CN104310073A - 一种码坯机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种码坯机器人系统，包括码坯机器人，所述码坯机器人具有用于抓取砖坯并进行码放的抓坯装置；连接所述抓坯装置的配重装置，用于增加抓坯装置的抓取重量；机座，具有用于支承所述配重装置和码坯机器人的水平架体；其中，所述水平架体包括：中间承载架体，其上安装码坯机器人及其配重装置；分别从所述中间承载架体的两端向相反方向垂直延伸出的用于增加水平架体平衡性能的两个配重架体，其中一个配重架体与中间承载架体围出抓坯装置的抓坯区域，所述抓坯区域内安置用于输送砖坯的输送机。本发明通过设置配重装置来增加码坯机器人的抓取重量，从而使码坯机器人应用于大产量的生产线上，节约成本。

Description

一种码坯机器人系统

技术领域

本发明涉及码坯机器人领域，尤其涉及一种码坯机器人系统。

技术背景

在砖瓦生产线上，码坯机器人由于工作平稳、速度快以及精度高等优点而被广泛应用，但是码坯机器人本身对抓取重量有要求，每次抓取的砖坯重量不能超过其允许的标准，从而限制了码坯机器人的产量，因此码坯机器人目前还没有应用在大产量生产线上；同时，由于码坯机器人自身的臂展被限制在一定的范围内，造成码坯机器人只能在固定的工作范围内作业，而目前码坯机器人都是固定在直线型机座上作业，这种直线型机座还会占用码坯机器人的一部分工作区间，从而使码坯机器人的工作所需臂展范围变大，每次抓取重量少，这就增加了用户的投资成本，造成产能的浪费。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题，提供一种码坯机器人系统，通过设置配重装置平衡抓坯装置自身重量以及抓坯装置抓取的额外砖坯重量来增加码坯机器人的抓取重量，通过近似Z字型的机座可减小抓手工作臂展，从而使码坯机器人抓取重量变大、工作周期变短，应用于大产量的生产线上，节约成本。

本发明提供了一种码坯机器人系统，包括码坯机器人，所述码坯机器人具有用于抓取砖坯并进行码放的抓坯装置；连接所述抓坯装置的配重装置，用于增加抓坯装置的抓取重量；机座，具有用于支承所述配重装置和码坯机器人的水平架体；其中，所述水平架体包括：中间承载架体，其上安装码坯机器人及其配重装置；分别从所述中间承载架体的两端向相反方向垂直延伸出的用于增加水平架体平衡性能的两个配重架体，其中一个配重架体与中间承载架体围出抓坯装置的抓坯区域，所述抓坯区域内安置用于输送砖坯的输送机。

优选的，所述配重装置包括：安装在中间承载架体上方的空心立柱，所述空心立柱内设置有连接抓坯装置的配重块，所述配重块用于平衡抓坯装置自身重量以及抓坯装置抓取的额外砖坯重量；通过第一回转机构与所述空心立柱转动连接的回转后臂；通过第二回转机构与所述回转后臂转动连接的回转前臂；其中，所述抓坯装置在水平方向移动时，可带动回转后臂和回转前臂在水平方向做适应性旋转，以便所述抓坯装置只受到配重块垂直向上的作用力。

优选的，所述第一回转机构为回转支撑，回转支撑的固定部分固定安装在空心立柱顶端，回转支撑的转动部分与回转后臂的一端固定连接；所述第二回转机构为圆锥滚子轴承，所述圆锥滚子轴承的轴承外圈固定安装在所述回转后臂的另一端，所述回转前臂通过销轴固定连接圆锥滚子轴承的轴承内圈。

优选的，所述配重块的外壁上开设有多个环槽，所述环槽内均匀布置多个可沿空心立柱的内壁滑动的导向钢珠，相邻的导向钢珠之间设置有尼龙定位隔套。

优选的，所述抓坯装置包括：连接所述配重块的机架；固定在机架下方的至少两根横梁固定架，所述横梁固定架纵向平行设置；滑动连接在横梁固定架下方的多根横梁，多根横梁横向平行设置，每根横梁下方滑动连接有数个滑动抓手；其中，靠近待抓砖坯侧的一根横梁上安装有用于扶住待抓砖坯的扶坯机构。

优选的，所述扶坯机构包括：两个扶坯气缸，对称设置在所述靠近待抓砖坯侧的一根横梁的两端，所述扶坯气缸的上端固定在所述横梁上，下端具有伸缩杆；固定连接在伸缩杆下端的用于扶住待抓砖坯的扶坯板，所述扶坯板上间隔设置有若干加固板。

特别的，在两根所述横梁固定架的中心连线上设置有两个中心限位机构，所述两个中心限位机构对称设置，每个所述中心限位机构的一端固定在机架上，另一端与位于中间的横梁连接。

优选的，所述横梁有偶数根，所述中心限位机构的另一端与位于中间的两根横梁滑动连接，所述中心限位机构包括：其一端与机架固定连接的限位角件；固定连接在所述限位角件另一端的限位板，位于中间的两根横梁与限位板滑动连接。

优选的，所述限位板的中间开设连接孔，限位角件的另一端通过所述连接孔与限位板固定连接；所述限位板的两侧对称开设有两个限位长槽孔，每个限位长槽孔内设置一根可在其内滑动的限位导柱，中间的两根横梁分别连接一根限位导柱。

或者，所述横梁有奇数根，所述中心限位机构的另一端与位于中间的一根横梁固定连接。

本发明的有益效果体现在以下方面：

1、本发明工作稳定，结构简单，节能耐用，维护简单，寿命长；

2、本发明采用非直线型机座，使码坯机器人与抓坯区域和码坯区域之间的布局紧凑，从而使码坯机器人的活动范围减小，抓举力增强；

3、本发明采用配重装置，通过平衡码坯机器人的额外抓取重量来实现增加码坯机器人的抓取重量，从而提高生产效率，节约成本；

4、本发明的配重装置通过相连接的两个回转机构做适应性旋转，只平衡重力、没有水平方向的附加力，实现抓坯装置在水平方向的平稳运行；

5、本发明的抓坯装置上设置有扶坯机构，在抓起砖坯时将相邻的未被抓起的砖坯扶住，避免损坏砖坯。

附图说明

图1是本发明码坯机器人系统的整体结构示意图；

图2是图1所示的机座的俯视图；

图3a是本发明的配重装置的结构示意图；

图3b是本发明的第二回转机构的结构示意图；

图4是本发明的抓坯装置的主视图；

图5是图4所示的左视图；

图6是图4所示的俯视图；

图7是抓坯装置中的一根横梁处于待夹坯状态的示意图；

图8是扶坯机构的结构示意图；

图9是本发明具有偶数根横梁的中心限位机构的结构示意图。

附图标记说明：1-机座；11-水平架体；111-中间承载架体；112a、112b-配重架体；113-抓坯区域；114-码坯区域；12-竖直支撑架体；2-抓坯装置；21-机架；22-横梁固定架；221-压坯气缸；222-压坯架；23-横梁；231-直线导轨和滑块；232-防脱限位块；233-横向限位带；24-滑动抓手；25-扶坯机构；251-扶坯气缸；252-伸缩杆；253-扶坯板；254-加固板；26-中心限位机构；261-限位角件；262-限位板；2621-限位长槽孔；263-限位导柱；264-纵向限位带；265-塑料限位块；266-纵向驱动气缸；28-固定抓手；29-抓手驱动气缸；291-横杆；292-缓冲弹簧；3-配重装置；31-空心立柱；32-配重块；33-回转后臂；34-回转前臂；35-回转支撑；36-圆锥滚子轴承；361-轴承座；362-轴承外圈；363-轴承内圈；364-销轴；37-支撑轮；38-钢丝绳；4-机械臂；5-输送机。

具体实施方式

本发明码坯机器人系统通过增加配重装置以及对机座进行改进，增加了码坯机器人的抓取重量，从而使码坯机器人应用于大产量的生产线上。下面结合具体结构详细叙述本发明。

如图1所示，本发明码坯机器人系统包括：机座1；安装在机座1上方的码坯机器人和配重装置3；其中，配重装置3与码坯机器人连接，用于增加码坯机器人的抓取重量。

其中，码坯机器人包括：用于抓取砖坯并进行码放的抓坯装置2；连接抓坯装置2的机械臂4；分别连接抓坯装置2和机械臂4的伺服驱动装置。电气控制装置给伺服驱动装置发出控制指令，收到指令的伺服驱动装置驱动抓坯装置2和机械臂4在指定的空间按照一定的运动轨迹运动，如图2所示，抓坯装置2先移动到抓坯区域113的上方，此时输送机5也将被抓砖坯输送到抓坯区域113处，使被抓砖坯位于抓坯装置2的正下方，然后抓坯装置2向下运动进行抓坯，抓坯完成后机械臂4旋转，把抓坯装置2抓起的被抓砖坯码放到码坯区域114，被抓砖坯码好之后，抓坯装置2再次移动到抓坯区域113的上方，循环作业。

由于力矩＝力×力臂，则码坯机器人在力矩一定的条件下，抓举力和力臂成反比。现有技术均采用直线型机座，输送机只能安置在直线型机座周边，造成机械臂的伸展范围大，抓举力小。如图2所示，本发明的机座1设计为近似Z字型，该机座可将输送机安置在机座1的范围内，使抓坯区域113和码坯区域114均靠近码坯机器人，从而使机械臂4的伸展范围缩小，码坯机器人的抓举力增大，运行平稳。

如图1和2所示，机座1呈架体结构，包括：用于支承配重装置和码坯机器人的水平架体11；安装在水平架体11下方两侧的竖直支撑架体12。其中，水平架体11包括：中间承载架体111和两个配重架体112a、112b；其中，码坯机器人和配重装置3安装在中间承载架体111上；配重架体112a和配重架体112b分别从中间承载架体的两端向相反方向垂直延伸出去，用于增加水平架体的承载力和平衡性能。如图2所示，配重架体112b与中间承载架体111围出一片空间，该空间可用作抓坯装置2的抓坯区域。具体实施时，码坯机器人安装在配重架体112b与中间承载架体111相交的端角处，输送机安置在该抓坯区域内，同时，码坯区域邻接该抓坯区域设置，本发明机座1的结构设计使码坯机器人、抓坯区域、码坯区域的布局合理，从而减小机械臂4的活动范围，增加码坯机器人的抓举力，每次抓取重量较现有技术多，节约成本。

由于现有技术的码坯机器人的额定抓取砖坯重量受到限制，要想使码坯机器人能应用在大产量的工作线上，只能通过助力的方法实现。本发明设计了配重装置3，将配重装置3与抓坯装置2连接，该配重装置3用于平衡抓坯装置2自身重量以及抓坯装置抓取的额外砖坯重量，使本发明的抓坯装置2的实际抓取重量等于额定抓取砖坯重量和额外抓取砖坯重量之和，因此本发明的码坯机器人比现有技术的码坯机器人实际抓取的砖坯重量增加。

如图3a所示，配重装置3包括：安装在中间承载架体上方的空心立柱31；与空心立柱31转动连接的回转后臂33；与回转后臂33转动连接的回转前臂34；其中，空心立柱31内设置有连接抓坯装置2的配重块32，该配重块用于平衡抓坯装置2自身重量以及抓坯装置抓取的额外砖坯重量。配重块32通过钢丝绳38连接抓坯装置2。

具体的，本发明采用回转支撑35连接空心立柱31和回转后臂33，回转支撑33的固定部分固定安装在空心立柱31的顶端，回转支撑35的转动部分与回转后臂33的一端固定连接。

本发明采用圆锥滚子轴承36连接回转后臂33和回转前臂34，如图3b所示，回转后臂33的另一端固定安装有轴承座361，本发明选用两个圆锥滚子轴承36，分别安装在轴承座内的上端和下端。其中，圆锥滚子轴承36的轴承外圈362固定安装在轴承座361内，回转前臂34通过销轴364固定连接圆锥滚子轴承的轴承内圈363。

本发明的配重装置通过设置相连接的两个回转机构，即回转支撑35和圆锥滚子轴承36，可实现抓坯装置在水平方向移动时，带动回转后臂和回转前臂在水平方向做适应性旋转和伸展，以便配重块只对所述抓坯装置施加垂直向上的作用力，通过精确计算，增强码坯机器人的抓举力。

如图3a所示，回转后臂33的上方两端以及回转前臂34的下方两端固定安装有对钢丝绳38起导向和支撑作用的支撑轮37。

如图3a所示，配重块的外壁上开设多个环槽，环槽内均匀布置多个可沿空心立柱的内壁滑动的导向钢珠，相邻的导向钢珠之间设置有尼龙定位隔套。

如图4至7所示，抓坯装置2包括：连接配重块32的机架21；固定在机架21下方的至少两根横梁固定架22，横梁固定架22纵向平行设置；滑动连接在横梁固定架22下方的多根横梁23，多根横梁23横向平行设置，每根横梁下方滑动连接有数个滑动抓手24。如图2和5所示，由于输送机5传送来的砖坯之间在纵向会粘连，当抓坯装置2按预定数目抓起位于抓坯装置2正下方的被抓砖坯时，位于被抓砖坯后方并与其粘连的待抓砖坯会由于砖坯之间存在的粘连性被弄翻或损坏(图中箭头所指的方向为前方)，因此，本发明在靠近待抓砖坯侧的一根横梁上安装有用于扶住待抓砖坯的扶坯机构25。

如图8所示，扶坯机构25包括：两个扶坯气缸251，对称设置在靠近待抓砖坯侧的一根横梁的两端，扶坯气缸的上端固定在该横梁上，下端具有伸缩杆252；固定连接在伸缩杆252下端的用于扶住待抓砖坯的扶坯板253，扶坯板253上间隔设置有若干加固板254。

如图6所示，在两根横梁固定架22的中心连线上设置有两个中心限位机构26，两个中心限位机构26对称设置，每个中心限位机构的一端固定在机架21上，另一端与位于中间的横梁连接，以便于横梁以两根横梁固定架22的中心连线为中心进行展开和收起。

可根据抓坯数量来设置横梁的数目。

如图6所示，当横梁是偶数根时，中心限位机构26的一端固定在机架21上，另一端与位于中间的两根横梁滑动连接。中间的两根横梁的收回限位和展开限位通过中心限位机构26来实现。如图9所示，中心限位机构26包括：其一端与机架21固定连接的限位角件261；固定连接在限位角件261另一端的限位板262，位于中间的两根横梁23与限位板262滑动连接。具体的，限位板262的中间开设连接孔，限位角件的另一端通过该连接孔与限位板固定连接；限位板262的两侧对称开设有两个限位长槽孔2621，每个限位长槽孔内设置一根可在其内滑动的限位导柱263，中间的两根横梁分别连接一根限位导柱263。

如图6所示，相邻两横梁23之间还连接有纵向限位带264，用于限制展开后的两横梁之间的最大距离；相邻两横梁23之间还设置塑料限位块265，用于限制收起后的两横梁之间的最小距离。横梁的展开或收起通过横梁上的两个相向安装的纵向驱动气缸266来实现。在两个相向的纵向驱动气缸266的驱动下，对称分布在中心限位机构26两侧的横梁以与中心限位机构26连接的中间两根横梁为基准展开或收起，而中间的两根横梁则以两根横梁固定架22的中心连线为中心进行展开和收起。

如图7所示，每根横梁23的中间安装有固定抓手28，数个滑动抓手24对称分布在横梁的两侧。滑动抓手24通过直线导轨和滑块231与横梁滑动连接。滑动抓手24的展开和收起通过位于横梁最外侧的两个滑动抓手上安装的抓手驱动气缸29来实现，两个抓手驱动气缸的活塞杆之间连接有横杆291，位于两个抓手驱动气缸之间的滑动抓手24和固定抓手28上开设有供横杆291自由通过的通孔。

直线导轨和滑块231靠近固定抓手28的内端部设置有防脱限位块232，用于防止滑动抓手向中间收起时脱轨。相邻的滑动抓手之间以及滑动抓手与固定抓手之间连接有横向限位带233，用于限制展开后的滑动抓手之间以及滑动抓手与固定抓手之间的最大距离。本发明还在每个抓手驱动气缸29的活塞杆上套设缓冲弹簧292，用于减小滑动抓手在展开和收起过程中对抓手驱动气缸29的冲击力，延长寿命。

如图4至6所示，本发明还设置有压坯机构，用于在码放砖坯过程中，抓坯装置抬起时将砖坯压住，从而避免了在放砖坯时砖坯倾倒的现象。压坯机构包括：对称安装在横梁固定架22的两个端部的两个压坯气缸221；安装在压坯气缸221下方的压坯架222。

另外，横梁的数目也可以设为奇数根，此时，中心限位机构的一端固定在机架21上，另一端与位于中间的一根横梁固定连接。

尽管上述对本发明做了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种码坯机器人系统，包括码坯机器人，所述码坯机器人具有用于抓取砖坯并进行码放的抓坯装置，其特征在于，还包括：

连接所述抓坯装置的配重装置，用于增加抓坯装置的抓取重量；

机座，具有用于支承所述配重装置和码坯机器人的水平架体；

其中，所述水平架体包括：

中间承载架体，其上安装码坯机器人及其配重装置；

分别从所述中间承载架体的两端向相反方向垂直延伸出的用于增加水平架体平衡性能的两个配重架体，其中一个配重架体与中间承载架体围出抓坯装置的抓坯区域，所述抓坯区域内安置用于输送砖坯的输送机。

2.根据权利要求1所述的码坯机器人系统，其特征在于，所述配重装置包括：

安装在中间承载架体上方的空心立柱，所述空心立柱内设置有连接抓坯装置的配重块，所述配重块用于平衡抓坯装置自身重量以及抓坯装置抓取的额外砖坯重量；

通过第一回转机构与所述空心立柱转动连接的回转后臂；

通过第二回转机构与所述回转后臂转动连接的回转前臂；

其中，所述抓坯装置在水平方向移动时，可带动回转后臂和回转前臂在水平方向做适应性旋转，以便所述抓坯装置只受到配重块垂直向上的作用力。

3.根据权利要求2所述的码坯机器人系统，其特征在于，

所述第一回转机构为回转支撑，回转支撑的固定部分固定安装在空心立柱顶端，回转支撑的转动部分与回转后臂的一端固定连接；

所述第二回转机构为圆锥滚子轴承，所述圆锥滚子轴承的轴承外圈固定安装在所述回转后臂的另一端，所述回转前臂通过销轴固定连接圆锥滚子轴承的轴承内圈。

4.根据权利要求3所述的码坯机器人系统，其特征在于，所述配重块的外壁上开设有多个环槽，所述环槽内均匀布置多个可沿空心立柱的内壁滑动的导向钢珠，相邻的导向钢珠之间设置有尼龙定位隔套。

5.根据权利要求4所述的码坯机器人系统，其特征在于，所述抓坯装置包括：

连接所述配重块的机架；

固定在机架下方的至少两根横梁固定架，所述横梁固定架纵向平行设置；

滑动连接在横梁固定架下方的多根横梁，多根横梁横向平行设置，每根横梁下方滑动连接有数个滑动抓手；

其中，靠近待抓砖坯侧的一根横梁上安装有用于扶住待抓砖坯的扶坯机构。

6.根据权利要求5所述的码坯机器人系统，其特征在于，所述扶坯机构包括：

两个扶坯气缸，对称设置在所述靠近待抓砖坯侧的一根横梁的两端，所述扶坯气缸的上端固定在所述横梁上，下端具有伸缩杆；

固定连接在伸缩杆下端的用于扶住待抓砖坯的扶坯板，所述扶坯板上间隔设置有若干加固板。

7.根据权利要求6所述的码坯机器人系统，其特征在于，在两根所述横梁固定架的中心连线上设置有两个中心限位机构，所述两个中心限位机构对称设置，每个所述中心限位机构的一端固定在机架上，另一端与位于中间的横梁连接。

8.根据权利要求7所述的抓坯装置，其特征在于，所述横梁有偶数根，所述中心限位机构的另一端与位于中间的两根横梁滑动连接，所述中心限位机构包括：

其一端与机架固定连接的限位角件；

固定连接在所述限位角件另一端的限位板，位于中间的两根横梁与限位板滑动连接。

9.根据权利要求8所述的抓坯装置，其特征在于，所述限位板的中间开设连接孔，限位角件的另一端通过所述连接孔与限位板固定连接；所述限位板的两侧对称开设有两个限位长槽孔，每个限位长槽孔内设置一根可在其内滑动的限位导柱，中间的两根横梁分别连接一根限位导柱。

10.根据权利要求7所述的抓坯装置，其特征在于，所述横梁有奇数根，所述中心限位机构的另一端与位于中间的一根横梁固定连接。