一种DELTA并联机械手及DELTA并联机器人

摘要

本发明公开了一种DELTA并联机械手及DELTA并联机器人，该机械手包括动平台；在动平台的侧面对称设有三个的铰接孔；在动平台的中部设有伸出孔；在伸出孔的四周设有安装孔；电机设置在动平台的上部并与动平台相螺接；在动平台的下部设有轴套；电机的输出轴在轴套中与末端执行部件相轴联；该机器人包括该机械手；由于采用了把电机设在动平台上的方案，达到了传递的力矩大，输出轴反应速度快，机械手工作行程范围大的目的。

说明书

技术领域

本发明属于机械设备领域，尤其涉及一种DELTA并联机械手及应用的 DELTA并联机器人。

背景技术

DELTA机器人属于高速、轻载的并联机器人，一般通过示教编程或视觉系 统捕捉目标物体，由三个并联的伺服轴确定抓具中心(TCP)的空间位置，实 现目标物体的运输，加工等操作；DELTA机器人主要应用于食品、药品和电子 产品等加工、装配；DELTA机器人以其重量轻、体积小、运动速度快、定位精 确、成本低、效率高等特点，正在市场上被广泛应用。

现有的DELTA的机械手所在的第四轴(末端执行部件)的驱动电机一般 设在定平台上，再通过传动机构将输出功率传递到动平台上，存在传递的力矩 小，输出轴反应速度慢，机械手工作行程受到限制的缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种DELTA并联机械手，以解决现有技术中传递 的力矩小，输出轴反应速度慢，机械手工作行程受到限制的问题。

本发明是这样实现的，一种DELTA并联机械手，包括法兰状的动平台； 在所述动平台的侧面对称设有三个的铰接孔；在所述动平台的中部设有用于电 机输出轴穿过的伸出孔；在所述伸出孔的四周设有所述电机的安装孔；所述电 机设置在所述动平台的上部并通过所述安装孔与所述动平台相螺接；在所述动 平台的下部设有轴套；所述电机的输出轴在所述轴套中与末端执行部件相轴联。

进一步地，所述电机是力矩电机或伺服电机。

进一步地，所述末端执行部件为中空轴的吸嘴，在所述末端执行部件的侧 面设有吸气孔；在所述轴套的侧面设有气管接口；在所述轴套的内下部设有第 一圆台和第二圆台；在所述末端执行部件的下部设有第三圆台；在所述第二圆 台、第三圆台的上部设有第一轴承；在所述第一轴承的上部设有用于安装吸气 管的吸环；在所述吸环上设有过气孔；在所述吸环的上部设有第二轴承；在所 述第二轴承的上部设有弹簧挡圈；在所述末端执行部件的上部设有用于卡入所 述弹簧挡圈的挡圈槽。

进一步地，在所述第一圆台与所述第一轴承之间还设有用于密封气流的密 封圈。

本发明还提供了一种应用上述DELTA并联机械手的DELTA并联机器人， 包括定平台；在所述定平台的侧面对称设有三组驱动机构；所述驱动机构包括 驱动电机；在所述驱动电机的输出轴设有上端转接轴；在所述上端转接轴的两 侧设有第一上端万向节、第二上端万向节；所述第一上端万向节与第一连杆的 一端相连；所述第二上端万向节与第二连杆的一端相连；所述第一连杆的另一 端与第一下端万向节相连；所述第二连杆的另一端与第二下端万向节相连；在 所述第一下端万向节和第二下端万向节之间设有下端转接轴；所述下端转接轴 与所述动平台的铰接孔相铰连。

进一步地，所述第一上端万向节包括第一球体；所述上端转接轴伸入所述 第一球体并与所述第一球体相套联；所述第一球体的外部设在与所述第一球体 相配的第一基座的一端；所述第一基座的另一端与所述第一连杆的一端相销接。

进一步地，所述第二上端万向节包括第二球体；所述上端转接轴伸入所述 第二球体并与所述第二球体相套联；所述第二球体的外部设在与所述第二球体 相配的第二基座的一端；所述第二基座的另一端与所述第二连杆的一端相销接。

进一步地，所述第一下端万向节包括第三球体；所述下端转接轴伸入所述 第三球体并与所述第三球体相套联；所述第三球体的外部设在与所述第三球体 相配的第三基座的一端；所述第三基座的另一端与所述第一连杆的另一端相销 接。

进一步地，所述第二下端万向节包括第四球体；所述下端转接轴伸入所述 第四球体并与所述第四球体相套联；所述第四球体的外部设在与所述第四球体 相配的第四基座的一端；所述第四基座的另一端与所述第二连杆另一端相销接。

进一步地，所述第一球体、第二球体、第三球体、第四球体是工程塑料球 体；所述第一连杆、第二连杆是碳纤维管；在所述第一基座、第二基座、第三 基座、第四基座上设有用于拉紧所述第一连杆和第二连杆的拉紧弹簧的扣孔。

在本发明提供的DELTA并联机械手中，由于采用了把电机设在动平台上 的方案，达到了传递的力矩大，输出轴反应速度快，机械手工作行程范围大的 目的。

附图说明

图1是本发明提供的DELTA并联机械手的爆炸示意图。

图2是本发明提供的DELTA并联机械手的剖面示意图。

图3是本发明提供的DELTA并联机器人的立体示意图。

图4是本发明提供的DELTA并联机器人的万向节的剖面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方 式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种DELTA并联机械手，包括法兰状的动平台；在所述动平 台的侧面对称设有三个的铰接孔；在所述动平台的中部设有用于电机输出轴穿 过的伸出孔；在所述伸出孔的四周设有所述电机的安装孔；所述电机设置在所 述动平台的上部并通过所述安装孔与所述动平台相螺接；在所述动平台的下部 设有轴套；所述电机的输出轴在所述轴套中与末端执行部件相轴联。

由于把电机设在动平台上，达到了传递的力矩大，输出轴反应速度快，机 械手工作行程范围大的目的。

以下结合具体实施方式对本发明的实现进行详细的描述。

如图1、图2所示，一种DELTA并联机械手，包括法兰状的动平台1；在 动平台1的侧面对称设有三个的铰接孔2；在动平台1的中部设有用于电机3 输出轴穿过的伸出孔4；在伸出孔4的四周设有电机3的安装孔5；电机3设置 在动平台1的上部并通过安装孔5与动平台1相螺接；在动平台1的下部设有 轴套6；电机3的输出轴在轴套6中与末端执行部件7相轴联；电机3直接安 装到动平台1上，使得传递的力矩大，输出轴反应速度快，机械手工作行程范 围大；末端执行部件7可以是夹爪、吸嘴等，这可根据实际来定；通过轴套6 就可以把电机3的旋转运动传递到末端执行部件7上；电机3通过螺丝16和垫 圈15固定到安装孔5上。

进一步地，电机3是力矩电机或伺服电机；采用力矩电机，可以在接近堵 转状态下直接和负载连接低速运行而不用齿轮减速，可以在负载的轴上能产生 很高的力矩对惯性比，并能消除由于使用减速齿轮而产生的系统误差；采用伺 服电机的方案可以达到控制精确的目的；伺服电机的减速机可以是谐波减速机、 行星减速机等，当然电机3还可以是步进电机等，实际中具体的电机3采用哪 种形式，要依据负载情况来定。

进一步地，末端执行部件7为中空轴的吸嘴19，在末端执行部件7的侧面 设有吸气孔18；在轴套6的侧面设有气管接口17；在轴套6的内下部设有第一 圆台8和第二圆台9；在末端执行部件7的下部设有第三圆台22；在第二圆台 9、第三圆台22的上部设有第一轴承10；在第一轴承10的上部设有用于安装 吸气管的吸环11；在吸环11上设有过气孔20；在吸环11的上部设有第二轴承 12；在第二轴承12的上部设有弹簧挡圈13；在末端执行部件7的上部设有用 于卡入弹簧挡圈13的挡圈槽14；弹簧挡圈13将第一轴承10、吸环11、第二 轴承12卡接在第二圆台9与挡圈槽14之间；这时末端执行部件7是吸嘴；第 一轴承10和第二轴承12与末端执行部件的外轴过盈配合；电机3的输出轴伸 入末端执行部件7的内部并进行键连接；第一轴承10和第二轴承12的外圈与 轴套6内壁呈紧配合；吸环11的过气孔20的位置与气管接口17的位置相对应； 吸环11与轴套6内壁呈紧配合；吸环11与末端执行部件7呈间隙配合；这样 吸环11就不随末端执行部件旋转；采用这样的结构可以在接到气管接口17的 吸气管不随末端执行部件7转动的情况下，保持吸嘴的正常工作；气流通过吸 嘴19经过吸气孔18传到吸环11，吸环11再经过气孔20把气流传到气管接口 17；这样吸气管就不会在旋转运动中脱落或断裂。

进一步地，在第一圆台8与第一轴承10之间还设有用于密封气流的密封圈 21；这样就可以防止气流从第一轴承10的侧面以及末端执行部件7与轴套6 的配合面泄漏；保证吸嘴19的吸力。

如图3、图4所示，本发明还提供了一种应用上述DELTA并联机械手的 DELTA并联机器人，包括定平台23；在定平台23的侧面对称设有三组驱动机 构；驱动机构包括驱动电机24；在驱动电机24的输出轴设有上端转接轴25； 在上端转接轴25的两侧设有第一上端万向节26、第二上端万向节27；第一上 端万向节26与第一连杆28的一端相连；第二上端万向节27与第二连杆29的 一端相连；第一连杆28的另一端与第一下端万向节30相连；第二连杆29的另 一端与第二下端万向节31相连；在第一下端万向节30和第二下端万向节31 之间设有下端转接轴32；下端转接轴32与动平台1的铰接孔2相铰连；通过 三组驱动机构使动平台1能实现沿空间坐标系的X、Y、Z轴的平移运动；而Z 轴的旋转运动由电机3完成；这样就不用在定平台23设置电机再把旋转运动传 递到动平台1上；达到了传递的力矩大，输出轴反应速度快，机械手工作行程 范围大的目的。

进一步地，第一上端万向节26包括第一球体；上端转接轴25伸入第一球 体并与第一球体相套联；第一球体的外部设在与第一球体相配的第一基座的一 端；第一基座的另一端与第一连杆28的一端相销接；采用球体分离式的结构， 这样的结构方便安装，能够摆动的角度大。

进一步地，第二上端万向节27包括第二球体；上端转接轴25伸入第二球 体并与第二球体相套联；第二球体的外部设在与第二球体相配的第二基座的一 端；第二基座的另一端与第二连杆29的一端相销接；采用球体分离式的结构， 这样的结构方便安装，能够摆动的角度大。

进一步地，第一下端万向节30包括第三球体；下端转接轴32伸入第三球 体并与第三球体相套联；第三球体的外部设在与第三球体相配的第三基座的一 端；第三基座的另一端与第一连杆28的另一端相销接；采用球体分离式的结构， 这样的结构方便安装，能够摆动的角度大。

进一步地，第二下端万向节31包括第四球体；下端转接轴32伸入第四球 体并与第四球体相套联；第四球体的外部设在与第四球体相配的第四基座的一 端；第四基座的另一端与第二连杆29的另一端相销接；采用球体分离式的结构， 这样的结构方便安装，能够摆动的角度大。

如图4的剖视图；其中球体33(对应第一球体、第二球体、第三球体、第 四球体)中插入了转轴34(转轴34就是上端转接轴25或下端转接轴32)；基 座35(对应第一基座、第二基座、第三基座、第四基座)上设有销轴36，销轴 将连杆36(对应第一连杆28、第二连杆29)销锁在基座35上。

进一步地，第一球体、第二球体、第三球体、第四球体是工程塑料球体； 第一连杆28、第二连杆29是碳纤维管；在第一基座、第二基座、第三基座、 第四基座上设有用于拉紧第一连杆28和第二连杆29的拉紧弹簧的扣孔37；这 样可以保证万向节旋转时由于拉紧弹簧而不会松脱。

总之，本发明由于采用了把电机设在动平台上的方案，达到了传递的力矩 大，输出轴反应速度快，机械手工作行程范围大的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本 发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。