CN109704055B

CN109704055B - 一种多工位同步转运机器人

Info

Publication number: CN109704055B
Application number: CN201910061324.9A
Authority: CN
Inventors: 尹玲; 马宏伟; 张斐; 吴鹏; 武静
Original assignee: Dongguan University of Technology
Current assignee: Dongguan University of Technology
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2022-12-23
Anticipated expiration: 2039-01-23
Also published as: CN109704055A

Abstract

本发明涉及自动化设备领域，特别涉及一种多工位同步转运机器人，包括机架，机架的顶部设有涡轮蜗杆减速机构，机架上位于涡轮蜗杆减速机构的下方设有驱动电机，驱动电机通过同步带与涡轮蜗杆减速机构的输入轴传动连接，涡轮蜗杆减速机构的输出轴上连接有转盘，转盘上设有四个悬臂，悬臂的伸出端上安装有抓取机械手。本发明采用驱动电机提供动力，利用涡轮蜗杆减速机构减速增矩后驱动转盘步进式转动，带动四个悬臂下方的抓取机械手在四个工位上同步移动，进而实现工件的转移，配合上其它的装置，能够实现自动化的加工。

Description

一种多工位同步转运机器人

技术领域

本发明涉及自动化设备领域，特别涉及一种多工位同步转运机器人。

背景技术

随着工业生产规模的不断扩大，人力成本不断上升，工业自动化的要求越来越高。而机器人作为一种先进的科学技术，将得到广泛的应用。机械手可部分替代人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，在作业员的轻松操作下，可完成自动机械手的许多复杂工作，而生产及使用成本却大为降低，同时使用范围也广泛，灵活性和机动性更大。

本发明旨在提供一种新型结构的转运机器人，以实现工件转运的自动化。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种多工位同步转运机器人。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种多工位同步转运机器人，包括机架，机架的顶部设有涡轮蜗杆减速机构，机架上位于涡轮蜗杆减速机构的下方设有驱动电机，驱动电机通过同步带与涡轮蜗杆减速机构的输入轴传动连接，涡轮蜗杆减速机构的输出轴上连接有转盘，转盘上设有四个沿周向分布的向外伸出的悬臂，悬臂的伸出端上安装有抓取机械手，抓取机械手包括抓取组件和升降组件，抓取组件包括两个固定夹臂以及两个活动夹臂，两个固定夹臂和两个活动夹臂分布在一个棱形的四个角上，并且两个固定夹臂相对设置，两个活动夹臂相对设置，两个活动夹臂通过气动控制能够对向移动或者背向移动进行张夹，升降组件与抓取组件传动连接以用于驱动抓取组件竖直升降。

进一步的，机架包括四个呈矩形分布的支撑腿，四个支撑腿的顶部焊接固定有一个水平设置的支撑板，四个支撑腿上还设有两组连接支架，两组连接支架分布在不同的高度上，每组连接支架均包括四个连接腿，相邻两个支撑腿之间均设有一个所述连接腿，连接腿与支撑腿之间通过焊接固定。

进一步的，四个支撑腿的底部焊接固定有一个水平设置的底板，底板的面积大于四个支撑腿合围所形成的水平面投影的面积，底板的四个角上分别开设有一个光孔，底板通过地脚螺栓穿过底板上的光孔将其与地面固定连接。

进一步的，转盘的中心处设立有一个空心管状结构的连接部，四个悬臂围绕所述连接部设置，悬臂下部通过螺丝连接固定在转盘的上端面，四个悬臂的上部通过螺丝安装有一个固定环，固定环与连接部同轴设置，固定环通过螺丝连接固定在连接部的上端面。

进一步的，悬臂呈长方体状，悬臂的中间为空心结构；悬臂的上端面两侧边沿以及下端面两侧边沿均向外侧水平延伸形成四个连接边，用于安装固定环的螺丝螺接在四个悬臂的与其配合的上部的两个连接边上，悬臂通过螺丝穿过其下部的两个连接边后与转盘螺纹连接，将悬臂紧固的安装在转盘上。

进一步的，相邻两个悬臂的下方之间安装有加强板，加强板通过螺丝安装在悬臂下部的一个连接边上。

进一步的，升降组件包括导向块、导向杆、限位板和升降气缸，导向块呈立方形，导向块的一侧开设有贯通其上下两个端面的安装槽，升降气缸沿竖直方向置于安装槽内，安装槽的下方设有升降气缸固定板，升降气缸固定板通过螺丝连接在导向块的下端部，升降气缸通过螺丝紧固在升降气缸固定板上，导向杆设有两个，两个所述导向杆对称设置在升降气缸的两侧，导向杆竖直穿插在导向块上，限位板呈U型，限位板设置于两个导向杆的上方，两个导向杆的顶部固定在限位板内，两个导向杆和升降气缸的伸缩杆下端安装有水平设置的抓取组件固定板，抓取组件连接在该抓取组件固定板下方；抓取组件还包括一总装板，总装板连接在抓取组件固定板下方，总装板的下方安装有气夹，两个活动夹臂安装在气夹的两个夹头上。

进一步的，两个固定夹臂分别安装在气夹的一侧，气夹两个侧面上分别设有一个固定夹臂安装板，固定夹臂安装板呈L型，固定夹臂安装板的竖直一端通过螺丝安装在气夹上，固定夹臂安装在固定夹臂安装板的水平一端下方。

进一步的，固定夹臂包括立方块和长杆，立方块通过螺丝固定在固定夹臂安装板水平一端下方，长杆呈矩形，长杆的上端焊接有螺纹杆，立方块下方开设有与螺纹杆配合的螺纹孔。

进一步的，长杆的下端内侧边沿上设有圆角部；两个活动夹臂的下端设有向内延伸的托块；两个固定夹臂安装板的水平一端上方均安装有一个沿竖直方向设置的下料气缸，下料气缸的输出杆穿过固定夹臂安装板。

有益效果：本发明的一种多工位同步转运机器人，采用驱动电机提供动力，利用涡轮蜗杆减速机构减速增矩后驱动转盘步进式转动，带动四个悬臂下方的抓取机械手在四个工位上同步移动，进而实现工件的转移，配合上其它的装置，能够实现自动化的加工；抓取机械手采用的是两个固定夹臂和两个活动夹臂相配合的方式，两个活动夹臂在下降前处于张开状态，两个固定夹臂之间的距离略微小于工件的宽度，升降组件驱动其下降后，两个固定夹臂被工件强行撑开，从而相对的使两个固定夹臂被夹设在两个固定夹臂上，最后升降组件驱动工件升起，两个活动夹臂在工件脱离放置面后将工件夹紧，通过四个点的夹持能够将工件紧固，有效防止其脱落，并且在两个活动夹臂的下端均设有向内延伸的托块，托块将工件的下方脱住，能够进一步的保证工件不会脱落。

附图说明

图1为机器人的立体结构示意图；

图2为机器人的装配示意图；

图3为抓取机械手的立体结构示意图；

图4为抓取机械手的侧视示意图；

图5为抓取机械手的正视示意图。

附图标记说明：机架1，支撑腿1a,支撑板1b,连接腿1c,底板1d,涡轮蜗杆减速机构2，驱动电机3，同步带4，转盘5，连接部5a,悬臂6，连接边6a，抓取机械手7，固定块7a，固定夹臂8a，立方块8a1，长杆8a2，圆角部8a21，螺纹杆8a3，活动夹臂8b，托块8b1，总装板8c，气夹8d，固定夹臂安装板8d1，导向块9a，安装槽9a1，导向杆9b，限位板9c，升降气缸9d，升降气缸固定板9e，抓取组件固定板9f，工件10,固定环11,加强板12，下料气缸13。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施例做进一步详细描述：

参照图1至图5所示的一种多工位同步转运机器人，包括机架1，机架1的顶部设有涡轮蜗杆减速机构2，机架1上位于涡轮蜗杆减速机构2的下方设有驱动电机3，驱动电机3通过同步带4与涡轮蜗杆减速机构2的输入轴传动连接，涡轮蜗杆减速机构2的输出轴上连接有转盘5，转盘5上设有四个沿周向分布的向外伸出的悬臂6，悬臂6的伸出端上安装有抓取机械手7，抓取机械手7包括抓取组件和升降组件，抓取组件包括两个固定夹臂8a以及两个活动夹臂8b，两个固定夹臂8a和两个活动夹臂8b分布在一个棱形的四个角上，并且两个固定夹臂8a相对设置，两个活动夹臂8b相对设置，两个活动夹臂8b通过气动控制能够对向移动或者背向移动进行张夹，升降组件与抓取组件传动连接以用于驱动抓取组件竖直升降。

本发明采用驱动电机3提供动力，利用涡轮蜗杆减速机构2减速增矩后驱动转盘5步进式转动，带动四个悬臂6下方的抓取机械手7在四个工位上同步移动，进而实现工件10的转移，配合上其它的装置，能够实现自动化的加工；抓取机械手7采用的是两个固定夹臂8a和两个活动夹臂8b相配合的方式，两个活动夹臂8b在下降前处于张开状态，两个固定夹臂8a之间的距离略微小于工件10的宽度，升降组件驱动其下降后，两个固定夹臂8a被工件10强行撑开，相对的使两个固定夹臂8a被夹设在两个固定夹臂8a上，最后升降组件驱动工件10升起，两个活动夹臂8b在工件10脱离放置面后夹设在工件10上，进一步的对其进行固定。

具体的，机架1包括四个呈矩形分布的支撑腿1a，四个支撑腿1a的顶部焊接固定有一个水平设置的支撑板1b，四个支撑腿1a上还设有两组连接支架，两组连接支架分布在不同的高度上，以用于增加机架1的稳定性，每组连接支架均包括四个连接腿1c，相邻两个支撑腿1a之间均设有一个所述连接腿1c，连接腿1c与支撑腿1a之间通过焊接固定，以使安装更加稳固。

具体的，为了进一步的增加机架1的稳定性，四个支撑腿1a的底部焊接固定有一个水平设置的底板1d，底板1d的面积大于四个支撑腿1a合围所形成的水平面投影的面积，通过底板1d增加机架1与地面的接触面积，以实现增加稳固型的目的。

具体的，底板1d的四个角上分别开设有一个光孔，底板1d通过地脚螺栓穿过底板1d上的光孔将其与地面固定连接，以使机架1更加稳固。

机架1足够稳固的情况下，才能保证抓取机械手7的准确性。

具体的，转盘5的中心处设立有一个空心管状结构的连接部5a，四个悬臂6围绕所述连接部5a设置，悬臂6下部通过螺丝连接固定在转盘5的上端面，四个悬臂6的上部通过螺丝安装有一个固定环11，固定环11与连接部5a同轴设置，固定环11通过螺丝连接固定在连接部5a的上端面。

具体的，悬臂6呈长方体状，悬臂6的中间为空心结构，以减小重量。

具体的，悬臂6的上端面两侧边沿以及下端面两侧边沿均向外侧水平延伸形成四个连接边6a，用于安装固定环11的螺丝螺接在四个悬臂6的与其配合的上部的两个连接边6a上，悬臂6通过螺丝穿过其下部的两个连接边6a后与转盘5螺纹连接，将悬臂6紧固的安装在转盘5上，连接边6a的设计，是为了将紧固用的螺丝暴露在外部，以方便人工安装。

具体的，相邻两个悬臂6的下方之间安装有加强板12，加强板12通过螺丝安装在悬臂6下部的一个连接边6a上，加强板12的设计是保证四个悬臂6整体更加稳固。

具体的，抓取机械手7还包括固定块7a，固定块7a与悬臂6的前端面固定连接，升降组件安装在所述固定块7a上，抓取组件安装在升降组件的输出端上。

具体的，升降组件包括导向块9a、导向杆9b、限位板9c和升降气缸9d，导向块9a呈立方形，导向块9a的一侧开设有贯通其上下两个端面的安装槽9a1，升降气缸9d沿竖直方向置于安装槽9a1内，安装槽9a1的下方设有升降气缸固定板9e，升降气缸固定板9e通过螺丝连接在导向块9a的下端部，升降气缸9d通过螺丝紧固在升降气缸固定板9e上，导向杆9b设有两个，两个所述导向杆9b对称设置在升降气缸9d的两侧，导向杆9b竖直穿插在导向块9a上，限位板9c呈U型，限位板9c设置于两个导向杆9b的上方，两个导向杆9b的顶部固定在限位板9c内，两个导向杆9b和升降气缸9d的伸缩杆下端安装有水平设置的抓取组件固定板9f，抓取组件连接在该抓取组件固定板9f下方。

具体的，抓取组件包括一总装板8c，总装板8c连接在抓取组件固定板9f下方，总装板8c的下方安装有气夹8d，两个活动夹臂8b安装在气夹8d的两个夹头上，通过气夹8d驱动两个活动夹臂8b张夹。

具体的，两个固定夹臂8a分别安装在气夹8d的一侧，气夹8d两个侧面上分别设有一个固定夹臂安装板8d1，固定夹臂安装板8d1呈L型，固定夹臂安装板8d1的竖直一端通过螺丝安装在气夹8d上，固定夹臂8a安装在固定夹臂安装板8d1的水平一端下方。

具体的，固定夹臂8a包括立方块8a1和长杆8a2，立方块8a1通过螺丝固定在固定夹臂安装板8d1水平一端下方，长杆8a2呈矩形，长杆8a2的上端焊接有螺纹杆8a3，立方块8a1下方开设有与螺纹杆8a3配合的螺纹孔。

具体的，在长杆8a2的下端内侧边沿上设有圆角部8a21，抓取组件下降时，圆角部8a21与工件10的边沿接触后，能够自然的向外扩张，将工件10夹紧。

两个固定夹臂8a将工件10夹住后，通过气夹8d驱动两个活动夹臂8b将工件10夹紧，为了防止工件10下坠、脱落，在两个活动夹臂8b的下端设有向内延伸的托块8b1,可以很好的托住工件10，保证了夹取运行过程中的稳定。

抓取组件将工件10放下，是通过两个活动夹臂8b松开后，工件10通过自身重力缓慢从两个固定夹臂8a之间滑落实现的，但是由于完全靠自身重力滑落，放料的过程太过缓慢，因此在两个固定夹臂安装板8d1的水平一端上方均安装有一个沿竖直方向设置的下料气缸13，下料气缸13的输出杆穿过固定夹臂安装板8d1，通过下料气缸13的输出杆伸出，能够在放料时，推动工件10快速下落，提高了机器运作的整体效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims

1.一种多工位同步转运机器人，其特征在于：包括机架（1），机架（1）的顶部设有涡轮蜗杆减速机构（2），机架（1）上位于涡轮蜗杆减速机构（2）的下方设有驱动电机（3），驱动电机（3）通过同步带（4）与涡轮蜗杆减速机构（2）的输入轴传动连接，涡轮蜗杆减速机构（2）的输出轴上连接有转盘（5），转盘（5）上设有四个沿周向分布的向外伸出的悬臂（6），悬臂（6）的伸出端上安装有抓取机械手（7），抓取机械手（7）包括抓取组件和升降组件，抓取组件包括两个固定夹臂（8a）以及两个活动夹臂（8b），两个固定夹臂（8a）和两个活动夹臂（8b）分布在一个棱形的四个角上，并且两个固定夹臂（8a）相对设置，两个活动夹臂（8b）相对设置，两个活动夹臂（8b）通过气动控制能够对向移动或者背向移动进行张夹，升降组件与抓取组件传动连接以用于驱动抓取组件竖直升降；

抓取组件还包括一总装板（8c），总装板（8c）的下方安装有气夹（8d），两个活动夹臂（8b）安装在气夹（8d）的两个夹头上；

两个固定夹臂（8a）分别安装在气夹（8d）的一侧，气夹（8d）两个侧面上分别设有一个固定夹臂安装板（8d1），固定夹臂安装板（8d1）呈L型，固定夹臂安装板（8d1）的竖直一端通过螺丝安装在气夹（8d）上，固定夹臂（8a）安装在固定夹臂安装板（8d1）的水平一端下方；

固定夹臂（8a）包括立方块（8a1）和长杆（8a2），立方块（8a1）通过螺丝固定在固定夹臂安装板（8d1）水平一端下方，长杆（8a2）呈矩形，长杆（8a2）的上端焊接有螺纹杆（8a3），立方块（8a1）下方开设有与螺纹杆（8a3）配合的螺纹孔；

长杆（8a2）的下端内侧边沿上设有圆角部（8a21）；

两个固定夹臂（8a）之间的距离略微小于工件（10）的宽度，升降组件驱动其下降后，两个固定夹臂（8a）被工件（10）强行撑开，相对的使工件（10）的两侧面被夹设在两个固定夹臂（8a）上。

2.根据权利要求1所述的一种多工位同步转运机器人，其特征在于：机架（1）包括四个呈矩形分布的支撑腿（1a），四个支撑腿（1a）的顶部焊接固定有一个水平设置的支撑板（1b），四个支撑腿（1a）上还设有两组连接支架，两组连接支架分布在不同的高度上，每组连接支架均包括四个连接腿（1c），相邻两个支撑腿（1a）之间均设有一个所述连接腿（1c），连接腿（1c）与支撑腿（1a）之间通过焊接固定。

3.根据权利要求2所述的一种多工位同步转运机器人，其特征在于：四个支撑腿（1a）的底部焊接固定有一个水平设置的底板（1d），底板（1d）的面积大于四个支撑腿（1a）合围所形成的水平面投影的面积，底板（1d）的四个角上分别开设有一个光孔，底板（1d）通过地脚螺栓穿过底板（1d）上的光孔将其与地面固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种多工位同步转运机器人，其特征在于：转盘（5）的中心处设立有一个空心管状结构的连接部（5a），四个悬臂（6）围绕所述连接部（5a）设置，悬臂（6）下部通过螺丝连接固定在转盘（5）的上端面，四个悬臂（6）的上部通过螺丝安装有一个固定环（11），固定环（11）与连接部（5a）同轴设置，固定环（11）通过螺丝连接固定在连接部（5a）的上端面。

5.根据权利要求4所述的一种多工位同步转运机器人，其特征在于：悬臂（6）呈长方体状，悬臂（6）的中间为空心结构；

悬臂（6）的上端面两侧边沿以及下端面两侧边沿均向外侧水平延伸形成四个连接边（6a），用于安装固定环（11）的螺丝螺接在四个悬臂（6）的与其配合的上部的两个连接边（6a）上，悬臂（6）通过螺丝穿过其下部的两个连接边（6a）后与转盘（5）螺纹连接，将悬臂（6）紧固的安装在转盘（5）上。

6.根据权利要求5所述的一种多工位同步转运机器人，其特征在于：相邻两个悬臂（6）的下方之间安装有加强板（12），加强板（12）通过螺丝安装在悬臂（6）下部的一个连接边（6a）上。

7.根据权利要求6所述的一种多工位同步转运机器人，其特征在于：升降组件包括导向块（9a）、导向杆（9b）、限位板（9c）和升降气缸（9d），导向块（9a）呈立方形，导向块（9a）的一侧开设有贯通其上下两个端面的安装槽（9a1），升降气缸（9d）沿竖直方向置于安装槽（9a1）内，安装槽（9a1）的下方设有升降气缸固定板（9e），升降气缸固定板（9e）通过螺丝连接在导向块（9a）的下端部，升降气缸（9d）通过螺丝紧固在升降气缸固定板（9e）上，导向杆（9b）设有两个，两个所述导向杆（9b）对称设置在升降气缸（9d）的两侧，导向杆（9b）竖直穿插在导向块（9a）上，限位板（9c）呈U型，限位板（9c）设置于两个导向杆（9b）的上方，两个导向杆（9b）的顶部固定在限位板（9c）内，两个导向杆（9b）和升降气缸（9d）的伸缩杆下端安装有水平设置的抓取组件固定板（9f），抓取组件连接在该抓取组件固定板（9f）下方；总装板（8c）连接在抓取组件固定板（9f）下方。

8.根据权利要求7所述的一种多工位同步转运机器人，其特征在于：两个活动夹臂（8b）的下端设有向内延伸的托块（8b1）；两个固定夹臂安装板（8d1）的水平一端上方均安装有一个沿竖直方向设置的下料气缸（13），下料气缸（13）的输出杆穿过固定夹臂安装板（8d1）。