CN111360799A - 一种用于3c行业的伸缩式多轴机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于3C行业的伸缩式多轴机器人，包括回转基座单元、竖直回转手臂单元、横向手臂单元、横向伸缩单元、竖直伸缩单元和抓取装置；回转基座单元与竖直回转手臂单元转动连接；竖直回转手臂单元与横向手臂单元相连接；横向伸缩单元与横向手臂单元滑动连接；竖直伸缩单元与横向伸缩单元相连接，竖直伸缩单元可在竖直方向伸缩。本发明提供的伸缩式多轴机器人，通过横向手臂单元和横向伸缩单元，使得机器人具有较大的工作回转半径，同时占地空间较小；并且，通过竖直伸缩单元，实现了对抓取装置竖直位置的调节，从而使得抓取装置可在回转半径内的任意位置实现物料的抓取；再者，本发明的结构相对六轴机器人，结构简单可靠，易于维修和调试。

Description

一种用于3C行业的伸缩式多轴机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术设备领域，特别涉及一种用于3C行业的伸缩式多轴机器人。

背景技术

在当代工业中，机器人指能自动执行任务的人造机器装置，用以取代或协助人类工作，随着工业的逐步升级，机器人即将成为企业转型升级的关键。

现有技术中，具有各种类型的机器人，例如常见的六关节工业机器人，又称六轴机器人，六关节工业机器人具有较高的自由度，但是占地空间大，且工作范围属于弧度范围，某些空间不能充分利用，即工作范围较为有限；再者，六关节工业机器人结构复杂，维护成本较高，且它具有多个回转角度，不易于工程师调试定位，尤其是涉及到平板手机等工业领域的3C产品搬运与回转工作，因为3C产品属于易碎薄片产品，其材质包括玻璃、微晶玻璃、蓝宝石、陶瓷等材料，如果调试不当，容易导致高附加值的3C产品在取放过程中发生意外损坏；又例如现有技术中的直角坐标机械手，直角坐标机械手可以解决空间利用率问题，但是其占地空间很大，如此导致工厂的土地成本较高。

现有技术中的机器人存在着占用空间大，工作范围有限，且设备复杂不易维修调试的问题。

发明内容

为解决现有的机器人占用空间大，工作范围有限，且设备复杂不易维修调试的问题，本发明现提供一种用于3C行业的伸缩式多轴机器人，包括回转基座单元、竖直回转手臂单元、横向手臂单元、横向伸缩单元、竖直伸缩单元和抓取装置；所述回转基座单元与所述竖直回转手臂单元转动连接；所述竖直回转手臂单元与所述横向手臂单元相连接；所述横向伸缩单元与所述横向手臂单元滑动连接；所述竖直伸缩单元与所述横向伸缩单元相连接，且所述竖直伸缩单元可沿着垂直横向伸缩单元的方向竖直伸缩。

进一步地，所述回转基座单元上设有回转支承和用于驱动回转支承转动的第一动力源，所述回转基座单元通过所述回转支承与所述竖直回转手臂单元相连接。

进一步地，所述竖直回转手臂单元通过紧固件与所述横向手臂单元相连接。

进一步地，所述横向手臂单元上设有直线导轨和用于驱动所述横向伸缩单元横向滑动的第二动力源，横向伸缩单元通过所述直线导轨与所述横向手臂单元滑动连接。

进一步地，所述第二动力源通过滚珠丝杠驱动所述横向伸缩单元横向滑动。

进一步地，所述竖直伸缩单元设于所述横向伸缩单元远离竖直回转手臂单元的一端。

进一步地，所述横向伸缩单元上设有用于驱动所述竖直伸缩单元竖直滑动的第三动力源。

进一步地，所述第三动力源的输出端通过齿轮齿条与所述竖直伸缩单元相连接。

进一步地，所述竖直伸缩单元的底部设有用于驱动所述抓取装置旋转的第四动力源，所述竖直伸缩单元通过所述第四动力源与所述抓取装置相连接。

进一步地，所述抓取装置采用机械夹爪或吸盘中的任一种。

本发明提供的用于3C行业的伸缩式多轴机器人，通过设有回转基座单元、竖直回转手臂单元、横向手臂单元和横向伸缩单元，从而使得本机器人具有较大的工作回转半径；且通过设有竖直伸缩单元，实现了对抓取装置竖直位置的调节；通过设有上述单元，从而使得抓取装置能够在回转半径内实现物料的抓取，在占用较小的空间前提下，极大地扩展了工作范围；本发明通过竖直回转单元、横向伸缩单元和竖直伸缩单元实现了物料的抓取，相比于六轴机器人，结构较为简单，且本发明各个伸缩方向对应空间的X、Y和Z轴，更易于调试。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是伸缩式多轴机器人(初始位置)的轴测图；

图2是伸缩式多轴机器人(初始位置)的前视图；

图3是伸缩式多轴机器人(初始位置)的俯视图；

图4是伸缩式多轴机器人(初始位置)的左视图；

图5是伸缩式多轴机器人(伸展状态)的轴测图；

图6是伸缩式多轴机器人(伸展状态)的前视图；

图7是伸缩式多轴机器人(伸展状态)的俯视图；

图8是伸缩式多轴机器人(伸展状态)的左视图；

图9是伸缩式多轴机器人(初始位置)的后视图；

图10是伸缩式多轴机器人(初始位置)的前视剖视图；

图11是横向手臂单元的结构示意图；

图12是横向伸缩单元的结构示意图。

附图标记：

01回转基座单元 02横向手臂单元 03竖直回转手臂单元

04横向伸缩单元 05抓取装置 06竖直伸缩单元

11第一动力源 13回转支承 15位置检测信号组件

18第二动力源 21滚珠丝母 22滚珠丝杠

23横向伸缩单元主体 24第三动力源 25竖直伸缩单元主体

27第四动力源 28直线导轨 29滑块

30限位减震件 31限位光电组合件 33限位块

34直线轴承 35直线轴承导向组件

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明现提供一种用于3C行业的伸缩式多轴机器人，包括回转基座单元01、竖直回转手臂单元03、横向手臂单元02、横向伸缩单元04、竖直伸缩单元06和抓取装置05；所述回转基座单元01与所述竖直回转手臂单元03转动连接；所述竖直回转手臂单元03与所述横向手臂单元02相连接；所述横向伸缩单元04与所述横向手臂单元02滑动连接；所述竖直伸缩单元06与所述横向伸缩单元04相连接，且所述竖直伸缩单元06可沿着垂直横向伸缩单元04的方向竖直伸缩。

具体实施时，如图1-图3所示，本发明实施例提供的一种用于3C行业的伸缩式多轴机器人，包括回转基座单元01、竖直回转手臂单元03、横向手臂单元02、横向伸缩单元04、竖直伸缩单元06和抓取装置05；回转基座单元01与竖直回转手臂单元03转动连接，使得竖直回转手臂单元03可沿着回转基座单元01的回转中心旋转；较佳地，回转基座单元01的底部设有运动地脚和固定机构，从而方便人工搬运和布局定位。

竖直回转手臂单元03与横向手臂单元02固定连接，竖直回转手臂单元03从而可带动横向手臂单元02沿着回转基座单元01的回转中心进行360°的回转工作，扩大了横向手臂单元02的工作覆盖面积；横向手臂单元02上设有与之滑动连接的横向伸缩单元04，横向伸缩单元04可沿着横向手臂单元02的手臂方向滑动，从而进一步扩展及机器人的工作覆盖面积；横向伸缩单元04与竖直伸缩单元06滑动连接，竖直伸缩单元06从而可沿着横向伸缩单元04完成竖直方向的伸缩动作；竖直伸缩单元06的末端与抓取装置05相连接，抓取装置05在竖直回转手臂单元03、横向手臂单元02、横向伸缩单元04和竖直伸缩单元06的驱动下运动至物料的抓取点，从而完成物料的取放动作；需要说明的是，本领域技术人员可根据控制需求选用相应的控制系统，从而实现对各个单元的控制，此处不再赘述；较佳地，控制系统等附属配件安装于回转基座单元01的内部，充分利用内部无用空间，使得机器人更加紧凑，减少了占地面积。

实际使用时，如图1和图5所示，竖直回转手臂单元03沿着回转基座单元01的回转中心旋转，并带动横向手臂单元02旋转至预定位置，使得横向手臂单元02位于待抓取物料与回转中心的连接线上；然后横向伸缩单元04沿着横向手臂单元02的手臂方向移动至待抓取物料的正上方；接着竖直伸缩单元06沿着横向伸缩单元04竖直移动，从而带动抓取装置05移动至物料的抓取点位置，通过抓取装置05实现对物料的抓取；最后，通过竖直回转手臂单元03、横向伸缩单元04、竖直伸缩单元06带动抓取装置05转移至物料放置点，从而完成物料的转移堆叠。

本发明提供的用于3C行业的伸缩式多轴机器人，通过设有回转基座单元、竖直回转手臂单元、横向手臂单元和横向伸缩单元，从而使得本机器人具有较大的工作回转半径；且通过设有竖直伸缩单元，实现了对抓取装置竖直位置的调节；通过设有上述单元，从而使得抓取装置能够在回转半径内实现物料的抓取，在占用较小的空间前提下，极大地扩展了工作范围；本发明通过竖直回转单元、横向伸缩单元和竖直伸缩单元实现了物料的抓取，相比于六轴机器人，结构较为简单，且本发明各个伸缩方向对应空间的X、Y和Z轴，更易于调试。

优选地，所述回转基座单元01上设有回转支承13和用于驱动回转支承13转动的第一动力源11，所述回转基座单元01通过所述回转支承13与所述竖直回转手臂单元03相连接。

优选地，所述竖直回转手臂单元03通过紧固件与所述横向手臂单元02相连接。

具体实施时，如图1-图10所示，回转基座单元01上设有回转支承13和第一动力源11；回转基座单元01的主体框架采用方钢焊接而成，使得机器人具有较强的负载能力；而回转基座单元01的上端定位面安装有回转支承13，内部嵌入安装第一动力源11，第一动力源11输出端设有高精度齿轮与其回转支承13啮合传动，实现其高精度动力传送；竖直回转手臂单元03的底部安装面通过紧固件连接在回转支承13的齿轮上，横向手臂单元02通过紧固件与竖直回转手臂单元03相连接；通过第一动力源11驱动回转支承13，带动竖直回转手臂单元03与横向手臂单元02一起做高精度旋转运动，至预定控制位置；通过回转支承13实现连接，使得竖直回转手臂单元03具有较高的控制精度。较佳地，机器人的控制系统设于回转基座单元01的主体框架内，这样既节省占地面积，又方便人工调试与维修。

优选地，所述横向手臂单元02上设有直线导轨28和用于驱动所述横向伸缩单元04横向滑动的第二动力源18，横向伸缩单元04通过所述直线导轨28与所述横向手臂单元02滑动连接。

优选地，所述第二动力源18通过滚珠丝杠22驱动所述横向伸缩单元04横向滑动。

具体实施时，如图11和图12所示，本发明提供一种用于3C行业的伸缩式多轴机器人，所述的横向伸缩单元主体23通过直线轴承导向组件35和直线轴承34与横向伸缩单元主体23滑动连接；横向伸缩单元04位于初始位置状态如图1-图4所示，横向手臂单元02上的两个限位块33与左端的限位减震件30相临近，此时同一端的位置检测信号组件15将位置信号反馈给控制系统，当第二动力源18通过驱动滚珠丝杠22转动，从而驱动滚珠丝母21移动，滚珠丝母21进而带动横向伸缩单元04进行伸展动作，当其运动至横向手臂单元02另一端最大行程位置如图5-图8所示时，另一套位置检测信号组件15得到位置信号，并将位置信号反馈给控制系统，这样即完成机器人横向伸缩单元04的伸展动作，在机器人工作时，横向伸缩单元04通过第二动力源18完成往复伸缩运动。若出现控制失误意外时，两个左右安装的限位块33会撞到两端的限位减震件30，从而通过机械限制其失误动作；本发明通过第二动力源18和滚珠丝杠22配合驱动，使得横向伸缩单元04具有较高的伸缩精度。

优选地，所述竖直伸缩单元06设于所述横向伸缩单元04远离竖直回转手臂单元03的一端。

优选地，所述横向伸缩单元04上设有用于驱动所述竖直伸缩单元06竖直滑动的第三动力源24。

优选地，所述第三动力源24的输出端通过齿轮齿条与所述竖直伸缩单元06相连接。

具体实施时，如图1-图10所示，本发明提供一种用于3C行业的伸缩式多轴机器人，竖直伸缩单元06安装在横向伸缩单元04的左侧端部，齿轮与第三动力源24相连接，齿条设于竖直伸缩单元06的侧面，通过第三动力源24的驱动实现竖直伸缩单元06在Z方向上的伸缩动作；所述的竖直伸缩单元06的末端设有一套机器人抓取装置05、两套位置检测信号组件15、一套竖直伸缩单元主体25、一套第四动力源27、三套直线导轨28、两套限位光电组合件31、一套齿条以及其他相关零部件。竖直伸缩单元主体25通过直线导轨28与滑块29滑动连接，竖直伸缩单元06位于初始位置状态如图1-图4所示时，2个Z向限位块33与竖直伸缩单元06底端即初始端的2套限位减震件30相临近，此时同一端的位置检测信号组件15将位置信号反馈给控制系统，当第三动力源24通过驱动齿轮齿条，齿条带动竖直伸缩单元主体25进行伸展工作，当其另一端运动抵近至横向伸缩手臂单元如图5-图8所示时，另一套位置检测信号组件15得到位置信号，并将位置信号反馈给控制系统，即完成机器人竖直伸缩单元06的伸展工作，在机器人工作时，竖直伸缩单元06通过第三动力源24完成往复伸缩运动；若出现控制失误意外时，两个左右安装的限位块33会撞到两端的限位减震件30，从而通过机械限制其失误动作。

优选地，所述竖直伸缩单元06的底部设有用于驱动所述抓取装置05旋转的第四动力源27，所述竖直伸缩单元06通过所述第四动力源27与所述抓取装置05相连接。

优选地，所述抓取装置05采用机械夹爪或吸盘中的任一种。

具体实施时，如图1至图10所示，本发明提供一种用于3C行业的伸缩式多轴机器人，所述的竖直伸缩单元06底部末端内中心处设有第四动力源27，其动力源末端即输出端安装有抓取装置05，第四动力源27可带动抓取装置05实现360°周向旋转，使得抓取装置05能够完成各种角度的物料取放动作；第四动力源27会根据机器人控制系统的通讯信号旋转至预定位置，完成物料的旋转取放工作；本实施例中的抓取装置05采用机械夹爪制成；较佳地，抓取装置05还可采用吸盘等常见的抓取机构制成。

本发明的工作原理在于：通过第一动力源11驱动竖直回转手臂单元03旋转至预定位置，使机器人的其他运动单元位于物料中心连接线的上方；通过第二动力源18驱动横向伸缩单元04在横向手臂单元02左端完成伸缩工作，使其到达预定位置，即使得抓取装置05位于物料的正上方。通过第三动力源24驱动竖直伸缩单元06进行Z向的伸缩工作，使抓取装置05位于物料的抓取位置，机器人的抓取装置05抓取物料，控制系统得到抓取完成的信号后便运动至另一个预定的物料放置位置。

尽管本文中较多的使用了诸如回转基座单元、竖直回转手臂单元、横向手臂单元、横向伸缩单元、竖直伸缩单元和抓取装置等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于3C行业的伸缩式多轴机器人，其特征在于：包括回转基座单元(01)、竖直回转手臂单元(03)、横向手臂单元(02)、横向伸缩单元(04)、竖直伸缩单元(06)和抓取装置(05)；所述回转基座单元(01)与所述竖直回转手臂单元(03)转动连接；所述竖直回转手臂单元(03)与所述横向手臂单元(02)相连接；所述横向伸缩单元(04)与所述横向手臂单元(02)滑动连接；所述竖直伸缩单元(06)与所述横向伸缩单元(04)相连接，且所述竖直伸缩单元(06)可沿着垂直横向伸缩单元(04)的方向竖直伸缩。

2.根据权利要求1所述的用于3C行业的伸缩式多轴机器人，其特征在于：所述回转基座单元(01)上设有回转支承(13)和用于驱动回转支承(13)转动的第一动力源(11)，所述回转基座单元(01)通过所述回转支承(13)与所述竖直回转手臂单元(03)相连接。

3.根据权利要求2所述的用于3C行业的伸缩式多轴机器人，其特征在于：所述竖直回转手臂单元(03)通过紧固件与所述横向手臂单元(02)相连接。

4.根据权利要求2所述的用于3C行业的伸缩式多轴机器人，其特征在于：所述横向手臂单元(02)上设有直线导轨(28)和用于驱动所述横向伸缩单元(04)横向滑动的第二动力源(18)，横向伸缩单元(04)通过所述直线导轨(28)与所述横向手臂单元(02)滑动连接。

5.根据权利要求4所述的用于3C行业的伸缩式多轴机器人，其特征在于：所述第二动力源(18)通过滚珠丝杠(22)驱动所述横向伸缩单元(04)横向滑动。

6.根据权利要求1所述的用于3C行业的伸缩式多轴机器人，其特征在于：所述竖直伸缩单元(06)设于所述横向伸缩单元(04)远离竖直回转手臂单元(03)的一端。

7.根据权利要求6所述的用于3C行业的伸缩式多轴机器人，其特征在于：所述横向伸缩单元(04)上设有用于驱动所述竖直伸缩单元(06)竖直滑动的第三动力源(24)。

8.根据权利要求7所述的用于3C行业的伸缩式多轴机器人，其特征在于：所述第三动力源(24)的输出端通过齿轮齿条与所述竖直伸缩单元(06)相连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的用于3C行业的伸缩式多轴机器人，其特征在于：所述竖直伸缩单元(06)的底部设有用于驱动所述抓取装置(05)旋转的第四动力源(27)，所述竖直伸缩单元(06)通过所述第四动力源(27)与所述抓取装置(05)相连接。

10.根据权利要求9所述的用于3C行业的伸缩式多轴机器人，其特征在于：所述抓取装置(05)采用机械夹爪或吸盘中的任一种。

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