形成工作端；第一驱动单元和/或第二驱动单元能够控制对应的第一滑块和/或第二滑块运动，并通过第一连杆和第二连杆带动所述工作端运动到预设的位置。

作为本实用新型的进一步改进，还包括母传动单元，所述母传动单元固定设置于所述导轨主体上且沿所述导轨主体的长度方向布置，所述第一滑块包括第一公传动单元，所述第一公传动单元与所述母传动单元传动连接；所述第二滑块包括第二公传动单元，所述第二公传动单元与所述母传动单元传动连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述母传动单元构造为齿条，所述第一公传动单元与所述第二公传动单元均构造为齿轮，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元分别通过各自对应的齿轮与齿条啮合传动而驱动所述第一滑块和第二滑块。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一驱动单元包括电动马达、液压马达或者气压马达；所述第二驱动单元包括电动马达、液压马达或者气压马达。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一连杆的第一端通过第一轴承枢转连接于所述第一滑块，所述第二连杆的第一端通过第二轴承枢转连接于所述第二滑块，所述第一连杆的第二端通过第三轴承与所述第二连杆的第二端枢转连接，所述工作端连接有工作模块，所述工作模块连接于所述第一连杆的第二端和第二连杆的第二端之一。

作为本实用新型的进一步改进，连接于所述工作端的升降单元，所述升降单元的输出端连接工作模块，所述升降单元带动所述工作模块沿着垂直于所述第一连杆和第二连杆所在平面的方向运动。

作为本实用新型的进一步改进，所述升降单元包括气缸或者电缸。

作为本实用新型的进一步改进，还包括角度补偿单元，所述工作端连接有工作模块，所述角度补偿单元包括机械纠偏机构或者电机补偿机构，用于在工作端运动过程中维持所述工作模块的角度不变。

作为本实用新型的进一步改进，所述机械纠偏机构包括第三连杆和连接件，所述第三连杆的第一端枢转连接于所述第一滑块，所述第三连杆的第二端枢转连接于所述连接件；所述连接件的一端与所述第三连杆的第二端枢转连接，所述连接件的另一端枢转连接于所述工作端，所述工作模块连接于所述连接件。

作为本实用新型的进一步改进，所述电机补偿机构包括设置于所述工作端处的电机，所述电机带动所述工作模块运动从而实现角度补偿。

本实用新型实施例还提供一种自动化装置，该自动化装置包括如上所述之一所述的单轴导轨系统。

本实用新型公开的单轴导轨系统虽然仅有单导轨，但是通过两个滑块分别连接两个连杆的运动，实现了工作端在x轴方向与y轴方向两轴方向的运动，相对现有技术中的两个单轴导轨系统有效地降低了成本。进一步地，本实用新型公开的单轴导轨系统所需移动的连杆及滑块的重量比现有技术中的两个独立的单轴导轨系统中所需移动的零部件的重量轻，因此，本实用新型公开的单轴导轨系统的运动速度得到有效地提高，从而能够更快地实现工作端的目标位置。本实用新型公开的自动化装置包括本实用新型公开的单轴导轨系统，因此，自动化装置具有成本低、速度快的优点。

附图说明

图1是本实用新型一实施方式中单轴导轨系统的模块示意图；

图2是本实用新型一实施方式中单轴导轨系统位于初始位置时的结构示意图；

图3是本实用新型一实施方式中单轴导轨系统位于一目标位置时的结构示意图；

图4是本实用新型另一实施方式中具有电机补偿机构的单轴导轨系统的结构示意图；

图5是本实用新型另一实施方式中具有机械纠偏机构的单轴导轨系统的结构示意图。

附图标号说明：

100、单轴导轨系统10、导轨主体12、母传动单元

20、第一滑块23、第一公传动单元25、第一驱动单元

80、角度补偿单元40、第二滑块43、第二公传动单元

45、第二驱动单元30、第一连杆31、第一连杆的第一端

33、第一连杆的第二端50、第二连杆51、第二连杆的第一端

53、第二连杆的第二端60、工作端83、第三连杆

831、第三连杆的第一端833、第三连杆的第二端85、连接件

82、电机32、第一轴承52、第二轴承

62、第三轴承

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

应该理解，本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。

如图1所示，本实用新型实施方式中的用于实现两轴方向运动的单轴导轨系统100的模块化示意图。单轴导轨系统100包括导轨主体10，设置于导轨主体10的第一滑块20和第二滑块40，与第一滑块20枢转连接的第一连杆30，与第二滑块40枢转连接的第二连杆50，第一连杆30与第二连杆50相连接而形成工作端60。第一滑块20连接第一驱动单元25，第一驱动单元25驱动第一滑块20沿导轨主体的长度方向滑动；第二滑块40连接第二驱动单元45，第二驱动单元45驱动第二滑块40沿导轨主体的长度方向滑动。第一驱动单元25和/或第二驱动单元45能够控制对应的第一滑块20和/或第二滑块40运动，并通过第一连杆30和第二连杆50带动工作端60运动到预设的位置。

在一实施例中，第一驱动单元25可以直接驱动第一滑块20，第二驱动单元45可以直接驱动第二滑块45，如采用直线电机驱动方式。

在另一实施例中，第一滑块20与第一驱动单元25之间传动连接，第二滑块40与第二驱动单元45之间传动连接。具体地，如图2和图3，单轴导轨系统100还包括母传动单元12。母传动单元12固定设置于导轨主体10上且沿导轨主体10的长度方向布置。具体地，母传动单元12为具有预设长度的齿条。预设长度的具体数值可根据第一连杆30的长度和/或第二连杆50的长度及工作端60的目标位置区域范围进行具体计算，此处不再赘述。

第一滑块20设置于导轨主体10且可导轨主体的长度方向滑动。第一滑块20包括第一公传动单元23，第一公传动单元23与母传动单元12传动连接。母传动单元12构造为齿条，第一公传动单元23为齿轮。所述齿轮的参数与所述齿条的参数符合相互啮合的条件，如模数相等、齿形角相等。第一驱动单元25通过对应的齿轮与齿条啮合传动而驱动第一滑块20。在其他实施例中，母传动单元12和第一公传动单元23也可为其他啮合形式，如母传动单元12为链条、第一公传动单元23为链齿轮。

进一步地，在该实施例中，第一驱动单元25连接第一公传动单元23。第一驱动单元25驱动第一公传动单元23，实现第一公传动单元23与母传动单元12的啮合传动运动，带动第一滑块20沿导轨主体的长度方向运动，进而带动枢转连接在第一滑块20上的第一连杆30沿x轴y轴两轴方向运动。具体地，第一驱动单元25包括电动马达、液压马达或者气压马达。

第一连杆30为具有一定长度的杆状物，包括第一端31和第二端33。第一端31通过第一轴承32枢转连接于第一滑块20，轴承枢转连接方式可有效地固定且确保第一连杆30可自由地转动。

在该实施例中，第二连杆50的结构与第一连杆30的结构一致。第二连杆50为具有一定长度的杆状物，包括第一端51和第二端53。第一端51通过第二轴承52枢转连接于第二滑块40，轴承枢转连接方式可有效地固定且确保第二连杆50可自由地转动。第一连杆30的第二端33通过第三轴承62枢转连接于第二连杆50的第二端53。轴承枢转连接方式可有效地固定且确保第一连杆30及第二连杆50可自由地转动。另外，第一连杆30和第二连杆50设置成至少能够部分重叠，如在连杆一半长度的位置沿两个连杆第二端转轴的周向部分重叠，以能够达到最远的工作距离，工作端60连接有工作模块，工作模块连接于第一连杆30的第二端33和第二连杆50的第二端53之一。工作端60的位置即为单轴导轨系统100的加工件所处的位置。具体地，工作端60可加装各种工作模块，如吸嘴、气爪等。当然，在其他实施例中，第一连杆30的结构及形状与第二连杆50的结构及形状可以相异，只需确保连杆的一端分别连接滑块，另一端相互连接即可。

第二滑块40设置于导轨主体10且可沿导轨主体的长度方向滑动。继续参考图2，第一滑块20与第二滑块40的初始设置位置可以分别位于母传动单元12的两个端点位置。第二滑块40包括第二公传动单元43，第二公传动单元43可与母传动单元12啮合。在母传动单元12构造为齿条，第二公传动单元43为齿轮。所述齿轮的参数与所述齿条的参数符合相互啮合的条件，如模数相等、齿形角相等。第二驱动单元45通过对应的齿轮与齿条啮合传动而驱动第二滑块40。在其他实施例中，母传动单元12和第二公传动单元43也可为其他啮合形式，如母传动单元12为链条、第二公传动单元43为链齿轮，当然也可以是滚珠丝杠传动，螺杆螺母传动等等。

为了确保第一公传动单元23与第二公传动单元43可以同时与母传动单元12发生啮合，第一公传动单元23的类型与第二公传动单元43的类型保持一致。相当于，当母传动单元12构造为齿条时，第一公传动单元23和第二公传动单元43都为齿轮；当母传动单元12构造为链条时，第一公传动单元23和第二公传动单元43都为齿链轮。

进一步地，在该实施例中，第二驱动单元45连接第二公传动单元43。第二驱动单元45驱动第二公传动单元43，实现第二公传动单元43与母传动单元12的啮合传动运动，带动第二滑块40沿导轨主体10的长度方向运动，进而带动枢转连接在第二滑块40上的第二连杆50沿x轴y轴两轴方向运动。具体地，第二驱动单元45包括电动马达、液压马达或者气压马达。

在同一时刻，第一驱动单元25可以驱动第一传动单元23与母传动单元12发生啮合传动运动，实现带动第一连杆30的运动；第二驱动单元45可以驱动第二传动单元43与母传动单元12发生啮合传动运动，实现带动第二连杆50的运动；从而实现工作端60，即第一连杆30的第二端33与第二连杆50的第二端53的同时刻多运动的叠加，加速了工作端60的运动速度，减少了工作端60移至目标位置所需的时长。

优选地，第一驱动单元25的类型和第二驱动单元45的类型一致，即当第一驱动单元25为电机马达时，第二驱动单元45也为电机马达；当第一驱动单元25为液压马达时，第二驱动单元45也为液压马达；当第一驱动单元25为气压马达时，第二驱动单元45也为气压马达。进一步地，第一驱动单元25的驱动参数与第二驱动单元45的驱动参数相同。相同类型的驱动单元能够有效地降低单轴导轨系统100的工装难度。相同的驱动参数可以有效地保证运动的一致性，使得运动速度更快。

当然，在另一实施例中，单轴导轨系统100可以只包括一个驱动单元。一个驱动单元同时连接第一公传动单元23和第二公传动单元43。在不同时段内，一个驱动单元控制第一公传动单元23与母传动单元12发生啮合传动运动，实现带动第一连杆30的运动；一个驱动单元也控制第二公传动单元43与母传动单元12发生啮合传动运动，实现带动第二连杆50的运动。在该实施例中，单轴导轨系统100实现工作端60的目标位置移动速度会相对上文所述的两个驱动单元实施例相对慢一些。但是，该实施例单轴导轨系统100的连杆及滑块的重量仍然轻于现有技术中的两个单轴导轨系统中需被移动零部件的重量，在驱动单元的参数及能力一致的情况下，该实施例中的单轴导轨移动系统100实现工作端60的移动速度仍然比现有技术中的两个单轴导轨系统实现工作端的移动速度快。

继续参考图2和图3，当工作端60从图2的初始位置移动至图3的目标位置过程中，第一滑块20沿母传动单元12的方向为图示箭头a的方向，第二滑块40沿母传动单元12的方向为图示箭头b的方向，即第一滑块20与第二滑块40相向运动。单轴导轨系统100的工作流程大致为：首先，确定工作端60在x轴y轴两轴的初始位置和目标位置；其次，计算出第一滑块20所需移动的第一预设距离、第二滑块40所需移动的第二预设距离；最后，第一驱动单元25控制第一滑块20移动第一预设距离；第二驱动单元45控制第二滑块40移动第二预设距离。第一连杆30跟随第一滑块20运动至目标位置，第二连杆50跟随第二滑块40运动至目标位置，从而工作端60运动至目标位置。

本实用新型实施例公开的单轴导轨系统100虽然只有单导轨，但是通过第一滑块20连接第一连杆30、第二滑块40连接第二连杆50，驱动第一滑块20与第二滑块40的运动实现了工作端60移动至x轴方向与y轴方向两轴方向的目标位置。单轴导轨系统100相对现有技术中的两个单轴导轨系统有效地降低了成本。进一步地，第一连杆30、第二连杆50与导轨主体10形成一种稳定的三角形结构，有效地确保了工作端60的稳定性，提高了单轴导轨系统100的精度性能。

在另一优选实施例中，单轴导轨系统100还包括连接于工作端60的升降单元(图中未示出)。升降单元的输出端连接工作模块，升降单元带动工作模块沿着垂直于第一连杆30和第二连杆50所在平面的方向运动。具体地，升降单元包括气缸或者电缸。

在另一优选实施例中，单轴导轨系统100还包括角度补偿单元80。工作端60连接有工作模块。在工作端60运动过程中，角度补偿单元80维持工作模块的角度不变。角度补偿单元80包括机械纠偏机构或者电机补偿机构。在本实施例中，维持工作模块的角度不变包括两种情况：维持工作模块的角度不变，或者维持工作模块的角度变化范围处于预设范围内，如2°范围内、5°范围内、8°范围内或者10°范围内。

参照图4，在该实施例中，角度补偿单元80为电机补偿机构，电机补偿机构设置于工作端60处。电机补偿机构包括设置于工作端60处的电机82，电机82带动工作模块运动从而实现角度补偿。

参照图5，在该实施例中，角度补偿单元80为机械纠偏机构。机械纠偏机构包括第三连杆83和连接件85。第三连杆83的第一端831枢转连接于第二滑块40，第三连杆83的第二端833枢转连接于连接件85。连接件85的一端与第三连杆83的第二端833枢转连接，连接件85的另一端枢转连接于工作端60。此处的枢转连接都采用轴承枢转连接方式，轴承枢转连接方式可有效地固定且确保连杆之间的自由地转动。当然，在其他实施例中，第三连杆83的第一端831可枢转连接于第一滑块20，第三连杆83的第二端833枢转连接于连接件85；连接件85的一端与第三连杆83的第二端833枢转连接，连接件85的另一端枢转连接于工作端60。这样，第二连杆50和第三连杆83形成平行四边形的两条相对的边，第二连杆50和第三连杆83转动的过程中，另外两条边一直保持平行的状态，因此，工作模块可以连接于连接件85上，从而保证角度不会发生改变。

本实用新型实施例还提供一种包括上述举例说明的任意一种单轴导轨系统100的自动化生产装置。自动化生产装置可以是自动化生产线、自动化贴片机、自动化组装机等等。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。