CN115741635B - 一种双臂机械同步提升的xyz三轴重载桁架机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双臂机械同步提升的XYZ三轴重载桁架机器人，包括：桁架顶部设有第一移动座，第一移动座上设有第二移动座，第二移动座两端分别连接有用于提升物体的提升臂；X轴驱动机构安装在所述第一移动座上；Y轴驱动机构安装在所述第二移动座上；Z轴驱动机构安装在所述第二移动座上。采用上述技术方案，桁架用于安装在需要运输物料的场所，通过安装在第一移动座上的X轴驱动机构、安装在第二移动座上的Y轴驱动机构以及Z轴驱动机构可以构成一个可以在桁架上移动三轴机器人，用于驱动两个提升臂同步升降以及沿X、Y、Z方向移动，实现货物的提升、搬运及放置，自动化完成，不用人工操作，物料搬运速度相对较快，可以提升物料的搬运效率。

Description

一种双臂机械同步提升的XYZ三轴重载桁架机器人

技术领域

本发明涉及机器人相关技术领域，特别涉及一种双臂机械同步提升的XYZ三轴重载桁架机器人。

背景技术

在生产车间内，经常需要进行物料的运输。在物料运输中，有的场地受限，有的物料体积较大，进行物料运输时，需使物料保持一定的离地高度，才不会干扰车间内的其他生产工作。目前常使用行吊将物料吊高后再运输到指定位置，或使用叉车将物料提升至一定高度再运输到指定地点。行吊进行物料搬运多是人工操作，主要是依靠人的感官判断是否达到位置，一般在到达终点周围后，总是要进行多次调整，才能到达指定位置，效率相对较低。使用叉车运输，因为货物阻挡视线、叉车停靠位置精度不高等原因，物料放置的位置不精确，并且必须将物料终点附近腾出充足的空间，才好放置物料，因此，物料终点必须预留较大的空间放置物料。

发明内容

本发明的目的是提供一种双臂机械同步提升的XYZ三轴重载桁架机器人，代替人工操作行吊或叉车运输物料，自动化实现将物料提升至一定高度，再运输到终点，减少人工操作，降低用工成本。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，设计出一种双臂机械同步提升的XYZ三轴重载桁架机器人，包括：

桁架，顶部设有第一移动座，所述第一移动座上设有第二移动座，所述第二移动座两端分别连接有用于提升物体的提升臂；

X轴驱动机构，安装在所述第一移动座上，用于驱动第一移动座沿X向移动；

Y轴驱动机构，安装在所述第二移动座上，用于驱动第二移动座沿Y向移动；

Z轴驱动机构，安装在所述第二移动座上，用于驱动两个所述提升臂沿Z向同步移动。

采用上述技术方案，桁架用于安装在需要运输物料的场所，通过安装在第一移动座上的X轴驱动机构、安装在第二移动座上的Y轴驱动机构以及Z轴驱动机构可以构成一个可以在桁架上移动三轴机器人，用于驱动两个提升臂同步升降以及沿X、Y、Z方向移动，实现货物的提升、搬运及放置，相对于人工操作行吊或叉车转运物料而言，自动化完成，不用人工操作，物料搬运速度相对较快，可以提升物料的搬运效率。

为了更好的解决上述技术缺陷，本发明还具有更佳的技术方案：

在一些实施方式中，所述X轴驱动机构包括第一动力源、第一同步轴、直角传动装置、第一齿轮、第一齿条，所述第一动力源固接在所述第一移动座上，第一动力源的一输出端与所述第一同步轴连接，另一输出端和第一同步轴的另一端分别连接有直角传动装置，两个直角传动装置的驱动端延伸到第一移动座下方并分别连接有第一齿轮，两个所述第一齿轮分别啮合有沿X向设置的第一齿条，所述第一齿条与所述桁架固接，第一动力源用于驱动两个第一齿轮同步转动。通过一个动力源的两个输出端提供输出动力，驱动同步轴、直角传动装置传递驱动力可以驱动两个第一齿轮转动，由于两个第一齿轮对应与两个固接在桁架上的两个第一齿条啮合，从而驱动第一移动座沿X向移动，采用两侧同步驱动可以保证第一移动座平稳移动，相比采用两个动力源的驱动方式而言，同步性较好，可以降低故障率。

在一些实施方式中，所述Y轴驱动机构包括第二动力源、第二齿轮、第二齿条，所述第二动力源固接在所述第二移动座上，第二动力源的两个输出端连接有第二齿轮，所述第二齿轮啮合有沿Y向设置的第二齿条，所述第二齿条与所述第一移动座固接。

在一些实施方式中，所述Z轴提升机构包括第三动力源、第二同步轴、主动锥齿轮、从动锥齿轮、驱动螺母、丝杆，所述第三动力源固接所述第二移动座上，其两个输出端分别连接有第二同步轴，所述第二同步轴的另一端连接有主动锥齿轮，所述主动锥齿轮啮合有从动锥齿轮，所述从动锥齿轮固接在驱动螺母上，所述驱动螺母与丝杆螺纹配合，所述丝杆与所述提升臂固接，驱动螺母转动配合在驱动座上，所述驱动座与第二移动座固接。通过动力源提供输出动力驱动两第二同步轴同步转动，可以带动主动锥齿轮转动，主动锥齿轮转动驱动从动锥齿轮转动，而从动锥齿轮固接在驱动螺母上，可以带动驱动螺母转动，而驱动螺母与固接在第二移动座上的驱动座转动连接且又与丝杆螺纹配合，从而可以驱动丝杆沿Z向移动，联动提升臂沿Z向移动，实现对物料进行提升，一个动力源实现两提升臂同步升降，同步性较好，可以实现平稳提升物料。

在一些实施方式中，所述桁架顶部沿X向设有两个平行的轨道，所述第一移动座两端底部分别连接有与轨道的顶面及侧面滚动接触的第一滚轮组。由此，可以保证第一移动座平稳直线移动。

在一些实施方式中，所述第一移动座两端底部分别连接有靠轮座，所述靠轮座上转动连接有与轨道上端凹槽侧壁滚动接触凸轮随动器。由此，可以防止三轴机器人发生侧翻。

在一些实施方式中，所述第一移动座顶部的前后侧沿Y向设有两个平行的导轨，所述第二移动座两端分别连接有用于与所述导轨的顶面、底面及侧面滚动接触的第二滚轮组。由此，可以保证第二移动座平稳移动，并可以防止发生侧翻。

在一些实施方式中，所述提升臂的底部连接有承重座，所述承重座顶部设有容纳槽。

在一些实施方式中，所述直角传动装置为直角换向器。

附图说明

图1为本发明提供的一种实施方式的双臂机械同步提升的XYZ三轴重载桁架机器人的结构示意图；

图2为双臂机械同步提升的XYZ三轴重载桁架机器人上X轴驱动机构与第一移动座的结构示意图；

图3为双臂机械同步提升的XYZ三轴重载桁架机器人上第一移动座的底部视角结构示意图；

图4为双臂机械同步提升的XYZ三轴重载桁架机器人上第一移动座、第二移动座及Y轴驱动机构的结构示意图；

图5为双臂机械同步提升的XYZ三轴重载桁架机器人上第二移动座及Y轴驱动机构的结构示意图；

图6为图5为另一视角的结构示意图；

图7为双臂机械同步提升的XYZ三轴重载桁架机器人上Z轴驱动机构与提升臂的结构示意图；

图8为图7为另一视角的结构示意图；

图9为双臂机械同步提升的XYZ三轴重载桁架机器人的局部剖面图；

附图标记：

1、桁架；11、轨道；12、靠轮座；13、凸轮随动器；2、X轴驱动机构；21、第一动力源；22、第一同步轴；23、直角传动装置；24、第一齿轮；25、第一齿条；3、Y轴驱动机构；31、第二动力源；32、第二齿轮；33、第二齿条；4、Z轴驱动机构；41、第三动力源；42、第二同步轴；43、主动锥齿轮；44、从动锥齿轮；45、驱动螺母；46、丝杆；5、第一移动座；51、导轨；52、通框；6、第一滚轮组；61、行走轮；62、夹轮；7、第二移动座；71、驱动座；72、安装槽；8、第二滚轮组；9、提升臂；91、承重座。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参考图1至图9所示，本发明提供的一种双臂机械同步提升的XYZ三轴重载桁架机器人，包括：桁架1、X轴驱动机构2、Y轴驱动机构3、Z轴驱动机构4、中央控制系统。

桁架1包括支撑柱以及固接在支撑柱顶部的框架，桁架1顶部固接有两个轨道11，两个轨道11沿X向平行设置，轨道11为工字型轨道。轨道11顶部设有第一移动座5，第一移动座5两端底部分别连接有一组或两组或三组或更多组与轨道11的顶面及侧面滚动接触的第一滚轮组6，优选第一移动座5两端底部分别连接有两组第一滚轮组6，第一滚轮组6包括：与第一移动座5转动连接的行走轮61和两个夹轮62，行走轮61与轨道11顶部滚动接触，两个夹轮62对应与轨道11的两侧面滚动接触。第一移动座5两端底部分别连接有一个或两个或三个或更多个靠轮座12，优选第一移动座5两组底部分别连接有两个靠轮座12，靠轮座12上转动连接有多个与轨道11上端凹槽侧壁滚动接触的凸轮随动器13。第一移动座5上设有第二移动座7，第一移动座5顶部的左右侧沿Y向设有两个平行的导轨51，第二移动座7两端分别连接有一组或两组或三组或更多组用于与所述导轨51顶面、底面及侧面滚动接触的第二滚轮组8，优选第二移动座7两端分别连接有两组第二滚轮组8，第二滚轮组8包括与第二移动座7转动连接的三个滚轮，其中一个滚轮与导轨51侧面滚动接触，另两个对应与导轨51顶面、底面滚动接触。

第二移动座7两端分别连接有用于提升物体的提升臂9，提升臂9的底部连接有承重座91，承重座91顶部设有容纳槽，通过两个承重座91可以容置轴类物（芯轴，具有卷折的卷轴）的两端，对其进行提升，进而实现运输，第一移动座5上设有上下贯穿结构的通框52，两提升臂9配合在通框52内并与第二移动座7滑动配合，具体地，提升臂9上竖向固接有两个滑轨，第二移动座7上固接有与两个滑轨滑动配合的滑块，通过滑轨、滑块实现竖向（即Z向）滑动配合。

X轴驱动机构2安装在第一移动座5上，用于驱动第一移动座5沿X向移动。X轴驱动机构2包括第一动力源21、第一同步轴22、直角传动装置23、第一齿轮24、第一齿条25，第一动力源21固接在第一移动座5上，第一动力源21的一输出端与第一同步轴22连接，第一动力源21的另一输出端和第一同步轴22的另一端分别连接有直角传动装置23，具体地，第一动力源21包括电机、减速机，电机为伺服电机或步进电机，优选为伺服电机，电机的输出端与减速机输入端连接，减速机与第一移动座5固接，减速机具有两个输出端，其一输出端通过联轴器与第一同步轴22连接，另一输出端和第一同步轴22的另一端分别通过联轴器对应与两个直角传动装置23连接，直角传动装置23为直角换向器或者为涡轮蜗杆结构，优选直角传动装置23为直角换向器，用于实现传动方向90度的变换，两个直角传动装置23的驱动端延伸到第一移动座5下方并分别连接有第一齿轮24，两个第一齿轮24分别啮合有沿X向设置的第一齿条25，第一齿条25与桁架1上的轨道11固接。第一动力源21输出动力经第一同步轴22、两个直角传动装置23实现传动力90度的变换，进而驱动两个第一齿轮24转动，两个第一齿轮24对应与两个第一齿条25啮合，从而驱动第一移动座5沿X向移动。

Y轴驱动机构3安装在第二移动座7上，用于驱动第二移动座7沿Y向移动。Y轴驱动机构3包括第二动力源31、第二齿轮32、第二齿条33，第二动力源31固接在第二移动座7上，第二动力源31的两个输出端连接有第二齿轮32，具体地，第二动力源31包括电机、减速机，电机为伺服电机或步进电机，优选为伺服电机，电机的输出端与减速机输入端连接，减速机与第二移动座7固接，减速机具有两个输出端并分别连接有第二齿轮32，第二齿轮32啮合有沿Y向设置的第二齿条33，第二齿条33与第一移动座5固接。第二动力源31驱动两个第二齿轮32转动，第二齿轮32与第二齿条33啮合，由于第二齿条33固接在第一移动座5上，因此，第二齿轮32转动可以驱动第二移动座7相对第一移动座5沿Y向移动。

Z轴驱动机构4安装在第二移动座7上，用于驱动两个提升臂9沿Z向同步移动。Z轴驱动机构4包括第三动力源41、第二同步轴42、主动锥齿轮43、从动锥齿轮44、驱动螺母45、丝杆46，第三动力源41固接在第二移动座7上的安装槽72内，其两个输出端分别连接有第二同步轴42，具体地，第三动力源41包括电机、减速机，电机为伺服电机或步进电机，优选为伺服电机，电机的输出端与减速机输入端连接，减速机与第二移动座7固接，减速机具有两个输出端并分别通过联轴器连接有第二同步轴42，第二同步轴42的另一端连接有主动锥齿轮43，主动锥齿轮43啮合有从动锥齿轮44，从动锥齿轮44固接在驱动螺母45上，驱动螺母45与丝杆46螺纹配合，丝杆46与所述提升臂9固接，驱动螺母45转动配合在驱动座71上，驱动座71与第二移动座7固接。通过第三动力源41提供输出动力驱动两第二同步轴42同步转动，可以带动主动锥齿轮43转动，主动锥齿轮43转动驱动从动锥齿轮44转动，而从动锥齿轮44固接在驱动螺母45上，可以带动驱动螺母45转动，而驱动螺母45与固接在第二移动座7上的驱动座71转动连接且又与丝杆46螺纹配合，从而可以驱动丝杆46沿Z向移动、联动提升臂9沿Z向移动，实现对物料进行提升。

第一动力源21、第二动力源31和第三动力源41均与中央控制系统通信连接，通过中央控制系统控制各动力源的启停，实现物料的提升、搬运及摆放，自动化完成，方便快捷，可以提升物料搬运效率；采用齿轮、齿条驱动方式以及丝杆、驱动螺母的驱动方式，可以实现精准控制物料移动距离，保证放置位置的精确。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，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。

Claims (6)

1.一种双臂机械同步提升的XYZ三轴重载桁架机器人，其特征在于，包括：

桁架，顶部设有第一移动座，所述第一移动座上设有第二移动座，所述第二移动座两端分别连接有用于提升物体的提升臂；

X轴驱动机构，安装在所述第一移动座上，用于驱动第一移动座沿X向移动；

Y轴驱动机构，安装在所述第二移动座上，用于驱动第二移动座沿Y向移动；

Z轴驱动机构，安装在所述第二移动座上，用于驱动两个所述提升臂沿Z向同步移动；

所述X轴驱动机构包括第一动力源、第一同步轴、直角传动装置、第一齿轮、第一齿条，所述第一动力源固接在所述第一移动座上，第一动力源的一输出端与所述第一同步轴连接，另一输出端和第一同步轴的另一端分别连接有直角传动装置，两个直角传动装置的驱动端延伸到第一移动座下方并分别连接有第一齿轮，两个所述第一齿轮分别啮合有沿X向设置的第一齿条，所述第一齿条与所述桁架固接，第一动力源用于驱动两个第一齿轮同步转动；

所述Y轴驱动机构包括第二动力源、第二齿轮、第二齿条，所述第二动力源固接在所述第二移动座上，第二动力源的两个输出端连接有第二齿轮，所述第二齿轮啮合有沿Y向设置的第二齿条，所述第二齿条与所述第一移动座固接；

所述Z轴驱动机构包括第三动力源、第二同步轴、主动锥齿轮、从动锥齿轮、驱动螺母、丝杆，所述第三动力源固接所述第二移动座上，其两个输出端分别连接有第二同步轴，所述第二同步轴的另一端连接有主动锥齿轮，所述主动锥齿轮啮合有从动锥齿轮，所述从动锥齿轮固接在驱动螺母上，所述驱动螺母与丝杆螺纹配合，所述丝杆与所述提升臂固接，驱动螺母转动配合在驱动座上，所述驱动座与第二移动座固接。

2.根据权利要求1所述的一种双臂机械同步提升的XYZ三轴重载桁架机器人，其特征在于，所述桁架顶部沿X向设有两个平行的轨道，所述第一移动座两端底部分别连接有与轨道的顶面及侧面滚动接触的第一滚轮组。

3.根据权利要求1所述的一种双臂机械同步提升的XYZ三轴重载桁架机器人，其特征在于，所述第一移动座两端底部分别连接有靠轮座，所述靠轮座上转动连接有与轨道上端凹槽侧壁滚动接触凸轮随动器。

4.根据权利要求1所述的一种双臂机械同步提升的XYZ三轴重载桁架机器人，其特征在于，所述第一移动座顶部的前后侧沿Y向设有两个平行的导轨，所述第二移动座两端分别连接有用于与所述导轨的顶面、底面及侧面滚动接触的第二滚轮组。

5.根据权利要求1所述的一种双臂机械同步提升的XYZ三轴重载桁架机器人，其特征在于，所述提升臂的底部连接有承重座，所述承重座顶部设有容纳槽。

6.根据权利要求1所述的一种双臂机械同步提升的XYZ三轴重载桁架机器人，其特征在于，所述直角传动装置为直角换向器。