CN109093609A - 立轴式悬臂机器人 - Google Patents

Abstract

一种立轴式悬臂机器人，包括立柱、旋转横梁、机械手；机械手安装在旋转横梁上，旋转横梁的一端与立柱轴连接；旋转横梁包括伸出臂、转轴部分、支撑部分，转轴部分设置在伸出臂上，且与立柱轴连接，伸出臂上滑动连接有机械手，支撑部分一端与伸出臂连接，且另一端与立柱滑动连接。使用立柱作为桁架机械手的支撑件，完成在旋转横梁的圆周运动范围内的搬运或者翻转工作，且搬运重物也完全胜任，解决了生产线的上下料、工件翻转、工件转序人力成本高、生产效率低的问题。

Description

立轴式悬臂机器人

技术领域

本发明涉及桁架机器人领域，尤其涉及一种立轴式悬臂机器人。

背景技术

在工序生产中，为了将待抓取或者转运的物品置于转运或者抓取设备的有效工作范围内，一种方法是操作人员通过第三方工具或者手段将待转运物品置于转运设备的有效工作范围内，此种二次转运造成了物品在生产工序中物流效率低，严重影响生产线的效率；另一种方式是采用关节机器人抓取工件，但受结构限制只能抓取500kg左右的工件，且关节机器人造价相对较高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种立轴式悬臂机器人，本发明公开的一个方面解决的一个技术问题是针对现有技术中非工作半径范围内的物品的转运不方便、二次转运效率低的问题，利用立轴式悬臂机器人，解决了生产线的上下料、工件翻转、工件转序人力成本高、生产效率低的问题。

本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：

一种立轴式悬臂机器人，包括立柱、旋转横梁、机械手；机械手安装在旋转横梁上，旋转横梁的一端与立柱轴连接；旋转横梁包括伸出臂、转轴部分、支撑部分，转轴部分设置在伸出臂上，且与立柱轴连接，伸出臂上滑动连接有机械手，支撑部分一端与伸出臂连接，且另一端与立柱滑动连接。

最优的，所述支撑部分包括固定臂、滑轮、滑轨，固定臂的一端与伸出臂固定连接，且另一端设置有滑轮，立柱上设置有滑轨，滑轮沿滑轨滑动。

最优的，所述支撑部分设置有至少两个滑轮，所述滑轨围绕立柱成一圈，所述固定臂安装滑轮的一侧为与滑轨相匹配的弧形，且弧形上安装有至少两个滑轮，弧形大于或者等于滑轨周长的四分之一。

最优的，所述转轴部分包括壳体、轴承、定齿轮、转齿轮、驱动装置，轴承套装在立柱上，壳体设置在轴承外，且与伸出臂固定连接，驱动装置设置在壳体上，定齿轮固定安装在立柱上，转齿轮与定齿轮啮合，驱动装置驱动转齿轮围绕定齿轮转动，即带动伸出臂围绕立柱转动。

最优的，所述转轴部分包括壳体、轴承、定齿轮、转齿轮、驱动装置，壳体设置在轴承外，轴承套装在立柱上，定齿轮安装在轴承上，驱动装置设置在立柱上，转齿轮与定齿轮啮合，驱动装置驱动转齿轮带动定齿轮转动，即带动伸出臂围绕立柱转动。

最优的，所述机械手包括横向移动单元、纵向移动单元、夹爪单元，横向移动单元沿旋转横梁滑动，纵向移动单元相对横向移动单元向上或者向下滑动，纵向移动单元上轴连接有夹爪单元，即夹爪单元以纵向移动单元为支点自转。

最优的，所述夹爪单元包括固定梁、滑动臂A、滑动臂B、固定夹A、固定夹B，与纵向移动单元轴连接的固定梁上滑动设置有滑动臂A和滑动臂B，滑动臂A和滑动臂B相对的一侧分别设置有固定夹A和固定夹B，即滑动臂A上轴连接有固定夹A，且滑动臂B上轴连接有固定夹B，固定夹A以滑动臂A为支点自转，固定夹B以滑动臂B为支点自转。

最优的，所述机械手还包括固定架；固定架套装在伸出臂上；所述纵向移动单元包括框架、纵向轨道、纵向齿条、纵向驱动装置、纵向主动齿轮、纵向滑块，框架设置在固定架两侧，两侧框架上分别设置有竖直设置的纵向轨道，设置在固定架上的纵向滑块与纵向轨道滑动连接，两侧框架相对的内侧设置有竖直设置的纵向齿条，设置在固定架上的纵向驱动装置有两个同步输出轴，且每个输出轴上均设置有一个纵向主动齿轮，纵向主动齿轮分别与对应的纵向齿条啮合，即纵向驱动装置同步驱动两侧的框架上下移动。

最优的，所述横向移动单元包括横向轨道、横向齿条、横向驱动装置、横向主动齿轮、横向滑块；伸出臂上设置有横向轨道和横向齿条，设置在固定架上的横向滑块与横向轨道滑动连接，横向主动齿轮与横向齿条啮合，设置在固定架上的横向驱动装置驱动横向主动轮沿横向齿条转动。

最优的，所述伸出臂的上表面和下表面均设置有两条相互平行的横向轨道，每个横向轨道上设置有两个横向滑块；所述框架相对的两侧均设置有纵向轨道，且每个纵向轨道上均设置有两个纵向滑块；即固定架上面和下面各设置有四个横向滑块，且两个侧面个设置有四个纵向滑块。

由上述技术方案可知，本发明公开的一个方面带来的一个有益效果是，使用立柱作为桁架机械手的支撑件，完成在旋转横梁的圆周运动范围内的搬运或者翻转工作，且搬运重物也完全胜任，解决了生产线的上下料、工件翻转、工件转序人力成本高、生产效率低的问题。

附图说明

附图1是根据本发明公开的一个方面的立轴式悬臂机器人结构的示意图。

附图2是根据本发明公开的一个方面的立轴式悬臂机器人的立柱和旋转横梁部分的结构示意图。

附图3是根据本发明公开的一个方面的立轴式悬臂机器人的机械手局部的结构示意图。

附图4是根据本发明公开的一个方面的立轴式悬臂机器人的固定架部分的结构示意图。

图中:立柱10、旋转横梁20、伸出臂21、转轴部分22、壳体220、轴承221、定齿轮222、转齿轮223、驱动装置224、支撑部分23、固定臂230、滑轮231、滑轨232、机械手30、横向移动单元31、横向轨道310、横向齿条311、横向驱动装置312、横向主动齿轮313、横向滑块314、纵向移动单元32、框架320、纵向轨道321、纵向齿条322、纵向驱动装置323、纵向主动齿轮324、纵向滑块325、夹爪单元33、固定梁330、滑动臂A331、滑动臂B332、固定夹A333、固定架34。

具体实施方式

结合本发明的附图，对发明实施例的一个技术方案做进一步的详细阐述。

实施例1：

一种立轴式悬臂机器人，包括立柱10、旋转横梁20、机械手30；机械手30安装在旋转横梁20上，旋转横梁20的一端与立柱10轴连接；旋转横梁20包括伸出臂21、转轴部分22、支撑部分23，转轴部分22设置在伸出臂21上，且与立柱10轴连接，伸出臂21上滑动连接有机械手30，支撑部分23一端与伸出臂21连接，且另一端与立柱10滑动连接。

使用立柱10和旋转横梁20的的方式，提高机械手30的抓重能力，使得在一定范围内，机械手30能完成抓取或者搬运重物的工作。

实施例2：

一种立轴式悬臂机器人，包括立柱10、旋转横梁20、机械手30；机械手30安装在旋转横梁20上，旋转横梁20的一端与立柱10轴连接；旋转横梁20包括伸出臂21、转轴部分22、支撑部分23，转轴部分22设置在伸出臂21上，且与立柱10轴连接，伸出臂21上滑动连接有机械手30，支撑部分23包括固定臂230、滑轮231、滑轨232，固定臂230的一端与伸出臂21固定连接，且另一端设置有滑轮231，立柱10上设置有滑轨232，滑轮231沿滑轨232滑动。

支撑部分23设置有至少两个滑轮231，所述滑轨232围绕立柱10成一圈，固定臂230安装滑轮231的一侧为与滑轨232相匹配的弧形，且弧形上安装有至少两个滑轮231，弧形大于或者等于滑轨232周长的四分之一。

支撑部分23保证旋机械手30在受力的情况下，旋转横梁20能够平稳的绕立柱10做旋转运动，这种支撑反力，有效的杜绝了旋转横梁20的向下倾翻或者下绕变形的情况发生；使用滚轮的形式降低摩擦系数的同时保证旋转同轴，滑轨232限定了滑动形成，避免蹿位。

实施例3：

参照附图2所示，一种立轴式悬臂机器人，包括立柱10、旋转横梁20、机械手30；机械手30安装在旋转横梁20上，旋转横梁20的一端与立柱10轴连接；旋转横梁20包括伸出臂21、转轴部分22、支撑部分23，转轴部分22设置在伸出臂21上，且与立柱10轴连接，伸出臂21上滑动连接有机械手30，支撑部分23包括固定臂230、滑轮231、滑轨232，固定臂230的一端与伸出臂21固定连接，且另一端设置有滑轮231，立柱10上设置有滑轨232，滑轮231沿滑轨232滑动。

转轴部分22包括壳体220、轴承221、定齿轮222、转齿轮223、驱动装置224，轴承221套装在立柱10上，壳体220设置在轴承221外，且与伸出臂21固定连接，驱动装置224设置在壳体220上，定齿轮222固定安装在立柱10上，转齿轮223与定齿轮222啮合，驱动装置224驱动转齿轮223围绕定齿轮222转动，即带动伸出臂21围绕立柱10转动。

支撑部分23设置有至少两个滑轮231，所述滑轨232围绕立柱10成一圈，固定臂230安装滑轮231的一侧为与滑轨232相匹配的弧形，且弧形上安装有至少两个滑轮231，弧形大于或者等于滑轨232周长的四分之一。

实施例4：

一种立轴式悬臂机器人，包括立柱10、旋转横梁20、机械手30；机械手30安装在旋转横梁20上，旋转横梁20的一端与立柱10轴连接；旋转横梁20包括伸出臂21、转轴部分22、支撑部分23，转轴部分22设置在伸出臂21上，且与立柱10轴连接，伸出臂21上滑动连接有机械手30，支撑部分23包括固定臂230、滑轮231、滑轨232，固定臂230的一端与伸出臂21固定连接，且另一端设置有滑轮231，立柱10上设置有滑轨232，滑轮231沿滑轨232滑动。

转轴部分22包括壳体220、轴承221、定齿轮222、转齿轮223、驱动装置224，壳体220设置在轴承221外，轴承221套装在立柱10上，定齿轮222安装在轴承221上，驱动装置224设置在立柱10上，转齿轮223与定齿轮222啮合，驱动装置224驱动转齿轮223带动定齿轮222转动，即带动伸出臂21围绕立柱10转动。

支撑部分23设置有至少两个滑轮231，所述滑轨232围绕立柱10成一圈，固定臂230安装滑轮231的一侧为与滑轨232相匹配的弧形，且弧形上安装有至少两个滑轮231，弧形大于或者等于滑轨232周长的四分之一。

实施例3和实施例4是转轴部分22的两种实施方式，这种齿轮啮合的方式提高了精度和可控性，精准旋转，利于机械手30的精确工作。

实施例5：

实施例3或者实施例4的基础上，参照附图1所示，机械手30包括横向移动单元31、纵向移动单元32、夹爪单元33，横向移动单元31沿旋转横梁20滑动，纵向移动单元32相对横向移动单元31向上或者向下滑动，纵向移动单元32上轴连接有夹爪单元33，即夹爪单元33以纵向移动单元32为支点自转。夹爪单元33包括固定梁330、滑动臂A331、滑动臂B332、固定夹A333、固定夹B，与纵向移动单元32轴连接的固定梁330上滑动设置有滑动臂A331和滑动臂B332，滑动臂A331和滑动臂B332相对的一侧分别设置有固定夹A333和固定夹B，即滑动臂A331上轴连接有固定夹A333，且滑动臂B332上轴连接有固定夹B，固定夹A333以滑动臂A331为支点自转，固定夹B以滑动臂B332为支点自转。

这种可以夹合并且旋转物件的机械手30，可以夹紧物件并翻转物件，安全稳固的同时，效率高，满足工厂中的操作需要。

实施例6：

参照附图3所示，在实施例5的基础上，机械手30还包括固定架34。固定架34套装在伸出臂21上；所述纵向移动单元32包括框架320、纵向轨道321、纵向齿条322、纵向驱动装置323、纵向主动齿轮324、纵向滑块325，框架320设置在固定架34两侧，两侧框架320上分别设置有竖直设置的纵向轨道321，设置在固定架34上的纵向滑块325与纵向轨道321滑动连接，两侧框架320相对的内侧设置有竖直设置的纵向齿条322，设置在固定架34上的纵向驱动装置323有两个同步输出轴，且每个输出轴上均设置有一个纵向主动齿轮324，纵向主动齿轮324分别与对应的纵向齿条322啮合，即纵向驱动装置323同步驱动两侧的框架320上下移动。

横向移动单元31包括横向轨道310、横向齿条311、横向驱动装置312、横向主动齿轮313、横向滑块314；伸出臂21上设置有横向轨道310和横向齿条311，设置在固定架34上的横向滑块314与横向轨道310滑动连接，横向主动齿轮313与横向齿条311啮合，设置在固定架34上的横向驱动装置312驱动横向主动轮沿横向齿条311转动。

这种横向和纵向移动单元32，扩大了机械手30的移动范围，同时使用齿轮啮合的方式，精度驱动，且同步驱动，使得机械手30平稳同步精度工作，完成精细动作。

实施例7：

在实施例6的基础上，参照附图4所示，伸出臂21的上表面和下表面均设置有两条相互平行的横向轨道310，每个横向轨道310上设置有两个横向滑块314；所述框架320相对的两侧均设置有纵向轨道321，且每个纵向轨道321上均设置有两个纵向滑块325；即固定架34上面和下面各设置有四个横向滑块314，且两个侧面各设置有四个纵向滑块325。

这种一面设置四个的方式，增加稳固和平稳性，使得机械手30平稳的上下或者左右滑动，提高机械手30的精细动作能力。

Claims (10)

1.一种立轴式悬臂机器人，其特征在于：包括立柱、旋转横梁、机械手；机械手安装在旋转横梁上，旋转横梁的一端与立柱轴连接；旋转横梁包括伸出臂、转轴部分、支撑部分，转轴部分设置在伸出臂上，且与立柱轴连接，伸出臂上滑动连接有机械手，支撑部分一端与伸出臂连接，且另一端与立柱滑动连接。

2.根据权利要求1所述的立轴式悬臂机器人，其特征在于：所述支撑部分包括固定臂、滑轮、滑轨，固定臂的一端与伸出臂固定连接，且另一端设置有滑轮，立柱上设置有滑轨，滑轮沿滑轨滑动。

3.根据权利要求2所述的立轴式悬臂机器人，其特征在于：所述支撑部分设置有至少两个滑轮，所述滑轨围绕立柱成一圈，所述固定臂安装滑轮的一侧为与滑轨相匹配的弧形，且弧形上安装有至少两个滑轮，弧形大于或者等于滑轨周长的四分之一。

4.根据权利要求1所述的立轴式悬臂机器人，其特征在于：所述转轴部分包括壳体、轴承、定齿轮、转齿轮、驱动装置，轴承套装在立柱上，壳体设置在轴承外，且与伸出臂固定连接，驱动装置设置在壳体上，定齿轮固定安装在立柱上，转齿轮与定齿轮啮合，驱动装置驱动转齿轮围绕定齿轮转动，即带动伸出臂围绕立柱转动。

5.根据权利要求1所述的立轴式悬臂机器人，其特征在于：所述转轴部分包括壳体、轴承、定齿轮、转齿轮、驱动装置，壳体设置在轴承外，轴承套装在立柱上，定齿轮安装在轴承上，驱动装置设置在立柱上，转齿轮与定齿轮啮合，驱动装置驱动转齿轮带动定齿轮转动，即带动伸出臂围绕立柱转动。

6.根据权利要求1所述的立轴式悬臂机器人，其特征在于：所述机械手包括横向移动单元、纵向移动单元、夹爪单元，横向移动单元沿旋转横梁滑动，纵向移动单元相对横向移动单元向上或者向下滑动，纵向移动单元上轴连接有夹爪单元，即夹爪单元以纵向移动单元为支点自转。

7.根据权利要求6所述的立轴式悬臂机器人，其特征在于：所述夹爪单元包括固定梁、滑动臂A、滑动臂B、固定夹A、固定夹B，与纵向移动单元轴连接的固定梁上滑动设置有滑动臂A和滑动臂B，滑动臂A和滑动臂B相对的一侧分别设置有固定夹A和固定夹B，即滑动臂A上轴连接有固定夹A，且滑动臂B上轴连接有固定夹B，固定夹A以滑动臂A为支点自转，固定夹B以滑动臂B为支点自转。

8.根据权利要求6所述的立轴式悬臂机器人，其特征在于：所述机械手还包括固定架；固定架套装在伸出臂上；所述纵向移动单元包括框架、纵向轨道、纵向齿条、纵向驱动装置、纵向主动齿轮、纵向滑块，框架设置在固定架两侧，两侧框架上分别设置有竖直设置的纵向轨道，设置在固定架上的纵向滑块与纵向轨道滑动连接，两侧框架相对的内侧设置有竖直设置的纵向齿条，设置在固定架上的纵向驱动装置有两个同步输出轴，且每个输出轴上均设置有一个纵向主动齿轮，纵向主动齿轮分别与对应的纵向齿条啮合，即纵向驱动装置同步驱动两侧的框架上下移动。

9.根据权利要求8所述的立轴式悬臂机器人，其特征在于：所述横向移动单元包括横向轨道、横向齿条、横向驱动装置、横向主动齿轮、横向滑块；伸出臂上设置有横向轨道和横向齿条，设置在固定架上的横向滑块与横向轨道滑动连接，横向主动齿轮与横向齿条啮合，设置在固定架上的横向驱动装置驱动横向主动轮沿横向齿条转动。

10.根据权利要求9所述的立轴式悬臂机器人，其特征在于：所述伸出臂的上表面和下表面均设置有两条相互平行的横向轨道，每个横向轨道上设置有两个横向滑块；所述框架相对的两侧均设置有纵向轨道，且每个纵向轨道上均设置有两个纵向滑块；即固定架上面和下面各设置有四个横向滑块，且两个侧面各设置有四个纵向滑块。