CN114770557A - 一种桁架机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桁架机器，包括：支撑单元、间隔设置于所述支撑单元上的两个X轴运动机构、滑动连接在两个所述X轴运动机构之间的Y轴运动机构、及可沿Y轴滑动的两个Z轴运动机构；两个所述Z轴运动机构可在所述Y轴运动机构上开合以夹取不同规格的工件；所述Z轴运动机构包括一级筒体、及套在一级筒体内部的二级筒体，所述一级筒体可在沿Z轴方向运动，所述二级筒体件可沿一级筒体上下滑动。本发明提供的一种桁架机器人。其中Z轴运动机构设置为在Z轴方向上双伸缩式的Z轴运动机构，从而使整个桁架机器人适用于低矮的厂区。并且二级筒体的端部设置有可快速更换的夹爪，以满足不同类型工件的抓取及搬运。

Description

一种桁架机器人

技术领域

本发明涉及桁架机器人技术领域，更具体地说，涉及一种Z轴双伸缩式桁架机器人。

背景技术

桁架机器人因智能化程度高，空间利用率高，广泛应用仓储及生产线物料的转运、上下料等工序。在空心圆管、实心棒料、矩形管材、薄厚板、箱体等类工件的生产中，使用Z轴双伸缩式桁架机器人能够实现工件的自动识别、自动抓取、自动放置及智能仓储管理等功能，是生产线全自动作业的关键执行设备，能够解决现阶段天车起吊转运安全性不高，人工对接精度低，生产效率低的问题。但在桁架机器人使用场景中，存在厂房低矮的情况，导致桁架机器人在竖直方向的行程有限，不利于桁架机器人的自动化作业。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中厂房高度有限，生产线工艺设备对桁架机器人竖直轴行程有要求、生产工件频繁变化的应用场景，提供一种Z轴双伸缩式的桁架机器人，以解决现有技术中厂房高度有限，竖直轴行程有限及生产工件频繁变化的问题。

一种桁架机器人，包括：支撑单元、间隔设置于所述支撑单元上的两个X 轴运动机构、滑动连接在两个所述X轴运动机构之间的Y轴运动机构、及可沿Y 轴滑动的两个Z轴运动机构；两个所述Z轴运动机构可在所述Y轴运动机构上开合以夹取不同规格的工件；所述Z轴运动机构包括一级筒体、及套在一级筒体内部的二级筒体，所述一级筒体可在沿Z轴方向运动，所述二级筒体件可沿一级筒体上下滑动。

进一步地，所述Y轴运动机构上设置激光扫描仪，所述激光扫描仪用于读取工件信息并对工件信息进行判断以控制两个Z轴运动机构的开合程度。

进一步地，所述Y轴运动机构上设置有与所述一级筒体匹配的YZ滑台，所述一级筒体通过所述YZ滑台沿所述Y轴运动机构开合；各所述一级筒体可在所述YZ滑台上沿Z轴方向运动。

进一步地，所述二级筒体远离一级筒体的一端可拆卸连接有夹爪。

进一步地，所述夹爪包括支架，所述支架的下端面固定有电动推板，所述支架的侧端面固定有插块；所述插块可插入到空心管状工件的端部，所述电动推板向下移动夹紧空心管状工件的管壁。

进一步地，所述夹爪设置为L型悬臂件，所述L型悬臂件底部为V型槽，通过所述L型悬臂件托举实心棒类工件。

进一步地，所述夹爪设置为L型悬钩件，所述L型悬钩件用于托举矩形管材类工件或矩形管框架类工件。

进一步地，所述夹爪设置为电磁吸盘，通过所述电磁吸盘吸取厚板类工件。

进一步地，所述夹爪设置为真空吸盘，通过所述真空吸盘吸取薄板类工件。

进一步地，所述夹爪包括夹具主体、设置在夹具主体一面的夹持爪及设置在夹具主体另一面的驱动件，通过所述驱动件驱动所述夹持爪夹紧箱体类工件。

本发明提供的一种桁架机器人，设置了两个Z轴运动机构，并且两个Z轴运动机构可沿Y轴运动机构开合，从而通过两个Z轴运动机构夹取不同尺寸的工件，并通过X轴、Y轴、Z轴的三维运动，将工件移动至需要的位置，进一步地，在Y轴运动机构上还设置有激光扫描仪，激光扫描仪能够读取工件的信息并进行判断后控制两个Z轴运动机构的开合程度以适于夹取相应的工件。另外，本发明中的Z轴运动机构设置为在Z轴方向上双伸缩式的Z轴运动机构，从而使整个桁架机器人适用于低矮的厂区。并且二级筒体的端部设置有可快速更换的夹爪，以满足空心管状类工件、实心棒类工件、矩形管材类工件、薄板类工件、厚板类工件及箱体类工件的抓取及搬运。

附图说明

图1本发明桁架机器人的整体结构示意图；

图2为图1中I部分的放大图；

图3为本发明Z轴运动机构示意图；

图4为本发明第三实施例夹爪的示意图；

图5为本发明图4部分的放大图；

图6为本发明第四实施例夹爪的示意图；

图7为本发明第五实施例的示意图；

图8为本发明第六实施例的示意图；

图9为本发明第七实施例的示意图；

图10为本发明第八实施例的示意图。

附图标记：1、支撑单元，2、X轴运动机构，3、Y轴运动机构，4、Z轴运动机构，5、工件，6、夹爪，11、立柱，12、支撑柱，21、X轴导轨，31、激光扫描仪，32、YZ滑台，33、Y轴滑块，34、Y轴导轨，35、拖链，36、第一Y轴运动轨道，37、第二Y轴运动轨道，321、滚轮滑块，322、第一驱动电机，323、第二驱动电机，41、一级筒体，42、二级筒体，411、第一Z轴导轨，412、第二Z轴滑轨，413、第三驱动电机，414、链条，415、链轮，421、Z轴滑块，61、支架，611、电动推板，612、插块，62、L型悬臂件，63、L型悬钩件，64、电吸盘，65、真空吸盘，66、夹具主体，661、夹持爪，662、驱动件。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合具体实施例对所述桁架机器人进行说明，以进一步理解所述桁架机器人的发明构思，请参阅图1，一种桁架机器人，包括：支撑单元1、间隔设置于所述支撑单元1上的两个X轴运动机构2、滑动连接在两个所述X轴运动机构1之间的Y轴运动机构3、及可沿Y轴滑动的两个Z轴运动机构4；两个所述 Z轴运动机构4可在所述Y轴运动机构3上开合以夹取不同规格的工件5；所述 Z轴运动机构4包括一级筒体41、及套在一级筒体41内部的二级筒体42，所述一级筒体41可在沿Z轴方向运动，所述二级筒体件42可沿一级筒体41上下滑动。

本发明提供的一种桁架机器人，设置了两个Z轴运动机构，并且两个Z轴运动机构可沿Y轴运动机构开合，从而通过两个Z轴运动机构夹取不同尺寸的工件，并通过X轴、Y轴、Z轴的三维运动，将工件移动至需要的位置，进一步地，在Y轴运动机构上还设置有激光扫描仪，激光扫描仪能够读取工件的信息并进行判断后控制两个Z轴运动机构的开合程度以适于夹取相应的工件。另外，本发明中的Z轴运动机构设置为在Z轴方向上双伸缩式的Z轴运动机构，从而使整个桁架机器人适用于低矮的厂区。

在第一实施例中，如图1-3所示，一种Z轴双伸缩式桁架机器人，包括：支撑单元1、间隔固定于所述支撑单元1上的两个X轴运动机构2、滑动连接在两个X轴运动机构1之间的Y轴运动机构3、及可沿Y轴滑动的两个Z轴运动机构6。其中支撑单元1由四个立柱11构成，四个立柱11分别置于地面上，两个 X轴运动机构2分别水平固定于相对侧的两个立柱11的上方，优选地，在各立柱11的下端的侧壁上还固定连接有支撑柱12，通过支撑柱12使得支撑单元1 更为稳定。两个X轴运动机构2的上方都设置有X轴导轨21，Y轴运动机构3 的两侧端部均设置有与X轴导轨21对应的Y轴滑块33，Y轴运动机构3通过Y 轴滑块33在X轴导轨21沿X轴做往复运动，可通过驱动件带动Y轴滑块33沿 X轴滑块33做往复运动。两个Z轴运动机构4可沿Y轴做往复运动，两个Z轴运动机构通过在Y轴运动机构上的开合以夹取不同规格的工件5，其中各Z轴运动机构均包括一级筒体41以及套在一级筒体41内部的二级筒体42，一级筒体 61可在Z轴方向上下运动，二级筒体62可沿一级筒体61上下滑动。具体地，如图2所示，在Y轴运动机构3上设置有与各一级筒41匹配的两个YZ滑台32，在Y轴运动机构3的上端面设置有与各YZ滑台32匹配的Y轴导轨34，其中各一级筒体41滑动套设在各YZ滑台32的侧端面，各一级筒体41通过各YZ滑台 32沿Y轴导轨34往复滑动做开合运动，从而夹取不同的工件5。进一步地，Y 轴运动机构3中部靠下处设置有激光扫描仪31，通过激光扫描仪31读取工件5 的信息，特别是工件5的宽度信息，激光扫描仪31还可对工件5的信息进行判断，例如激光扫描仪31可测量工件5的宽度信息，从而控制两个Z轴运动机构开合程度以适应于不同工件5的宽度。其中，各YZ滑台32的侧端面设置有Z 轴滚轮滑块321，一级筒体41上设置相应的第一Z轴导轨411，通第一Z轴导轨411和Z轴滚轮滑块321的配合完成一级筒体41在Z轴方向上的往复运动。需要说明的是，YZ滑台32的上还设置有第一驱动电机322，通过第一驱动电机 322驱动YZ滑台32在Y轴导轨34上往复滑动，具体地，如图2所示，在Y轴运动机构的侧端面安装在有拖链35，拖链35的一端安装在Y轴侧端面的槽中，拖链35的另一端与YZ滑台32固定连接，在拖链35的作用下，第一驱动电机 322带动YZ滑台在Y轴导轨34上往复滑动；如图2-3所示，YZ滑台32上还设置有第二驱动电机323，通过第二驱动电机323驱动第一Z轴导轨411与Z轴滚轮滑块321配合完成一级筒体41在Z轴方向的上下运动，具体地，第二驱动电机323的输出端安装齿轮，一级筒体41上设置有与所述齿轮啮合的齿条，第二驱动电机323驱动齿轮转动，齿轮与齿条相互作用，从而带动第一Z轴导轨411 沿滚轮滑块321行走及导向，从而使得一级筒体41在Z轴方向运动。其中，二级筒体42套设在一级筒体41的内部，并且二级筒体42可沿一级筒体41上下滑动，具体地，一级筒体41的内侧相对两面均设置第二Z轴滑轨412，二级筒体42的外侧相对两面均设置与第二Z轴滑轨412配合的Z轴滑块421，且在一级筒体41远离二级筒体42的端部设置有第三驱动电机413，通过第三驱动电机 413驱动Z轴滑块421沿第二Z轴滑轨412上下运动，从而完成二级筒体42沿一级筒体41做上下运动，具体地，在一级筒体41的两个端部均设置有链轮415，链条414环绕两个链轮415组成环形回路，其中链条414靠近二级筒体42的一面与二级筒体42的侧面固定连接，第三驱动机构413驱动链轮415转动，链轮 415的转动带动链条414运动，链条414的运动可拖动与其连接的第二筒体42 上下运动，即使得Z轴滑块421沿第二Z轴滑轨412上下滑动。在二级筒体42 远离一级筒体41的一端可拆卸的设置有夹爪6，所述夹爪6用于夹取工件5。其中夹爪6可快速更换，以满足空心管状类工件、实心棒类工件、矩形管材类工件、薄板类工件、厚板类工件及箱体类工件的抓取及搬运。

在本发明中，设置两个Z轴运动机构4，且两个Z轴运动机构4可沿Y轴做开合运动，从而使得本发的桁架机器人可以用于夹取不同尺寸的工件5，并且通过激光扫描仪31可以测量工件5的宽度信息，从而控制两个Z轴运动机构4开合以适应工件5的宽度，进而夹取工件5，完成工件5的夹取后，桁架及机器人可进行X轴、Y轴、Z轴的移动，从而将工件5运输到所需位置。另一方面，本发明中Z轴运动机构设置为双伸缩式，从而在低矮的厂房中完成工件的自动化作业，并且两个Z轴运动机构可同步伸缩。具体地，Z轴元机构3由一级筒体 41和二级筒体42构成，一级筒体41可在Y轴运动机构3上沿Z轴上下运动完成一级伸缩，二级筒体42可沿一级筒体41上下运动完成二级伸缩，通过Z轴运动机构的两级伸缩，使得本发明的桁架机器人能够适用于不同高度的厂房，适用范围广，无需依据环境的变化重新设计桁架机器人的高度。

在第二实施例中，如图1所示，Y轴运动机构3设置为两个Y轴运动轨道，分别为第一Y轴运动轨道36和第二Y轴运动轨道37，第一Y轴运动轨道36和第二Y轴运动轨道37间隔设置且它们的两个端部分别由Y轴滑块33连接，这样第一Y轴运动轨道36和第二Y轴运动轨道37由Y轴滑块33带动沿X轴做往复运动。其中两个Z轴运动机构穿4穿过第一Y周运动轨道36和第Y轴运动轨道37之间的间隙设置，并且两YZ滑台32分别设置在第一Y轴运动导轨36和第二Y轴运动导轨37上。

在第三实施例中，如图4-5所示，所述夹爪6包括支架61，支架61可为T 字型，支架61的下端面固定有电动推板611，具体的电动推板611固定在T字型支架的下端面靠近工件5的一侧，支架61的侧端面固定有插块612，具体地插块612固定T字型支架竖直部靠近工件5的一侧，其中插块612通过Z轴运动机构3带动可插入到空心管状类工件5的端部，电动推板611向下移动从而夹紧空心管状类工件5的管壁，进而通过本实施例中的夹爪6来夹取空心管状类工件5。具体的，可通过电机带动电动推板611上下运动来夹取空心管状类工件5。

在第四实施例中，如图6所示，所述夹爪6设置为L型悬臂件62，所述L 型悬臂件62的底部设置为V型槽，本实施例中通过所述L型悬臂件62来托举实棒类工件5.

在第五实施例中，如图7所示，所述夹爪6设置为L型悬钩件63，通过L 型悬钩件63托举矩形管材类工件5或矩形管框架类工件5。

在第六实施例中，如图8所示，所述夹爪6设置为电磁吸盘64，所述电磁吸盘64在通电后可产生较大的吸附力，进而通过电磁吸盘64吸取厚板类工件 5.

在第七实施例中，如9图所示，所述夹爪6设置为真空吸盘65，所述真空吸盘65通过连接架66固定于二级筒体42的下方，真空吸盘65可设置若干个，通过真空吸盘65吸取薄板类工件5，其中真空吸盘65连接负压装置，通过负压装置产生的负压使真空吸盘65吸附在薄板类工件5上。

在第八实施例中，如图10所示，所述夹爪6包括夹具主体66、设置在夹具主体66一面的夹持爪661及设置在夹具主体另一面的驱动件662，通过所述驱动件662驱动所述夹持爪662夹紧箱体类工件5。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种桁架机器人，其特征在于，所述桁架机器人包括：支撑单元(1)、间隔设置于所述支撑单元(1)上的两个X轴运动机构(2)、滑动连接在两个所述X轴运动机构(1)之间的Y轴运动机构(3)、及可沿Y轴滑动的两个Z轴运动机构(4)；两个所述Z轴运动机构(4)可在所述Y轴运动机构(3)上开合以夹取不同规格的工件(5)；所述Z轴运动机构(4)包括一级筒体(41)、及套在一级筒体(41)内部的二级筒体(42)，所述一级筒体(41)可在沿Z轴方向运动，所述二级筒体件(42)可沿一级筒体(41)上下滑动。

2.根据权利要求1所述的一种桁架机器人，其特征在于，所述Y轴运动机构(3)上设置激光扫描仪(31)，所述激光扫描仪(31)用于读取工件信息并对工件信息进行判断以控制两个Z轴运动机构的开合程度。

3.根据权利要求2所述的一种桁架机器人，其特征在于，所述Y轴运动机构(3)上设置有与所述一级筒体(41)匹配的YZ滑台(32)，所述一级筒体(41)通过所述YZ滑台(32)沿所述Y轴运动机构(3)开合；所述一级筒体(41)可在所述YZ滑台(32)上沿Z轴方向运动。

4.根据权利要求1所述的一种桁架机器人，其特征在于，所述二级筒体(42)远离一级筒体(41)的一端可拆卸连接有夹爪(6)。

5.根据权利要求4所述的一种桁架机器人，其特征在于，所述夹爪(6)包括支架(61)，所述支架(61)的下端面固定有电动推板(611)，所述支架(61)的侧端面固定有插块(612)；所述插块(612)可插入到空心管状工件(5)的端部，所述电动推板(611)向下移动夹紧空心管状工件(5)的管壁。

6.根据权利要求4所述的一种桁架机器人，其特征在于，所述夹爪(6)设置为L型悬臂件(62)，所述L型悬臂件(62)底部为V型槽，通过所述L型悬臂件(62)托举实心棒类工件(5)。

7.根据权利要求4所述的一种桁架机器人，其特征在于，所述夹爪(6)设置为L型悬钩件(63)，所述L型悬钩件(63)用于托举矩形管材类工件(5)或矩形管框架类工件(5)。

8.根据权利要求要求4所述的一种桁架机器人，其特征在于，所述夹爪(6)设置为电磁吸盘(64)，通过所述电磁吸盘(64)吸取厚板类工件(5)。

9.根据权利要求4所述的一种桁架机器人，其特征在于，所述夹爪(6)设置为真空吸盘(65)，通过所述真空吸盘(65)吸取薄板类工件(5)。

10.根据权利要求4所述的一种桁架机器人，其特征在于，所述夹爪(6)包括夹具主体(66)、设置在夹具主体(66)一面的夹持爪(661)及设置在夹具主体(66)另一面的驱动件(662)，通过所述驱动件(662)驱动所述夹持爪(662)夹紧箱体类工件(5)。

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