CN111849671B - 一种水平关节机器人的供料装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水平关节机器人的供料装置，大臂的一端可相对转动地与底座连接，小臂的一端可相对转动地与大臂的另一端连接，小臂的另一端通过回转升降机构与升降件相连，大臂皮带输送机及小臂皮带输送机分别安装在大臂及小臂上，大臂皮带输送机的一端为进料口，另一端为位于小臂皮带输送机上方的下料口，小臂皮带输送机的一端为进料口，另一端为下料口；升降件可以相对小臂升降运动，升降件的旋转筒固定抛料皮带输送机，抛料皮带输送机可以绕升降件的旋转筒水平旋转运动；相机固定于升降件上，超声波传感器固定于小臂上。本发明有助于节省劳动力，有助于提高工艺质量稳定度，有助于提高设备的数据管理。

Description

一种水平关节机器人的供料装置

技术领域

本发明属于机器人领域，具体地说是一种水平关节机器人的供料装置，适合上甄机器人系统，可用于酒业生产的自动上甄环节。

背景技术

上甄机器人系统，用于酒业行业的自动上甄环节应用，是整体项目的重要组成部分。由于上甄机器人系统为自动上甄设备组成之一，需配合混料机、输送机、自动开关甄锅盖、自动蒸汽控制系统等一起完成一套完整的酒料自动上甄、蒸馏工作。上甄机器人系统包含四轴主体机器人系统、大小臂及末端送料机系统、红外传感系统、超声波系统，具体工作时，四轴机器人系统负责甄锅内的铺料轨迹实现，大小臂及末端送料机系统负责将酒料均匀地输送至甄锅内铺料轨迹上，同时辅以红外传感系统及超声波系统进行上料过程中的探气检测与高度检测，避免串气与酒料密度层叠不均匀。现场冲洗机器人比较频繁，蒸汽属弱酸性气体，机器人系统中的主要设备，如导电滑环、伺服电机以及非不锈钢材质的采购件和自制件等需要做好防水、防蒸汽、防锈的保护，需要增加不锈钢防护罩。机器人底座一般都采用碳钢制作，需要喷涂防锈油漆。机器人也要考虑清洗后的排水，皮带和侧板以及皮带安装后下边对应部位不允许存在有卫生死角，要易冲洗。

发明内容

为了满足上甄机器人系统的作用要求，本发明的目的在于提供一种水平关节机器人的供料装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括底座、大臂、小臂、升降件、大臂皮带输送机、小臂皮带输送机、抛料皮带输送机、回转升降机构、密封机构、相机及超声波传感器，其中大臂的一端可相对转动地与底座连接，所述小臂的一端可相对转动地与大臂的另一端连接，该小臂的另一端通过所述回转升降机构与升降件相连，所述大臂皮带输送机及小臂皮带输送机分别安装在大臂及小臂上，该大臂皮带输送机的一端为进料口，另一端为位于小臂皮带输送机上方的下料口，所述小臂皮带输送机的一端为进料口，另一端为下料口；所述回转升降机构包括中空轴、回转电机、回转传动机构、导电滑环、唇形密封圈、旋转筒、下垫圈、密封柔性圈、上压圈、升降电机及升降传动机构，该中空轴的上端与所述小臂皮带输送机的下料口相连，下端插入旋转筒中，所述升降件包括外壳及容置于外壳内的导电滑环，该导电滑环套设在所述旋转筒的上端，所述回转电机安装在外壳上，通过回转传动机构与导电滑环的内部旋转部分的上端相连，该导电滑环的内部旋转部分的下端与所述旋转筒连接，导电滑环的外部固定部分固接在外壳上，该导电滑环的下方设有位于外壳与旋转筒之间的唇形密封圈；所述上压圈安装在导电滑环的内部旋转部分上，下垫圈与所述旋转筒相对固定，该上压圈与下垫圈之间设有密封柔性圈；所述升降电机安装在小臂的另一端，通过升降传动机构与所述升降件相连，驱动该升降件带动旋转筒相对中空轴升降，所述回转电机通过回转传动机构驱动旋转筒相对中空轴旋转，该旋转筒的下端连接有抛料皮带输送机，所述旋转筒与中空轴之间通过所述上压圈、密封柔性圈及下垫圈实现动密封；所述小臂的另一端与外壳连接处的上下两侧均设有密封机构，所述升降件上安装有相机，所述小臂上安装有超声波传感器；

其中：所述中空轴呈哑铃状，即该中空轴的上端设有与小臂皮带输送机连接的中空轴上法兰，下端设有中空轴下法兰，所述中空轴的内表面为没有阻挡的光滑表面；所述中空轴的下端连接有毛刷，该毛刷与所述旋转筒的内表面接触；所述密封柔性圈为环形的气囊，内部充有空气；

所述回转传动机构容置于外壳内，包括小齿轮及中空大齿轮，该小齿轮连接于所述回转电机的输出轴上，所述中空大齿轮与导电滑环的内部旋转部分的上端相连，所述中空轴由中空大齿轮的中间穿过；所述中空大齿轮的上表面设有凹槽，所述上压圈容置于该凹槽内，并通过螺钉与中空大齿轮一起固接在所述导电滑环的内部旋转部分的上端；所述密封柔性圈的上表面与上压圈抵接，下表面与所述下垫圈抵接，内表面与所述中空轴抵接，外表面与所述中空大齿轮的内表面抵接；

所述升降传动机构包括同步带传动机构、丝杠及丝母，该丝杠转动安装在所述小臂内，一端通过所述同步带传动机构与升降电机的输出轴相连，所述丝杠上螺纹连接有与外壳连接的丝母；

所述小臂内设有润滑机构，该润滑机构包括金属波纹管、油管、导热块、供油环及渗油海绵，该供油环套在丝杠上，上端与所述丝杠密封连接，下端设有包在丝杠上的渗油海绵，所述油管的一端与金属波纹管相连通，另一端与所述供油环内部相连通，该油管上套设有安装在所述升降电机上的导热块；

所述油管内设有海绵体，所述导热块套在油管设置海绵体处的外部；所述供油环的上端开口，所述丝杠由该开口穿过，所述开口内设有密封圈，所述供油环的上端通过该密封圈与丝杠的螺道退刀槽形成旋转动密封；所述供油环的下端开口，所述丝杠由该开口穿过，所述渗油海绵位于开口的上方；所述供油环内的润滑油通过渗油海绵对丝杠上的螺道润滑；所述供油环位于丝杠的上端；

所述密封机构包括磁性板及风琴，所述小臂朝向升降件的表面两侧均安装有磁性板，所述升降件的上方及下方均设有风琴，该上方及下方的风琴的一端分别与升降件密封连接，另一端分别与所述小臂的上端、下端密封连接，所述上方及下方的风琴随升降件的升降而伸缩；所述风琴为内部中空结构，朝向小臂的一侧开口，该开口的两侧分别与所述小臂两侧安装的磁性板吸附、且可相对于磁性板上下升降，所述小臂与升降件的连接处通过风琴及磁性板包围密封；

所述风琴包括风琴上板、风琴中段及风琴下板，该风琴中段的上下两端分别与所述风琴上板、风琴下板相连；所述风琴中段的端面呈“U”形，该“U”形的开口端即为所述风琴朝向小臂的一侧开口，“U”形开口端的两侧向内弯折，该弯折部的端部与所述磁性板相吸附；所述磁性板呈“L”形，该“L”形的一条边与所述小臂固接，所述弯折部的端部吸附于“L”形的一条边上或吸附于“L”形两条边的连接处，该“L”形的另一端条边朝向小臂的外侧，并与所述弯折部平行、且部分重合；

所述开口的两侧均设有磁性吸附件，该磁性吸附件在风琴随所述升降件升降定位后吸附在所述磁性板上；所述磁性吸附件为磁性封边，该磁性封边设置于所述开口两侧的端部；

所述开口两侧的端部均连接有管道，该管道内填充有磁粉或磁流体，进而与管道共同形成与所述磁性板吸附的磁性吸附件。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明有助于节省劳动力，有助于提高工艺质量稳定度，有助于提高设备的数据管理。

2.本发明回转升降机构中的旋转筒既可回转、又可升降，上压圈、密封柔性圈、下垫圈配合唇形密封圈进行密封，满足了圆柱副的使用要求，有助于关节减速机构的小型化，有助于关节密封，有助于提高设备的洁净等级。

3.本发明的回转升降机构由于在结构设计中不用考虑唇形密封圈内部的橡胶、金属骨架和箍紧弹簧，只要考虑橡胶结构，所以有助于关节减速机构的小型化，内部运行空间更加合理。

4.本发明回转升降机构中的密封柔性圈为外部橡胶、内部空气腔结构，成本低，尺寸适应性高，不用唇形密封圈有标准直径。

5.本发明回转升降机构中的密封柔性圈有助于提高设备的洁净等级，相对于替代方案旋转密封和直线波纹管的组合，首先部件少，减少污染颗粒产生的概率，其次直线波纹管对升降高度有一定的损失，密封柔性圈能在直线伸缩方向上压缩行程，提高性能指标，最后，简单便于低成本量产。

6.本发明回转升降机构中的密封柔性圈提高了对加工面的公差容隐度，由于密封柔性圈为弹性体，升降件、中空轴、下垫圈、上压圈、中空大齿轮、导电滑环的内部旋转部分和旋转筒等与圆柱副相关的加工的圆柱度要求可以下降，有益于降低成本。

7.本发明的密封机构有助于直线执行机构的小型化，内部运行空间更加合理，具备结构严紧、合理、无噪音、行程大、运动快、使用寿命长等特点。

8.本发明的密封机构有助于直线关节密封，有助于提高设备的洁净等级。

9.本发明密封机构中的风琴通过磁性吸附于磁性板上，并可相对滑动，便于拆装。

10.本发明密封机构中的磁性板可分为多个，可以利用风琴中段的弹性变形分段装入。

11.本发明的润滑机构由于在结构设计中润滑供油部位为丝杠上端，而非丝母上的滚珠，所以有助于关节减速机构的小型化，内部运行空间更加合理。

12.本发明的润滑机构由于在结构设计中润滑供油部位为丝杠上端，而非丝母上的滚珠，所以有助于从上到下的全局润滑，保证全局性；如果常规丝母的局部润滑，会导致局部丝杠长度润滑，其它部位长度由于缺少润滑油更替，会出现局部油脂老化失效，甚至锈蚀。

13.本发明的润滑机构由于在结构设计中润滑供油部位为丝杠上端，而非丝母上的滚珠，所以更接近传动链的启始端，对系统的转动惯量控制更为有利。

14.本发明润滑机构的密封圈有助于提高设备的洁净等级，采用食用油而非工业油脂即使泄露和挥发也保证本质安全。

15.本发明的润滑机构结构简单，便于低成本量产，有助于关节密封。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的结构主视图；

图3为本发明的爆炸图；

图4为本发明的结构左视图；

图5为本发明的结构俯视图；

图6为本发明拿掉大臂皮带输送机、相机和超声波传感器后的立体结构示意图；

图7为本发明拿掉大臂皮带输送机、相机和超声波传感器后的结构主视图之一；

图8为图4中的A—A剖视图；

图9为图5中的B—B剖视图；

图10为图7中的C—C剖视图；

图11为图9中D处的局部放大图；

图12为图8中E处的局部放大图；

图13为图6中F处的局部放大图；

图14为图6中G处的局部放大图；

图15为图7中的H—H剖视图；

图16为图15中I处的局部放大图；

图17为本发明拿掉大臂皮带输送机、相机和超声波传感器后的结构主视图之二；

图18为图17中J处的局部放大图；

其中：1为底座，2为大臂，3为小臂，4为升降件，5为中空轴，6为回转电机，7为小齿轮，8为中空大齿轮，9为导电滑环，10为唇形密封圈，11为旋转筒，12为中空轴下法兰，13为毛刷，14为抛料皮带输送机，15为下垫圈，16为密封柔性圈，17为上压圈，18为升降电机，19为小带轮，20为同步带，21为大带轮，22为丝杠，23为丝母，24为导轨，25为滑块，26为小臂皮带输送机，27为外壳，28为中空轴上法兰，29为大臂皮带输送机，30为相机，31为超声波传感器，32为上板，33为中板，34为下板，35为风琴上板，36为风琴中板，37为风琴下板，38为磁性封边，39为下风琴，40为金属波纹管，41为油管，42为海绵体，43为导热硅胶，44为供油环，45为密封圈，46为渗油海绵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～18所示，本发明包括底座1、大臂2、小臂3、升降件4、大臂皮带输送机29、小臂皮带输送机26、抛料皮带输送机14、回转升降机构、密封机构、相机30及超声波传感器31，其中底座1的下端固定，大臂2的一端可相对转动地与底座1连接，即底座1的上端固定有大臂旋转电机，大臂2的一端与该大臂旋转电机的输出端连接，由大臂旋转电机驱动大臂2相对于底座1做水平旋转运动；小臂3的一端可相对转动地与大臂2的另一端连接，即大臂2的另一端固定有小臂旋转电机，小臂3的一端与该小臂旋转电机的输出端连接，由小臂旋转电机驱动小臂3相对于大臂2做水平旋转运动；小臂3的另一端通过回转升降机构与升降件4相连。大臂皮带输送机29及小臂皮带输送机26分别安装在大臂2及小臂3上，该大臂皮带输送机29的一端为进料口，另一端为位于小臂皮带输送机26上方的下料口，小臂皮带输送机26的一端为进料口、位于大臂3另一端的下料口下方，小臂皮带输送机26的另一端为下料口。大臂皮带输送机5的进料口位于大臂2相对于底座1水平旋转运动的关节上，大臂皮带输送机5的下料口位于小臂3相对于大臂2水平旋转运动的关节上。小臂皮带输送机6的进料口位于小臂3相对于大臂2水平旋转运动的关节上，且承接大臂皮带输送机5的下料口的下料。

回转升降机构包括中空轴5、回转电机6、回转传动机构、导电滑环9、唇形密封圈10、旋转筒11、毛刷13、下垫圈15、密封柔性圈16、上压圈17、升降电机18及升降传动机构，其中中空轴5的上端固接于小臂皮带输送机26的下料口，下端需要固定毛刷13，中空轴5上下两端之间的内侧中空、不能有阻挡(阻挡会导致滞留残留物，时间一长在热蒸汽环境变质)，所以本实施例的中空轴5为哑铃状；即，中空轴5的上端设有与小臂皮带输送机26的下料口固接的中空轴上法兰28，下端插入旋转筒11中，并设有中空轴下法兰12，在中空轴下法兰12上固接有毛刷13，毛刷13与旋转筒11的内表面接触，中空轴5的内表面为没有阻挡的光滑表面。

升降件4包括外壳27及容置于外壳27内的导电滑环9，该导电滑环9套设在旋转筒11上；本实施例的导电滑环9为现有技术，包括内部旋转部分及外部固定部分。旋转筒11的上端由外壳27的底部穿入，并位于外壳27内，中空轴5的上端则由外壳27的顶部穿出。回转电机6固定在外壳27上，通过回转传动机构与导电滑环9的内部旋转部分的上端相连，该导电滑环9的内部旋转部分的下端与旋转筒11的上端连接，导电滑环9的外部固定部分固接在外壳27的底面上，该导电滑环9的下方设有位于外壳27与旋转筒11之间的唇形密封圈10。上压圈17安装在导电滑环9的内部旋转部分上，下垫圈15与旋转筒11相对固定，该上压圈17与下垫圈15之间设有密封柔性圈16。本实施例的回转传动机构容置于外壳27内，包括小齿轮7及中空大齿轮8，该小齿轮7连接于回转电机6的输出轴上，中空大齿轮8与导电滑环9的内部旋转部分的上端相连，中空轴5由中空大齿轮8的中间穿过。中空大齿轮8的上表面设有凹槽，上压圈17容置于该凹槽内，并通过螺钉与中空大齿轮8一起固接在导电滑环9的内部旋转部分的上端。密封柔性圈16为环形的气囊，即外部为橡胶、内部为空气腔。密封柔性圈16的上表面与上压圈17抵接，下表面与下垫圈15抵接，内表面与中空轴5抵接，外表面与中空大齿轮8的内表面抵接。回转电机6通过回转传动机构驱动旋转筒11相对中空轴5旋转，该旋转筒11与中空轴5之间通过上压圈17、密封柔性圈16及下垫圈15实现动密封。旋转筒11的下端安装有抛料皮带输送机14，该抛料皮带输送机4具有随旋转筒11旋转的自由度以及在大臂2和小臂3带动下的平移自由度。升降件4的外壳27上对称安装有两个相机30，本实施例的相机30为现有的红外相机，可以感知温度。小臂3上安装有超声波传感器31。

升降电机18安装在小臂3的另一端，通过升降传动机构与升降件4相连，驱动该升降件4带动旋转筒11相对中空轴5、小臂3做上下升降直线运动。升降传动机构包括同步带传动机构、丝杠22及丝母23，同步带传动机构包括小带轮19、同步带20及大带轮21，丝杠22转动安装在小臂3内，一端连接有大带轮21，小带轮19连接于升降电机18的输出轴，并通过同步带20与大带轮21相连，在丝杠22上螺纹连接有丝母23，丝母23与外壳27固接。在丝母23两侧的小臂3上对称安装有两条相互平行的导轨24，相应地，在外壳27上固接有两个滑块25，每个滑块25与一条导轨24滑动连接。

小臂3内设有润滑机构，该润滑机构包括金属波纹管40、油管41、海绵体42、导热块、供油环44、密封圈45及渗油海绵46，供油环44的上端开口，丝杠22由该开口穿过，开口内设有密封圈45，供油环44的上端通过该密封圈45与丝杠22的螺道退刀槽形成旋转动密封。供油环44的下端开口，丝杠22由该开口穿过，在供油环44内的底部设有渗油海绵46，渗油海绵46位于供油环下端开口的上方。渗油海绵46包在丝杠22上。油管41的一端与金属波纹管40相连通，另一端与供油环44的内部相连通，在油管41内设有海绵体42，该油管41的上套设有安装在升降电机18的外壳上的导热块；本实施例的导热块为中间开孔的导热硅胶43，该导热硅胶43套在油管41设置海绵体42处的外部。

本实施例的金属波纹管40为食品级不锈钢材质(牌号304)，金属波纹管40内部封有食用油(而非工业润滑油)，食用油可为豆油或者玉米油。

密封机构包括磁性板及风琴，小臂3朝向升降件4的表面两侧对称安装有磁性板，升降件4的上方及下方均设有风琴，该上方的风琴的上端与小臂3的上端相连、下端与升降件4的上部相连，下方的风琴的上端与升降件4的下部相连、下端与小臂3的下端连接。在升降件4由升降电机18驱动的过程中，上方及下方的风琴随升降件4的升降而伸缩。风琴为内部中空结构，朝向小臂3的一侧开口，该开口的两侧分别与小臂3两侧安装的磁性板吸附、且可相对于磁性板上下升降，小臂3与升降件4的连接处通过风琴及磁性板包围密封。

本实施例风琴与磁性板之间的吸附通过磁性吸附件实现。在风琴开口的两侧均设有磁性吸附件，该磁性吸附件在风琴随升降件4升降定位后吸附在磁性板上。本实施例的磁性吸附件为磁性封边38，该磁性封边38设置于开口两侧的端部。或者，在开口两侧的端部均粘接有橡胶管道，该管道内填充有磁粉或磁流体，进而与管道共同形成与磁性板吸附的磁性吸附件。

本实施例的风琴分为位于升降件4上方的上风琴以及位于升降件4下方的下风琴39，上风琴与下风琴39均包括风琴上板35、风琴中段36及风琴下板37，该风琴中段36的上下两端分别与风琴上板35、风琴下板37相连，上风琴中的风琴中段36的上端通过风琴上板35与小臂3的上端密封连接、下端通过风琴下板37与升降件4的外壳27的上部密封连接，下风琴39中的风琴中段36的上端通过风琴上板35与升降件4的外壳27的下部密封连接、下端通过风琴下板37与小臂3的下端密封连接。本实施例的风琴中段36的端面呈“U”形，该“U”形的开口端即为风琴朝向小臂3的一侧开口，“U”形开口端的两侧向内弯折，该弯折部的端部与磁性板相吸附。本实施例在弯折部的端部设置了磁性封边38，该磁性封边38为现有技术，是风琴中段36在制作防水涂层(材料可以为橡胶)的同时掺杂磁粉、且外表面有橡胶防磨涂层；或者，在弯折部的端部粘接橡胶管道，内部充满磁粉或磁流体；再或者，磁性板具有磁力，弯折部的端部为铁磁性物质。

本实施例的磁性板呈“L”形，该“L”形的一条边与小臂3固接，弯折部的端部设置的磁性封边38吸附于“L”形的一条边上或吸附于“L”形两条边的连接处；本实施例的磁性封边38吸附于“L”形的一条边上，并与另一条边抵接。“L”形的另一端条边朝向小臂3的外侧，并与弯折部平行、且部分重合。磁性板为整体结构或为多个，本实施例为三个，分为上板32、中板33和下板34，上板32、中板33和下板34沿小臂3高度方向布置。

本发明的风琴采用帆布和橡胶热压成型，防水、切削液，防油污。

本发明的大臂皮带输送机29、小臂皮带输送机26及抛料皮带输送机14均为现有技术，均采用电机驱动皮带实现输送料，在此不再赘述。

本发明的工作原理为：

工作时，酒料由大臂皮带输送机29的进料口入料，经大臂皮带输送机29的下料口落到小臂皮带输送机26的进料口，再经小臂皮带输送机26的下料口进入中空轴5内，落在抛料皮带输送机14上，通过抛料皮带输送机14所具有的自由度，将酒料均匀地输送至甄锅内铺料轨迹上。

升降电机18工作，通过丝杠22及丝母23驱动外壳27升降，外壳27与导电滑环9的外部固定部分固接，导电滑环9的内部旋转部分与旋转筒11固接，因此，带动旋转筒11及旋转筒11下端连接的抛料皮带输送机14相对于固定的中空轴5做上下升降直线运动。回转电机6工作，通过小齿轮7及中空大齿轮8驱动旋转筒11相对于中空轴5做水平旋转运动，进而通过旋转筒11带动抛料皮带输送机14进行水平旋转。旋转筒11在升降或旋转的过程中，中空轴5下端安装的毛刷13对旋转筒11的内表面进行清理，避免滞留残留物。

首先，由于上甄机器人系统末端的抛料皮带输送机14需要相对于小臂3，进行回转和伸缩耦合运动，属于圆柱副；对应于唇形密封圈10的密封只是应对旋转运动而无法应对直线伸缩运动，若强制使用可能存在翻边失效(橡胶部件模具制作，有合模具压边，若压边接触运动部件，密封失效，产生粉尘和颗粒)的概率。其次，现有密封圈不能有效安装，而密封柔性圈14的橡胶皮较现有密封圈薄，所以能有效采用弹性变形完成这样的工程应用。密封柔性圈16的内侧与中空轴5的哑铃型中部的圆柱部分外表面为圆柱副滑动，保持旋转筒11和小臂3在相对运动水平旋转和直线上下两个自由度上，相对耦合运动的动态密封。回转电机6的法兰固定在外壳27上，回转电机6的输出旋转运动经过小齿轮7和中空大齿轮8的旋转齿轮机械运动副，让旋转筒11可以相对于升降件4水平旋转运动。旋转筒11通过导电滑环9与升降件4构成旋转副机构构型。旋转筒11通过唇形密封圈10与升降件4构成旋转副动密封。

金属波纹管40的弹性为金属波纹管40内部的食用油提供压力。油管41的一端连接金属波纹管40，油管41的中部内侧含有海绵体42，中部外侧通过导热硅胶43与升降电机18的外壳相连接、形成热力学通路，油管41的另一端连接供油环44。供油环44的上端通过密封圈45与丝杠22的螺道退刀槽形成旋转动密封。供油环44内部的食用油通过渗油海绵46对丝杠22上端螺道润滑。升降电机18在工作状态温度由室温22℃会提高到28℃～37℃。升降电机18的温度通过导热硅胶43和油管41，对油管41内部的海绵体42进行温度改变，从而改变金属波纹管40内部含有食用油经过海绵体42的粘滞阻尼，从而匹配升降电机18的工作发热温度与丝杠22和丝母23食用润滑油脂的消耗速率的非线性关系，进而建立丝杠22和丝母23食用润滑油脂的消耗与升降电机18工作强度的关系(升降电机18线圈发热损耗与功率、转矩、转速、电流均方根等参数非线性匹配)。经过改变阻力的食用油脂经过油管41、供油环44、渗油海绵46对丝杠22上端润滑。食用油脂由丝杠22上端至下全局对丝杠22和丝母23进行润滑。

上甄机器人系统中的水平关节机器人所应用的环境是需要防水防蒸汽,现场冲洗机器人比较频繁，蒸汽属弱酸性气体，设备需要做好防水、防汽保护。首先，升降件4相对小臂3升降运动的过程中，磁性封边38的一端(接触面为百褶型)一直吸附且滑动于磁性板，当冲水清洗过程中风琴中段36与磁性板可有效阻挡分解水雾对风琴中段36的动态冲击力。最后由于结构限制，磁性板可以分段利用风琴中段36的弹性变形分段装入。

本发明由于在结构设计中不用考虑常规风琴内部含有钢制支撑骨架、木质骨架、PVC骨架、冷板骨架风琴护罩等，或者根据设备运行环境风琴护罩内部结构有槽型、滚轮、尼龙滑片、滑块、拉筋、拉簧、尼龙轴，所以有助于直线执行机构的小型化，内部运行空间更加合理。所以本发明具备结构严紧、合理、无噪音、行程大、运动快、使用寿命长等特点。

本发明的风琴上板35、风琴中段36、风琴下板37、磁性封边38有助于提高设备的洁净等级。相对于替代方案，直线波纹管的组合，首先部件少，减少污染颗粒产生的概率；其次直线波纹管对升降高度有一定的损失，风琴上板35、风琴中段36、风琴下板37、磁性封边38能在直线伸缩方向上压缩行程，提高性能指标；最后，简单便于低成本量产。

本发明由于风琴中段36和磁性封边38为弹性体，提高了对磁性板的加工面的公差容隐度，有益于降低成本。

铺料同时，辅以红外传感系统(相机7为红外相机、可以感知温度)及超声波传感器31进行上料过程中的探气检测与高度检测，避免串气与酒料密度层叠不均匀。甄锅位置匹配：可设置甑锅最小、最大直径、甑锅深度、甑锅圆心参数；送料轨迹实现：按照规划轨迹及规划姿态将末端铺料机送至指定铺料点铺料；通过PLC与红外相机系统交互：按照预定规则对指定温度点位置进行随机补充铺料；通过PLC与超声波传感器37交互：规划打底后，每一层的铺料高度要求；轨迹参数调整：铺料机运行轨迹方式规划、轨迹上机器人运动速度调整、铺料机铺料姿态调整

本发明针对甑锅最大最小直径、深度、甑锅圆心坐标、打底厚度、打底层数、打底圈数等参数，铺料厚度、铺料输送距酒糟高度等数据进行自动升降、出入甄锅。在入甑后，可自动下降到最低点，抛料皮带输送机14离锅底100～200mm。在打底和摊汽上甑铺料过程中，可自动上升，抛料皮带输送机14距离锅底或者酒糟面平均距离100mm(可设置)。铺料完成，自动上升至最高点。自动出入甑，自动开启上甑机器人，机器人自动摆入甑锅，并停在初始位置。上甑完成，机器人回初始位置，自动摆出甑锅。抛料皮带输送机14绕锅底中心点位圆心连续旋转，从锅边开始画圆铺料，抛料皮带输送机14每转一圈，画圆半径减小100mm或指定数值。直到抛料皮带输送机14铺料到甑锅圆心位置，再重新从锅边铺料。铺料厚度一层30～50mm，可以设置打底的铺料层数和铺料厚度。在打底过程中，出料口与酒糟距离始终保持在100mm左右。但其中一圈铺料动作完成后，机器人末端移动至内圈时后内圈铺料的起点会做设定的偏移，防止内外圈切换位置酒料堆积。在每层中心位置铺料时可能会采用横向铺料方式，不再旋转运动铺料。每一层铺料运动，机器人一直都会按照从外到内的顺序铺料，其中最外圈一层为小皮带出料口平行于锅边法线方向，最内圈则是小皮带出料口方向垂直于锅边法线方向进行散料。探汽上甑动作高清红外相机采集甑锅内温度点，发送至PC机，根据甑锅半径、甑锅圆心坐标、临界温度值、机器人关节值等参数通过计算排除无效热点及相近的热点，最终将确定的热点位置坐标发送给机器人(红外相机需要提供热点坐标，该坐标点数值要求是基于机器人用户系下的数值)。要求机器人每次对既定第一热点的铺料完成时间不大于3S。将采集到的热点都铺洒覆盖后，如果红外相机未继续采集到热点，则按照既定程序机器人控制铺料机回中断点继续执行打底动作。如若热点不断出现，则按照PC机发送的热点数据，不间断铺料。采用超声波传感器测距，铺料过程中，通过对每一层既定点位的测量平均值，实时调整每一层的铺料高度，保证铺料高度在100mm左右(具体高度可程序设置)。轨迹补充：由于甄锅是圆锥形，具体辅料轨迹会存在有中间小圆处，轨迹半径不够，此时会有圆心处直接走直线补料情况。上甑完成在上甑过程中，上升到极限位置；继续铺料，当铺料口距离酒糟距离在100mm，默认自动上甑完成。

Claims (10)

1.一种水平关节机器人的供料装置，其特征在于：包括底座(1)、大臂(2)、小臂(3)、升降件(4)、大臂皮带输送机(29)、小臂皮带输送机(26)、抛料皮带输送机(14)、回转升降机构、密封机构、相机(30)及超声波传感器(31)，其中大臂(2)的一端可相对转动地与底座(1)连接，所述小臂(3)的一端可相对转动地与大臂(2)的另一端连接，该小臂(3)的另一端通过所述回转升降机构与升降件(4)相连，所述大臂皮带输送机(29)及小臂皮带输送机(26)分别安装在大臂(2)及小臂(3)上，该大臂皮带输送机(29)的一端为进料口，另一端为位于小臂皮带输送机(26)上方的下料口，所述小臂皮带输送机(26)的一端为进料口，另一端为下料口；所述回转升降机构包括中空轴(5)、回转电机(6)、回转传动机构、导电滑环(9)、唇形密封圈(10)、旋转筒(11)、下垫圈(15)、密封柔性圈(16)、上压圈(17)、升降电机(18)及升降传动机构，该中空轴(5)的上端与所述小臂皮带输送机(26)的下料口相连，下端插入旋转筒(11)中，所述升降件(4)包括外壳(27)及容置于外壳(27)内的导电滑环(9)，该导电滑环(9)套设在所述旋转筒(11)的上端，所述回转电机(6)安装在外壳(27)上，通过回转传动机构与导电滑环(9)的内部旋转部分的上端相连，该导电滑环(9)的内部旋转部分的下端与所述旋转筒(11)连接，导电滑环(9)的外部固定部分固接在外壳(27)上，该导电滑环(9)的下方设有位于外壳(27)与旋转筒(11)之间的唇形密封圈(10)；所述上压圈(17)安装在导电滑环(9)的内部旋转部分上，下垫圈(15)与所述旋转筒(11)相对固定，该上压圈(17)与下垫圈(15)之间设有密封柔性圈(16)；所述升降电机(18)安装在小臂(3)的另一端，通过升降传动机构与所述升降件(4)相连，驱动该升降件(4)带动旋转筒(11)相对中空轴(5)升降，所述回转电机(6)通过回转传动机构驱动旋转筒(11)相对中空轴(5)旋转，该旋转筒(11)的下端连接有抛料皮带输送机(14)，所述旋转筒(11)与中空轴(5)之间通过所述上压圈(17)、密封柔性圈(16)及下垫圈(15)实现动密封；所述小臂(3)的另一端与外壳(27)连接处的上下两侧均设有密封机构，所述升降件(4)上安装有相机(30)，所述小臂(3)上安装有超声波传感器(31)。

2.根据权利要求1所述水平关节机器人的供料装置，其特征在于：所述中空轴(5)呈哑铃状，即该中空轴(5)的上端设有与小臂皮带输送机(26)连接的中空轴上法兰(28)，下端设有中空轴下法兰(12)，所述中空轴(5)的内表面为没有阻挡的光滑表面；所述中空轴(5)的下端连接有毛刷(13)，该毛刷(13)与所述旋转筒(11)的内表面接触；所述密封柔性圈(16)为环形的气囊，内部充有空气。

3.根据权利要求1所述水平关节机器人的供料装置，其特征在于：所述回转传动机构容置于外壳(27)内，包括小齿轮(7)及中空大齿轮(8)，该小齿轮(7)连接于所述回转电机(6)的输出轴上，所述中空大齿轮(8)与导电滑环(9)的内部旋转部分的上端相连，所述中空轴(5)由中空大齿轮(8)的中间穿过；所述中空大齿轮(8)的上表面设有凹槽，所述上压圈(17)容置于该凹槽内，并通过螺钉与中空大齿轮(8)一起固接在所述导电滑环(9)的内部旋转部分的上端；所述密封柔性圈(16)的上表面与上压圈(17)抵接，下表面与所述下垫圈(15)抵接，内表面与所述中空轴(5)抵接，外表面与所述中空大齿轮(8)的内表面抵接。

4.根据权利要求1所述水平关节机器人的供料装置，其特征在于：所述升降传动机构包括同步带传动机构、丝杠(22)及丝母(23)，该丝杠(22)转动安装在所述小臂(3)内，一端通过所述同步带传动机构与升降电机(18)的输出轴相连，所述丝杠(22)上螺纹连接有与外壳(27)连接的丝母(23)。

5.根据权利要求4所述水平关节机器人的供料装置，其特征在于：所述小臂(3)内设有润滑机构，该润滑机构包括金属波纹管(40)、油管(41)、导热块、供油环(44)及渗油海绵(46)，该供油环(44)套在丝杠(22)上，上端与所述丝杠(22)密封连接，下端设有包在丝杠(22)上的渗油海绵(46)，所述油管(41)的一端与金属波纹管(40)相连通，另一端与所述供油环(44)内部相连通，该油管(41)上套设有安装在所述升降电机(18)上的导热块。

6.根据权利要求5所述水平关节机器人的供料装置，其特征在于：所述油管(41)内设有海绵体(42)，所述导热块套在油管(41)设置海绵体(42)处的外部；所述供油环(44)的上端开口，所述丝杠(22)由该开口穿过，所述开口内设有密封圈(45)，所述供油环(44)的上端通过该密封圈(45)与丝杠(22)的螺道退刀槽形成旋转动密封；所述供油环(44)的下端开口，所述丝杠(22)由该开口穿过，所述渗油海绵(46)位于开口的上方；所述供油环(44)内的润滑油通过渗油海绵(46)对丝杠(22)上的螺道润滑；所述供油环(44)位于丝杠(22)的上端。

7.根据权利要求1所述水平关节机器人的供料装置，其特征在于：所述密封机构包括磁性板及风琴，所述小臂(3)朝向升降件(4)的表面两侧均安装有磁性板，所述升降件(4)的上方及下方均设有风琴，该上方及下方的风琴的一端分别与升降件(4)密封连接，另一端分别与所述小臂(3)的上端、下端密封连接，所述上方及下方的风琴随升降件(4)的升降而伸缩；所述风琴为内部中空结构，朝向小臂(3)的一侧开口，该开口的两侧分别与所述小臂(3)两侧安装的磁性板吸附、且可相对于磁性板上下升降，所述小臂(3)与升降件(4)的连接处通过风琴及磁性板包围密封。

8.根据权利要求7所述水平关节机器人的供料装置，其特征在于：所述风琴包括风琴上板(35)、风琴中段(36)及风琴下板(37)，该风琴中段(36)的上下两端分别与所述风琴上板(35)、风琴下板(37)相连；所述风琴中段(36)的端面呈“U”形，该“U”形的开口端即为所述风琴朝向小臂(3)的一侧开口，“U”形开口端的两侧向内弯折，该弯折部的端部与所述磁性板相吸附；所述磁性板呈“L”形，该“L”形的一条边与所述小臂(3)固接，所述弯折部的端部吸附于“L”形的一条边上或吸附于“L”形两条边的连接处，该“L”形的另一端条边朝向小臂(3)的外侧，并与所述弯折部平行、且部分重合。

9.根据权利要求8所述水平关节机器人的供料装置，其特征在于：所述开口的两侧均设有磁性吸附件，该磁性吸附件在风琴随所述升降件(4)升降定位后吸附在所述磁性板上；所述磁性吸附件为磁性封边(38)，该磁性封边(38)设置于所述开口两侧的端部。

10.根据权利要求8所述水平关节机器人的供料装置，其特征在于：所述开口两侧的端部均连接有管道，该管道内填充有磁粉或磁流体，进而与管道共同形成与所述磁性板吸附的磁性吸附件。

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