CN109571439B - 一种便于位置调节的桁架式机器人及其调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便于位置调节的桁架式机器人以及调整方法，桁架式机器人包括基座、位置调节机构、旋转机构、机械手臂，其中，位置调节机构包括：下摩擦盘；上摩擦盘；横行板；滑动板；螺杆；手轮。其技术方案能够通过棘轮扳手及手轮方便可靠的对旋转机构及机械手臂进行角度及前后位置的调节，结构简洁，无需采用复杂的气缸驱动程序，大大减轻了操作人员的工作负担。

Description

一种便于位置调节的桁架式机器人及其调整方法

技术领域

本发明涉及桁架式机器人技术领域，尤其涉及一种便于位置调节的桁架式机器人及其调整方法。

背景技术

桁架式机器人广泛应用于工业生产流水线中，主要包括固定于地面或设备上的基座、安装在基座上的三维移动机构、以及具有例如气爪和治具板等机械手臂，主要目的在于实现流水线上的工件转移操作，以代替以往人工执行的重复性动作。而对于搬运型的桁架式机器人而言，为使其减少操作误差及出现故障的概率，一般会通过调整安装位置以将其三维移动的机构采取其中二维甚至于一维作为作业动作，例如由注塑机上搬运工件至输送带上，由初步设计的三维移动逐步的改变为仅仅采用纵向转动和气缸的升降实现上述目的，能够有效的减少操作误差及故障率。

基于上述改进，使得桁架式机器人的安装位置变的尤为重要，尤其是直接安装在地面上的基座，需要在设备安装时精确计算所固定的位置和角度，极为不便。同时，在注塑机生产不同尺寸的工件时，机械手臂的位置和运动轨迹也需要极为不便的调校。此外，目前的该调校方式也有采用滑座结构结合气缸驱动而实现，使得整体精简下来的结构再次繁杂，显然有异于上述为减少操作误差及故障率的简化目的。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种旨在能够方便可靠的对机械手臂进行角度及前后位置的调节且结构简洁的便于位置调节的桁架式机器人及其调整方法，用以克服上述技术缺陷。

具体技术方案如下：

一种便于位置调节的桁架式机器人，包括基座、安装于基座上的位置调节机构、连接于位置调节机构的输出端的旋转机构、安装于旋转机构的输出端的机械手臂，其中，位置调节机构包括：

下摩擦盘，固装于基座上；

上摩擦盘，安置于下摩擦盘的上端面并可相对转动；

横行板，设置于上摩擦盘的上端面，于横行板上沿长度方向开设有一道腰型槽，腰型槽内设置有至少两个导向限位轮，且每一导向限位轮分别通过一销轴可转动的连接于上摩擦盘上；

滑动板，可前后滑动的安装于横行板上，且滑动板的前端连接旋转机构；

螺杆，由下而上的依次穿过下摩擦盘、上摩擦盘以及横行板，螺杆的下端旋接有一个棘轮扳手，上端旋接有一个压板螺母，且压板螺母限位于腰型槽的上方位置；

手轮，安装于上摩擦盘上并与横行板传动相连，用以带动横行板前后移动。

较佳的，于横行板面向手轮的一侧设置有一道直齿条，手轮由一个支撑座可转动的安装于上摩擦盘上，且手轮面向横行板的一端连接有一个与直齿条相啮合的第一齿轮。

较佳的，于螺杆的上端还旋接有一个用以防止压板螺母脱出的防松挡片。

较佳的，横行板的上端面于腰型槽的上方位置还凹陷形成有一道滑行槽，且压板螺母可沿着滑行槽前后移动的限位于滑行槽内。

较佳的，横行板上沿长度方向设置有两条滑轨，滑动板的下端面具有与滑轨结构相配的滑槽，且横行板上还设置有用以锁止滑轨与滑槽相对滑动状态的锁止件。

较佳的，螺杆依次穿过下摩擦盘的中心通孔、上摩擦盘的中心通孔、横行板的腰型槽并旋接压板螺母。

较佳的，旋转机构包括：

支撑板，连接于滑动板的前端；

安装座，连接于支撑板的前端；

第二齿轮，可转动的安装于安装座内；

驱动气缸，纵向固装于安装座上，驱动气缸的活塞杆伸入安装座内，且活塞杆的一侧开设有与第二齿轮相啮合的第一齿条结构；

连接块，连接于第二齿轮的中心轴上且位于安装座的前端，连接块的前端连接机械手臂。

较佳的，安装座上还纵向穿设有一辅助杆，辅助杆的一侧开设有与第二齿轮相啮合的第二齿条结构，且辅助杆与驱动气缸的活塞杆分立于第二齿轮的左右两侧。

较佳的，辅助杆的上下两端穿出安装座并分别通过支架连接有一个气弹簧限位件；

于每一支架背离气弹簧限位件的一侧还分别连接有一个挡块，安装座的外侧还设置有两个分别与两个挡块位置相对的接近开关。

本发明还提供了一种基于如上所述的便于位置调节的桁架式机器人的调整方法，包括：

步骤a，往复转动棘轮扳手以松开下摩擦盘、上摩擦盘及横行板三者间的锁紧状态；

步骤b，进一步的转动棘轮扳手，将上摩擦盘相对于下摩擦盘转动至预设角度；

步骤c，转动手轮，将横行板相对于上摩擦盘前后移动至预设位置；

步骤d，反向的往复转动棘轮扳手以锁紧下摩擦盘、上摩擦盘及横行板。

上述技术方案的有益效果在于：

便于位置调节的桁架式机器人包括基座、位置调节机构、旋转机构、机械手臂，且位置调节机构包括下摩擦盘、上摩擦盘、横行板、滑动板、螺杆、手轮，使得能够通过棘轮扳手及手轮方便可靠的对旋转机构及机械手臂进行角度及前后位置的调节，结构简洁，无需采用复杂的气缸驱动程序，大大减轻了操作人员的工作负担。

附图说明

图1为本发明便于位置调节的桁架式机器人的立体图；

图2为本发明便于位置调节的桁架式机器人另一视角的立体图；

图3为本发明便于位置调节的桁架式机器人卸下机械手臂后的立体图；

图4为本发明便于位置调节的桁架式机器人中位置调节机构的立体图；

图5为本发明便于位置调节的桁架式机器人中位置调节机构的结构分解图；

图6为本发明便于位置调节的桁架式机器人中旋转机构的剖面视图；

图7为本发明便于位置调节的桁架式机器人中位置调节机构的剖面视图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图1至7对本发明提供的便于位置调节的桁架式机器人及其调整方法作具体阐述。并定义如图1中纸面所示的由位置调节机构向机械手臂的方向为由后向前的方向。

实施例一，

参阅图1至7中所示，本实施例提供的便于位置调节的桁架式机器人包括基座1、安装于基座1上的位置调节机构2、连接于位置调节机构2的输出端的旋转机构3、安装于旋转机构3的输出端的机械手臂4，其中，位置调节机构2包括：

下摩擦盘5，固装于基座1上；

上摩擦盘6，安置于下摩擦盘5的上端面并可相对转动；

横行板7，设置于上摩擦盘6的上端面，于横行板7上沿长度方向开设有一道腰型槽12，腰型槽12内设置有至少两个导向限位轮20，且每一导向限位轮20分别通过一销轴可转动的连接于上摩擦盘6上；

滑动板8，可前后滑动的安装于横行板7上，且滑动板8的前端作为上述的位置调节机构2的输出端并连接旋转机构3；

螺杆9，由下而上的依次穿过下摩擦盘5、上摩擦盘6以及横行板7，螺杆9的下端旋接有一个棘轮扳手10，上端旋接有一个压板螺母13，且压板螺母13限位于腰型槽12的上方位置；

手轮11，安装于上摩擦盘6上并与横行板7传动相连，用以带动横行板7前后移动。

基于上述技术方案，便于位置调节的桁架式机器人包括基座1、位置调节机构2、旋转机构3、机械手臂4，且位置调节机构2包括下摩擦盘5、上摩擦盘6、横行板7、滑动板8、螺杆9、手轮11，使得能够通过棘轮扳手10及手轮11方便可靠的对旋转机构3及机械手臂4进行角度及前后位置的调节，结构简洁，无需采用复杂的气缸驱动程序，大大减轻了操作人员的工作负担。

在一种优选的实施方式中，于横行板7面向手轮11的一侧设置有一道直齿条14，手轮11由一个支撑座16可转动的安装于上摩擦盘6上，且手轮11面向横行板7的一端连接有一个与直齿条14相啮合的第一齿轮15，使得能够通过转动手轮11实现带动横行板7相对于上摩擦盘6前后移动的目的。此外，能够通过转动棘轮扳手10带动上摩擦盘6相对于下摩擦盘5转动及锁紧上摩擦盘6和下摩擦盘5。进一步的，于螺杆9的上端还旋接有一个用以防止压板螺母13脱出的防松挡片17。

作为进一步的优选实施方式，横行板7的上端面于腰型槽12的上方位置还凹陷形成有一道滑行槽21，且压板螺母13可沿着滑行槽21前后移动的限位于滑行槽21内。进一步的，横行板7上沿长度方向设置有两条滑轨18，滑动板8的下端面具有与滑轨18结构相配的滑槽，且横行板7上还设置有用以锁止滑轨18与滑槽相对滑动状态的锁止件19，使得正常状态下滑动板8相对于横行板7锁止而无法移动，当需要将旋转机构3进一步的向前移动时，解锁该锁止件19，使得旋转机构3能够向前方向调整的长度更长。此外，该锁止件19可以是用以夹紧滑轨18与滑槽的夹爪，也可以是用以锁紧滑轨18与滑槽的螺钉，并不局限于此。进一步的，螺杆9依次穿过下摩擦盘5的中心通孔、上摩擦盘6的中心通孔、横行板7的腰型槽12并旋接压板螺母13。

在具体应用中，首先，能够通过正方向及反方向转动棘轮扳手10而起到压紧和松弛下摩擦盘5、上摩擦盘6及横行板7的作用；然后，在三者松弛状态下，继续转动棘轮扳手10能够带动上摩擦盘6和横行板7相对于下摩擦盘5转动，以调节具体生产中所需要的水平方向的角度位置；接着，将三者继续锁紧以保持调整后的角度位置，并转动手轮11，以带动横行板7相对于上摩擦盘6前后移动，以适应具体生产中所需要的前后位置；最后，则是在具体生产中由旋转机构3带动机械手臂4进行纵向方向上的角度调节，从而能够将机械手臂4方便的调节至工作状态下任何所需要的方位，无需在设备安装中精确测量机械手臂4的工作方位并对应设置基座1及各部件的安装位置，方便可靠而易于实现。其中，棘轮扳手10的顺时针与逆时针转动的方向锁止控制方式可详见现有专利CN201620550616.0，为本领域现有结构，这里省略赘述。

在一种优选的实施方式中，具体如图3中所示，旋转机构3包括：支撑板22，连接于滑动板8的前端；安装座25，连接于支撑板22的前端；第二齿轮23，可转动的安装于安装座25内；驱动气缸24，纵向固装于安装座25上，驱动气缸24的活塞杆伸入安装座25内，且活塞杆的一侧开设有与第二齿轮23相啮合的第一齿条结构；连接块26，连接于第二齿轮23的中心轴上且位于安装座25的前端，连接块26的前端作为上述的旋转机构3的输出端并连接机械手臂4。进一步的，安装座25上还纵向穿设有一辅助杆27，辅助杆27的一侧开设有与第二齿轮23相啮合的第二齿条结构，且辅助杆27与驱动气缸24的活塞杆分立于第二齿轮23的左右两侧。进一步的，辅助杆27的上下两端穿出安装座25并分别通过支架连接有一个气弹簧限位件28，使得能够以缓冲阻尼的方式限制辅助杆27随着第二齿轮23的纵向运动，具体的，辅助杆27纵向穿过开设于安装座25上的通孔并啮合第二齿轮23，能够随着第二齿轮23的转动而在通孔内做纵向运动，其两端设置的气弹簧限位件28随着辅助杆27而上下活动，当抵达限位行程时，气弹簧限位件28的功能端抵靠于安装座25上，并能够提供缓冲效果。进一步的，于每一支架背离气弹簧限位件28的一侧还分别连接有一个挡块29，安装座25的外侧还设置有两个分别与两个挡块29位置相对的接近开关30，以实现控制驱动气缸24、第二齿轮23、辅助杆27运行行程的作用。

作为进一步的优选实施方式，具体如图1和图2中所示，机械手臂4包括安装于连接块26前端的支架座31、固装于支架座31上的气缸组件32、连接于气缸组件32的输出端的气爪33，其中气缸组件32及气爪33为本领域中常规采用的器件，故这里省略赘述。

实施例二，

本实施例提供基于上述实施例一中所述的便于位置调节的桁架式机器人的调整方法，包括：

步骤a，往复转动棘轮扳手10以松开下摩擦盘5、上摩擦盘6及横行板7三者间的锁紧状态；

步骤b，进一步的转动棘轮扳手10，将上摩擦盘6相对于下摩擦盘5转动至预设角度，该预设角度由具体生产中机械手臂4所需求的水平方向的角度确定；

步骤c，转动手轮11，将横行板7相对于上摩擦盘6前后移动至预设位置，该预设位置同样由具体生产中机械手臂4所需求的前后方向的位置确定；

步骤d，反向的往复转动棘轮扳手10以锁紧下摩擦盘5、上摩擦盘6及横行板7。

如上述操作，即可方便的完成角度位置的调节。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种便于位置调节的桁架式机器人，其特征在于，包括基座(1)、安装于所述基座(1)上的位置调节机构(2)、连接于所述位置调节机构(2)的输出端的旋转机构(3)、安装于所述旋转机构(3)的输出端的机械手臂(4)，其中，所述位置调节机构(2)包括：

下摩擦盘(5)，固装于所述基座(1)上；

上摩擦盘(6)，安置于所述下摩擦盘(5)的上端面并可相对转动；

横行板(7)，设置于所述上摩擦盘(6)的上端面，于所述横行板(7)上沿长度方向开设有一道腰型槽(12)，所述腰型槽(12)内设置有至少两个导向限位轮(20)，且每一所述导向限位轮(20)分别通过一销轴可转动的连接于所述上摩擦盘(6)上；

滑动板(8)，可前后滑动的安装于所述横行板(7)上，且所述滑动板(8)的前端连接所述旋转机构(3)；

螺杆(9)，由下而上的依次穿过所述下摩擦盘(5)、上摩擦盘(6)以及横行板(7)，所述螺杆(9)的下端旋接有一个棘轮扳手(10)，上端旋接有一个压板螺母(13)，且所述压板螺母(13)限位于所述腰型槽(12)的上方位置；

手轮(11)，安装于所述上摩擦盘(6)上并与所述横行板(7)传动相连，用以带动所述横行板(7)前后移动；

于所述横行板(7)面向所述手轮(11)的一侧设置有一道直齿条(14)，所述手轮(11)由一个支撑座(16)可转动的安装于所述上摩擦盘(6)上，且所述手轮(11)面向所述横行板(7)的一端连接有一个与所述直齿条(14)相啮合的第一齿轮(15)；

所述螺杆(9)依次穿过所述下摩擦盘(5)的中心通孔、上摩擦盘(6)的中心通孔、横行板(7)的腰型槽(12)并旋接所述压板螺母(13)。

2.如权利要求1所述的便于位置调节的桁架式机器人，其特征在于，于所述螺杆(9)的上端还旋接有一个用以防止所述压板螺母(13)脱出的防松挡片(17)。

3.如权利要求1所述的便于位置调节的桁架式机器人，其特征在于，所述横行板(7)的上端面于所述腰型槽(12)的上方位置还凹陷形成有一道滑行槽(21)，且所述压板螺母(13)可沿着所述滑行槽(21)前后移动的限位于所述滑行槽(21)内。

4.如权利要求1所述的便于位置调节的桁架式机器人，其特征在于，所述横行板(7)上沿长度方向设置有两条滑轨(18)，所述滑动板(8)的下端面具有与所述滑轨(18)结构相配的滑槽，且所述横行板(7)上还设置有用以锁止所述滑轨(18)与滑槽相对滑动状态的锁止件(19)。

5.如权利要求1所述的便于位置调节的桁架式机器人，其特征在于，所述旋转机构(3)包括：

支撑板(22)，连接于所述滑动板(8)的前端；

安装座(25)，连接于所述支撑板(22)的前端；

第二齿轮(23)，可转动的安装于所述安装座(25)内；

驱动气缸(24)，纵向固装于所述安装座(25)上，所述驱动气缸(24)的活塞杆伸入所述安装座(25)内，且所述活塞杆的一侧开设有与所述第二齿轮(23)相啮合的第一齿条结构；

连接块(26)，连接于所述第二齿轮(23)的中心轴上且位于所述安装座(25)的前端，所述连接块(26)的前端连接机械手臂(4)。

6.如权利要求5所述的便于位置调节的桁架式机器人，其特征在于，所述安装座(25)上还纵向穿设有一辅助杆(27)，所述辅助杆(27)的一侧开设有与所述第二齿轮(23)相啮合的第二齿条结构，且所述辅助杆(27)与驱动气缸(24)的活塞杆分立于所述第二齿轮(23)的左右两侧。

7.如权利要求6所述的便于位置调节的桁架式机器人，其特征在于，所述辅助杆(27)的上下两端穿出所述安装座(25)并分别通过支架连接有一个气弹簧限位件(28)；

于每一所述支架背离所述气弹簧限位件(28)的一侧还分别连接有一个挡块(29)，所述安装座(25)的外侧还设置有两个分别与两个所述挡块(29)位置相对的接近开关(30)。

8.一种基于如上述权利要求1至7中任一项所述的便于位置调节的桁架式机器人的调整方法，其特征在于，包括：

步骤a，往复转动所述棘轮扳手(10)以松开所述下摩擦盘(5)、上摩擦盘(6)及横行板(7)三者间的锁紧状态；

步骤b，进一步的转动所述棘轮扳手(10)，将所述上摩擦盘(6)相对于所述下摩擦盘(5)转动至预设角度；

步骤c，转动所述手轮(11)，将所述横行板(7)相对于所述上摩擦盘(6)前后移动至预设位置；

步骤d，反向的往复转动所述棘轮扳手(10)以锁紧所述下摩擦盘(5)、上摩擦盘(6)及横行板(7)。