快速高稳定性垂直运动系统的制作方法

本实用新型涉及高精密度工业自动化技术领域，尤指一种快速高稳定性垂直运动系统。

背景技术：

随着科技的发展与进步，机器人技术被广泛应用于现代制造产业中，多数是通过机械手臂装置进行物料移动或物料加工等步骤。但是现有的垂直升降设备的平稳度较低，在工作过程容易产生晃动，控制精度低，移动速度较慢，在人机协作时容易产生操作危险，造成人员伤害。尤其在轻型电子产品3C行业制造过程中的开放式测试(机械手的安全特性使得工程师能够现场实时调整测试作业)、生化实验室的自动化作业、理化分析设备的自动化上下料、小型化产品或零部件的货架式作业(如抽屉式测试、货架码放等)、各种小型零部件的搬运、AGV搭载等等需要人机协同合作完成相应工业操作的应用领域，传统升降设备无法胜任其工作。

因此，如何设计一种快速高稳定性垂直运动系统是本研究人员潜心研究的课题。

技术实现要素：

为了克服上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种快速高稳定性垂直运动系统，其结构设计简单巧妙，运动速度更快、运动中稳定性更高，控制精度更高，应用范围广。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种快速高稳定性垂直运动系统，其中包括：

底座；

传动机构：安装于所述底座上；

驱动机构：与所述传动机构连接，用于带动传动机构运动；

垂直运动机构：安装于所述底座上，与所述传动机构连接，由所述传动机构带动实现上下垂直运动。

优选地，所述传动机构包括一级传动单元和二级传动单元，所述一级传动单元包括：

一级主动轮：与所述驱动机构连接；

一级从动轮：通过一级同步带和所述一级主动轮滑动连接，所述一级从动轮与所述二级传动单元连接。

优选地，所述一级同步带通过同步带锁紧装置约束其在所述一级主动轮和所述一级从动轮之间的分布，所述同步带锁紧装置与齿轮仓连接，所述一级主动轮穿过所述齿轮仓，所述齿轮仓与一级传动固定板连接，所述一级传动固定板安装于所述底座前端。

优选地，所述二级传动单元包括：

二级主动轮：通过一级定位轴与所述一级从动轮连接，所述一级定位轴滑动连接于一级传动固定板上；

二级从动轮：通过二级同步带与二级主动轮连接，所述二级同步带上连接有同步带锁紧固定件，所述同步带锁紧固定件与所述垂直运动机构连接。

优选地，所述二级从动轮安装于二级定位轴上，所述二级定位轴安装于二级传动固定板上，所述二级传动固定板安装于所述底座前端。

优选地，所述垂直运动机构包括：

导轨固定板：安装于所述底座后端，其中部设有沿纵向延伸的通孔；

两条导轨：安装于所述导轨固定板上的通孔左、右侧；

滑动组件：滑动安装于两条所述导轨上，与所述同步带锁紧固定件连接，随所述同步带锁紧固定件上下运动，所述同步带锁紧固定件穿过所述通孔。

优选地，所述滑动组件包括：

多个轨块：滑动安装于两个导轨上，多个所述轨块与滑动块连接固定；

滑动块：与所述同步带锁紧固定件连接固定。

优选地，所述底座包括底板和安装于底板上表面左、右部的左支架和右支架，所述一级传动固定板、二级传动固定板分别安装于左支架和右支架的前端下、上部，所述导轨固定板安装于左支架和右支架的后端。

优选地，所述驱动机构包括：

电机：与所述一级主动轮连接，带动一级主动轮转动；

控制组件：与所述电机连接，控制所述电机的工作状态。

优选地，所述电机采用伺服电机，所述控制组件包括：

伺服驱动器：与所述伺服电机和主控机连接，根据主控机的控制指令发出相应的驱动信号，控制伺服电机的工作状态；

主控机：控制所述伺服驱动器发出相应的驱动信号，从而实现对所述伺服电机工作状态的控制。

采用上述方案后，本实用新型快速高稳定性垂直运动系统具有以下有益效果：

1、该运动系统与现有垂直运动设备相比，通过由主控机、伺服驱动器及伺服电机组成的驱动机构带动由一级传动单元和二级传动单元组成的传动机构，各传动单元分别采用主动轮、从动轮与同步带的组合，采用大传动比的设计方法，带动垂直运动机构的滑动组件在导轨上实现上下方向的更快速运动；

2、通过设置同步带锁紧装置提高了一级同步带在一级主动轮、一级从动轮上的覆盖面积，从而提高运动传递过程中的稳定性和可靠性；

3、通过调节一级传动单元的传动比以及驱动机构的伺服电机功率，可实现不同载荷和运行速度的组合，从而满足多种应用场合的使用需要；操作人员可通过主控机完成复杂指令的编辑和录入，控制伺服驱动器驱动伺服电机实现复杂运动的状态切换，从而实现滑动组件快速稳定的垂直运动；

4、采用由主控机、伺服驱动器和伺服电机组成的驱动机构，使得该系统可以实现更高的控制精度，可适用于高精度的快速智能化机器人产品，广泛应用于消费类电子、通信电子产品等领域内的智能化产线改造，其应用范围广。

附图说明

图1为本实用新型快速高稳定性垂直运动系统的立体分解结构示意图；

图2为本实用新型快速高稳定性垂直运动系统的立体组合结构示意图。

具体实施方式

下面参考附图来说明本实用新型的实施例。在本实用新型的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其他附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本实用新型无关的、本领域普通技术人员已知的部件或处理的表示和描述。

下面结合附图对本实用新型快速高稳定性垂直运动系统做进一步描述。

如图1、图2所示本实用新型快速高稳定性垂直运动系统的立体分解结构示意图和立体组合结构示意图，包括：

底座1：包括底板2和安装于底板2上表面左部的左支架3和上表面右部的右支架4；

传动机构：安装于底座1上，包括一级传动单元和二级传动单元，一级传动单元包括：

一级主动轮5：其与驱动机构连接；

一级从动轮6：通过一级同步带7和一级主动轮5连接，一级同步带7通过同步带锁紧装置8约束其在一级主动轮5和一级从动轮6之间的分布，同步带锁紧装置8与齿轮仓9连接，同步带锁紧装置8用于锁紧约束一级同步带7的位置，且能够增加一级同步带7在一级主动轮5和一级从动轮6上的接触面积，增加运动传输过程中的稳定性，齿轮仓9的设置用于保护驱动机构的输出轴及一级主动轮5及一级同步带7，一级主动轮5穿过齿轮仓9，齿轮仓9与一级传动固定板10通过螺钉连接固定，一级传动固定板10通过螺钉安装于底座1的左支架3和右支架4的前端下部，一级从动轮6与二级传动单元连接；

二级传动单元包括：

二级主动轮11：通过一级定位轴12与一级从动轮6连接，一级定位轴12滑动连接于一级传动固定板10上；

二级从动轮13：通过二级同步带14与二级主动轮11连接，二级从动轮13安装于二级定位轴15上，二级定位轴15安装于二级传动固定板16上，二级传动固定板16通过螺钉安装于底座1的左支架3和右支架4前端上部，二级同步带14上连接有同步带锁紧固定件17，该同步带锁紧固定件17通过螺钉固定于二级同步带14上，同步带锁紧固定件17与垂直运动机构连接；

垂直运动机构：安装于底座1上，与传动机构连接，由传动机构带动实现上下垂直运动，其包括：

导轨固定板18：通过螺钉安装于底座1的左支架3和右支架4的后端，其中部设有沿纵向延伸的通孔19，其用于固定和调整直线导轨20的位置和安装精度；

两条直线导轨20：通过螺钉安装于导轨固定板18上的通孔19的左、右侧；

滑动组件：滑动安装于两条直线导轨20上，包括：

多个轨块21：本实施例设置为四个轨块21，两两滑动安装于两个直线导轨20上，四个轨块21分别通过螺钉与滑动块22连接固定，四个轨块21与滑动块22随同步带锁紧固定件17实现上下运动，同步带锁紧固定件17穿过通孔19；

滑动块22：内侧通过螺钉与同步带锁紧固定件17连接固定，外侧通过螺钉与外部机械臂末端连接固定；

驱动机构：与传动机构连接，用于带动传动机构运动，包括：

电机：本实施例采用伺服电机23，通过螺钉固定于底板2上，其输出轴与一级主动轮5固定连接，带动一级主动轮5转动；

控制组件：包括：

伺服驱动器24：安装于左支架3上，与伺服电机23和主控机连接，根据主控机的控制指令发出相应的驱动信号，控制伺服电机23的工作状态；

主控机：本实施例采用MCF主控机25，其安装于左支架3上，该MCF主控机25安装有MCF运动控制软件，根据操作人员的指令形成相关的控制命令，控制伺服驱动器24发出相应的驱动信号，从而实现对伺服电机23工作状态的控制。

实际运作时，MCF主控机25控制伺服驱动器24发出驱动信号，驱动伺服电机23转动，带动传动机构的一级主动轮5转动，一级主动轮5通过一级同步带7将运动传递给一级从动轮6；一级从动轮6带动二级主动轮11同步转动，再通过二级同步带14带动二级从动轮13转动，二级同步带14上安装的同步带锁紧固定件17随着二级同步带14的运动做垂直运动，同步带锁紧固定件17带动四个轨块21及滑动块22在直线导轨20的引导下在垂直方向做往返直线运动。

本实用新型快速高稳定性垂直运动系统与现有垂直运动设备相比，通过由MCF主控机25、伺服驱动器24及伺服电机23组成的驱动机构带动由一级传动单元和二级传动单元组成的传动机构，各传动单元分别采用主动轮、从动轮与同步带的组合，采用大传动比的设计方法，带动垂直运动机构的滑动组件在直线导轨20上实现上下方向的更快速运动；通过设置同步带锁紧装置8提高了一级同步带7在一级主动轮5、一级从动轮6上的覆盖面积，从而提高了运动传递过程中的稳定性和可靠性；通过调节一级传动单元的传动比以及驱动机构的伺服电机23的功率，可实现不同载荷和运行速度的组合，从而满足多种应用场合的使用需要；操作人员可通过MCF主控机25完成复杂指令的编辑和录入，控制伺服驱动器24驱动伺服电机23实现复杂运动的状态切换，从而实现滑动组件快速稳定的垂直运动；采用由MCF主控机25、伺服驱动器24和伺服电机23组成的驱动机构，使得该系统可以实现更高的控制精度，可适用于高精度的快速智能化机器人产品，广泛应用于消费类电子、通信电子产品等领域内的智能化产线改造，其应用范围广。

虽然已经详细说明了本实用新型及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本实用新型的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本实用新型的公开内容将容易理解，根据本实用新型可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。