串并混联式三自由度平动搬运机构

1.一种串并混联式三自由度平动搬运机构，其特征在于:其包括基座、设于基座上的第一直线驱动单元、与第一直线驱动单元配合的第一滑块、设于第一滑块上的第二直线驱动单元、设于第一滑块上的第三直线驱动单元、与第二直线驱动单元连接的第一连杆与第二连杆、与第三直线驱动单元连接的第三连杆、与第三连杆连接的第二连接件、设于第二连接件上的操作末端，所述第二直线驱动单元上设置有第二滑块，所述第二滑块上设置有第一连接件，所述第一连杆及第二连杆的一端与第一连接件相连，所述第一连杆及第二连杆的另一端与第二连接件相连，所述第三直线驱动单元上设置有第三滑块，所述第三滑块上设置有第三连接件，所述第三连杆的一端与第三连接件相连，所述第三连杆的另一端与第二连接件相连，所述第一直线驱动单元与第二、第三直线驱动单元之间采用串联结构，所述第二直线驱动单元与第三直线驱动单元之间采用并联结构，所述第一直线驱动单元、第二直线驱动单元及第三直线驱动单元的运动方向均与水平面平行，当所述第二直线驱动单元及第三直线驱动单元同向等速运动时，所述操作末端做与第二直线驱动单元及第三直线驱动单元相同速度的平动，当第二直线驱动单元及第三直线驱动单元以特定比例差速运动时操作末端做竖直方向运动。
2.根据权利要求1所述的串并混联式三自由度平动搬运机构，其特征在于:还包括第一铰链及第二铰链，所述第一连杆及第二连杆的一端通过第一铰链及第二铰链与第一连接件相连。
3.根据权利要求2所述的串并混联式三自由度平动搬运机构，其特征在于:还包括第三铰链及第四铰链，所述第一连杆及第二连杆的另一端通过第三铰链及第四铰链与第二连接件相连。
4.根据权利要求3所述的串并混联式三自由度平动搬运机构，其特征在于:还包括第六铰链，所述第三连杆的一端通过第六铰链与第三连接件相连。
5.根据权利要求4所述的串并混联式三自由度平动搬运机构，其特征在于:还包括第五铰链，所述第三连杆的另一端通过第五铰链与第二连接件相连。
6.根据权利要求5所述的串并混联式三自由度平动搬运机构，其特征在于:所述第一铰链、第二铰链、第三铰链、第四铰链、第五铰链、第六铰链的轴线相互平行且均与第二直线驱动单元及第三直线驱动单元的运动方向垂直正交。
7.根据权利要求5所述的串并混联式三自由度平动搬运机构，其特征在于:在垂直第一直线驱动单元的运动方向的平面内，所述第一铰链、第三铰链、第六铰链成三角形布置。
8.根据权利要求5所述的串并混联式三自由度平动搬运机构，其特征在于:在垂直第一直线驱动单元的运动方向的平面内，所述第一铰链、第二铰链、第四铰链、第五铰链成平行四边形布置。

串并混联式三自由度平动搬运机构\n技术领域\n[0001]本发明涉及机械搬运设备，尤其涉及一种串并混联式三自由度平动搬运机构。\n背景技术\n[0002]在多工位冲压、模锻、生产线自动上下料等领域，经常用到工件的三自由度平动搬运。为完成搬运任务，机械手或搬运机构通常需要完成如图1及图2所示的运动轨迹。为实现图1及图2的运动轨迹，许多设备采用了直角坐标式的结构布局。即X、Y、Z三个方向的直线驱动装置逐级叠加，最终实现三个自由度的平动。\n[0003]但是，此种三个自由度的平动方式，由于在设备中大量采用直角坐标式机构为串联机构，每一级都是前一级的负载，所以机构运动部分的质量较大，对驱动力要求较高，也不易于实现较高的工作节拍。\n[0004]因此，针对上述技术问题，有必要提供一种具有改良结构的三自由度平动搬运机构，以克服上述缺陷。\n发明内容\n[0005]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种串并混联式三自由度平动搬运机构，该机构通过采用串并混联结构优化驱动部件的布局，减小了运动部件的质量，提高了工作节拍。\n[0006]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:\n[0007] —种串并混联式三自由度平动搬运机构，其包括基座、设于基座上的第一直线驱动单元、与第一直线驱动单元配合的第一滑块、设于第一滑块上的第二直线驱动单元、设于第一滑块上的第三直线驱动单元、与第二直线驱动单元连接的第一连杆与第二连杆、与第三直线驱动单元连接的第三连杆、与第三连杆连接的第二连接件、设于第二连接件上的操作末端，所述第二直线驱动单元上设置有第二滑块，所述第二滑块上设置有第一连接件，所述第一连杆及第二连杆的一端与第一连接件相连，所述第一连杆及第二连杆的另一端与第二连接件相连，所述第三直线驱动单元上设置有第三滑块，所述第三滑块上设置有第三连接件，所述第三连杆的一端与第三连接件相连，所述第三连杆的另一端与第二连接件相连，所述第一直线驱动单元与第二、第三直线驱动单元之间采用串联结构，所述第二直线驱动单元与第三直线驱动单元之间采用并联结构。\n[0008]优选的，在上述串并混联式三自由度平动搬运机构中，所述串并混联式三自由度平动搬运机构还包括第一铰链及第二铰链，所述第一连杆及第二连杆的一端通过第一铰链及第二铰链与第一连接件相连。\n[0009]优选的，在上述串并混联式三自由度平动搬运机构中，所述串并混联式三自由度平动搬运机构还包括第三铰链及第四铰链，所述第一连杆及第二连杆的另一端通过第三铰链及第四铰链与第二连接件相连。\n[0010]优选的，在上述串并混联式三自由度平动搬运机构中，所述串并混联式三自由度平动搬运机构还包括第六铰链，所述第三连杆的一端通过第六铰链与第三连接件相连。\n[0011]优选的，在上述串并混联式三自由度平动搬运机构中，所述串并混联式三自由度平动搬运机构还包括第五铰链，所述第三连杆的另一端通过第五铰链与第二连接件相连。\n[0012]优选的，在上述串并混联式三自由度平动搬运机构中，所述第一铰链、第二铰链、第三铰链、第四铰链、第五铰链、第六铰链的轴线相互平行且均与第二直线驱动单元及第三直线驱动单元的运动方向垂直正交。\n[0013] 优选的，在上述串并混联式三自由度平动搬运机构中，在垂直第一直线驱动单元的运动方向的平面内，所述第一铰链、第三铰链、第六铰链成三角形布置。\n[0014]优选的，在上述串并混联式三自由度平动搬运机构中，在垂直第一直线驱动单元的运动方向的平面内，所述第一铰链、第二铰链、第四铰链、第五铰链成平行四边形布置。\n[0015]从上述技术方案可以看出，本发明实施例的串并混联式三自由度平动搬运机构通过采用串并混联结构，即第一直线驱动单元与第二、三直线驱动单元之间采用串联结构，第二直线驱动单元与第三直线驱动单元之间采用并联结构，使得驱动单元布置更加紧凑，简化了结构，同时减小了负载惯量，有利于提高节拍。\n附图说明\n[0016]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。\n[0017]图1是现有技术中机械手或搬运机构的一种运动轨迹图；\n[0018]图2是现有技术中机械手或搬运机构的另一种运动轨迹图；\n[0019]图3是本发明串并混联式三自由度平动搬运机构的立体示意图；\n[0020]图4是图3另一角度的示意图。\n[0021] 其中:1、基座;2、第一直线驱动单元;3、第一滑块;4、第二直线驱动单元;5、第二滑块;51、第一连接件;511、第一铰链;512、第二铰链;6、第一连杆;7、操作末端;8、第二连杆；9、第二连接件;91、第三铰链;92、第四铰链;93、第五铰链；10、第三直线驱动单元；11、第三滑块;111、第三连接件；1111、第六铰链;12、第三连杆。\n具体实施方式\n[0022]本发明公开了一种串并混联式三自由度平动搬运机构，该机构通过采用串并混联结构优化驱动部件的布局，减小了运动部件的质量，提高了工作节拍。\n[0023]该串并混联式三自由度平动搬运机构，其包括基座、设于基座上的第一直线驱动单元、与第一直线驱动单元配合的第一滑块、设于第一滑块上的第二直线驱动单元、设于第一滑块上的第三直线驱动单元、与第二直线驱动单元连接的第一连杆与第二连杆、与第三直线驱动单元连接的第三连杆、与第三连杆连接的第二连接件、设于第二连接件上的操作末端，所述第二直线驱动单元上设置有第二滑块，所述第二滑块上设置有第一连接件，所述第一连杆及第二连杆的一端与第一连接件相连，所述第一连杆及第二连杆的另一端与第二连接件相连，所述第三直线驱动单元上设置有第三滑块，所述第三滑块上设置有第三连接件，所述第三连杆的一端与第三连接件相连，所述第三连杆的另一端与第二连接件相连，所述第一直线驱动单元与第二、第三直线驱动单元之间采用串联结构，所述第二直线驱动单元与第三直线驱动单元之间采用并联结构。\n[0024]进一步的，所述串并混联式三自由度平动搬运机构还包括第一铰链及第二铰链，所述第一连杆及第二连杆的一端通过第一铰链及第二铰链与第一连接件相连。\n[0025]进一步的，所述串并混联式三自由度平动搬运机构还包括第三铰链及第四铰链，所述第一连杆及第二连杆的另一端通过第三铰链及第四铰链与第二连接件相连。\n[0026]进一步的，所述串并混联式三自由度平动搬运机构还包括第六铰链，所述第三连杆的一端通过第六铰链与第三连接件相连。\n[0027]进一步的，所述串并混联式三自由度平动搬运机构还包括第五铰链，所述第三连杆的另一端通过第五铰链与第二连接件相连。\n[0028]进一步的，所述第一铰链、第二铰链、第三铰链、第四铰链、第五铰链、第六铰链的轴线相互平行且均与第二直线驱动单元及第三直线驱动单元的运动方向垂直正交。\n[0029]进一步的，在垂直第一直线驱动单元的运动方向的平面内，所述第一铰链、第三铰链、第六铰链成三角形布置。\n[0030]进一步的，在垂直第一直线驱动单元的运动方向的平面内，所述第一铰链、第二铰链、第四铰链、第五铰链成平行四边形布置。\n[0031]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅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的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。\n[0032]如图3及图4所示，本发明公开的串并混联式三自由度平动搬运机构，其特征在于:其包括基座1、设于基座I上的第一直线驱动单元2、与第一直线驱动单元2配合的第一滑块\n3、设于第一滑块3上的第二直线驱动单元4、设于第一滑块3上的第三直线驱动单元10、与第二直线驱动单元4连接的第一连杆6与第二连杆8、与第三直线驱动单元10连接的第三连杆\n12、与第三连杆12连接的第二连接件9、设于第二连接件9上的操作末端7。第一直线驱动单元2带动第一滑块3做平动。第一直线驱动单元2与第二、第三直线驱动单元4、10之间采用串联结构，第二直线驱动单元4与第三直线驱动单元10之间采用并联结构。本发明实施例的串并混联式三自由度平动搬运机构通过采用串并混联结构，使得驱动单元布置更加紧凑，简化了结构，同时减小了负载惯量，有利于提高节拍。\n[0033]如图3所示，第二直线驱动单元4上设置有第二滑块5，第二滑块5上设置有第一连接件51。第一连杆6及第二连杆8的一端与第一连接件51相连，第一连杆6及第二连杆8的另一端与第二连接件9相连。\n[0034]继续如图3所示，第三直线驱动单元10上设置有第三滑块11，第三滑块11上设置有第三连接件111，第三连杆12的一端与第三连接件111相连，第三连杆12的另一端与第二连接件9相连。\n[0035]如图4所示，串并混联式三自由度平动搬运机构还包括第一铰链511及第二铰链512，所述第一连接件51通过第一铰链511与第二铰链512与第一连杆6及第二连杆8的一端相连。\n[0036]继续如图4所示，串并混联式三自由度平动搬运机构还包括第三铰链91及第四铰链92，所述第一连杆6及第二连杆8的另一端通过第三铰链91及第四铰链92与第二连接件9相连。\n[0037]继续如图4所示，串并混联式三自由度平动搬运机构还包括第六铰链1111，所述第三连接件111通过第六铰链1111与第三连杆12相连。\n[0038]继续如图4所示，串并混联式三自由度平动搬运机构还包括第五铰链93，所述第三连杆12的另一端通过第五铰链93与第二连接件9相连。\n[0039]本发明实施例的串并混联式三自由度平动搬运机构当第一直线驱动单元2带动第一滑块3做水平动时，操作末端7也做水平运动，其运动速度与第一滑块3相同。第一铰链511、第二铰链512、第三铰链91、第四铰链92、第五铰链93、第六铰链1111的轴线相互平行，都与第二直线驱动单元4及第三直线驱动单元10的运动方向垂直正交。\n[0040]本发明实施例的串并混联式三自由度平动搬运机构在垂直第一直线驱动单元2的运动方向的平面内，第一铰链511、第三铰链91 (第五铰链93)、第六铰链1111成三角形布置。\n[0041]本发明实施例的串并混联式三自由度平动搬运机构当第二直线驱动单元4及第三直线驱动单元10同向等速运动时操作末端7做与第二直线驱动单元4及第三直线驱动单元10相同速度的平动，操作末端7高度不变。\n[0042]本发明实施例的串并混联式三自由度平动搬运机构当第二直线驱动单元4及第三直线驱动单元10以特定比例差速运动时操作末端7做竖直方向运动。\n[0043]本发明实施例的串并混联式三自由度平动搬运机构在垂直第一直线驱动单元2的运动方向的平面内，第一铰链511、第二铰链512、第四铰链92、第三铰链91 (第五铰链93)成平行四边形布置，保证在运动时操作末端7姿态不改变。\n[0044]本发明实施例的串并混联式三自由度平动搬运机构中，第一直线驱动单元2、第二直线驱动单元4及第三直线驱动单元10的运动方向均与水平面平行，而操作末端可以实现x、y、z三个方向的空间平动。\n[0045]本发明实施例的串并混联式三自由度平动搬运机构在第二直线驱动单元4及第三直线驱动单元10组成的并联结构中，第二直线驱动单元4及第三直线驱动单元10的运动轴线组成的平面与操作末端7的运动平面垂直。\n[0046]本发明实施例的串并混联式三自由度平动搬运机构中，第一直线驱动单元2、第二直线驱动单元4及第三直线驱动单元10可以采用旋转电机带动丝杠螺母机构实现，也可以采用旋转电机带动同步带导轨滑块的结构实现，还可以直接采用压电或电磁原理的直线电机，对本机构的实现无影响。\n[0047]本发明实施例的串并混联式三自由度平动搬运机构中，操作末端7可根据需求采用机械手爪、真空吸盘、负压吸盘、或电磁吸附装置，对本机构的实现无影响。\n[0048]本发明实施例的串并混联式三自由度平动搬运机构通过采用串并混联结构，即第一直线驱动单元2与第二、三直线驱动单元4、10之间采用串联结构，第二直线驱动单元4与第三直线驱动单元10之间采用并联结构，使得驱动单元布置更加紧凑，简化了结构，同时减小了负载惯量，有利于提高节拍。\n[0049]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。\n[0050]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。