CN109748089B - 一种倒挂桁架机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光纤预制棒自动化生产领域，具体地说是一种倒挂桁架机器人，其中桁架Y轴架体设于桁架X轴架体下方，在桁架X轴架体上设有X轴驱动机构，且桁架Y轴架体通过X轴驱动机构驱动沿着X轴向移动，在桁架Y轴架体上设有Y轴移动座和Y轴驱动机构，桁架Z轴架体与Y轴移动座沿着Z轴方向滑动连接，且Y轴移动座通过所述Y轴驱动机构驱动沿着Y轴向移动，在桁架Z轴架体内设有Z轴驱动机构，桁架Z轴架体通过Z轴驱动机构驱动沿着Z轴方向升降，在桁架Z轴架体底端设有T轴旋转驱动机构，桁架T轴与所述桁架Z轴架体底端相连并通过所述T轴旋转驱动机构驱动沿着水平面旋转，抓手安装在桁架T轴的自由端。本发明提高了预制棒的搬运效率，并且采用倒挂安装形式，实现多层厂房也可以安装桁架机器人。
Description
技术领域
本发明涉及光纤预制棒自动化生产领域，具体地说是一种倒挂桁架机器人。
背景技术
传统光纤行业中，预制棒主要依靠人力在各工序设备之间转运，工人劳动强度较大，且搬运效率较低。另外由于预制棒设备高度较高，上下棒高度一般相当于二层楼的高度，如果在地面安装机械手等搬运装置，也很难满足实际生产要求，而且还会占用较多的生产空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种倒挂桁架机器人，实现光纤行业预制棒的自动化搬运，降低工人的劳动强度，大大提高预制棒的搬运效率和生产的自动化水平，另外采用倒挂安装形式，可实现多层厂房可以安装桁架机器人，打破了桁架只能在地面安装的传统定式。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种倒挂桁架机器人，包括桁架X轴架体、X轴驱动机构、桁架Y轴架体、Y轴移动座、Y轴驱动机构、桁架Z轴架体、Z轴驱动机构、桁架T轴、T轴旋转驱动机构和抓手，其中桁架Y轴架体设置于所述桁架X轴架体下方，在所述桁架X轴架体上设有X轴驱动机构，且所述桁架Y轴架体通过所述X轴驱动机构驱动沿着X轴向移动，在所述桁架Y轴架体上设有Y轴移动座和Y轴驱动机构，且所述Y轴移动座通过所述Y轴驱动机构驱动沿着Y轴向移动，所述桁架Z轴架体与所述Y轴移动座沿着竖直的Z轴方向滑动连接，在所述桁架Z轴架体内设有Z轴驱动机构，且所述桁架Z轴架体通过所述Z轴驱动机构驱动沿着Z轴方向升降，在所述桁架Z轴架体底端设有T轴旋转驱动机构，所述桁架T轴与所述桁架Z轴架体底端相连并通过所述T轴旋转驱动机构驱动旋转，抓取工件的抓手安装在所述桁架T轴的自由端。
所述桁架X轴架体设有X轴侧梁，且在所述X轴侧梁上对称设有多个X轴移动座，所述桁架Y轴架体设有多个Y轴悬挂梁，且所述多个Y轴悬挂梁与所述多个X轴移动座一一对应连接，在每个X轴移动座下方均设有X轴驱动机构。
所述X轴驱动机构包括X轴驱动电机、齿轮和X轴齿条，所述X轴齿条安装在所述X轴侧梁上，所述X轴驱动电机安装在Y轴悬挂梁上端部且输出轴上设有与所述X轴齿条啮合的齿轮。
所述X轴侧梁上设有X轴导轨，在所述X轴移动座上设有承重轮和导向轮，且所述承重轮与所述X轴导轨的上表面滚动接触，两个导向轮分别与所述X轴导轨两侧面滚动接触。
所述桁架Y轴架体包括多个Y轴悬挂梁和桁架Y轴，且所述桁架Y轴通过所述多个Y轴悬挂梁安装在桁架X轴架体上，所述Y轴移动座与桁架Y轴滑动连接，在所述桁架Y轴内设有Y轴驱动机构。
所述Y轴驱动机构包括Y轴丝杠和Y轴驱动电机，所述Y轴丝杠通过所述Y轴驱动电机驱动旋转，在所述Y轴移动座上设有与所述Y轴丝杠配合的丝母。
所述Z轴驱动机构包括Z轴驱动电机、Z轴丝杠和Z轴传动机构，所述Z轴丝杠通过所述Z轴驱动电机驱动旋转，所述Z轴驱动电机通过所述Z轴传动机构传递转矩，在所述Y轴移动座上设有与所述Z轴丝杠配合的丝母。
所述T轴旋转驱动机构包括T轴驱动电机和减速机，所述桁架T轴通过所述T轴驱动电机驱动转动，所述T轴驱动电机通过所述减速机传递转矩。
所述桁架X轴架体上方设有固定件和X轴悬挂架，所述固定件固装于工厂顶棚上，所述桁架X轴架体通过多个X轴悬挂架安装在所述固定件上。
本发明的优点与积极效果为：
1、本发明用于光纤预制棒在设备之间转运，可沿X、Y向实现平动，沿Z向实现竖直运动，T轴实现转动，从而实现在三维空间内搬运预制棒，大大提高了预制棒的搬运效率，降低了工人劳动强度。
2、本发明采用倒挂安装形式，打破了桁架只能在地面安装的定式，实现了多层厂房也可以安装桁架机器人。
3、本发明结构可靠、安装方便且运行平稳。
4、本发明制造、安装、运行维护成本低，适合在行业内大量推广普及，一次安装长期使用，能够在产过程中替代人工劳动，提升生产的无人化和自动化水平，降低企业生产运行管理成本，有效提升产品竞争力。
附图说明
图1为本发明的主视图，
图2为图1中本发明的左视图，
图3为图1中的I处放大图，
图4为图2中的Ⅱ处放大图，
图5为图1中本发明的右视图，
图6为图5中的Ⅲ处放大图，
图7为图1中的桁架Z轴架体内部结构示意图。
其中，1为固定件，2为X轴悬挂架，3为桁架X轴架体，31为X轴侧梁，32为横梁，4为X轴驱动机构，41为X轴驱动电机，42为齿轮，43为X轴齿条，44为X轴导轨，45为导向轮，46为X轴移动座，47为承重轮，5为Z轴导轨，6为桁架Y轴架体，61为Y轴悬挂梁，62为桁架Y轴，63为Y轴导轨，7为桁架Z轴架体，8为桁架T轴，9为抓手，10为Y轴驱动机构，101为Y轴丝杠，102为Y轴驱动电机，11为Y轴移动座，12为Z轴驱动机构，121为Z轴驱动电机，122为Z轴丝杠，123为Z轴传动机构，13为T轴旋转驱动机构，131为T轴驱动电机，132为减速机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～7所示，本发明包括固定件1、X轴悬挂架2、桁架X轴架体3、X轴驱动机构4、桁架Y轴架体6、Y轴移动座11、Y轴驱动机构10、桁架Z轴架体7、Z轴驱动机构12、桁架T轴8、T轴旋转驱动机构13和抓手9，其中所述固定件1固装于工厂任一层的顶棚上，桁架X轴架体3设置于所述固定架1下方，并且所述桁架X轴架体3通过多个X轴悬挂架2安装在所述固定件1上，本实施例中，所述固定件1为工字钢，桁架Y轴架体6设置于所述桁架X轴架体3下方，并且在所述桁架X轴架体3上设有X轴驱动机构4，所述桁架Y轴架体6通过所述X轴驱动机构4驱动沿着X轴向移动，如图5所示，在所述桁架Y轴架体6上设有Y轴移动座11和Y轴驱动机构10，且所述Y轴移动座11通过所述Y轴驱动机构10驱动沿着Y轴向移动，所述桁架Z轴架体7与所述Y轴移动座11沿着竖直的Z轴方向滑动连接，所述Y轴移动座11即带动所述桁架Z轴架体7沿着Y轴向移动，并且如图7所示，在所述桁架Z轴架体7内设有Z轴驱动机构12，所述桁架Z轴架体7即通过所述Z轴驱动机构12驱动沿着Z轴方向升降，在所述桁架Z轴架体7底端设有T轴旋转驱动机构13，所述桁架T轴8与所述桁架Z轴架体7底端转动相连并通过所述T轴旋转驱动机构13驱动沿着水平面旋转，用于抓取工件的抓手9安装在所述桁架T轴8的自由端，所述抓手9为本领域公知技术。
如图1～4所示，所述桁架X轴架体3包括两侧的X轴侧梁31以及设置于两个X轴侧梁31之间的横梁32，所述X轴悬挂架2上端与所述固定件1固连，下端与所述X轴侧梁31固连，在所述桁架X轴架体3两侧的X轴侧梁31上对称设有多个X轴移动座46，所述桁架Y轴架体6包括多个Y轴悬挂梁61和桁架Y轴62，且所述多个Y轴悬挂梁61与所述多个X轴移动座46一一对应连接，在每一X轴侧梁31上的X轴移动座46下方均设有X轴驱动机构4，所述X轴移动座46即通过所述X轴驱动机构4驱动移动，本实施例中，在所述桁架Y轴架体6设有四个Y轴悬挂梁61，在所述桁架X轴架体3两侧的X轴侧梁31上各设有两个X轴移动座46，在每一X轴侧梁31上的两个X轴移动座46下方均设有X轴驱动机构4，所述四个Y轴悬挂梁61上端分别与所述各个X轴移动座46一一对应连接，下端与桁架Y轴62相连，整个Y轴架体6即通过各个X轴移动座46同步移动带动沿着X轴移动。
如图3～4所示，所述X轴驱动机构4包括X轴驱动电机41、齿轮42和X轴齿条43，所述X轴齿条43安装在所述X轴侧梁31上，所述X轴驱动电机41安装在相应的Y轴悬挂梁61上且输出轴上设有与所述X轴齿条43啮合的齿轮42，本实施例中，所述X轴驱动电机41为带减速机的伺服电机，所述X轴移动座46与所述X轴侧梁31滑动连接，其中所述X轴侧梁31上设有X轴导轨44，在所述X轴移动座46上设有承重轮47和导向轮45，承重轮47与所述X轴导轨44的上表面滚动接触，两个导向轮45分别与所述X轴导轨44两侧面滚动接触起到导向作用。
如图1～2和图5～6所示，所述桁架Y轴62通过所述多个Y轴悬挂梁61安装在桁架X轴架体3上，且所述桁架Y轴62与所述Y轴移动座11滑动连接，如图5所示，在所述桁架Y轴62上设有Y轴导轨63，在所述Y轴移动座11上设有与所述Y轴导轨63配合的滑块，在所述桁架Y轴62内设有Y轴驱动机构10，所述Y轴驱动机构10包括Y轴丝杠101和Y轴驱动电机102，所述Y轴丝杠101两端通过轴承支承安装在所述桁架Y轴62内，所述Y轴丝杠101通过所述Y轴驱动电机102驱动旋转，在所述Y轴移动座11上设有与所述Y轴丝杠101配合的丝母，所述Y轴移动座11即通过所述Y轴驱动电机102驱动沿着Y向移动。
所述桁架Z轴架体7安装在所述Y轴移动座11上，且所述桁架Z轴架体7与所述Y轴移动座11沿着竖直的Z轴方向滑动连接，如图2所示，在所述桁架Z轴架体7上设有Z轴导轨5，在所述Y轴移动座11上设有与所述Z轴导轨5配合的滑块，如图7所示，在所述桁架Z轴架体7内设有Z轴驱动机构12，所述Z轴驱动机构12包括Z轴驱动电机121、Z轴丝杠122和Z轴传动机构123，所述Z轴丝杠122通过所述Z轴驱动电机121驱动旋转，且所述Z轴驱动电机121通过所述Z轴传动机构123传递转矩，在所述Y轴移动座11上设有与所述Z轴丝杠122配合的丝母。本实施例中，所述Z轴传动机构123为齿轮传动机构。
如图7所示，在所述桁架Z轴架体7底端设有T轴旋转驱动机构13，所述T轴旋转驱动机构13包括相连的T轴驱动电机131和减速机132，所述桁架T轴8与所述减速机132的输出端固连，所述桁架T轴8即通过所述T轴驱动电机131驱动旋转，且所述T轴驱动电机131通过所述减速机132传递转矩。
本发明的工作原理为：
本发明的桁架X轴架体3通过X轴悬挂架2安装在固定件1上，可实现调节直线度、平行度功能，桁架Y轴架体6设置于所述桁架X轴架体3下方，并且在所述桁架X轴架体3上设有X轴驱动机构4，所述桁架Y轴架体6通过所述X轴驱动机构4驱动沿着X轴向移动，在所述桁架Y轴架体6上设有Y轴移动座11和Y轴驱动机构10，且所述Y轴移动座11通过所述Y轴驱动机构10驱动沿着Y轴向移动，并带动所述桁架Z轴架体7沿着Y轴向移动，所述桁架Z轴架体7与所述Y轴移动座11沿着竖直的Z轴方向滑动连接，并且在所述桁架Z轴架体7内设有Z轴驱动机构12，所述桁架Z轴架体即通过所述Z轴驱动机构12驱动沿着Z轴方向升降，在所述桁架Z轴架体7底端设有T轴旋转驱动机构13驱动桁架T轴8沿着水平面实现±180°旋转，用于抓取工件的抓手9安装在所述桁架T轴8的自由端，可实现三个方向平动浮动和两个方向摆动浮动。
Claims (3)
1.一种倒挂桁架机器人，其特征在于：包括桁架X轴架体(3)、X轴驱动机构(4)、桁架Y轴架体(6)、Y轴移动座(11)、Y轴驱动机构(10)、桁架Z轴架体(7)、Z轴驱动机构(12)、桁架T轴(8)、T轴旋转驱动机构(13)和抓手(9)，其中桁架Y轴架体(6)设置于所述桁架X轴架体(3)下方，在所述桁架X轴架体(3)上设有X轴驱动机构(4)，且所述桁架Y轴架体(6)通过所述X轴驱动机构(4)驱动沿着X轴向移动，在所述桁架Y轴架体(6)上设有Y轴移动座(11)和Y轴驱动机构(10)，且所述Y轴移动座(11)通过所述Y轴驱动机构(10)驱动沿着Y轴向移动，所述桁架Z轴架体(7)与所述Y轴移动座(11)沿着竖直的Z轴方向滑动连接，在所述桁架Z轴架体(7)内设有Z轴驱动机构(12)，且所述桁架Z轴架体(7)通过所述Z轴驱动机构(12)驱动沿着Z轴方向升降，在所述桁架Z轴架体(7)底端设有T轴旋转驱动机构(13)，所述桁架T轴(8)与所述桁架Z轴架体(7)底端相连并通过所述T轴旋转驱动机构(13)驱动旋转，抓取工件的抓手(9)安装在所述桁架T轴(8)的自由端；
所述桁架X轴架体(3)设有X轴侧梁(31)，且在所述X轴侧梁(31)上对称设有多个X轴移动座(46)，所述桁架Y轴架体(6)设有多个Y轴悬挂梁(61)，且所述多个Y轴悬挂梁(61)与所述多个X轴移动座(46)一一对应连接，在每个X轴移动座(46)下方均设有X轴驱动机构(4)；
所述X轴驱动机构(4)包括X轴驱动电机(41)、齿轮(42)和X轴齿条(43)，所述X轴齿条(43)安装在所述X轴侧梁(31)上，所述X轴驱动电机(41)安装在Y轴悬挂梁(61)上端部且输出轴上设有与所述X轴齿条(43)啮合的齿轮(42)；
所述X轴侧梁(31)上设有X轴导轨(44)，在所述X轴移动座(46)上设有承重轮(47)和导向轮(45)，且所述承重轮(47)与所述X轴导轨(44)的上表面滚动接触，两个导向轮(45)分别与所述X轴导轨(44)两侧面滚动接触；
所述桁架X轴架体(3)上方设有固定件(1)和X轴悬挂架(2)，所述固定件(1)固装于工厂顶棚上，所述桁架X轴架体(3)通过多个X轴悬挂架(2)安装在所述固定件(1)上；
桁架Y轴架体(6)包括多个Y轴悬挂梁(61)和桁架Y轴(62)，且所述桁架Y轴(62)通过所述多个Y轴悬挂梁(61)安装在桁架X轴架体(3)上，所述Y轴移动座(11)与桁架Y轴(62)滑动连接，在所述桁架Y轴(62)内设有Y轴驱动机构(10)；
所述T轴旋转驱动机构(13)包括T轴驱动电机(131)和减速机(132)，所述桁架T轴(8)通过所述T轴驱动电机(131)驱动转动，所述T轴驱动电机(131)通过所述减速机(132)传递转矩。
2.根据权利要求1所述的倒挂桁架机器人，其特征在于：所述Y轴驱动机构(10)包括Y轴丝杠(101)和Y轴驱动电机(102)，所述Y轴丝杠(101)通过所述Y轴驱动电机(102)驱动旋转，在所述Y轴移动座(11)上设有与所述Y轴丝杠(101)配合的丝母。
3.根据权利要求1所述的倒挂桁架机器人，其特征在于：所述Z轴驱动机构(12)包括Z轴驱动电机(121)、Z轴丝杠(122)和Z轴传动机构(123)，所述Z轴丝杠(122)通过所述Z轴驱动电机(121)驱动旋转，所述Z轴驱动电机(121)通过所述Z轴传动机构(123)传递转矩，在所述Y轴移动座(11)上设有与所述Z轴丝杠(122)配合的丝母。
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