CN113601235B - 一种桁架上下料机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种桁架上下料机械人，包括承载主体，承载主体固设有悬臂，悬臂滑动设有滑台、驱动滑台滑动的第一驱动机构，滑台上竖直滑动设有竖杆、驱动竖杆滑动的第二驱动机构，承载主体设有放料台，竖杆的底端设有取料装置，取料装置包括夹持装置、供夹持装置安装的转台以及驱动转台转动的驱动器，夹持装置于转动台上设有两个，两个夹持装置的夹持口的朝向分别沿竖直方向、水平方向设置，两个夹持装置关于转台的转动轴线对称。通过设置滑台、竖杆以及取料装置，本机械人能够自动对数控机床进行上下料较为方便；通过设置防护件，使得本机械人的安全性较高；通过设置转动台，使得本机械人的上料效率得以提高。

Description

一种桁架上下料机器人

技术领域

本申请涉及自动化技术领域，尤其是涉及一种桁架上下料机器人。

背景技术

数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，能够根据已编好的程序，使机床动作并加工零件。

数控机床的加工台的夹持孔通常沿水平方向，数控机床的上下料一般通过人员手动进行。

针对上述中的相关技术，人员手动上下料的效率较低，由于需要人手碰触机械，也存在安全隐患。

发明内容

为了提高上料效率减少安全隐患，本申请提供一种桁架上下料机器人。

本申请提供的一种桁架上下料机器人采用如下的技术方案：

一种桁架上下料机器人，包括承载主体，所述承载主体固设有悬臂，所述悬臂的长度方向沿水平方向，所述悬臂滑动设有滑台、驱动滑台滑动的第一驱动机构，所述滑台的滑动方向沿悬臂的长度，所述滑台上竖直滑动设有竖杆、驱动竖杆滑动的第二驱动机构，所述承载主体设有用于放置待加工工件的放料台，所述竖杆的底端设有用于夹取待加工工件的取料装置，所述取料装置包括夹持装置、供夹持装置安装的转台，所述转台由设置在竖杆内的伺服电机驱动转动，所述夹持装置于转台上设有两个，两个所述夹持装置的夹持口的朝向分别沿竖直方向、水平方向设置，所述两个所述夹持装置关于转台的转动轴线对称。

通过采用上述技术方案，本机器人可通过夹持口的朝向分别沿竖直方向设置的夹持装置将代加工工件夹持，之后通过滑台以及竖杆的滑动，将工件带到数控机床的夹持孔处，之后夹持口的朝向水平方向设置的夹持装置将数控机床上完成加工的工件夹持住，通过滑台的滑动将工件取出，之后通过转台的转动，将两个夹持装置的位置对调，再通过滑台的滑动将待加工工件放入数控机床的夹持口中，完成上料，最后通过滑台的滑动将加工完毕的工件带到下料处，完成下料，通过全自动作业使得上料效率提高同时避免人员与数控机床接触减少了安全隐患。

优选的，所述承载主体设有防护栏，所述防护栏沿承载主体的周向设置以阻隔人员。

通过采用上述技术方案，有防护栏的设置，能够阻隔人员与本机器人，使人员不易因接触本机器人而受伤。

优选的，所述放料台与承载主体滑动连接，所述承载主体设有驱动放料台移动的第三驱动机构，所述放料台的滑动方向沿水平方向且垂直于滑台的滑动方向。

通过采用上述技术方案，放料台的位置可调，使得夹持装置能够对放料台顶面任意位置上的工件进行夹持，较为方便。

优选的，所述放料台设有供工件嵌入的放料槽。

通过采用上述技术方案，放料槽的设置，使得放料台能够对工件的位置进行定位，便于夹持装置准确对工件进行夹持。

优选的，所述放料台包括固定台、转动台、驱动转动台转动的转动机构，所述转动台呈长方体状，所述转动台与固定台转动连接，所述转动台绕其转轴方向的四面为供工件放置的放料面，所述放料槽位于放料面上。

通过采用上述技术方案，人员可预先将与顶部放料面相邻的一面放料面上放置待加工工件，带顶部放料面上的工件全部上料完毕后，通过转动转动台，使得放置有工件的那一面放料面转到转动台顶部，以便于夹持装置能够继续上料，较为高效。

优选的，所述转动机构包括与转动台同轴固定的齿轮一、与齿轮一啮合的齿轮二、步进电机，所述步进电机固定于固定台上，所述齿轮二与步进电机的输出轴同轴固定。

通过采用上述技术方案，通过步进电机带动齿轮二转动，从而带动齿轮一以及转动台转动，以调整各个放料面的位置，同时步进电机具有自锁功能能够防止转动台自发转动。

优选的，所述转动台设有锁定部，所述锁定部呈柱形，所述锁定部上设有锁定孔，所述锁定孔沿锁定部的周向间隔设有多个，所述固定台设有用于嵌入锁定孔的锁定杆、驱动锁定杆伸出的动力机构。

通过采用上述技术方案，锁定孔与锁定杆的设置，可以对转动台进行锁定，防止其自发转动。

优选的，所述动力机构包括气罐、复位弹簧、转盘，所述气罐内设有气腔、供锁定杆穿出的穿孔，所述穿孔连通气腔与外界，所述锁定杆的底部伸入气腔内，所述复位弹簧套接在锁定杆上，所述锁定杆的端部设有活塞，所述活塞与气腔内壁滑动连接，所述复位弹簧的两端分别与活塞、气腔的内壁相抵，所述气腔的内壁设有用于输送压缩空气的进气通道，所述转盘与气罐转动连接，所述转盘的盘面用于将进气通道阻隔，所述转盘偏心设有用于将进气通道连通的通气槽，所述转盘的周向侧壁设有与齿轮一啮合的啮合齿；当所述齿轮一转动四分之一圈时，所述转盘转动一圈，所述气罐设有放气通道、阻隔板，所述放气通道连通气腔与外界，所述阻隔板用于将放气通道的端口封闭，所述阻隔板上贯穿设有用于与放气通道连通的放气孔，所述阻隔板的底部设有弹性件，所述弹性件的两端分别与阻隔板的底壁、气罐相抵，所述弹性件的弹力方向沿竖直方向，所述阻隔板设有供夹持装置夹持的夹持部。

通过采用上述技术方案，通过夹持装置以及竖杆的配合拉动阻隔板，使气腔的压力与外界平衡，从而复位弹簧的弹力推动锁定杆内缩脱离锁定孔，之后夹持装置放开阻隔板，阻隔板重新将放气通道阻隔，再之后转动台转动90度，使得通气槽将进气通道连通，使得压缩空气进入气腔内，活塞重新将锁定杆顶出，使锁定杆进入锁定孔内，完成对转动台的自动锁定，较为方便。

优选的，所述固定台设有用于接取从转动台掉落的工件的存料箱，所述存料箱位于转动台的正下方。

通过采用上述技术方案，存料箱的设置，便于收集加工完毕的工件，以便于人员对工件进行统一运输。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

通过设置滑台、竖杆以及取料装置，本机器人能够自动对数控机床进行上下料较为方便；

通过设置防护件，使得本机器人的安全性较高；

通过设置转动台，使得本机器人的上料效率得以提高。

附图说明

图1是本申请实施例1的立体结构图。

图2是本申请实施例1的滑台的结构示意图。

图3是本申请实施例1的第一驱动机构、第二驱动机构的结构示意图。

图4是本申请实施例2的立体结构图。

图5是本申请实施例2的放料台的结构示意图。

图6是本申请实施例2的固定台、转动台的结构示意图。

图7是本申请实施例2的动力机构局部剖视图。

附图标记说明：1、承载主体；11、防护栏；2、悬臂；21、滑台；22、第一驱动机构；221、第一驱动齿轮；222、第一驱动齿条；223、第一驱动电机；23、竖杆；24、第二驱动机构；241、第二驱动齿轮；242、第二驱动齿条；243、第二驱动电机；3、放料台；31、固定台；32、转动台；33、转动机构；331、齿轮一；332、齿轮二；333、步进电机；34、第三驱动机构；35、放料槽；36、放料面；4、取料装置；41、夹持装置；42、转台；43、驱动器；5、锁定部；51、锁定孔；6、锁定杆；7、动力机构；71、气罐；72、复位弹簧；73、转盘；74、气腔；76、活塞；77、进气通道；78、通气槽；79、啮合齿；8、阻隔板；81、放气孔；82、弹性件；83、夹持部；84、存料箱；85、侧出口；86、放气通道。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种桁架上下料机器人。

实施例1：

参照图1，一种桁架上下料机器人，包括承载主体1，承载主体1的顶部固定连接有悬臂2，悬臂2的长度方向沿水平方向，悬臂2的端部用于悬伸至数控加工机床的上方，悬臂2滑动连接有滑台21，滑台21由设置在悬臂2上的第一驱动机构22驱动沿悬臂2的长度方向滑动，滑台21上竖直滑动设有竖杆23，竖杆23受设置在滑台21上的第二驱动机构24驱动滑动，承载主体1滑动连接有用于放置待加工工件的放料台3，竖杆23的下端安装有用于夹取放料台3或者数控加工机床上工件的取料装置4。

参照图2和图3，第一驱动机构22包括第一驱动齿轮221、第一驱动齿条222以及第一驱动电机223，第一驱动齿条222固定在悬臂2上，第一驱动齿条222的长度方向沿悬臂2的长度方向，第一驱动电机223固定在滑台21上，第一驱动齿轮221同轴固定在第一驱动电机223的输出轴上，第一驱动齿轮221与第一驱动齿条222啮合，以带动滑台21在悬臂2上滑动，第一驱动电机223采用伺服电机。

第二驱动机构24包括第二驱动齿轮241、第二驱动齿条242以及第二驱动电机243，第二驱动齿条242固定在竖杆23上，第二驱动齿条242的长度方向沿竖杆23的长度方向，第二驱动电机243固定在滑台21上，第二驱动齿轮241同轴固定在第二驱动电机243的输出轴上，第二驱动齿轮241与第二驱动齿条242啮合，以带动竖杆23在相对滑台21上下滑动，第二驱动电机243采用伺服电机。

取料装置4包括夹持装置41、供夹持装置41安装的转台42，转台42呈圆柱状，转台42由设置在竖杆23内的伺服电机驱动绕自身轴线转动，转台42的轴线与水平面呈45度倾斜设置，本实施例中夹持装置41采用电动夹爪，夹持装置41于转台42的上下两侧固定有两个，上下两个夹持装置41的夹持口的朝向分别沿水平方向、竖直方向设置，两个夹持装置41关于转台42的转动轴线对称。

再参照图1，放料台3的滑动方向沿水平方向且垂直于滑台21的滑动方向，承载主体1设有驱动放料台3移动的第三驱动机构34，第三驱动机构34采用电动丝杆，放料台3与电动丝杆的转动轴螺纹连接。

承载主体1固定有防护栏11，防护栏11分为两部分，一部分防护栏11将悬臂2围绕，另一部分防护栏11将放料台3围绕，防护栏11沿承载主体1的周向设置以将人员与滑台21以及放料台3阻隔。

实施例1的具体实施1原理为：通过第一驱动机构22以及第二驱动机构24，调节两个夹持装置41的高度位置，使得夹持口朝向竖直向下的夹持装置41能够对放料台3上的待加工工件进行夹持，接着通过第一驱动机构22以及第二驱动机构24，调节夹持口朝向水平方向的夹持装置41的位置，使之夹持口朝向数控机床的加工夹持处，将加工完毕的工件夹持，并通过该第一驱动机构22驱动滑台21移动，将工件从数控机床的加工夹持处取出，之后通过驱动器43驱动转台42转动，使得两个夹持装置41的位置对调，以使待加工工件朝向数控机床的加工夹持处，之后通过驱动滑台21移动，将待加工工件推入数控机床的加工夹持处，完成上料，最后过第一驱动机构22以及第二驱动机构24，驱使滑台21移动，使夹持装置41移动到特定的承载主体1的下料处，将工件放置到下料处即可，本实施例中夹持装置41可将加工完毕的工件放回放料台3。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于：参照图4与图5，放料台3包括固定台31、转动台32以及转动机构33，固定台31于承载主体1滑动连接，固定台31的滑动方向垂直于滑台21的滑动方向，固定台31受安装在承载主体1上的第三驱动机构34驱动转动，第三驱动机构34同样采用电动丝杆。

转动台32呈长方体状，转动台32与固定台31转动连接，转动台32的转轴的长度方向沿固定台31的滑动方向，在其他实施例中转动台32的转轴的长度方向也可以沿滑台21的滑动方向。转动台32绕其转轴方向的四面为供工件放置的放料面36，放料面36开设有供工件嵌入的放料槽35，放料槽35的内壁能够对工件的侧壁进行支撑，使得工件放置在处于竖直状态的放料面36上，不会因重力掉落。

转动台32由转动机构33驱动转动，转动机构33包括齿轮一331、与齿轮一331啮合的齿轮二332、步进电机333，步进电机333固定安装在固定台31上，齿轮二332同轴固定在步进电机333的输出轴上，齿轮一331与转动台32同轴固定，以使转动台32受步进电机333带动转动。

此外固定台31可拆装设有用于接取从转动台32掉落的工件的存料箱84，存料箱84位于转动台32的正下方，承载主体1上开设有侧出口85，人员可以通过侧出口85，取出存料箱84，同时也可以通过侧出口85，将待加工工件装入放料面36。

参照图6与图7，由于齿轮之间啮合以及步进电机333内的锁定结构会存在细微的转动间隙，使得转动台32在转动后仍会发生细微的自发转动，影响夹持精度。由此本实施例进一步在转动台32上固定安装了锁定部5，锁定部5呈圆柱形，锁定部5的侧壁开设有锁定孔51，锁定孔51的孔口呈渐扩状以便锁定杆6伸入，锁定孔51沿锁定部5的周向等距间隔设有四个，其位置与放料面36的位置相对应。而固定台31上设有用于嵌入锁定孔51的锁定杆6、驱动锁定杆6伸出的动力机构7，在转动台32转动至特定位置后（其中一个放料面36朝上），通过动力机构7将锁定杆6升到锁定孔51内，使锁定杆6的侧壁与锁定孔51的内壁相贴，以限制转动台32的转动。

动力机构7包括气罐71、复位弹簧72、转盘73，气罐71与固定台31固定连接，气罐71内设有气腔74、供锁定杆6穿出的穿孔（图中未展示），穿孔贯通至气腔74。锁定杆6的底部同轴固定有活塞76，活塞76位于气腔74内，活塞76与气腔74内壁滑动连接，复位弹簧72套接在锁定杆6上，复位弹簧72的两端分别与活塞76朝向穿孔的侧壁、气腔74的内壁相抵，复位弹簧72的作用主要用于将活塞76复位，使之重新收缩。气腔74的内壁设有用于输送压缩空气的进气通道77，进气通道77用于与外部的压缩空气管相接，进气通道77于气腔74内壁的端口位于活塞76背离穿孔的一侧。转盘73与气罐71转动连接，转盘73将进气通道77阻隔成两段，两段进气通道77的端口分别与转盘73的两侧盘面相贴，此外转盘73偏心设有用于将进气通道77连通的通气槽78，通气槽78贯穿转盘73，转盘73的周向侧壁设有与齿轮一331啮合的啮合齿79。齿轮一331的直径为齿轮一331的四分之一。

当齿轮一331转动四分之一圈时，转盘73转动一圈，转盘73上的通气槽78逐渐转向两端进气通道77的端口处，使得两端进气通道77通过通气槽78连通一段时间，外部的压缩空气得以进入气腔74内，以克服复位弹簧72的弹力将锁定杆6顶出。

此外气罐71设有放气通道86、阻隔板8，放气通道86连通气腔74与外界，放气通道86于气腔74内壁的端口也位于活塞76背离穿孔的一侧，阻隔板8与气罐71的外壁滑动连接，阻隔板8的滑动方向沿竖直方向，阻隔板8朝向气罐71的表面用于将放气通道86的端口封闭，阻隔板8上贯穿设有用于与放气通道86连通的放气孔81，放气孔81位于放气通道86外端口的下方，阻隔板8上的上端固定有供夹持装置41夹持提拉的夹持部83。

阻隔板8的底部设有弹性件82，弹性件82采用弹簧，弹性件82的弹力方向沿竖直方向，弹性件82的上下两端分别与阻隔板8的底壁、气罐71相抵。弹性件82使得阻隔板8能够自动复位，较为方便。

实施例2的实施原理为：通过转动台32的转动能够切换放料面36，使得在一面放料面36的工件全部被运输加工完毕后，可用夹持装置41将夹持部83向上拉，使气腔74内的气压减小，使得锁定杆6受复位弹簧72作用脱离锁定孔51，之后夹持装置41远离阻隔板8，转动台32转动90度，将处于竖直位置的放料面36转动到顶部，以供取料装置4夹取，在这过程中进气通道77将外部的压缩空气输入气腔74，使气腔74气压变高，使得锁定杆6重新弹出，锁定杆6的端部进入锁定槽，重新将转动台32锁定，顺带一提的是，夹持装置41可将加工完毕的工件重新放置在放料槽35中，通过转动台32的转动将加工完毕的工件所在的放料面36转到到转动台32底部，使得工件自动调入存料箱84。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种桁架上下料机器人，其特征在于：包括承载主体(1)，所述承载主体(1)固设有悬臂(2)，所述悬臂(2)的长度方向沿水平方向，所述悬臂(2)滑动设有滑台(21)、驱动滑台(21)滑动的第一驱动机构(22)，所述滑台(21)的滑动方向沿悬臂(2)的长度，所述滑台(21)上竖直滑动设有竖杆(23)、驱动竖杆(23)滑动的第二驱动机构(24)，所述承载主体(1)设有用于放置待加工工件的放料台(3)，所述竖杆(23)的底端设有用于夹取待加工工件的取料装置(4)，所述取料装置(4)包括夹持装置(41)、供夹持装置(41)安装的转台(42)，所述转台(42)由设置在竖杆(23)内的伺服电机驱动转动，所述夹持装置(41)于转台(42)上设有两个，两个所述夹持装置(41)的夹持口的朝向分别沿竖直方向、水平方向设置，所述两个所述夹持装置(41)关于转台(42)的转动轴线对称；

所述承载主体(1)设有防护栏(11)，所述防护栏(11)沿承载主体(1)的周向设置以阻隔人员；

所述放料台(3)与承载主体(1)滑动连接，所述承载主体(1)设有驱动放料台(3)移动的第三驱动机构(34)，所述放料台(3)的滑动方向沿水平方向且垂直于滑台(21)的滑动方向；

所述放料台(3)设有供工件嵌入的放料槽(35)；

所述放料台(3)包括固定台(31)、转动台(32)、驱动转动台(32)转动的转动机构(33)，所述转动台(32)呈长方体状，所述转动台(32)与固定台(31)转动连接，所述转动台(32)绕其转轴方向的四面为供工件放置的放料面(36)，所述放料槽(35)位于放料面(36)上；

所述转动机构(33)包括与转动台(32)同轴固定的齿轮一(331)、与齿轮一(331)啮合的齿轮二(332)、步进电机(333)，所述步进电机(333)固定于固定台(31)上，所述齿轮二(332)与步进电机(333)的输出轴同轴固定；

所述转动台(32)设有锁定部(5)，所述锁定部(5)呈柱形，所述锁定部(5)上设有锁定孔(51)，所述锁定孔(51)沿锁定部(5)的周向间隔设有多个，所述固定台(31)设有用于嵌入锁定孔(51)的锁定杆(6)、驱动锁定杆(6)伸出的动力机构(7)；

所述动力机构(7)包括气罐(71)、复位弹簧(72)、转盘(73)，所述气罐(71)内设有气腔(74)、供锁定杆(6)穿出的穿孔，所述穿孔连通气腔(74)与外界，所述锁定杆(6)的底部伸入气腔(74)内，所述复位弹簧(72)套接在锁定杆(6)上，所述锁定杆(6)的端部设有活塞(76)，所述活塞(76)与气腔(74)内壁滑动连接，所述复位弹簧(72)的两端分别与活塞(76)、气腔(74)的内壁相抵，所述气腔(74)的内壁设有用于输送压缩空气的进气通道(77)，所述转盘(73)与气罐(71)转动连接，所述转盘(73)的盘面用于将进气通道(77)阻隔，所述转盘(73)偏心设有用于将进气通道(77)连通的通气槽(78)，所述转盘(73)的周向侧壁设有与齿轮一(331)啮合的啮合齿(79)；当所述齿轮一(331)转动四分之一圈时，所述转盘(73)转动一圈，所述气罐(71)设有放气通道(86)、阻隔板(8)，所述放气通道(86)连通气腔(74)与外界，所述阻隔板(8)用于将放气通道(86)的端口封闭，所述阻隔板(8)上贯穿设有用于与放气通道(86)连通的放气孔(81)，所述阻隔板(8)的底部设有弹性件(82)，所述弹性件(82)的两端分别与阻隔板(8)的底壁、气罐(71)相抵，所述弹性件(82)的弹力方向沿竖直方向，所述阻隔板(8)设有供夹持装置(41)夹持的夹持部(83)。

2.根据权利要求1所述的一种桁架上下料机器人，其特征在于：所述固定台(31)设有用于接取从转动台(32)掉落的工件的存料箱(84)，所述存料箱(84)位于转动台(32)的正下方。