用于3d打印機的含雙空間并聯(lián)支鏈的并聯(lián)機器人裝置制造方法
【專利摘要】一種用于3D打印機的含雙空間并聯(lián)支鏈的并聯(lián)機器人裝置，包括有定平臺，位于定平臺下方的動平臺，以及分別固定在定平臺上的第一～第四電機，所述的第一電機的輸出軸和第二電機的輸出軸分別對應(yīng)的通過第一支鏈和第二支鏈能夠旋轉(zhuǎn)的連接在動平臺一端的上側(cè)，所述第三電機和第四電機的輸出軸分別對應(yīng)的通過第三支鏈和第四支鏈能夠轉(zhuǎn)動的連接在動平臺另一端的上側(cè)。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單，運動精度高，響應(yīng)速度快等特點。相對于現(xiàn)有三轉(zhuǎn)動一移動四自由度并聯(lián)機器人具有動平臺結(jié)構(gòu)簡單，控制算法容易等優(yōu)點。
【專利說明】用于3D打印機的含雙空間并聯(lián)支鏈的并聯(lián)機器人裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種工業(yè)機器人。特別是涉及一種用于3D打印機的含雙空間并聯(lián)支鏈的并聯(lián)機器人裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)機構(gòu)是指在定平臺和動平臺之間設(shè)置有多個支鏈構(gòu)成的閉環(huán)機構(gòu)，具有兩個或兩個以上自由度。并聯(lián)機構(gòu)相比傳統(tǒng)串聯(lián)機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛度重量比高、動態(tài)性能好等特點，被廣泛用在電子、輕工、醫(yī)療以及食品等行業(yè)。
[0003]目前，應(yīng)用最為成熟的并聯(lián)機構(gòu)當屬可實現(xiàn)三維平動的Delta機構(gòu)(US4976582)，然而這種機構(gòu)對于需要末端執(zhí)行器一維轉(zhuǎn)動的作業(yè)則需要在動平臺上串接一個可轉(zhuǎn)動的末端執(zhí)行器，增加了動平臺的質(zhì)量，對該機構(gòu)的動態(tài)性能產(chǎn)生影響。之后，為了解決Delta機構(gòu)的自由度在某些作業(yè)場合的局限性，Pierrot等提出了具有四支鏈、雙動平臺特征的可實現(xiàn)SCARA運動的H4型并聯(lián)機構(gòu),該機構(gòu)的商業(yè)化產(chǎn)品Adept Quatrro? S650機械手已成功用于生產(chǎn)線。該H4機構(gòu)采用雙平臺結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對其高速動態(tài)響應(yīng)特性產(chǎn)生不利影響，不利于生廣效率的進一步提聞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠克服所述H4機構(gòu)雙平臺結(jié)構(gòu)的弊端，具有三移一轉(zhuǎn)四自由度的用于3D打印機的含雙空間并聯(lián)支鏈的并聯(lián)機器人裝置。
[0005]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種用于3D打印機的含雙空間并聯(lián)支鏈的并聯(lián)機器人裝置，包括有定平臺，位于定平臺下方的動平臺，以及分別固定在定平臺上的第一?第四電機，所述的第一電機的輸出軸和第二電機的輸出軸分別對應(yīng)的通過第一支鏈和第二支鏈能夠旋轉(zhuǎn)的連接在動平臺一端的上側(cè)，所述第三電機和第四電機的輸出軸分別對應(yīng)的通過第三支鏈和第四支鏈能夠轉(zhuǎn)動的連接在動平臺另一端的上側(cè)。
[0006]固定設(shè)置在定平臺上的第一?第四電機呈平行四邊形布局。
[0007]所述的第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈結(jié)構(gòu)完全相同，均包括有一端與所述的第一電機或第二電機或第三電機或第四電機的輸出軸固定連接的主動連桿，所述主動連桿的另一端能夠旋轉(zhuǎn)的連接平行四邊形機構(gòu)的上連桿，平行四邊形機構(gòu)的下連桿通過連接件能夠旋轉(zhuǎn)的連接所述動平臺的一端。
[0008]所述的平行四邊形機構(gòu)包括有構(gòu)成平行四邊形機構(gòu)的兩個平行邊的第一側(cè)桿和第二側(cè)桿，所述的上連桿和下連桿分別連接在第一側(cè)桿和第二側(cè)桿兩側(cè)的兩個端部之間，構(gòu)成平行四邊形機構(gòu)的另外兩個平行邊，所述的上連桿和下連桿結(jié)構(gòu)完全相同，均包括有分別能夠旋轉(zhuǎn)的連接在所述第一側(cè)桿和第二側(cè)桿端部的兩個立柱和能夠旋轉(zhuǎn)的連接在兩個立柱之間的旋轉(zhuǎn)軸，所述的主動連桿的端部形成有貫通孔，所述的上連桿是通過使旋轉(zhuǎn)軸貫穿所述的主動連桿的貫通孔與所述的主動連桿能夠旋轉(zhuǎn)的連接。
[0009]所述的連接件包括有垂直連接在動平臺上的連接柱，分別能夠旋轉(zhuǎn)的連接在所述連接柱下部的下旋轉(zhuǎn)塊和連接在所述連接柱上部的上旋轉(zhuǎn)塊，所述的下旋轉(zhuǎn)塊和上旋轉(zhuǎn)塊對應(yīng)所述平行四邊形機構(gòu)的一側(cè)形成有貫通孔，所述的平行四邊形機構(gòu)的下連桿是通過使旋轉(zhuǎn)軸貫穿所述連接件中的下旋轉(zhuǎn)塊或上旋轉(zhuǎn)塊的貫通孔與所述的連接件能夠旋轉(zhuǎn)的連接。
[0010]第一支鏈和第二支鏈中的平行四邊形機構(gòu)的下連桿與所述的連接件分別構(gòu)成轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)，所述分別構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)的軸線重合；第三支鏈和第四支鏈中的平行四邊形機構(gòu)的下連桿與所述的連接件分別構(gòu)成轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)，所述分別構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)的軸線重口 O
[0011]所述的第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈結(jié)構(gòu)完全相同，均包括有:一端與所述的第一電機或第二電機或第三電機或第四電機的輸出軸固定連接的主動連桿，所述主動連桿的另一端通過第一球面副結(jié)構(gòu)連接兩條平行設(shè)置的隨動連桿的一端，兩條平行設(shè)置的隨動連桿的另一端通過第二球面副結(jié)構(gòu)連接所述的動平臺的一端。
[0012]所述的第一球面副結(jié)構(gòu)包括有:形成在主動連桿端部的貫通孔，貫穿所述貫通孔的旋轉(zhuǎn)軸，對應(yīng)連接在所述旋轉(zhuǎn)軸兩端上的兩個球面軸承，所述的兩個球面軸承對應(yīng)固定連接在所述的兩條平行設(shè)置的隨動連桿的一端；所述的第二球面副結(jié)構(gòu)包括有:垂直連接在動平臺上的連接柱，固定連接或能夠旋轉(zhuǎn)的連接在所述連接柱下部的下連接軸和連接在所述連接柱上部的上連接軸，所述下連接軸和上連接軸的兩端分別各連接有一個球面軸承，所述的各球面軸承分別與所對應(yīng)的兩條平行設(shè)置的隨動連桿的另一端固定連接。
[0013]本實用新型的用于3D打印機的含雙空間并聯(lián)支鏈的并聯(lián)機器人裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單，運動精度高，響應(yīng)速度快等特點。相對于現(xiàn)有三轉(zhuǎn)動一移動四自由度并聯(lián)機器人具有動平臺結(jié)構(gòu)簡單，控制算法容易等優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型第一實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是圖1中平行四邊形機構(gòu)兩端的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是圖1中平行四邊形機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4是本實用新型第二實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中
[0019]1:第一電機2:第二電機
[0020]3:第三電機4:第四電機
[0021]5:定平臺6:動平臺
[0022]7:主動連桿8:平行四邊形機構(gòu)
[0023]9:連接件10:主動連桿
[0024]11:隨動連桿12:隨動連桿
[0025]13:連接柱14:旋轉(zhuǎn)軸
[0026]15:球面軸承16:下連接軸
[0027]17:上連接軸18:球面軸承
[0028]81:第一側(cè)桿82:第二側(cè)桿
[0029]83:上連桿84:下連桿
[0030]85:立柱86:旋轉(zhuǎn)軸
[0031]91:連接柱92:下旋轉(zhuǎn)塊
[0032]93:上旋轉(zhuǎn)塊

【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型的用于3D打印機的含雙空間并聯(lián)支鏈的并聯(lián)機器人裝置做出詳細說明。
[0034]如圖1、圖4所示，本實用新型的用于3D打印機的含雙空間并聯(lián)支鏈的并聯(lián)機器人裝置，包括有定平臺5，位于定平臺5下方的動平臺6，以及分別固定在定平臺5上的第一?第四電機1、2、3、4，固定設(shè)置在定平臺5上的第一?第四電機1、2、3、4呈平行四邊形布局，所述動平臺6呈長方體結(jié)構(gòu)。所述的第一電機I的輸出軸和第二電機2的輸出軸分別對應(yīng)的通過第一支鏈I和第二支鏈II能夠旋轉(zhuǎn)的連接在動平臺6 —端的上側(cè)，所述第三電機
3和第四電機4的輸出軸分別對應(yīng)的通過第三支鏈III和第四支鏈IV能夠轉(zhuǎn)動的連接在動平臺6另一端的上側(cè)。第一?第四電機1、2、3、4分別驅(qū)動第一支鏈1、第二支鏈I1、第三支鏈III和第四支鏈IV，實現(xiàn)三維平動和一維轉(zhuǎn)動自由度。
[0035]如圖1、圖2所示，所述的第一支鏈1、第二支鏈I1、第三支鏈III和第四支鏈IV結(jié)構(gòu)完全相同，均包括有一端與所述的第一電機I或第二電機2或第三電機3或第四電機4的輸出軸固定連接的主動連桿7，所述主動連桿7的另一端能夠旋轉(zhuǎn)的連接平行四邊形機構(gòu)8的上連桿83，平行四邊形機構(gòu)8的下連桿84通過連接件9能夠旋轉(zhuǎn)的連接所述動平臺6的一端。
[0036]如圖3所示，所述的平行四邊形機構(gòu)8包括有構(gòu)成平行四邊形機構(gòu)8的兩個平行邊的第一側(cè)桿81和第二側(cè)桿82，所述的上連桿83和下連桿84分別連接在第一側(cè)桿81和第二側(cè)桿82兩側(cè)的兩個端部之間，構(gòu)成平行四邊形機構(gòu)8的另外兩個平行邊，所述的上連桿83和下連桿84結(jié)構(gòu)完全相同，均包括有分別能夠旋轉(zhuǎn)的連接在所述第一側(cè)桿81和第二側(cè)桿82端部的兩個立柱85和能夠旋轉(zhuǎn)的連接在兩個立柱85之間的旋轉(zhuǎn)軸86，所述的主動連桿7的端部形成有貫通孔，所述的上連桿83是通過使旋轉(zhuǎn)軸86貫穿所述的主動連桿7的貫通孔與所述的主動連桿7能夠旋轉(zhuǎn)的連接。
[0037]如圖2所示，所述的連接件9包括有垂直連接在動平臺6上的連接柱91，分別能夠旋轉(zhuǎn)的連接在所述連接柱91下部的下旋轉(zhuǎn)塊92和連接在所述連接柱91上部的上旋轉(zhuǎn)塊93，所述的下旋轉(zhuǎn)塊92和上旋轉(zhuǎn)塊93對應(yīng)所述平行四邊形機構(gòu)8的一側(cè)形成有貫通孔，所述的平行四邊形機構(gòu)8的下連桿84是通過使旋轉(zhuǎn)軸86貫穿所述連接件9中的下旋轉(zhuǎn)塊92或上旋轉(zhuǎn)塊93的貫通孔與所述的連接件9能夠旋轉(zhuǎn)的連接。
[0038]第一支鏈I和第二支鏈II中的平行四邊形機構(gòu)8的下連桿84與所述的連接件9分別構(gòu)成轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)，所述分別構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)的軸線重合；第三支鏈III和第四支鏈IV中的平行四邊形機構(gòu)8的下連桿84與所述的連接件9分別構(gòu)成轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)，所述分別構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)的軸線重合。
[0039]本實用新型的用于3D打印機的含雙空間并聯(lián)支鏈的并聯(lián)機器人裝置中，第一支鏈1、第二支鏈I1、第三支鏈III和第四支鏈IV分別各構(gòu)成有四個運動副:連接于定平臺5和主動連桿7之間的轉(zhuǎn)動副，連接于主動連桿7和平行四邊形機構(gòu)上連桿83之間的轉(zhuǎn)動副，連接于平行四邊形機構(gòu)下連桿84與連接件9之間的轉(zhuǎn)動副以及連接于動平臺6和連接件9之間的轉(zhuǎn)動副。
[0040]如圖4所示，所述的第一支鏈1、第二支鏈I1、第三支鏈III和第四支鏈IV結(jié)構(gòu)完全相同，均包括有:一端與所述的第一電機I或第二電機2或第三電機3或第四電機4的輸出軸固定連接的主動連桿10，所述主動連桿10的另一端通過第一球面副結(jié)構(gòu)連接兩條平行設(shè)置的隨動連桿11、12的一端，兩條平行設(shè)置的隨動連桿11、12的另一端通過第二球面副結(jié)構(gòu)連接所述的動平臺6的一端。
[0041]所述的第一球面副結(jié)構(gòu)包括有:形成在主動連桿10端部的貫通孔，貫穿所述貫通孔的旋轉(zhuǎn)軸14，對應(yīng)連接在所述旋轉(zhuǎn)軸14兩端上的兩個球面軸承15，所述的兩個球面軸承15對應(yīng)固定連接在所述的兩條平行設(shè)置的隨動連桿11、12的一端；所述的第二球面副結(jié)構(gòu)包括有:垂直連接在動平臺6上的連接柱13，固定連接或能夠旋轉(zhuǎn)的連接在所述連接柱13下部的下連接軸16和連接在所述連接柱13上部的上連接軸17，所述下連接軸16和上連接軸17的兩端分別各連接有一個球面軸承18，所述的各球面軸承18分別與所對應(yīng)的兩條平行設(shè)置的隨動連桿11、12的另一端固定連接。
[0042]本實用新型的用于3D打印機的含雙空間并聯(lián)支鏈的并聯(lián)機器人裝置中，各條支鏈上的平行四邊形機構(gòu)的第一側(cè)桿和第二側(cè)桿與上連桿和下連桿的鏈接并不限于上述結(jié)構(gòu)，也可以采用第一側(cè)桿和第二側(cè)桿與上連桿和下連桿通過球鉸鏈接，但是需要在兩個側(cè)桿之間添加多個約束桿，約束桿垂直固接在兩個側(cè)桿之間，使得主動連桿和動平臺分別與上連桿和下連桿的連接件相對于平行四邊形機構(gòu)只能做旋轉(zhuǎn)運動，此時上連桿和下連桿分別退化為主動桿和連接件的一部分。
[0043]以上僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出的是，上述優(yōu)選實施方式不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制，本實用新型的保護范圍應(yīng)當以權(quán)利要求所限定的范圍為準。對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于3D打印機的含雙空間并聯(lián)支鏈的并聯(lián)機器人裝置，包括有定平臺(5)，位于定平臺(5)下方的動平臺(6)，以及分別固定在定平臺(5)上的第一?第四電機(1、2、3、4)，其特征在于，所述的第一電機(I)的輸出軸和第二電機(2)的輸出軸分別對應(yīng)的通過第一支鏈(I )和第二支鏈(II )能夠旋轉(zhuǎn)的連接在動平臺(6) —端的上側(cè)，所述第三電機(3)和第四電機(4)的輸出軸分別對應(yīng)的通過第三支鏈(III)和第四支鏈(IV)能夠轉(zhuǎn)動的連接在動平臺(6)另一端的上側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于3D打印機的含雙空間并聯(lián)支鏈的并聯(lián)機器人裝置，其特征在于，固定設(shè)置在定平臺(5)上的第一?第四電機(1、2、3、4)呈平行四邊形布局。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于3D打印機的含雙空間并聯(lián)支鏈的并聯(lián)機器人裝置，其特征在于，所述的第一支鏈(I )、第二支鏈(II )、第三支鏈(III)和第四支鏈(IV)結(jié)構(gòu)完全相同，均包括有一端與所述的第一電機(I)或第二電機(2)或第三電機(3)或第四電機(4)的輸出軸固定連接的主動連桿(7)，所述主動連桿(7)的另一端能夠旋轉(zhuǎn)的連接平行四邊形機構(gòu)(8)的上連桿(83)，平行四邊形機構(gòu)(8)的下連桿(84)通過連接件(9)能夠旋轉(zhuǎn)的連接所述動平臺￠)的一端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于3D打印機的含雙空間并聯(lián)支鏈的并聯(lián)機器人裝置，其特征在于，所述的平行四邊形機構(gòu)(8)包括有構(gòu)成平行四邊形機構(gòu)(8)的兩個平行邊的第一側(cè)桿(81)和第二側(cè)桿(82)，所述的上連桿(83)和下連桿(84)分別連接在第一側(cè)桿(81)和第二側(cè)桿(82)兩側(cè)的兩個端部之間，構(gòu)成平行四邊形機構(gòu)(8)的另外兩個平行邊，所述的上連桿(83)和下連桿(84)結(jié)構(gòu)完全相同，均包括有分別能夠旋轉(zhuǎn)的連接在所述第一側(cè)桿(81)和第二側(cè)桿(82)端部的兩個立柱(85)和能夠旋轉(zhuǎn)的連接在兩個立柱(85)之間的旋轉(zhuǎn)軸(86)，所述的主動連桿(7)的端部形成有貫通孔，所述的上連桿(83)是通過使旋轉(zhuǎn)軸(86)貫穿所述的主動連桿(7)的貫通孔與所述的主動連桿(7)能夠旋轉(zhuǎn)的連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于3D打印機的含雙空間并聯(lián)支鏈的并聯(lián)機器人裝置，其特征在于，所述的連接件(9)包括有垂直連接在動平臺(6)上的連接柱(91)，分別能夠旋轉(zhuǎn)的連接在所述連接柱(91)下部的下旋轉(zhuǎn)塊(92)和連接在所述連接柱(91)上部的上旋轉(zhuǎn)塊(93)，所述的下旋轉(zhuǎn)塊(92)和上旋轉(zhuǎn)塊(93)對應(yīng)所述平行四邊形機構(gòu)(8)的一側(cè)形成有貫通孔，所述的平行四邊形機構(gòu)(8)的下連桿(84)是通過使旋轉(zhuǎn)軸(86)貫穿所述連接件(9)中的下旋轉(zhuǎn)塊(92)或上旋轉(zhuǎn)塊(93)的貫通孔與所述的連接件(9)能夠旋轉(zhuǎn)的連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于3D打印機的含雙空間并聯(lián)支鏈的并聯(lián)機器人裝置，其特征在于，第一支鏈(I )和第二支鏈(II )中的平行四邊形機構(gòu)(8)的下連桿(84)與所述的連接件(9)分別構(gòu)成轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)，所述分別構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)的軸線重合；第三支鏈(III)和第四支鏈(IV)中的平行四邊形機構(gòu)⑶的下連桿(84)與所述的連接件(9)分別構(gòu)成轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)，所述分別構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)的軸線重合。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于3D打印機的含雙空間并聯(lián)支鏈的并聯(lián)機器人裝置，其特征在于，所述的第一支鏈(I )、第二支鏈(II )、第三支鏈(III)和第四支鏈(IV)結(jié)構(gòu)完全相同，均包括有:一端與所述的第一電機(I)或第二電機(2)或第三電機(3)或第四電機(4)的輸出軸固定連接的主動連桿(10)，所述主動連桿(10)的另一端通過第一球面副結(jié)構(gòu)連接兩條平行設(shè)置的隨動連桿(11、12)的一端，兩條平行設(shè)置的隨動連桿(11、12)的另一端通過第二球面副結(jié)構(gòu)連接所述的動平臺(6)的一端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于3D打印機的含雙空間并聯(lián)支鏈的并聯(lián)機器人裝置，其特征在于，所述的第一球面副結(jié)構(gòu)包括有:形成在主動連桿(10)端部的貫通孔，貫穿所述貫通孔的旋轉(zhuǎn)軸(14)，對應(yīng)連接在所述旋轉(zhuǎn)軸(14)兩端上的兩個球面軸承(15)，所述的兩個球面軸承(15)對應(yīng)固定連接在所述的兩條平行設(shè)置的隨動連桿(11、12)的一端；所述的第二球面副結(jié)構(gòu)包括有:垂直連接在動平臺(6)上的連接柱(13)，固定連接或能夠旋轉(zhuǎn)的連接在所述連接柱(13)下部的下連接軸(16)和連接在所述連接柱(13)上部的上連接軸(17)，所述下連接軸(16)和上連接軸(17)的兩端分別各連接有一個球面軸承(18)，所述的各球面軸承(18)分別與所對應(yīng)的兩條平行設(shè)置的隨動連桿(11、12)的另一端固定連接。
【文檔編號】B25J9/00GK204076251SQ201420532583
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】陳曉永, 崔國起, 秦曉靖 申請人:天津市天大銀泰科技有限公司