CN109436776B - 一种物料传递机构、传递方法和传递机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种物料传递机构，包括机架、抬升框架、横向运动框架、夹爪组件、前后平移组件、上下平移组件、前推组件；前推组件安装在机架上将放置在机架内后部的物料往机架内前部推送；抬升框架通过上下平移组件安装在机架上，横向运动框架通过前后平移组件安装在抬升框架上，松开或夹紧物料的夹爪组件安装在横向运动框架上；物料通过前后平移组件和上下平移组件从机架内前部传递至机架前方的空间位置。还涉及一种物料传递机器人以及一种物料传递方法。本发明能将物料从机架中取出并抬升一定的高度，具有自锁稳定性，控制简单可靠，结构紧凑精巧，可移植性强，动力来源普遍，经济实用，工作稳定。属于物料搬运器械领域。

Description

一种物料传递机构、传递方法和传递机器人

技术领域

本发明涉及物料搬运器械领域，尤其涉及传递过程中可将物料抬升至一定高度的一种物料传递机构、传递方法和传递机器人。

背景技术

如今，送料机构应用广泛，涉及各行各业，特别是生产流水线，其必不可少的过程就是把在一个工位上加工好的零件传递到下一个工位上，进一步完成零件的加工。当今发展迅猛的物流行业也需要把许多揽收回来的快递进行分拣、挑选，然后分别运送到对应的位置，等待物流交通工具的运送，这就离不开一个快速稳定的送料机构。运用送料机构替代传统的人工送料能减少人工成本，提高物料传递的稳定性，更重要的是能提高自动化程度，从而提高生产效率。目前大部分的传递机构采用的是传送带，把物料放置于传送带上，物料随着传送带的前进，到达下一个位置。其要求有一个较大的空间进行布置，而且对于需要把物料准确按要求形式摆放的情况显得乏力。因此，需要设计一种经济实用，体积小，稳定性高，能准确摆放物料的送料装置。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供传递过程中可将物料抬升至一定高度的一种物料传递机构、传递方法和传递机器人。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种物料传递机构，包括机架、抬升框架、横向运动框架、夹爪组件、前后平移组件、上下平移组件、前推组件；前推组件安装在机架上将放置在机架内后部的物料往机架内前部推送；抬升框架通过上下平移组件安装在机架上，横向运动框架通过前后平移组件安装在抬升框架上，松开或夹紧物料的夹爪组件安装在横向运动框架上；上下平移组件、前后平移组件通过抬升框架、横向运动框架来带动夹爪组件上下、前后运动，从而夹爪组件可将物料从机架内传递至机架前方的空间位置。采用这种结构后，传递过程中可将物料抬升至一定高度，并能按要求形式传递并放置物料，如：叠放物料、准确地将物料跨工作平台传递。

作为一种优选，前推组件包括碳纤维管、推板、推板动力气缸；所述推板选用玻璃纤维板制成；碳纤维管前后贯穿安装在机架内部，推板动力气缸安装在碳纤维管的左右两侧，推板连接在推板动力气缸的推杆上，推板动力气缸带动推板在碳纤维管的上方前后来回运动，物料以碳纤维管及碳纤维管周边的机架为轨道在推板的推动下从机架的内后部往机架的内前部滑动。采用这种结构后，物料在碳纤维管上滑动，碳纤维管周边的机架约束了物料的运动范围，碳纤维管及碳纤维管周边的机架作为物料运动的轨道，能准确地完成该传递动作，物料与其运动轨道的接触面积很小，因而物料滑动过程中所受的摩擦力小，滑动顺畅；另外采用推板动力气缸作为动力，使整体动力结构简单紧凑，推板动力气缸的动力来源普遍，且其输出大，因此即使机构小巧，但也能传递质量大的物料。

作为一种优选，上下平移组件包括竖向滑车、立式轴承座、自锁丝杆、丝杆螺母、丝杆同步轮、同步带、主动同步轮、电机；所述自锁丝杆选用T8丝杆；竖向滑车安装在机架的上端，竖向滑车与抬升框架滑动配合构成上下直线运动副，自锁丝杆通过立式轴承座对称安装在机架的左右两侧，丝杆螺母固定在抬升框架的下部，丝杆螺母与自锁丝杆螺纹配合，丝杆同步轮固定在自锁丝杆的下端，同步带缠绕在丝杆同步轮与主动同步轮上，电机带动主动同步轮转动，主动同步轮经同步带传动带动丝杆同步轮转动，从而使自锁丝杆转动，使丝杆螺母在自锁丝杆上移动，进而带动抬升框架上下运动。采用这种结构后，由于摩擦自锁，与自锁丝杆配合的丝杆螺母不能自由滑动，因此使机构具有自锁稳定性，其各零部件的配合方式有序紧凑，使机构工作稳定、简单易控制，并且节省空间。

作为一种优选，抬升框架包括碳纤维方管，竖向的碳纤维方管与固定在机架上的竖向滑车滑动配合，下边横向的碳纤维方管固定有丝杆螺母，上边横向的碳纤维方管固定有前后平移组件。采用这种结构后，碳纤维方管与滑车滑动配合，以滚动摩擦代替滑动摩擦，使抬升框架上下运动顺畅。另外，抬升框架相当于横向运动框架、夹爪组件、前后平移组件的载体，将其与机架连接，并传递自锁丝杆的动力，使其在自锁丝杆的带动下能上下运动，结构很紧凑，有利于减小整体机构的体积。

作为一种优选，前后平移组件包括横向滑车、顶部动力气缸，横向滑车固定在抬升框架的上边的碳纤维方管，横向滑车与横向运动框架滑动配合构成前后直线运动副；顶部动力气缸安装在抬升框架的上边的碳纤维方管，顶部动力气缸的推杆与横向运动框架连接，顶部动力气缸带动横向运动框架前后来回运动。采用这种结构后，滑车的设置以滚动摩擦代替了滑动摩擦，有助于减少横向运动框架前后运动的摩擦力，采用顶部动力气缸作为横向运动框架前后运动的动力，其结构紧凑简单，且输出大、动力来源普遍。

作为一种优选，横向运动框架包括碳纤维方管，横向运动框架左右两边的碳纤维方管与固定在抬升框架上的横向滑车滑动配合，横向运动框架前端的碳纤维方管安装有夹爪组件。采用这种结构后，横向运动框架作为夹爪组件的载体，将夹爪组件与机构的其他部分连接，并且带动其前后运动。

作为一种优选，夹爪组件包括两个夹爪，两个夹爪沿横向运动框架前部的碳纤维方管前后对称安装；每个夹爪包括2个爪子模块、1个爪子动力气缸，每1个爪子模块包括以螺钉连接的2块爪子主体玻纤板，2块爪子主体玻纤板之间垫有固定距离的打印件，同一个夹爪中的2个爪子模块的顶端分别与同一个爪子动力气缸的两端铰链连接；爪子模块分别转动安装在横向运动框架前部碳纤维方管的前后两侧；爪子动力气缸伸缩控制爪子抓取、松开。采用这种结构后，爪子主体玻纤板比较薄，在2块爪子主体玻纤板之间垫打印件并以螺钉紧固爪子主体玻纤板，这种方式可以增加爪子的厚度，但又不会明显增加重量，制作成本也较低；另外，以爪子动力气缸的伸缩来带动夹爪抓取或松开，具有快速有力稳定的优点。

作为一种优选，竖向滑车或横向滑车包括四块玻璃纤维板、螺钉、轴承，四块玻璃纤维板拼接成方管状的载体，螺钉将轴承和玻璃纤维板连接；竖向滑车安装时开口朝上下方向，横向滑车安装时开口朝前后方向。采用这种结构后，滑车除了能以滚动摩擦代替滑动摩擦，使机构执行动作更加顺畅，另外，竖向滑车为抬升框架提供了约束，与其滑动配合构成上下直线运动副；横向滑车为横向运动框架提供了约束，与其滑动配合构成前后直线运动副。

一种物料传递机器人，将本发明中的物料传递机构安装在行走机构上；行走机构与物料传递机构的载体构成的一种物料传递机器人，可对物料进行灵活传递、远距离传递。因为本发明中的物料传递机构结构紧凑很精巧，故其可移植性很强，将其安装在行走机构上可得到很灵活的物料传递机器人。另外还可以加上自动控制模块，便能使其更加灵活智能。采用这种结构后，可以充分发挥这种物料传递机构的精巧紧凑的特点，在很大程度上实现自动化，可以有效地节省人力，经济实用，可对物料进行灵活传递、远距离传递。

一种物料传递方法，采用本发明的物料传递机构对物料进行传递，其过程为：将物料放置在机架的内后部，控制系统控制推板动力气缸收缩，前推组件将物料往机架的内前部推送；物料到达机架内前部后，即夹爪组件的正下方，控制系统控制夹爪动力气缸驱使夹爪组件抓取物料；通过上下平移组件和前后平移组件来确定物料传递的位置；电机启动，通过主动同步轮、同步带、丝杆同步轮的传动，使自锁丝杆转动，进而丝杆螺母上下移动，带动抬升框架上升或下降，安装在抬升框架的横向运动框架以及安装在横向运动框架的夹爪组件也随着抬升框架上升或下降，以此来调节物料的高度；到达适合高度的时候，控制系统控制顶部动力气缸把横向运动框架推出，从而夹着物料的夹爪也被推出；通过上下平移组件来调节物料的高度，将物料放置目标位置；夹爪组件松开物料，便完成了一次传递动作。采用这种方法，能稳定地完成物料传递动作，特别是传递过程中需要抬升一定高度的传递动作，且能按特定形式要求传递并放置物料，如：将物品有序叠放在一起、将地面上的物品装车，准确将一个平台的物料传递到另一个工作平台等等。

总而言之，这种物料传递机构结构紧凑、精巧；机构内多处采用动力气缸提供动力，使用动力气缸的优点是：动力气缸输出大、动力来源普遍(电动或气动)、结构小巧而使机构相对简单很多，所占空间也小；使用自锁丝杆来抬升，有效地节省空间，自锁丝杆具有自锁功能，机构具有自锁稳定性高；所使用的动力元件(动力气缸、电机)易于控制；机构的各部分的配合很紧凑。

本发明能够按预定步骤将物料从机架中取出并传递至前方的空间位置，尤其是传递过程中需要抬升一定高度；本发明具有自锁稳定性，动力来源普遍，控制简单可靠，工作稳定，结构紧凑精巧，可移植性强，质量轻，制造成本低，经济实用。此外，本发明中的物料传递机构可安装于多种行走机构上得到一种物料传递机器人，是一种可以在很大程度上实现自动化的物料传递机构，可投入应用的范围也很广，比如物流行业中箱子叠放、生产线上物料的跨平台传递等等。

附图说明

图1是一种物料传递机构的立体图。

图2是一种物料传递机构的机架和前推组件的立体图。

图3是一种物料传递机构的部分结构的立体图。

示意图中零部件的标号说明：图中所示：1-机架，2-同步带，3-丝杆同步轮，4-立式轴承座，5-自锁丝杆，6-推板，7-滑车，8-爪子动力气缸，9-爪子主体玻纤板，10-方形物料，11-推板动力气缸，12-抬升框架，13-碳纤维管。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

实施例一

一种物料传递机构包括机架、前推组件、上下平移组件、抬升框架、横向运动框架、前后平移组件、夹爪组件。

机架是左右对称的铝焊架，铝焊架左右两边及前端设有拦杆，用以约束物料运动的范围，前端的拦杆上固定有拦板，用以拦截物料由于惯性而往前冲。

前推组件包括有圆管状的碳纤维管、推板(选用玻璃纤维板)、推板动力气缸；三根碳纤维管穿过机架上预先钻好的孔，并以AB胶固定，前后贯穿安装在机架的内部。碳纤维管用于承载物料，与机架一起构成物料运动的轨道，结构轻便。两个推板动力气缸安装在机架的左右两边各一个，其推杆共同连接在一块推板上，推板动力气缸由气源提供动力，通过左右两个推板动力气缸同时伸出和收缩，带动推杆上的推板在碳纤维管的上方前后往复运动。前推组件能将放置在机架内后部的物料推送至机架的内前部(即夹爪组件的正下方)。

上下平移组件包括有：竖向滑车、立式轴承座、自锁丝杆(选用T8丝杆)、丝杆螺母、丝杆同步轮、同步带、主动同步轮、电机；抬升框架包括碳纤维方管拼接成的两个方框，通过上下平移组件左右对称安装在机架上各一个；横向运动框架包括三根碳纤维方管，三根碳纤维方管拼接成U型的框架，通过前后平移组件安装在抬升框架上；前后平移组件包括横向滑车、顶部动力气缸。

竖向滑车与横向滑车包括玻璃纤维板、螺钉、轴承，由4块玻璃纤维板拼接成的方管状载体，轴承套在螺钉上，螺钉将玻璃纤维板、轴承连接。竖向滑车安装时开口朝上下方向，横向滑车安装时开口朝前后方向。滑车的作用在于把滑动摩擦变为滚动摩擦，并提供约束。

竖向滑车固定在机架的上部，抬升框架两边竖向的碳纤维方管与竖向滑车滑动配合构成上下直线运动副。丝杆螺母嵌入安装在抬升框架下边的碳纤维方管中，丝杆螺母与T8丝杆螺纹配合，T8丝杆通过立式轴承座对称安装在机架上左右各一根，其作用在于：当左右两根T8丝杆旋转的时候，安装有丝杆螺母的抬升框架在T8丝杆的作用下可上下往复运动。

两根T8丝杆的下端各安装有一个丝杆同步轮，同步带将作为被动轮的两个丝杆同步轮和主动同步轮缠绕。电机驱动主动同步轮，主动同步轮通过同步带带动两个丝杆同步轮转动，从而使两根的T8丝杆同步旋转，使丝杆螺母上下移动，带动抬升框架平稳升降，从而调节物料传递的高度。

横向滑车固定在抬升框架上边的碳纤维方管，横向运动框架左右两边的碳纤维方管与横向滑车滑动配合构成前后直线运动副；顶部动力气缸安装在抬升框架的上部，顶部动力气缸的推杆与横向运动框架连接；横向运动框架的前边的碳纤维方管安装有夹爪组件。顶部动力气缸为横向运动框架及固定在其上的夹爪组件的前后往复运动提供动力。

夹爪组件包括两个夹爪，两个夹爪沿横向运动框架前部的碳纤维方管前后对称安装；每个夹爪包括2个爪子模块、1个爪子动力气缸，每1个爪子模块包括以螺钉连接的2块爪子主体玻纤板，爪子主体玻纤板比较薄，为增加接触面积，2块爪子主体玻纤板之间垫有固定距离的打印件，并用螺钉穿过它们，增加了夹爪的厚度，而又不过多的增加重量。爪子模块分别转动安装在横向运动框架前部碳纤维方管的前后两侧，此安装位置作为爪子模块转动的支点位置；顶部动力气缸伸长，夹爪夹持物料，顶部动力气缸收缩，夹爪松开物料。

使用这种物料传递机构传递物料的过程：上电后，抬升框架自动复位到最低位置，横向运动框架自动复位到最里位置；往机架内后部放入物料，按下控制键，推板动力气缸收缩，带动玻璃纤维推板把物料推送至机架的前后部(即夹爪组件的正下方)；此时爪子动力气缸伸长，夹爪夹取物料；电机启动，经主动同步轮、同步带、丝杆同步轮传动而带动T8丝杆旋转，使丝杆螺母上下移动，进而带动抬升框架平稳升降，以此来调节物料的高度。到达适合高度的时候，控制系统控制顶部动力气缸把横向运动框架推出，从而夹着物料的夹爪也被推出；通过上下平移组件来调节物料高度，将物料放置目标位置后，爪子动力气缸收缩，夹爪松开物料，完成一次物料传递动作。

实施例二

本实施例中，利用本发明中的物料传递机构精巧、可移植性强的特点，将本发明中的物料传递机构安装在行走机构上，其中行走机构可以实现多种动作，携带物料传递机构转动、移动，得到可灵活传递、可远距离传递的机器人。

加入控制模块，控制行走机构的路径及控制物料传递机构的动力组件(电机、推板动力气缸、顶部动力气缸、爪子动力气缸)，可以使机器人具有很大的灵活性，可很大程度上实现自动化，进而有效地节省了人力，实用性强。

本实施例未提及部分同实施例一。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种物料传递机构，其特征在于：包括机架、抬升框架、横向运动框架、夹爪组件、前后平移组件、上下平移组件、前推组件；前推组件安装在机架上将放置在机架内后部的物料往机架内前部推送；抬升框架通过上下平移组件安装在机架上，横向运动框架通过前后平移组件安装在抬升框架上，松开或夹紧物料的夹爪组件安装在横向运动框架上；物料通过前后平移组件和上下平移组件从机架内前部放置至机架前方的空间位置；

夹爪组件包括两个夹爪，两个夹爪沿横向运动框架前部的碳纤维方管前后对称安装；每个夹爪包括2个爪子模块、1个爪子动力气缸，每1个爪子模块包括以螺钉连接的2块爪子主体玻纤板，2块爪子主体玻纤板之间垫有固定距离的打印件，同一个夹爪中的2个爪子模块的顶端分别与同一个爪子动力气缸的两端铰链连接；爪子模块分别转动安装在横向运动框架前部碳纤维方管的前后两侧；爪子动力气缸伸缩控制爪子抓取、松开；

上下平移组件包括竖向滑车、立式轴承座、自锁丝杆、丝杆螺母、丝杆同步轮、同步带、主动同步轮、电机；竖向滑车安装在机架的上端，竖向滑车与抬升框架滑动配合构成上下直线运动副，自锁丝杆通过立式轴承座对称安装在机架的左右两侧，丝杆螺母固定在抬升框架上，丝杆螺母与自锁丝杆螺纹配合，丝杆同步轮固定在自锁丝杆的下端，同步带缠绕在丝杆同步轮与主动同步轮上，电机带动主动同步轮，通过同步带带动丝杆同步轮，自锁丝杆旋转，使丝杆螺母在自锁丝杆上移动，进而带动抬升框架升降；

前后平移组件包括横向滑车、顶部动力气缸，横向滑车固定在抬升框架的上部，横向滑车与横向运动框架滑动配合构成前后直线运动副；顶部动力气缸安装在抬升框架的上部，顶部动力气缸的推杆与横向运动框架连接，顶部动力气缸带动横向运动框架前后来回运动；

竖向滑车或横向滑车包括四块玻璃纤维板、螺钉、轴承，四块玻璃纤维板拼接成方管状的载体，螺钉将轴承和玻璃纤维板连接；竖向滑车安装时开口朝上下方向，横向滑车安装时开口朝前后方向；

横向运动框架包括碳纤维方管，横向运动框架左右两边的碳纤维方管与固定在抬升框架上的横向滑车滑动配合，横向运动框架前端的碳纤维方管安装有夹爪组件；

前推组件包括碳纤维管、推板、推板动力气缸，碳纤维管前后贯穿安装在机架内部，推板动力气缸安装在碳纤维管的左右两侧，推板连接在推板动力气缸的推杆上，推板动力气缸带动推板在碳纤维管的上方前后来回运动，物料以碳纤维管及碳纤维管周边的机架为轨道在推板的推动下从机架的内后部往机架的内前部滑动。

2.按照权利要求1所述的一种物料传递机构，其特征在于：抬升框架包括碳纤维方管，竖向的碳纤维方管与固定在机架上的竖向滑车滑动配合，下边横向的碳纤维方管固定有丝杆螺母，上边横向的碳纤维方管固定有前后平移组件。

3.一种物料传递机器人，其特征在于：将权利要求1-2中任意一项所述的物料传递机构安装在行走机构上，构成一种物料传递机器人。

4.一种物料传递方法，采用权利要求1-2中的任意一项所述的物料传递机构，其特征在于：将物料放置在机架的内后部，前推组件将物料往机架的内前部推送；物料到达机架内前部后，通过夹爪组件夹取物料；上下平移组件带动抬升框架上下直线运动，进而带动安装在抬升框架上的横向运动框架以及横向运动框架前端的夹爪组件上下直线运动；前后平移组件带动横向运动框架前后直线运动，进而带动横向运动框架前端的夹爪组件前后直线运动；通过上下平移组件、抬升框架调节物料的高度，通过前后平移组件、横向运动框架将物料向前方推出至设定的空间位置；将物料准确放置在目标位置后，夹爪组件松开，完成一次传递动作。