XYZ三轴直交机器人制造技术

本实用新型专利技术公开一种XYZ三轴直交机器人，包括机架、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、同步带、运动终端、驱动力单元及控制系统，其中，机架为由铝型材构成的矩形框架，将其中两个平行的铝型材称为X轴；所述的X轴运动机构包括两个挂板3，光杆1和滚轮2，两个挂板3分别通过两个滚轮2置于X轴上；两个挂板3之间通过光杆1相连；驱动力单元包括两个步进电机7、两个主动带轮、六个导向带轮、一个同步带固定装置11、一根同步带8，两个步进电机7安装在铝型材机架的边缘处，各通过一个主动带轮驱动同步带8。同步带8由这六个导向带轮导向。

XYZ three axis orthogonal robot

The utility model discloses a XYZ three axis perpendicular to the robot, which comprises a frame, a X axis motion mechanism, Y axis motion mechanism, Z axis motion mechanism, synchronous belt, moving terminal, drive unit and control system, which is a rectangular frame aluminum frame structure, which will be two parallel aluminum said as the X axis; X axis motion mechanism comprises two hanging plate 3, 1 and 2 rod roller, two hanging plate 3 are respectively through two roller 2 is placed in the X axis; the two hanging plate 3 through rod 1 connected; drive unit includes two stepper motor, 7 two main belt wheel, six guide pulley, a synchronous belt fixing device 11, a synchronous belt 8, two step motor 7 is installed on the edge of the aluminum frame, a driving pulley driven by synchronous belt 8. The timing belt 8 is guided by the six guide pulleys.

【技术实现步骤摘要】
XYZ三轴直交机器人
本技术涉及一种XYZ三轴直交机器人。
技术介绍
XYZ三轴直交机器人，是以XYZ空间坐标系统为基本数学模型，以步进电机为驱动的基本工作单元，以滚珠丝杠、同步皮带、齿轮齿条为常用的传动方式所架构起来的机器人系统，可以完成在XYZ三维空间中任意一点的到达和遵循可控的运动轨迹。XYZ三轴直交机器人采用运动控制系统实现对其的驱动及编程控制，直线、曲线等运动轨迹的生成为多点插补方式，操作及编程方式为引导示教编程方式或坐标定位方式。作为一种成本低廉、系统结构简单的自动化机器人系统解决方案，直角坐标机器人可以被应用于点胶、滴胶、喷涂、码垛、分拣、包装、焊接、金属加工、搬运、上下料、装配、印刷等常见的工业生产领域，在替代人工，提高生产效率，稳定产品质量等方面都具有显著的应用价值。针对不同的应用场合，对直角坐标机器人有不同的设计要求，比如对精度、速度的要求选择不同的传动方式，根据特定的工艺要求为末端工作头选择不同的加持装置(夹具、爪手、安装架等)，以及对于示教编程、坐标定位、视觉识别等工作模式的设计选择等，从而使之满足于不同领域、不同工况的应用要求。简化三轴直交机器人的结构、提高机器人的运动精度和速度是该种机器人的发展方向。
技术实现思路
本技术提供一种结构简单、操作方便、工作效率高的XYZ三轴直交机器人。技术方案为：一种XYZ三轴直交机器人，包括机架、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、同步带、运动终端、驱动力单元及控制系统机架为由铝型材构成的矩形框架，将其中两个平行的铝型材称为X轴；所述的X轴运动机构包括两个挂板3，光杆1和滚轮2，两个挂板3分别通过两个滚轮2置于X轴上；两个挂板3之间通过光杆1相连；在每个挂板3下方的两侧分别安装有导向带轮5；Y轴运动机构包括穿在光杆1上的两侧端板9、连接在两侧端板9之间的中间端板10和固定在中间端板10上的同步带固定装置11，两侧端板9通过与光杆1连接的光轴滑轨13采用过盈配合的方式进行连接，能够通过两个光轴滑轨13沿着光杆1进行滑动；驱动动力单元包括两个步进电机7、两个主动带轮、六个导向带轮、一个同步带固定装置11、一根同步带8，两个步进电机7安装在铝型材机架的边缘处，各通过一个主动带轮驱动同步带8，六个导向带轮其中的两个安装在与步进电机7相对的铝型材机架的对侧，另外四个导向带轮5，分别安装在所述的两个挂板3下方的两侧，同步带8由这六个导向带轮导向，两端分别固定在同步带固定装置11上，两个步进电机7可以同时作用也可以单独作用，从而通过同步带8实现终端在平面内沿X轴和Y轴的组合曲线运动；同步带的布置方式为：依次绕过第一步进电机的主动带轮、与此步进电机同侧的第一挂板下方一侧的第一导向带轮、位于第二挂板下方一侧的第二导向带轮、第二步进电机的主动带轮、与第二步进电机相对的铝型材机架的对侧的第三导向带轮、位于第二挂板下方另一侧的第四导向带轮、位于第一挂板下方另一侧的第五导向带轮、与第一步进电机相对的铝型材机架的对侧的第六导向带轮；在控制系统的控制下，当两个步进电机转速和转向均相同时，X轴运动机构沿X轴运动；当一个步进电机7转动或两个步进电机7转速相同转向相反时，Y轴运动装置沿Y轴方向的运动。所述的Z轴运动机构包括丝杠14、作为Z轴的两个光杆滑轨15、联轴器16、运动终端12和第三步进电机7，运动终端12在第三步进电机作用下，通过丝杠实现其沿Z轴上下往复的运动。本技术的技术要点在于：(1)沿X轴、Y轴和Z轴的运动是通过三个步进电机共同控制来完成的，从而实现终端在三维空间内的复杂路径轨迹。(2)三个驱动动力机构都是固定安装在铝型材边缘上的，而不是随着X轴、Y轴和Z轴的运动而移动的。(3)X轴、Y轴和Z轴的驱动动力机构没有随着运动机构一起来回往复移动，大大减轻了X轴、Y轴和Z轴的运动机构的重量，使得在同等条件下该机构提升重物的能力大幅提高。(4)三个驱动动力装置可以单独运动也可以同时运动，以此能更好的控制终端的运动轨迹。(5)通过三个驱动动力装置的不同转速的组合，从而通过同步带实现终端在三维空间内的复杂路径轨迹规划。附图说明图1为本技术的正等轴测图图2为本技术挂板、导向带轮细节图图3为同步带和挂板安装的细节图具体实施方式下面根据附图对本技术进行详细的说明：本技术为一种XYZ三轴联动直角坐标机器人，包括X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、同步带、运动终端、驱动力单元、机架及控制系统，X轴运动机构通过连接在两个光杆上的两个滚轮使其能够沿着X轴方向的铝型材进行X轴方向的运动，Y轴运动机构通过XY轴连接机构两个套筒连接在中间的光杆上，使其能够沿着中间的光杆进行Y轴轴向的运动，两个驱动电机分别安装在机架的边缘，控制系统控制两个电机通过同步带带动X轴和Y轴运动机构从而使运动终端完成平面内较为复杂的曲线运动。X轴运动机构包括两个挂板3，光杆1和滚轮2，两个挂板3分别通过两个滚轮2置于X轴上。两个滚轮2通过两个小套筒4用螺栓6与挂板3连接，用套筒进行轴向定位；电机7通过同步带8的传送作用依靠两个导向带轮5的对整个X轴运动机构进行驱动，使固定在两个光杆上的两个滚轮2可以带动整个X轴运动机构沿着铝型材进行X轴方向移动。当两个电机转速和转向均相同时，沿X轴运动。所述的Y轴的运动装置由安装在X轴运动机构中三个光杆1上的两侧端板9和中间端板10以及安装在中间挡板下方的同步带固定装置11组成，两侧端板9和中间端板10通过螺丝进行安装配合；中间10端板上面可以连接一些例如喷嘴、打印头等运动终端12进行作业；两侧端板9通过与中间光杆连接的两个光轴滑轨13采用过盈配合的方式进行连接，使其能够通过两个光轴滑轨13沿着光杆进行滑动；中间端板10下方的同步带固定装置11，用于加紧同步带使步进电机7通过同步带8的传送作用驱动Y轴运动装置进行Y轴方向的运动。Z轴的运动装置由丝杠14、两个光杆滑轨15、联轴器16、运动终端12和一个步进电机7构成，运动终端加持装置在步进电机作用下，通过丝杠实现其沿Z轴上下往复的运动，从而完成抓取、识别等操作。XY轴的连接装置即与X轴运动装置中的中间光杆1连接的两个光轴滑轨13，Y轴运动装置中的两侧端板9通过与中间光杆连接的两个光轴滑轨13采用过盈配合的方式进行连接，使其能够通过两个光轴滑轨13沿着光杆1进行滑动，从而完成Y轴方向的运动。当两个电机转速相同，转向相反时，沿Y轴运动。驱动动力单元由两个步进电机7、两个主动带轮14、六个导向带轮、一个同步带固定装置11、一根同步带组成8，两个步进电机7安装在铝型材机架的边缘处，六个导向带轮其中的两个安装在与步进电机7相对的铝型材机架的对侧，另外四个导向带轮安装在与X轴运动装置中的三个光杆相连接的挂板3上，同步带8安装在这六个带轮上，同步带8两端分别固定在两个同步带固定装置11上，两个步进电机7可以同时作用也可以单独作用，从而通过同步带8实现终端在平面内沿X轴和Y轴的组合曲线运动。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种XYZ三轴直交机器人，包括机架、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、同步带、运动终端、驱动力单元及控制系统，其中，机架为由铝型材构成的矩形框架，将其中两个平行的铝型材称为X轴；所述的X轴运动机构包括两个挂板(3)，光杆(1)和滚轮(2)，两个挂板(3)分别通过两个滚轮(2)置于X轴上；两个挂板(3)之间通过光杆(1)相连；在每个挂板(3)下方的两侧分别安装有导向带轮(5)；Y轴运动机构包括穿在光杆(1)上的两侧端板(9)、连接在两侧端板(9)之间的中间端板(10)和固定在中间端板(10)上的同步带固定装置(11)，两侧端板(9)通过与光杆(1)连接的光轴滑轨(13)采用过盈配合的方式进行连接，能够通过两个光轴滑轨(13)沿着光杆(1)进行滑动；驱动动力单元包括两个步进电机(7)、两个主动带轮、六个导向带轮、一个同步带固定装置(11)、一根同步带(8)，两个步进电机(7)安装在铝型材机架的边缘处，各通过一个主动带轮驱动同步带(8)，六个导向带轮其中的两个安装在与步进电机(7)相对的铝型材机架的对侧，另外四个导向带轮(5)，分别安装在所述的两个挂板(3)下方的两侧，同步带(8)由这六个导向带轮导向，两端分别固定在同步带固定装置(11)上，两个步进电机(7)可以同时作用也可以单独作用，从而通过同步带(8)实现终端在平面内沿X轴和Y轴的组合曲线运动；同步带的布置方式为：依次绕过第一步进电机的主动带轮、与此步进电机同侧的第一挂板下方一侧的第一导向带轮、位于第二挂板下方一侧的第二导向带轮、第二步进电机的主动带轮、与第二步进电机相对的铝型材机架的对侧的第三导向带轮、位于第二挂板下方另一侧的第四导向带轮、位于第一挂板下方另一侧的第五导向带轮、与第一步进电机相对的铝型材机架的对侧的第六导向带轮；在控制系统的控制下，当两个步进电机转速和转向均相同时，X轴运动机构沿X轴运动；当一个步进电机(7)转动或两个步进电机(7)转速相同转向相反时，Y轴运动装置沿Y轴方向的运动；所述的Z轴运动机构包括丝杠(14)、作为Z轴的两个光杆滑轨(15)、联轴器(16)、运动终端(12)和第三步进电机(7)，运动终端(12)在第三步进电机作用下，通过丝杠实现其沿Z轴上下往复的运动。...

【技术特征摘要】
1.一种XYZ三轴直交机器人，包括机架、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、同步带、运动终端、驱动力单元及控制系统，其中，机架为由铝型材构成的矩形框架，将其中两个平行的铝型材称为X轴；所述的X轴运动机构包括两个挂板(3)，光杆(1)和滚轮(2)，两个挂板(3)分别通过两个滚轮(2)置于X轴上；两个挂板(3)之间通过光杆(1)相连；在每个挂板(3)下方的两侧分别安装有导向带轮(5)；Y轴运动机构包括穿在光杆(1)上的两侧端板(9)、连接在两侧端板(9)之间的中间端板(10)和固定在中间端板(10)上的同步带固定装置(11)，两侧端板(9)通过与光杆(1)连接的光轴滑轨(13)采用过盈配合的方式进行连接，能够通过两个光轴滑轨(13)沿着光杆(1)进行滑动；驱动动力单元包括两个步进电机(7)、两个主动带轮、六个导向带轮、一个同步带固定装置(11)、一根同步带(8)，两个步进电机(7)安装在铝型材机架的边缘处，各通过一个主动带轮驱动同步带(8)，六个导向带轮其中的两个安装在与步进电机(7)相对的铝型材机架的对侧，另外四个导向带轮(...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁承君，吴畏，
申请(专利权)人：河北工业大学，泰华宏业天津机器人技术研究院有限责任公司，
类型：新型
国别省市：天津,12