CN102729248A

CN102729248A - 一种抓纱机器人

Info

Publication number: CN102729248A
Application number: CN2012100489451A
Authority: CN
Inventors: 单忠德; 吴双峰; 李柳; 刘丰; 张敏; 李周; 孙福臻
Original assignee: Advanced Manufacture Technology Center China Academy of Machinery Science and Technology
Current assignee: Advanced Manufacture Technology Center China Academy of Machinery Science and Technology
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2012-10-17

Abstract

本发明提供了一种抓纱机器人。根据本发明的抓纱机器人，包括支架；设置在支架上的X轴运动系统；与X轴运动系统相连的Y轴运动系统；与Y轴运动系统相连的A轴回转运动系统；与A轴运动系统相连的Z轴运动系统；带动XYZ轴运动系统和A轴回转运动系统运动的驱动系统。本发明的抓纱机器人，能够实现两爪机械手沿XYZ三个方向的往复移动和绕Z轴方向的空间回转运动，可以灵活控制抓纱手指，使其处于任意所需的抓取姿态，设备在纺织染整生产线的通用性更强，染整工艺各个工位的纱盘架不必与抓纱手指配套设计制造，安装维护方便，满足了纺织染整生产线低成本、高效自动化生产的要求。

Description

一种抓纱机器人

技术领域

本发明涉及一种纺织染整机械，尤其是筒子纱染整生产线两爪抓纱机械手外接的抓纱机器人。

背景技术

目前，国内筒子纱染整生产线大多采用半自动化的生产模式，筒子纱在生产线各个工位间的转移都是人工完成的，工人劳动强度很大，工作效率低，而且国内目前面临着严峻的用工荒问题，企业人工成本逐步提高，应用抓纱机器人实现筒子纱染整生产线的全自动化运行是相关行业企业的迫切需要。

国内现有的染整自动生产线中，抓纱机械手的在国内的应用并不多见，根据专利一种新型搬运机械手（公开号CN201500975U），外接三自由度的机器人，带动抓纱机械手实现筒子纱不同工位的转移。但是，由于传统的筒子纱纱盘架排布紧密，这种三爪式机械手应用过程中，染整工艺各个工位的纱盘架需要与三爪式机械手配套设计制造，通用性差。两爪式机械手从筒子纱侧边缘逼近抓取的方式可以用于传统纺织染整生产线的筒子纱纱盘架，但需要机械手能够绕筒子纱轴线方向进行回转运动，调整机械手爪的姿态，避免其与纱盘架上待抓取的筒子纱或已转移的筒子纱发生干涉。但目前传统的三自由度的机器人只能确定机械手移动到某一坐标值，不能调整其姿态，无法满足两爪式机械手的使用要求。

发明内容

在此处键入发明内容描述段落。

本发明目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种适用于两爪式机械手的外接四自由度的抓纱机器人。

发明提供了一种抓纱机器人，包括支架，设置在支架上的X轴运动系统，与X轴运动系统相连的Y轴运动系统，与Y轴运动系统相连的A轴回转运动系统，与A轴运动系统相连的Z轴运动系统，带动X轴运动系统、Y轴运动系统、Z轴运动系统和A轴回转运动系统运动的驱动系统。

进一步地，X 轴运动系统包括平行设置的第一X轴运动系统和第二X轴运动系统；Y 轴运动系统包括平行设置的第一Y轴运动系统和第二Y轴运动系统，第一Y轴运动系统和第二Y轴运动系统的两端分别与第一X轴运动系统和第二X轴运动系统可滑动地连接；A轴回转运动系统与Y轴运动系统可滑动地连接；Z 轴运动系统包括平行设置的第一Z轴运动系统和第二Z轴运动系统，并与A轴运动系统可回转地连接。

进一步地，X 轴运动系统包括固定安装在支架上的X轴运动横梁，与X轴运动横梁滑动连接的X轴滑块，X轴同步带，安装在X轴横梁上的X轴同步带轮，X轴同步带绕过X轴同步带轮并与X轴滑块固定连接。

进一步地，Y 轴运动系统包括Y 轴运动横梁，Y 轴运动横梁与X轴滑块固定连接，与Y轴运动横梁滑动连接的Y轴滑块，Y轴同步带，安装在Y轴横梁上的Y轴同步带轮，Y轴同步带绕过Y轴同步带轮并与Y轴滑块固定连接。

进一步地，A轴回转运动系统包括与Y轴滑块固定连接的AY轴支撑板，安装在AY轴支撑板上的驱动小齿轮和从动大齿轮，与从动大齿轮固定连接的AZ轴连接板，Z轴运动系统包括Z 轴运动竖梁，Z 轴运动竖梁与AZ轴连接板固定连接。

进一步地，Z轴运动系统还包括与Z轴运动竖梁滑动连接的Z轴滑块，Z轴同步带，安装在Z轴运动竖梁上的Z轴同步带轮，Z轴同步带绕过Z轴同步带轮并与Z轴滑块相连，Z轴滑块设置有安装孔，可固定连接两爪机械手。

采用本发明的抓纱机器人，包括支架和X、Y、Z三轴直线运动系统和A轴回转运动系统，可以实现两爪机械手沿X、Y、Z三个方向的往复移动和绕Z轴方向的空间回转运动，可以灵活控制抓纱手指，使其处于任意所需的抓取姿态，设备在纺织染整生产线的通用性更强，染整工艺各个工位的纱盘架不必与抓纱手指配套设计制造，安装维护方便，满足了纺织染整生产线低成本、高效自动化生产的要求。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请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是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的AZ轴运动系统结构示意图。

图3是图1中Ⅰ的放大结构示意图。

图4是图1中Ⅱ的放大结构示意图。

图5是图1中Ⅲ的放大结构示意图。

图6是图1中Ⅳ的放大结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

根据本发明的抓纱机器人，包括支架10，设置在支架10上的X轴运动系统60，与X轴运动系统60相连的Y轴运动系统20，与Y轴运动系统20相连的A轴回转运动系统30，与A轴运动系统30相连的Z轴运动系统40，带动X轴运动系统60、Y轴运动系统20、Z轴运动系统40和A轴回转运动系统30运动的驱动系统50。

如图1和图2所示，本实施例中的抓纱机器人为四轴运动系统，即X轴运动系统60、Y轴运动系统20、A轴运动系统30、Z轴运动系统40。驱动系统50带动X轴运动系统60，Y轴运动系统20，Z轴运动系统40和A轴回转运动系统30运动，并最终带动与Z轴运动系统40相连接的两爪机械手70沿X、Y、Z三个方向进行往复移动和绕Z轴方向的空间回转运动，完成棉纱的抓取和空间的转移。这样可以灵活控制抓纱手指，使其处于任意所需的抓取姿态，设备在纺织染整生产线的通用性更强，染整工艺各个工位的纱盘架不必与抓纱手指配套设计制造，安装维护方便，满足了纺织染整生产线低成本、高效自动化生产的要求。

在本实施例中，驱动系统50包括多个电机，分别与X轴运动系统60、Y轴运动系统20 、A轴回转运动系统30和Z 轴运动系统40 相连接并分别带动这几个运动系统运动。XYZ 轴运动系统分别采用电机通过一根传动轴带动各个运动系统的两个同步带轮转动，实现对各运动系统的同步驱动。A轴回转运动系统通过齿轮传动方式，采用电机驱动驱动小齿轮 32 转动，进而带动从动大齿轮 33 转动来实现对A轴回转运动系统的驱动。

如图1至图6所示，X 轴运动系统60包括平行设置的第一X轴运动系统和第二X轴运动系统；Y 轴运动系统20包括平行设置的第一Y轴运动系统和第二Y轴运动系统，第一Y轴运动系统和第二Y轴运动系统的两端分别与第一X轴运动系统和第二X轴运动系统可滑动地连接；A轴回转运动系统30与Y轴运动系统20可滑动地连接；Z 轴运动系统40包括平行设置的第一Z轴运动系统和第二Z轴运动系统，并与A轴运动系统30可回转地连接。

X 轴运动系统60包括固定安装在支架10上的X轴运动横梁61，与X轴运动横梁61滑动连接的X轴滑块62，X轴同步带63，安装在X轴横梁61上的X轴同步带轮64，X轴同步带63绕过X轴同步带轮64并与X轴滑块62固定连接。Y 轴运动系统20包括Y 轴运动横梁21，Y 轴运动横梁21与X轴滑块62固定连接，与Y轴运动横梁21滑动连接的Y轴滑块22，Y轴同步带23，安装在Y轴横梁21上的Y轴同步带轮24，Y轴同步带23绕过Y轴同步带轮24并与Y轴滑块22固定连接。A轴回转运动系统30包括与Y轴滑块22固定连接的AY轴支撑板31，安装在AY轴支撑板31上的驱动小齿轮32和从动大齿轮33，与从动大齿轮33固定连接的AZ轴连接板34，Z轴运动系统40包括Z 轴运动竖梁41，Z 轴运动竖梁41与AZ轴连接板34固定连接。Z轴运动系统40还包括与Z轴运动竖梁41滑动连接的Z轴滑块42，Z轴同步带43，安装在Z轴运动竖梁41上的Z轴同步带轮44，Z轴同步带43绕过Z轴同步带轮44并与Z轴滑块42相连，Z轴滑块42设置有安装孔，可固定连接两爪机械手70。

X 轴滑块62 与X 轴运动横梁 61 滑动连接，X 轴运动横梁 61 上安装有X轴同步带 63 和X轴同步带轮64 ，与X 轴运动系统 60 连接的传动轴上安装有电机，电机通过传动轴驱动同步带轮64旋转，进而通过X轴同步带 63 的带动使得X轴滑块 62 沿X轴运动横梁 61 前后移动。X 轴运动系统60 通过X 轴滑块62与Y 轴运动系统20 采用螺纹联接方式连接在一起，从而通过X轴运动系统60上的电机可以使得Y轴运动横梁21沿X轴方向运动。同样，Y 轴运动系统20与A轴回转运动系统30 通过穿过Y 轴滑块22和AY轴支撑板31 的螺栓固定安装在一起，可以通过Y轴运动系统20上的伺服电机使得AY轴支撑板31沿Y 轴运动横梁21方向运动。A轴回转运动系统30与Z轴运动系统40通过安装在从动大齿轮33上的AZ轴连接板34采用螺纹联接方式连接在一起，A轴回转运动系统30的电机带动驱动小齿轮32转动，进而驱动从动大齿轮33旋转，实现Z轴运动系统40沿竖直轴线的回转运动。Z轴运动系统40的电机通过传动轴驱动Z轴同步带轮44旋转，进而通过Z轴同步带 43 的带动使得Z轴滑块 42 沿Z轴运动竖梁41 上下移动。两爪机械手70通过螺栓固定安装在Z 轴滑块42上，在驱动系统50多个电机的驱动下，可随着抓纱机器人四轴运动系统沿XYZ做往复直线运动和绕竖直轴线做回转运动。

本实施例中，X 轴运动横梁 61、Y 轴运动横梁21、Z轴运动竖梁41均选用轻量化的铝型材组合而成，在保证运动梁强度和刚度要求的同时，减轻了设备重量。底座10为矩形钢焊接而成，满足机器人使用要求的同时实现了轻量化设计，节约成本。

该抓纱机器人的工作过程描述如下：

接通电源，驱动系统50得电后，驱动X 轴运动系统30、Y 轴运动系统20、A轴回转运动系统30单独或同时运动，带动两爪机械手70在待抓取筒子纱组上方定位，同时调整手指抓取姿态，使其从筒子纱侧边缘逼近，不会与纱盘架上其它筒子纱发生干涉；电机驱动Z 轴运动系统40运动，带动两爪机械手70竖直向下运动到指定位置，两爪机械手70抓取筒子纱组后，Z 轴运动系统40运动，带动两爪机械手70竖直向上运动到指定位置； X 轴运动系统30、Y 轴运动系统20、A轴回转运动系统30单独或同时运动，带动两爪机械手70抓着筒子纱组到另一工序位纱盘架上方定位；Z 轴运动系统40运动，带动两爪机械手70竖直向下运动到指定位置，放下筒子纱组，Z 轴运动系统40运动，带动两爪机械手70竖直向上运动到指定位置，进入下一筒子纱组的抓取。如此循环，应用抓纱机器人完成筒子纱染整生产线的全自动化运行。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明的抓纱机器人可以实现两爪机械手沿X、Y、Z三个方向的往复移动和绕Z轴方向的空间回转运动，可以灵活控制抓纱手指，使其处于任意所需的抓取姿态，设备在纺织染整生产线的通用性更强，染整工艺各个工位的纱盘架不必与抓纱手指配套设计制造，安装维护方便，满足了纺织染整生产线低成本、高效自动化生产的要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

Claims

1.一种抓纱机器人，其特征在于，包括支架（10），设置在支架（10）上的X轴运动系统（60），与所述X轴运动系统（60）相连的Y轴运动系统（20），与所述Y轴运动系统（20）相连的A轴回转运动系统（30），与所述A轴运动系统（30）相连的Z轴运动系统（40），带动所述X轴运动系统（60）、Y轴运动系统（20）、Z轴运动系统（40）和A轴回转运动系统（30）运动的驱动系统（50）。

2.根据权利要求1 所述的抓纱机器人，其特征在于所述X 轴运动系统（60）包括平行设置的第一X轴运动系统和第二X轴运动系统；所述Y 轴运动系统（20）包括平行设置的第一Y轴运动系统和第二Y轴运动系统，所述第一Y轴运动系统和第二Y轴运动系统的两端分别与所述第一X轴运动系统和第二X轴运动系统可滑动地连接；所述A轴回转运动系统（30）与所述Y轴运动系统（20）可滑动地连接；所述Z 轴运动系统（40）包括平行设置的第一Z轴运动系统和第二Z轴运动系统，并与所述A轴运动系统（30）可回转地连接。

3.根据权利要求2 所述的抓纱机器人，其特征在于，所述X 轴运动系统（60）包括固定安装在支架（10）上的X轴运动横梁（61），与所述X轴运动横梁（61）滑动连接的X轴滑块（62），X轴同步带（63），安装在所述X轴横梁（61）上的X轴同步带轮（64），所述X轴同步带（63）绕过X轴同步带轮（64）并与X轴滑块（62）固定连接。

4.根据权利要求2 所述的抓纱机器人，其特征在于，所述Y 轴运动系统（20）包括Y 轴运动横梁（21），所述Y 轴运动横梁（21）与所述X轴滑块（62）固定连接，与所述Y轴运动横梁（21）滑动连接的Y轴滑块（22），Y轴同步带（23），安装在所述Y轴横梁（21）上的Y轴同步带轮（24），所述Y轴同步带（23）绕过Y轴同步带轮（24）并与Y轴滑块（22）固定连接。

5.根据权利要求2 所述的抓纱机器人，其特征在于，所述A轴回转运动系统（30）包括与所述Y轴滑块（22）固定连接的AY轴支撑板（31），安装在所述AY轴支撑板（31）上的驱动小齿轮（32）和从动大齿轮（33），与所述从动大齿轮（33）固定连接的AZ轴连接板（34），所述Z轴运动系统（40）包括Z 轴运动竖梁（41），所述Z 轴运动竖梁（41）与所述AZ轴连接板（34）固定连接。

6.根据权利要求2 所述的抓纱机器人，其特征在于，所述Z轴运动系统（40）还包括与所述Z轴运动竖梁（41）滑动连接的Z轴滑块（42），Z轴同步带（43），安装在所述Z轴运动竖梁（41）上的Z轴同步带轮（44），所述Z轴同步带（43）绕过Z轴同步带轮（44）并与Z轴滑块（42）相连，所述Z轴滑块（42）设置有安装孔，可固定连接两爪机械手（70）。