CN113459172B - 一种高精度机器人传动桁架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度机器人传动桁架，属于桁架机器人技术领域，包括桁架梁组件、机械臂、位移传感器、提拉支架、直线电机、滑块、导轨、伸缩杆和屋顶梁，所述机械臂与所述桁架梁组件传动连接，所述机械臂可沿着所述桁架的长度方向移动；所述屋顶梁与建筑屋顶或梁柱固定连接，所述屋顶梁的两端通过伸缩杆连接至水平设置的导轨，所述滑块与所述导轨滑动配合，所述滑块的下端固设有一直线电机，所述直线电机的输出端连接至所述提拉支架，所述提拉支架与所述桁架梁组件滑动连接。本发明装置可以将在机械臂在传动时，对该处的桁架进行提拉，从而中和由于机械臂和被抓物体的自重引起的桁架变形，减少桁架的扰度变化，增加装置的传动精度。

Description

一种高精度机器人传动桁架

技术领域

本发明属于桁架机器人技术领域，具体涉及一种高精度机器人传动桁架。

背景技术

桁架机器人采用了集成加工技术，适用于机床、生产线的上下料、工件翻转、工件转序等，同时其高精度夹持定位工具系统为机器人自动化加工提供了标准接口，重复定位精度确保了高精度，高效率及批量化产品的一致性。个别机器臂使用的桁架行程较高，机械臂与桁架、支座形成简易的简支梁系统，如果在桁架的中部设置多余的支座，则会导致机械臂或者被抓物体与支座干涉，影响传动的稳定性，但是如果采用仅仅在两端支撑的桁架，由于机械臂的自重加上抓取物体的重量较大，因此容易在传动时引起桁架中部的局部变形。桁架变形引起机械臂竖直方向位置的变化，从而影响机器臂的抓取精度，给集成加工技术的精度提高带来较大的困难。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高精度机器人传动桁架，可以将在机械臂在传动时，对该处的桁架进行提拉，从而中和由于机械臂和被抓物体的自重引起的桁架变形，减少桁架的扰度变化，增加装置的传动精度。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明一种高精度机器人传动桁架，包括桁架梁组件、机械臂、位移传感器、提拉支架、直线电机、滑块、导轨、伸缩杆和屋顶梁，所述机械臂与所述桁架梁组件传动连接，所述机械臂可沿着所述桁架的长度方向移动；所述屋顶梁与建筑屋顶或梁柱固定连接，所述屋顶梁的两端通过伸缩杆连接至水平设置的导轨，所述滑块与所述导轨滑动配合，所述滑块的下端固设有一直线电机，所述直线电机的输出端连接至所述提拉支架，所述提拉支架与所述桁架梁组件滑动连接；所述机械臂的外侧固设有一T型凸起，所述提拉支架上开设有一竖直的T型槽，所述T型凸起滑动设置在所述T型槽内，所述机械臂可带动提拉支架水平移动；所述位移传感器用于检测机械臂在桁架梁组件上的位置，将位置信息转换为电信号，通过控制器控制直线电机动作，使得直线电机带动提拉支架移动，提拉支架带动桁架竖直向上提拉。

进一步，所述桁架梁组件包括平行间隔设置的第一横梁和第二横梁，所述第一横梁和第二横梁的结构大小相同且两者位于同一水平面内，所述机械臂位于第一横梁和第二横梁之间，所述第一横梁为工字梁，所述第一横梁的内侧底部设置有齿条，所述机械臂上固设有传动电机，所述传动电机通过传动轴连接有齿轮，所述齿轮与所述齿条啮合。

进一步，所述提拉支架的下端连接有安装座，所述安装座上固定有转轴，所述转轴的两端转动连接有滚轮，转轴两端的滚轮分别与第一横梁和第二横梁的内侧上部抵接。

进一步，所述第一横梁由若干横梁单元沿其长度方向依次拼接而成，所述横梁单元的一端设置有第一连接板，所述横梁单元的另一端设置有与第一连接板对应的第二连接板。

进一步，相邻两横梁单元的底部设置有连接桥板，所述横梁单元的外侧下部设置有与所述连接桥板连接的安装部，所述连接桥板分别与所述相邻两横梁单元可拆卸连接。

进一步，所述伸缩杆包括内杆、外杆和第一螺栓，所述内杆的上端固定连接至所述屋顶梁，所述内杆的下端插设在所述外杆内，所述外杆的下端与所述导轨连接所述内杆上设置有竖直的第一滑槽，所述外杆上沿竖向开设有若干组连接孔，所述第一螺栓同时穿过所述第一滑槽和连接孔将外杆和内杆连接固定。

进一步，所述导轨的上端沿其纵向开设有一贯通的第二滑槽，所述第二滑槽内设置有第二螺栓，所述外杆的下端设置有一端板，所述端板通过第二螺栓与所述导轨固定连接。

进一步，所述外杆的下部开设有一便于安装第二螺栓的安装窗口。

本发明的有益效果在于：

本发明一种高精度机器人传动桁架，将整体对桁架梁组件的稳固装置通过提拉支架转移到桁架梁组件的上方，从而避免了机械臂在抓取或者移动过程中与稳固装置的干涉，给机械臂空出了更大的活动空间，紧凑化结构的布置，可以提高机械臂的工作效率。同时，通过将装置的震动，一部分转移到厂房顶部，厂房内的设备繁杂众多，由于厂房顶部的震动影响更少，因此采用此种方式可以减少了因为地面震动对桁架梁组件的传递作用，增加装置的传动精度。

本发明装置，所述机械臂可带动提拉支架水平移动，但是机械臂和提拉支架之间在通过T型槽滑动配合，因此两者在竖直方向上是互不影响的，因此不会对精度产生影响，使得机械臂避免了提拉支架的干扰；在装置运行前，通过改变机械臂在桁架梁组件的位置，并记录机械臂在该点位置桁架的扰度，即每一位置的预设扰度值，通过连接，得到桁架位置-扰度曲线，在运行后，所述位移传感器用于检测机械臂在桁架梁组件上的位置，将位置信息转换为电信号，通过控制器控制直线电机动作，使得直线电机带动提拉支架移动，按照之前的曲线变化对直线电机进行反向控制，提拉支架带动桁架竖直向上提拉，从而中和由于机械臂和被抓物体的自重引起的桁架变形，减少桁架的扰度变化，增加装置的传动精度。整个控制过程简单，方便，能有效运用到机器人桁架当中。可以理解，位置-扰度曲线可以设置两组，分别对应机械臂抓取物体前后的重量。

本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为机械臂与提拉支架的连接示意图；

图3为机械臂与桁架梁组件的传动示意图；

图4为提拉支架与桁架梁组件的传动示意图；

图5为T型凸起与T型槽的配合示意图；

图6为图1在A出的放大图；

图7为图4在B处的放大图；

图8为图1在C处的放大图。

附图中标记如下：桁架梁组件1、第一横梁101、第二横梁102、横梁单元1011、第一连接板1012、第二连接板1013、连接桥板102、机械臂2、位移传感器3、提拉支架4、直线电机5、滑块6、导轨7、伸缩杆8、内杆801、外杆802、第一螺栓803、第一滑槽804、连接孔805、屋顶梁9、T型凸起10、T型槽11、齿条12、传动电机13、传动轴14、齿轮15、安装座16、转轴17、滚轮18、第二滑槽19、第二螺栓20、端板21、安装窗口22。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所描述的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1～8所示，本发明一种高精度机器人传动桁架，包括桁架梁组件1、机械臂2、位移传感器3、提拉支架4、直线电机5、滑块6、导轨7、伸缩杆8和屋顶梁9，所述机械臂2与所述桁架梁组件1传动连接，所述机械臂2可沿着所述桁架的长度方向移动；所述屋顶梁9与建筑屋顶或梁柱固定连接，本实施例屋顶梁9的上部设置有固定锚钉，用于预埋在屋顶部，当然屋顶梁9的两端可以架设在建筑横梁上。本实施例中，所述屋顶梁9的两端通过伸缩杆8连接至水平设置的导轨7，所述滑块6与所述导轨7滑动配合，所述滑块6的下端固设有一直线电机5，所述直线电机5的输出端连接至所述提拉支架4，所述提拉支架4与所述桁架梁组件1滑动连接；所述机械臂2的外侧固设有一TT型凸起10，所述提拉支架4上开设有一竖直的TT型槽11，所述TT型凸起10滑动设置在所述TT型槽11内，所述机械臂2可带动提拉支架4水平移动；所述位移传感器3用于检测机械臂2在桁架梁组件1上的位置，将位置信息转换为电信号，通过控制器控制直线电机5动作，使得直线电机5带动提拉支架4移动，提拉支架4带动桁架竖直向上提拉。

本发明一种高精度机器人传动桁架，在使用过程中，将整体对桁架梁组件1的稳固装置通过提拉支架4转移到桁架梁组件1的上方，从而避免了机械臂2在抓取或者移动过程中与稳固装置的干涉，给机械臂2空出了更大的活动空间，紧凑化结构的布置，可以提高机械臂2的工作效率。同时，通过将装置的震动，一部分转移到厂房顶部，厂房内的设备繁杂众多，由于厂房顶部的震动影响更少，因此采用此种方式可以减少了因为地面震动对桁架梁组件1的传递作用，增加装置的传动精度。

本发明装置，所述机械臂2可带动提拉支架4水平移动，但是机械臂2和提拉支架4之间在通过TT型槽11滑动配合，因此两者在竖直方向上是互不影响的，因此不会对精度产生影响，使得机械臂2避免了提拉支架4的干扰；在装置运行前，通过改变机械臂2在桁架梁组件1的位置，并记录机械臂2在该点位置桁架的扰度，即每一位置的预设扰度值，通过连接，得到桁架位置-扰度曲线，在运行后，所述位移传感器3用于检测机械臂2在桁架梁组件1上的位置，将位置信息转换为电信号，通过控制器控制直线电机5动作，使得直线电机5带动提拉支架4移动，按照之前的曲线变化对直线电机5进行反向控制，提拉支架4带动桁架竖直向上提拉，从而中和由于机械臂2和被抓物体的自重引起的桁架变形，减少桁架的扰度变化，增加装置的传动精度。整个控制过程简单，方便，能有效运用到机器人桁架当中。可以理解，位置-扰度曲线可以设置两组，分别对应机械臂2抓取物体前后的重量。

本实施例中，所述桁架梁组件1包括平行间隔设置的第一横梁101和第二横梁102，所述第一横梁101和第二横梁102的结构大小相同且两者位于同一水平面内，所述机械臂2位于第一横梁101和第二横梁102之间，所述第一横梁101为工字梁，所述第一横梁101的内侧底部设置有齿条12，本处所述的内侧即第一横梁101和第二横梁102两者相对的一侧，所述机械臂2上固设有传动电机13，所述传动电机13通过传动轴14连接有齿轮15，所述齿轮15与所述齿条12啮合，传动电机13带动齿轮15旋转，齿轮15与齿条12啮合后，实现机械臂2沿着桁架梁组件1移动，通过设置平行间隔的第一横梁101和第二横梁102，可以使得机械臂2两端达到一个平衡，防止侧倾导致的移动不稳定问题。

本实施例中，所述提拉支架4的下端连接有安装座16，所述安装座16上固定有转轴17，所述转轴17的两端转动连接有滚轮18，转轴17两端的滚轮18分别与第一横梁101和第二横梁102的内侧上部抵接，本处滚轮18有两个作用，一是通过与第一横梁101和第二横梁102的内侧上部抵接实现滑动配合，而是通过滚轮18的抵接作用起到提拉的作用，该力的大小与机械臂2的位置一一对应，在第一横梁101的中部位置达到最大，但是不超过机械臂2与被抓物体重量之和。

本实施例中，所述第一横梁101由若干横梁单元1011沿其长度方向依次拼接而成，第二横梁102的形状与第一横梁101的形状相同且互为对称，因此在此不再赘述。所述横梁单元1011的一端设置有第一连接板1012，所述横梁单元1011的另一端设置有与第一连接板1012对应的第二连接板1013。第一连接板1012和第二连接板1013均设置在第一横梁101的外侧，在起到连接作用的同时，还能进行让位。

本实施例中，相邻两横梁单元1011的底部设置有连接桥板102，所述横梁单元1011的外侧下部设置有与所述连接桥板102连接的安装部，所述连接桥板102分别与所述相邻两横梁单元1011可拆卸连接。连接桥板102对横梁单元1011之间的连接位置进行了加强，防止因为横梁单元1011错开导致的第一横梁101不水平的问题。

本实施例中，所述伸缩杆8包括内杆801、外杆802和第一螺栓803，所述内杆801的上端固定连接至所述屋顶梁9，所述内杆801的下端插设在所述外杆802内，所述外杆802的下端与所述导轨7连接所述内杆801上设置有竖直的第一滑槽804，所述外杆802上沿竖向开设有若干组连接孔805，所述第一螺栓803同时穿过所述第一滑槽804和连接孔805将外杆802和内杆801连接固定。

本实施例中，所述导轨7的上端沿其纵向开设有一贯通的第二滑槽19，所述第二滑槽19内设置有第二螺栓20，所述外杆802的下端设置有一端板21，所述端板21通过第二螺栓20与所述导轨7固定连接。

本实施例中，所述外杆802的下部开设有一便于安装第二螺栓20的安装窗口22，方便对第二螺栓20进行安装。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种高精度机器人传动桁架，其特征在于：包括桁架梁组件、机械臂、位移传感器、提拉支架、直线电机、滑块、导轨、伸缩杆和屋顶梁，所述机械臂与所述桁架梁组件传动连接，所述机械臂可沿着所述桁架的长度方向移动；所述屋顶梁与建筑屋顶或梁柱固定连接，所述屋顶梁的两端通过伸缩杆连接至水平设置的导轨，所述滑块与所述导轨滑动配合，所述滑块的下端固设有一直线电机，所述直线电机的输出端连接至所述提拉支架，所述提拉支架与所述桁架梁组件滑动连接；所述机械臂的外侧固设有一T型凸起，所述提拉支架上开设有一竖直的T型槽，所述T型凸起滑动设置在所述T型槽内，所述机械臂可带动提拉支架水平移动；所述位移传感器用于检测机械臂在桁架梁组件上的位置，将位置信息转换为电信号，通过控制器控制直线电机动作，使得直线电机带动提拉支架移动，提拉支架带动桁架竖直向上提拉。

2.根据权利要求1所述的高精度机器人传动桁架，其特征在于：所述桁架梁组件包括平行间隔设置的第一横梁和第二横梁，所述第一横梁和第二横梁的结构大小相同且两者位于同一水平面内，所述机械臂位于第一横梁和第二横梁之间，所述第一横梁为工字梁，所述第一横梁的内侧底部设置有齿条，所述机械臂上固设有传动电机，所述传动电机通过传动轴连接有齿轮，所述齿轮与所述齿条啮合。

3.根据权利要求2所述的高精度机器人传动桁架，其特征在于：所述提拉支架的下端连接有安装座，所述安装座上固定有转轴，所述转轴的两端转动连接有滚轮，转轴两端的滚轮分别与第一横梁和第二横梁的内侧上部抵接。

4.根据权利要求3所述的高精度机器人传动桁架，其特征在于：所述第一横梁由若干横梁单元沿其长度方向依次拼接而成，所述横梁单元的一端设置有第一连接板，所述横梁单元的另一端设置有与第一连接板对应的第二连接板。

5.根据权利要求4所述的高精度机器人传动桁架，其特征在于：相邻两横梁单元的底部设置有连接桥板，所述横梁单元的外侧下部设置有与所述连接桥板连接的安装部，所述连接桥板分别与所述相邻两横梁单元可拆卸连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的高精度机器人传动桁架，其特征在于：所述伸缩杆包括内杆、外杆和第一螺栓，所述内杆的上端固定连接至所述屋顶梁，所述内杆的下端插设在所述外杆内，所述外杆的下端与所述导轨连接所述内杆上设置有竖直的第一滑槽，所述外杆上沿竖向开设有若干组连接孔，所述第一螺栓同时穿过所述第一滑槽和连接孔将外杆和内杆连接固定。

7.根据权利要求6所述的高精度机器人传动桁架，其特征在于：所述导轨的上端沿其纵向开设有一贯通的第二滑槽，所述第二滑槽内设置有第二螺栓，所述外杆的下端设置有一端板，所述端板通过第二螺栓与所述导轨固定连接。

8.根据权利要求7所述的高精度机器人传动桁架，其特征在于：所述外杆的下部开设有一便于安装第二螺栓的安装窗口。