一种基于并联结构机器人的减速器装卸装置

1.本发明涉及减速器自动装卸技术领域，尤其是涉及一种基于并联结构 机器人的减速器装卸装置。


背景技术：

2.随着现代科学的发展，与其配套的技术装备也在不断改变。现代化产 业越来越趋于精密化，在生产过程中，工业机器人通常执行重复的动作， 以完成相同的工序，为保证工业机器人在生产中能够可靠地完成工序任务， 并确保工艺质量，对工业机器人的定位精度和重复定位精度有很高的要求。 因此，为了提高和确保工业机器人的精度就需要采用减速器。机器人减速 器是近代以来新研究出的一类新型减速器，因为其有高精度、高效率、高 负载、高寿命、低惯性、低震动、低噪音、低温升、安装方便等优点，被 广泛应用于航天设备、自动化产业、工业机器人、精密仪器和高精度的机 电产品行业。
3.其中的谐波减速器是基于谐波传动原理制造出来的精密减速器，因为 其诸多优点，很快在我国得到了广泛应用。目前，我国在多领域使用谐波 减速器，其在日常使用中需要进行装卸，常规精度谐波减速器的装卸主要 还是依赖人工装卸。虽然人工装卸谐波减速器可以适应一些复杂情况，但 是由于其数量庞大，而人类劳动具有一定的疲劳性，使其无法一直保持较 高的效率和准确性，无法满足日常需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于并联结构机器人的减速器装卸装置， 该基于并联结构机器人的减速器装卸装置能够克服人工装卸谐波减振器的 不足，提供一种基于并联机构的机器人减速器装卸装置，该装置可以减少 该谐波减速器装卸过程中使用的劳动力，并且提高装卸的效率和准确性， 使其在一定程度上实现自动化；
5.本发明提供一种基于并联结构机器人的减速器装卸装置，包括滑动装 置，所述滑动装置的滑动端上设有并联运动装置和螺栓拆卸装置，所述并 联运动装置远离所述滑动装置的一端设有抓取装置。
6.进一步地，所述滑动装置包括总固定架和滑块，所述总固定架上设有 丝杆和滑杆，所述丝杆与所述总固定架转动连接，所述滑杆与所述总固定 架固定连接，所述丝杆与所述滑杆相互平行，所述滑块上设有通孔和滑块 螺纹孔，所述丝杆通过所述滑块螺纹孔与所述滑块螺纹连接，所述滑杆通 过所述通孔与所述滑块滑动连接。
7.进一步地，所述滑动装置还包括滑动步进电机，所述滑动步进电机与 所述总固定架固定连接，所述滑动步进电机的输出端与所述丝杆固定连接。
8.进一步地，所述并联运动装置包括定盘和动盘，所述定盘的两侧对称 设有减速箱，每组所述减速箱的输入端设有并联步进电机，每组所述减速 箱的输出端设有机械臂，所述机械臂远离所述减速箱的一端与所述动盘相 连。
9.进一步地，所述机械臂包括短轴和手肘，所述短轴通过电机转轴与所 述减速箱相
连，所述短轴远离所述减速箱的一端通过手肘转轴与所述手肘 铰接，所述手肘远离所述短轴的一端与所述动盘转动连接。
10.进一步地，所述螺栓拆卸装置包括拆卸装置固定架，所述拆卸装置固 定架上对称设有两组行星减速器，每组所述行星减速器的输入端设有伺服 电机，每组所述行星减速器的输出端设有联轴器，所述联轴器与所述行星 减速器之间设有扭矩传感器，所述联轴器远离所述行星减速器的一端设有 拧紧轴，所述拧紧轴上固定连接有拧紧轴套。
11.进一步地，所述螺栓拆卸装置还包括气缸，所述气缸本体与所述滑块 固定连接，所述气缸的活塞与所述拆卸装置固定架固定连接。
12.进一步地，所述抓取装置包括四组机械爪，每组所述机械爪包括一个 手爪，所述手爪的顶端靠近所述手爪工作面的一侧转动连接有第一长连杆， 所述手爪的顶端的另一侧转动连接有第二长连杆，所述第一长连杆与所述 第二长连杆相互平行设置，所述第一长连杆与所述第二长连杆远离所述手 爪的一端与所述动盘转动连接。
13.进一步地，所述抓取装置还包括短连杆和转盘，所述短连杆的一端与 所述转盘转动连接，所述短连杆的另一端与所述第一长连杆靠近所述动盘 的一端转动连接，所述转盘水平设置，所述转盘的中心设有转盘螺纹孔， 所述转盘螺纹孔内设有丝杠，所述丝杠与所述转盘螺纹连接，所述丝杠的 顶端设有抓取步进电机，所述抓取步进电机的输出端与所述丝杠固定连接， 所述抓取步进电机与所述动盘固定连接。
14.本发明的技术方案通过滑动装置将整个装置的主体部分平移至与谐波 减速器同轴心，然后抓取装置上的抓取步进电机开始工作，带动转盘向下 运动，将机械爪张开到最大限度，与此同时并联运动装置的并联步进电机 也开始旋转，机械臂带动动盘缓缓下降，当动盘下降到距谐波减速器80mm 时，并联步进电机停转，动盘悬停在此高度上，此时螺栓拆卸装置的气缸 缸筒开始充气，带动气缸活塞向下缓慢做至直线运动，下降到与谐波减速 器端盖距离1-2mm时，螺栓拆卸装置中的伺服电机通电开始旋转，此时扭 矩传感器实时监测输出扭矩的大小，同时反馈给伺服电机进行转速调整， 在拧螺栓过程中，气缸会配合螺栓的上升而缓慢上升，螺栓拧松后，即扭 矩传感器检测到扭矩为0时，螺栓拆卸装置的伺服电机停止转动，气缸迅 速排气，气缸活塞上升，带动螺栓拆卸装置的主体部分回到最初位置，随 后抓取装置中的抓取步进电机反转，带动转盘上升，机械爪收缩，完成零 件的抓取。然后并联运动装置的并联步进电机反转，带动动盘及抓取装置 上升，将零件拉出。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下 面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普 通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获 得其他的附图。
16.图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的滑动装置结构示意图；图3为本发明的并联运动装置结构示意图；图4为本发明的抓取装置结构示意图；
17.附图标记说明：
18.1-抓取装置、101-第一长连杆、102-第二长连杆、103-短连杆、104-手 爪、105-转盘、106-丝杠、107-抓取步进电机、2-并联运动装置、201-定盘、 202-减速箱、203-并联步进电机、204-短轴、205-电机转轴、206-手肘转轴、 207-手肘、208-动盘、3-螺栓拆卸装置、4-滑动装置、401-总固定架、402
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滑块、403-滑动步进电机、404-滑杆、405-丝杆；
具体实施方式
19.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发 明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、" 长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、" 水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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。
21.此外，术语"第一"、"第二"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"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明 的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此 外，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，可以具体情况理解上述术语在本 发明中的具体含义。
22.实施例1
23.如图1所示，一种基于并联结构机器人的减速器装卸装置，包括抓取 装置1、并联运动装置2、螺栓拆卸装置3和滑动装置4。
24.滑动装置4包括总固定架401、滑块402和滑动步进电机403，总固定 架401上设有丝杆405和滑杆404，丝杆405与总固定架401转动连接，滑 杆404与总固定架401固定连接，丝杆405与滑杆404相互平行，滑块402 上设有通孔和滑块402螺纹孔，丝杆405通过滑块402螺纹孔与滑块402 螺纹连接，滑杆404通过通孔与滑块402滑动连接，滑动步进电机403与 总固定架401固定连接，滑动步进电机403的输出端与丝杆405同轴线且 贯穿总固定架401与丝杆405固定连接。滑动装置4的功能是带动并联运 动装置2，抓取装置1和螺栓拆卸装置3的横向移动。
25.并联运动装置2包括定盘201和动盘208，定盘201的两侧对称设有减 速箱202，每组减速箱202的输入端设有并联步进电机203，每组减速箱202 的输出端设有机械臂，机械臂远离减速箱202的一端与动盘208相连，机 械臂又包括短轴204和手肘207，短轴204通过电机转轴205与减速箱202 相连，短轴204远离减速箱202的一端通过手肘207转轴206与手肘207 铰接，手肘207远离短轴204的一端与动盘208转动连接。并联运动装置2 主要功能是带动抓取装置1上升和下降，调整机械爪的位置，配合抓取。 并联运动装置2的定盘201，通过螺钉固定在滑动装置4的滑块402上。定 盘201在整个装卸过程中轴向位置都不会发生改
变。并联步进电机203通 过减速箱202固定，减速箱202由两个m6的螺钉固定在定盘201上。减 速箱202内设有一大一小两个齿轮，小齿轮和大齿轮相互啮合，构成一个 一级圆柱齿轮减速器，减速比为2。并联步进电机203的转动轴和小齿轮 由顶丝固定，大齿轮轴向圆柱上套着深沟球轴承，并一起嵌入减速箱202。 电机转轴205和大齿轮由螺钉固定连接。并联运动机构传动最平稳、成本 最低是在定盘201与动盘208间采用三臂连接，但选择三臂在运动过程中 极易与螺栓拆卸装置3发生动态干涉，所以，综合考虑后，本技术的并联 运动装置2采用的是双臂连接。并联运动装置2工作时，首先由步进电机 输入转矩，经减速箱202带动电机转轴205转动一定角度，电机转轴205 和短轴204和手肘207相连，从而实现动盘208的上升和下降。
26.抓取装置1包括四根短连杆103、四组机械爪和转盘105，每组机械爪 包括一个手爪104，手爪104的顶端靠近手爪104工作面的一侧转动连接有 第一长连杆101，手爪104的顶端的另一侧转动连接有第二长连杆102，第 一长连杆101与第二长连杆102相互平行设置，第一长连杆101与第二长 连杆102远离手爪104的一端与动盘208转动连接，短连杆103的一端与 转盘105转动连接，短连杆103的另一端与第一长连杆101靠近动盘208 的一端转动连接，转盘105水平设置，且与动盘208滑动连接，转盘105 的中心设有转盘105螺纹孔，转盘105螺纹孔内设有丝杠106，丝杠106与 转盘105螺纹连接，丝杠106的顶端设有抓取步进电机107，抓取步进电机 107的输出端与丝杠106固定连接，抓取步进电机107与动盘208固定连接。 抓取装置1的职责是将拆除螺栓后谐波减速器的各个零件抓取出来。机械 爪的各零部件配合如下：抓取步进电机107通过两个小支柱固定连接在动 盘208上方的一定高度上，抓取步进电机107的转轴通过梅花联轴器和丝 杠106连接。丝杠106上套设转盘105，抓取步进电机107转动时，转盘 105会根据抓取步进电机107的正转或反转沿丝杠106上下移动，丝杠106 的底端设有一个挡板，目的是防止转盘105在移动过程中脱落，丝杆405 挡板通过两个限位支柱固定在动盘208上，限位支柱贯穿转盘105并与动 盘208固定连接，限位支柱不仅固定了丝杆405挡板，还限制了转盘105 的轴向移动。转盘105外端与短连杆103通过螺栓连接，短连杆103与第 一长连杆101靠近动盘208的一端用螺栓连接，所有用螺栓连接的零件均 可以转动。第一长连杆101与第二长连杆102长度相等，在运动过程中相 互平行，目的是为了使机械爪的爪子在抓取过程中始终保持竖直。步进电 机转动带动转盘105上下移动，转盘105连接短连杆103，短连杆103带动 第一长连杆101与第二长连杆102运动转变为机械爪的径向运动，从而实 现机械爪的抓取动作。
27.螺栓拆卸装置3包括拆卸装置固定架和气缸，拆卸装置固定架上对称 设有两组行星减速器，每组行星减速器的输入端设有伺服电机，每组行星 减速器的输出端设有联轴器，联轴器与行星减速器之间设有扭矩传感器， 联轴器远离行星减速器的一端设有拧紧轴，拧紧轴上固定连接有拧紧轴套， 气缸本体与滑块402固定连接，气缸的活塞与拆卸装置固定架固定连接。 螺栓拆卸装置3的主要功能是完成谐波减速器上螺栓的拧紧和拧松。行星 减速器选用二级法兰式行星减速器，总减速比为50，各级减速比分别是10 和5。
28.本装置在使用时通过滑动装置4将整个装置的主体部分平移至与谐波 减速器同轴心，然后抓取装置1上的抓取步进电机107开始工作，带动转 盘105向下运动，将机械爪张开到最大限度，与此同时并联运动装置2的 并联步进电机203也开始旋转，机械臂带动动盘208缓缓下降，当动盘208 下降到距谐波减速器80mm时，并联步进电机203停转，动盘208悬
停在 此高度上，此时螺栓拆卸装置3的气缸缸筒开始充气，带动气缸活塞向下 缓慢做至直线运动，下降到与谐波减速器端盖距离1-2mm时，螺栓拆卸装 置3中的伺服电机通电开始旋转，此时扭矩传感器实时监测输出扭矩的大 小，同时反馈给伺服电机进行转速调整，在拧螺栓过程中，气缸会配合螺 栓的上升而缓慢上升，螺栓拧松后，即扭矩传感器检测到扭矩为0时，螺 栓拆卸装置3的伺服电机停止转动，气缸迅速排气，气缸活塞上升，带动 螺栓拆卸装置3的主体部分回到最初位置，随后抓取装置1中的抓取步进 电机107反转，带动转盘105上升，机械爪收缩，完成零件的抓取。然后 并联运动装置2的并联步进电机203反转，带动动盘208及抓取装置1上 升，将零件拉出。
29.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非 对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的 普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进 行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或 者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。