CN111906760A - 一种两轴桁架机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种两轴桁架机器人，包括立柱、横梁以及勾爪机构，所述立柱设有三个，且固定连接在地面上，所述横梁固定连接在三个立柱的顶部，所述横梁的前壁滑动连接有移动板，所述移动板上滑动连接有纵轴，所述勾爪机构固定连接在纵轴的底部。设计了一种两轴桁架机器人，利用横梁以及纵轴，实现勾爪机构的平移与升降，利用轮胎中空的特性，将通常搬运中的对中夹持方式改为由中心向四周扩张支撑的方式，这种方式一方面使得搬运的过程更加平稳，避免了夹持搬运容易脱落的情况，另一方面所需的夹具体体积较小，占用工厂空间较小，并且桁架机器人相对于搬运车来说，不受地面障碍物的限制，全称采用直线运动，工作效率高。

Description

一种两轴桁架机器人
技术领域
本发明涉及工业设备领域，具体涉及一种两轴桁架机器人。
背景技术
桁架机器人也叫龙门式机器人，属于直角坐标机器人，是自动化生产中应用较为广泛的一工业设备，通常用于机床的上下料，物料搬运，码垛等工作。
在一些轮胎制造或者回收的工厂中，工人通常需要对轮胎进行搬运，由于轮胎重量与体积都相对较大，搬运工作费力费时，由于工厂的地面空间有限，障碍物多，采用搬运车进行搬运时，由于轮胎升降不便，需要人工将轮胎搬到车上，比较麻烦，而且工厂的机械设备多，遇到道路狭窄的地方搬运车会行动受阻，十分不便。
对轮胎进行升降搬运时，需要夹紧固定住轮胎，由于轮胎体积大，使用常见的对中夹紧方式，一方面容易引起轮胎脱落，另一方面需要大型的夹具，这必然会加大对工厂的占用空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种两轴桁架机器人，以解决上述背景技术中提到的问题。
一种两轴桁架机器人，包括立柱、横梁以及勾爪机构，所述立柱设有三个，且固定连接在地面上，所述横梁固定连接在三个立柱的顶部，所述横梁上固定连接有横向齿条，所述横梁的前壁滑动连接有移动板，所述移动板上滑动连接有纵轴，所述纵轴的侧壁上固定连接有纵向齿条，所述移动板上固定连接有横移电机以及升降电机，所述横移电机的输出轴上的横移齿轮与横向齿条啮合，所述升降电机的输出轴上的升降齿轮与纵向齿条啮合；
所述勾爪机构包括固定件、升降板以及勾爪，所述固定件固定连接在纵轴的底部，所述固定件的底部固定连接有六个支撑件，六个支撑件的底部固定连接有铰接板，所述铰接板的顶部固定连接有气缸，所述气缸的输出轴穿过铰接板并与升降板固定连接，所述升降板上铰接有六个连杆，所述铰接板上设有六个铰接部以及六个槽口，所述铰接部与勾爪的中部铰接，所述连杆穿过槽口与勾爪铰接。
优选的，所述横梁的上固定连接有两个横向导轨，所述横向齿条位于两个横向导轨之间，所述移动板的背面的四角均转动连接有导轮，所述移动板通过导轮与横向导轨滑动连接。
优选的，所述纵轴的左右两侧壁上固定连接有纵向导轨，所述移动板的前壁上固定连接有与纵向导轨滑动连接的滑块。
优选的，所述移动板上固定连接有固定板，所述固定板上固定连接有信号灯以及控制器，所述信号灯、横移电机以及升降电机与控制器连接。控制器是以PLC或者单片机为核心的控制设备，控制器里面包含了控制电机所需的伺服驱动器。
优选的，所述横梁前壁的左右两侧以及纵轴的上下两侧均固定连接有激光测距仪，所述激光测距仪与控制器连接。
优选的，所述横梁的背面固定连接有拖链导向槽，所述气缸上设有2个磁性开关，所述磁性开关与控制器连接，控制气缸的电磁阀也与控制器连接。
本发明的优点在于：设计了一种两轴桁架机器人，利用横梁以及纵轴，可实现勾爪机构的平移与升降，利用轮胎中空的特性，将通常搬运中的对中夹持方式改为由中心向四周扩张支撑的方式，这种搬运方式一方面使得搬运的过程更加平稳，避免了夹持搬运容易脱落的情况，另一方面所需的夹具体体积较小，不会占用太多的工厂空间，并且桁架机器人相对于搬运车来说，不受地面障碍物的限制，全称采用直线运动，工作效率高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的右视图。
图3为勾爪机构的结构示意图。
图4为勾爪机构的正视图。
图5为勾爪机构的俯视图。
图6为铰接板的结构示意图。
图中：1-立柱，2-横梁，4-移动板，5-纵轴，6-横向齿条，7-纵向齿条，8-横移电机，9-升降电机，10-横向导轨，11-导轮，12-纵向导轨，13-滑块，14-固定板，15-信号灯，16-控制器，17-激光测距仪，18-拖链导向槽，
3-勾爪机构，30-固定件，31-升降板，32-勾爪，33-支撑件，34-铰接板，341铰接部，342-六个槽口35-气缸，36-连杆。
具体实施方式
为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，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
一种两轴桁架机器人，包括立柱1、横梁2以及勾爪机构3，所述立柱1设有三个，且固定连接在地面上，所述横梁2固定连接在三个立柱1的顶部，所述横梁2上固定连接有横向齿条6，所述横梁2的前壁滑动连接有移动板4，所述移动板4上滑动连接有纵轴5，所述纵轴5的侧壁上固定连接有纵向齿条7，所述移动板4上固定连接有横移电机8以及升降电机9，所述横移电机8的输出轴上的横移齿轮与横向齿条6啮合，所述升降电机9的输出轴上的升降齿轮与纵向齿条7啮合；采用齿轮齿条传动可轻松实现升降以及平移的功能，控制简单。
所述勾爪机构3包括固定件30、升降板31以及勾爪32，所述固定件30固定连接在纵轴5的底部，所述固定件30的底部固定连接有六个支撑件33，六个支撑件33的底部固定连接有铰接板34，所述铰接板34的顶部固定连接有气缸35，所述气缸35的输出轴穿过铰接板34并与升降板31固定连接，所述升降板31上铰接有六个连杆36，所述铰接板34上设有六个铰接部341以及六个槽口342，所述铰接部341与勾爪32的中部铰接，所述连杆36穿过槽口342与勾爪32铰接。采用一个气缸35，利用简单的连杆机构，驱动勾爪32的张开与收缩，相较于将通常搬运中的对中夹持方式，这种固定方式一方面使得搬运的过程更加平稳，避免了夹持搬运容易脱落的情况，另一方面所需的夹具体体积较小，不会占用太多的工厂空间。
在本实施例中，所述横梁2的上固定连接有两个横向导轨10，所述横向齿条6位于两个横向导轨10之间，所述移动板4的背面的四角均转动连接有导轮11，所述移动板4通过导轮11与横向导轨10滑动连接。
在本实施例中，所述纵轴5的左右两侧壁上固定连接有纵向导轨12，所述移动板4的前壁上固定连接有与纵向导轨12滑动连接的滑块13。
在本实施例中，所述移动板4上固定连接有固定板14，所述固定板14上固定连接有信号灯15以及控制器16，所述信号灯15、横移电机8以及升降电机9与控制器连接16连接。控制器是以PLC或者单片机为核心的控制设备，控制器里面包含了控制电机所需的伺服驱动器。信号灯15用于反馈机器工作状态给维护人员。
在本实施例中，所述横梁2前壁的左右两侧以及纵轴5的上下两侧均固定连接有激光测距仪17，所述激光测距仪17与控制器16连接。激光测距仪17用于自动调整平移以及升降的位移量。
在本实施例中，所述横梁2的背面固定连接有拖链导向槽18，所述气缸35上设有2个磁性开关，所述磁性开关与控制器16连接，控制气缸35的电磁阀也与控制器16连接。
工作原理及其过程：
该机器人有两种工作模式，一种是事先利用控制器16通过激光测距仪17设置好横向与纵向起始点与终点位置，之后控制器16对横向电机、纵向电机以及气缸35实现自动控制。另一种是利用远端pc机来对该机器人进行遥控，从而人为控制改机器的各执行件的运动方式。控制器中包含了驱动横向电机以及纵向电机所需的伺服驱动器。
该机器人工作时，横移电机8启动带动横移齿轮旋转，通过横移齿轮与横向齿条6啮合，横梁2上的导轨搭配上移动板4上导轮11，来对横梁2的纵向进行限位，从而实现移动板4的横向移动。
升降电机9启动带动升降齿轮旋转，通过升降齿轮与纵向齿条7啮合，移动板4上的滑块对纵轴5上的导轨有一个横向的限位作用，从而使得横梁2相对移动板4有纵向的升降运动。
气缸35的原始状态为收缩状态，此时的升降板31位于最上端的位置，勾爪32处于中间靠拢的状态，当横梁2移动到一个预定的起始位置时，即勾爪32位于轮胎的内部时激光测距仪17得到该信号，将信号传输给控制器16，控制器16控制升降电机9停止运行并维持该状态。横梁2底部的勾爪32机构3开始工作，控制器16控制电磁阀从而控制气缸35活塞杆伸长，活塞杆伸长时，升降板31下移，与升降板31铰接的连杆36也会下移，并且以与升降板31铰接的点为圆心向内旋转一定角度，在连杆36的带动下勾爪32以其中部与铰接板34铰接的点为圆心旋转，勾爪32的上半部向内收缩，底部向外打开，从而支撑起轮胎的内壁。
之后横梁2开始上升并且平移，当平移到预定终点位置时，激光测距仪17测量到横梁2已经到达预设距离时，将信号传输给控制器16，控制器16控制横移电机8停止运动，横梁2下移，激光测距仪17测量到横梁2下移到预设位置时，气缸35收缩，带动勾爪32向中心收缩，从而使得轮胎脱离勾爪32，此时便完成了一个搬运过程。
气缸的伸长与伸缩的量由磁性开关控制，气缸上两个初末位置的磁性开关检测气缸的活塞杆的位置，并将信号传输给控制器16，控制器16根据信号做出反应。
信号灯15用于机器人控制故障时亮起，提醒工作人员进行维护。
该机器人中的线路电缆采用常用的拖链电缆，拖链电缆置于拖链导向槽18内。
基于上述：利用横梁以及纵轴，可实现勾爪机构的平移与升降，利用轮胎中空的特性，将通常搬运中的对中夹持方式改为由中心向四周扩张支撑的方式，这种搬运方式一方面使得搬运的过程更加平稳，避免了夹持搬运容易脱落的情况，另一方面所需的夹具体体积较小，不会占用太多的工厂空间，并且桁架机器人相对于搬运车来说，不受地面障碍物的限制，全称采用直线运动，工作效率高。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (6)

1.一种两轴桁架机器人，其特征在于：包括立柱(1)、横梁(2)以及勾爪机构(3)，所述立柱(1)设有三个，且固定连接在地面上，所述横梁(2)固定连接在三个立柱(1)的顶部，所述横梁(2)上固定连接有横向齿条(6)，所述横梁(2)的前壁滑动连接有移动板(4)，所述移动板(4)上滑动连接有纵轴(5)，所述纵轴(5)的侧壁上固定连接有纵向齿条(7)，所述移动板(4)上固定连接有横移电机(8)以及升降电机(9)，所述横移电机(8)的输出轴上的横移齿轮与横向齿条(6)啮合，所述升降电机(9)的输出轴上的升降齿轮与纵向齿条(7)啮合；
所述勾爪机构(3)包括固定件(30)、升降板(31)以及勾爪(32)，所述固定件(30)固定连接在纵轴(5)的底部，所述固定件(30)的底部固定连接有六个支撑件(33)，六个支撑件(33)的底部固定连接有铰接板(34)，所述铰接板(34)的顶部固定连接有气缸(35)，所述气缸(35)的输出轴穿过铰接板(34)并与升降板(31)固定连接，所述升降板(31)上铰接有六个连杆(36)，所述铰接板(34)上设有六个铰接部(341)以及六个槽口(342)，所述铰接部(341)与勾爪(32)的中部铰接，所述连杆(36)穿过槽口(342)与勾爪(32)铰接。
2.根据权利要求1所述的一种两轴桁架机器人，其特征在于：所述横梁(2)的上固定连接有两个横向导轨(10)，所述横向齿条(6)位于两个横向导轨(10)之间，所述移动板(4)的背面的四角均转动连接有导轮(11)，所述移动板(4)通过导轮(11)与横向导轨(10)滑动连接。
3.根据权利要求1所述的一种两轴桁架机器人，其特征在于：所述纵轴(5)的左右两侧壁上固定连接有纵向导轨(12)，所述移动板(4)的前壁上固定连接有与纵向导轨(12)滑动连接的滑块(13)。
4.根据权利要求1所述的一种两轴桁架机器人，其特征在于：所述移动板(4)上固定连接有固定板(14)，所述固定板(14)上固定连接有信号灯(15)以及控制器(16)，所述信号灯(15)、横移电机(8)以及升降电机(9)与控制器(16)连接。
5.根据权利要求4所述的一种两轴桁架机器人，其特征在于：所述横梁(2)前壁的左右两侧以及纵轴(5)的上下两侧均固定连接有激光测距仪(17)，所述激光测距仪(17)与控制器(16)连接。
6.根据权利要求5所述的一种两轴桁架机器人，其特征在于：所述横梁(2)的背面固定连接有拖链导向槽(18)，所述气缸(35)上设有2个磁性开关，所述磁性开关与控制器(16)连接，控制气缸(35)的电磁阀也与控制器(16)连接。
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