一种基于并联机器人的从动臂组件

技术领域

本发明属于并联机器人领域，尤其是涉及一种基于并联机器人的从动臂组件。

背景技术

在物流、食品、化工及包装等行业的分拣、搬运、装箱等领域，并联机器人应用广泛，而在运行过程中各个领域均对并联机器人的结构强度及材料稳定性有较高的要求：

(1)现有的并联机器人从动臂关节连接处设计采用虎克铰进行连接，因其组成部件较多现场安装更换不便，并且在从动臂发生剧烈碰撞时，关节连接处刚性连接导致与其相连的其他结构部件损坏；

(2)现有的并联机器人从动臂设计采用碳纤维管材作为主要从动臂受力构件。但在食品化工行业因在工艺流程中会对材料的防护等级及抗腐蚀等特性有所要求，碳纤维管材因材料特性无法满足食品化工行业要求，若采用不锈钢作为从动臂加工材料，因不锈钢密度高，在满足结构强度的条件下整体重量会明显增加，从而需要更大功率的电机才能并联机器人运行需求，导致并联机器人整体成本的增长。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种基于并联机器人的从动臂组件。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于并联机器人的从动臂组件，包括两组相对设置的从动连接杆机构以及挂接在两组从动连接杆机构之间的拉紧机构；拉紧机构设置有两组，分别安装在从动连接杆机构的两端部；从动连接杆机构包括直杆部和设置在直杆部两端的球头配合结构；拉紧机构包括两个分别与其两侧的从动连接杆机构挂接的挂接组件以及设置在两个挂接组件之间的拉紧组件。

进一步的，拉紧组件包括第一拉紧机构和与其连接的第二拉紧机构，第一拉紧机构包括筒体和设置在筒体内的弹簧压缩杆以及套接在弹簧压缩杆上的弹簧。

进一步的，两个挂接组件分别与弹簧压缩杆的外侧端部连接的第一挂接组件以及与第二拉紧机构的外侧端部连接的第二挂接组件。

进一步的，弹簧压缩杆的端部设置有螺纹孔，第一挂接组件通过T型螺钉与弹簧压缩杆端部的螺纹孔连接。

进一步的，第二挂接组件包括两个对称设置的挂钩固定臂，第二拉紧机构的底部设置有预留孔，预留孔内穿润滑铜套并将第二挂接组件两个挂钩固定臂的一端安装在润滑铜套两侧用固定臂紧固螺钉固定。

进一步的，第二拉紧机构与第一拉紧机构的筒体通过拉紧组件固定螺钉连接。

进一步的，直杆部的两端设置有用于与拉紧组件连接的弹簧固定柱，直杆部的端部设置安装孔，弹簧固定柱水平穿过直杆部上的安装孔，挂钩固定臂套接在弹簧固定柱的端部。

进一步的，弹簧固定柱的端部依次套接有铜套和挡片，且其顶部设置有铜套压紧螺钉，挂钩固定臂套在铜套上并用挡片和铜套压紧螺钉做轴向固定。

进一步的，球头配合结构包括与直杆部连接的关节轴承套，关节轴承套内设置有球碗，球碗通过球碗压盖安装在关节轴承套上。

进一步的，直杆部包括由内之外依次设置的碳纤维杆和不锈钢细杆。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

(1)现有技术中的并联机器人从动臂关节连接处以虎克铰为主，不便安装，剧烈撞击时无防护措施。本发明将虎克铰换成球头球碗连接，并通过拉紧机构将球头球碗紧密配合，方便并联机器人现场安装。在剧烈撞击时，拉紧机构挂钩从固定点上脱出，球头球碗分离，可减小碰撞对并联机器人其他构件的损坏。

(2)现有并联机器人从动臂为满足食品化工行业防护要求需采用不锈钢作为主要结构部件，导致整体结构重量增加。本发明通过采用碳纤维管做主要受力构件，外部覆盖不锈钢细管防护的方法，在满足防护等级要求的条件下降低结构质量。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为从动臂组件的整体结构示意图；

图2为从动连接杆机构的局部剖面图；

图3为拉紧机构的局部剖面图。

附图标记说明：

1、2：从动臂连接杆机构；3、4：拉紧机构；5、29：球碗压盖；6、31：球碗；8、9、10、28、30、32：球碗固定螺钉；7、27：关节轴承套；11、16、20、26：铜套压紧螺钉；12、15、21、25：挡片；13、14、22、24：铜套；17、23：弹簧固定柱；18：不锈钢细杆；19：碳纤维杆；33：挂钩；34：T型螺钉；35：第一拉紧机构；36：弹簧；37：弹簧压缩杆；40：第二拉紧机构；38、39：拉紧组件固定螺钉；41、43：挂钩固定臂；42：固定臂紧固螺钉；44：润滑铜套。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参阅图1-3所示，本发明所述的一种基于并联机器人的从动臂组件，包括两组相对设置的从动臂连接杆机构1、2以及挂接在两组从动臂连接杆机构之间的拉紧机构。

拉紧机构设置有两组，如图1中的3、4所示，分别安装在从动连接杆机构的两端部；拉紧机构3、4均包括两个分别与其两侧的从动连接杆机构挂接的挂接组件以及设置在两个挂接组件之间的拉紧组件。

参阅图3，拉紧组件包括第一拉紧机构35和与其连接的第二拉紧机构40，第一拉紧机构包括筒体和设置在筒体内的弹簧压缩杆37以及套接在弹簧压缩杆上的弹簧36。两个挂接组件为分别与弹簧压缩杆的外侧端部连接的第一挂接组件以及与第二拉紧机构的外侧端部连接的第二挂接组件。弹簧压缩杆的端部设置有螺纹孔，第一挂接组件通过T型螺钉34与弹簧压缩杆端部的螺纹孔连接。第二挂接组件包括两个对称设置的挂钩固定臂43，第二拉紧机构的底部设置有预留孔，预留孔内穿润滑铜套44并将两个挂钩固定臂的一端安装在润滑铜套两侧并用固定臂紧固螺钉42固定。第二拉紧机构与第一拉紧机构的筒体通过拉紧组件固定螺钉38、39连接。从动臂拉紧机构一端设计成挂钩形式(即第二挂接组件)，可拆卸地挂接在润滑铜套上，既方便安装，又能在从动臂结构发生剧烈碰撞时紧急脱出，解除两从动臂杆的拉紧状态，关节连接处球碗与主动臂球头脱离，减少并联机器人整体结构因剧烈撞击而造成的损坏，解决因动平台受剧烈撞击后导致的并联机器人整体结构损坏问题。

参阅图2，从动臂连接杆机构包括直杆部和设置在直杆部两端的球头配合结构。直杆部包括由内之外依次设置的碳纤维杆19和不锈钢细杆18。直杆部的两端设置有用于与拉紧组件连接的弹簧固定柱17、23，直杆部的端部设置安装孔，弹簧固定柱水平穿过直杆部上的安装孔，挂钩固定臂套接在弹簧固定柱的端部。弹簧固定柱17的两端部分别套接有铜套13、14，弹簧固定柱23的两端部分别套接有铜套23、24，铜套13外侧设置有挡片12，铜套14外侧设置有挡片15、铜套23外侧设置有挡片24，铜套13外侧设置有挡片25，且弹簧固定柱17的两顶部设置有铜套压紧螺钉11、16，弹簧固定柱23的两顶部设置有铜套压紧螺钉20、26，挂钩固定臂套在铜套上并用挡片和铜套压紧螺钉做轴向固定。球头配合结构包括与直杆部两端连接的关节轴承套7、27，关节轴承套7内设置有球碗6，关节轴承套27内设置有球碗31，球碗6通过球碗压盖5安装在关节轴承7上，球碗31通过球碗压盖29安装在关节轴承29上。具体地，通过球碗固定螺钉8、9、10和球碗压盖5将球碗6固定在关节轴承套7上，通过球碗固定螺钉28、30、32和球碗压盖29将球碗31固定在关节轴承套27上。球碗通过球碗压盖固定在关节轴承套内，在球碗磨损破坏后，球碗压盖也能保证球碗在关节轴承套内继续工作，不发生因球碗损坏脱落而导致的从动臂破坏。解决了因球碗损坏脱落导致的从动臂破坏问题。

另外，本发明采用球头球碗结构代替虎克铰作为关节连接机构，并利用拉紧组件让球碗与主动臂、动平台球头紧密接触即可完成安装。有效简化从动臂安装工作，解决了虎克铰不方便安装的问题。

组装好的关节轴承套7、27固定在碳纤维管19两端。需要说明的是，在保证碳纤维管19、不锈钢细杆18和关节轴承套7、27三者接触面预留孔对齐的情况下将不锈钢细杆18与两端关节轴承套7、27接缝处焊接连接，做表面防护，满足食品化工行业防护要求。在碳纤维管外部覆盖一不锈钢细杆并与上下关节轴承套连接处焊接连接。内部碳纤维管做主要受力构件具有强度大密度低的特点，外部覆盖不锈钢细管满足食品生产要求。两者结合得到高强度高防护等级的从动臂方案。解决了在满足食品化工防护要求和结构强度的条件下整体结构质量过高问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。