CN208196790U - 一种新型四轴码垛机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型四轴码垛机械臂，包括基座及位于基座上方的底座，所述底座上方具有导柱，所述导柱下方外侧安装有圆锥滚子轴承，所述导柱的内侧设置有丝杠，所述丝杠通过丝杠螺母副定位套与导柱开口外侧的导向套固定连接，所述导向套的一侧末端设置有抓手；所述丝杠位于上、下套筒内部；驱动电机的输出轴通过键连接凸缘联轴器，所述凸缘联轴器带动上、下套筒转动，进而带动丝杠转动，实现导向套的上下移动；所述导向套在伺服电机驱动下水平左右移动。通过在转动的导柱下方安装圆锥滚子轴承，增大了机械手的载荷能力，同时通过丝杠转动来实现机器人高度调节，可以防止气缸驱动的机器人由于故障导致突然降落的情形，提高了码垛过程中的安全性。

Description

一种新型四轴码垛机械臂

技术领域

本实用新型涉及马多机器人装置领域，具体是一种新型四轴码垛机械臂。

背景技术

伴随我国经济飞速的提升与进步，机器人不但能在现代工业生产中帮助人们从事堆放、搬移、运输等工作，还能在宇航、化工、食品、医疗等行业也扮演着重要的角色，甚至在大海深处、宇宙外太空等超出人类活动范围的地方也扮演着独一无二的作用。码垛机器人就是机器人在现代工业生产中应用的具体表现。较早的码垛工作基本是由工人去做的，不仅工作任务量大、生产效率低，而且在工人搬运物料过程中物料的浪浪费比较严重。

当前码垛机器人大多还是从事一些相对来说比较简单的工作，比如食品的搬运，危险品的堆放等，它们大都是根据事先设定好的程序来执行的，不具备独自分析计算的能力，不能应对突发事件。尤其当位置与事先设定的位置发生偏离时，有可能损坏整个机器。在人类社会不断进步的今天，各个生活工作领域对机器人的需求越来越大，对机器人的使用要求也越来越多、越来越苛刻。科学家们为了应对这种需求，提高了机器人的智能水平，让机器人具有开放式的结构设计，并在机器人身上安装了各种各样的传感器。可是，目前市场上的机器人普遍是封闭式结构，拆装维修不便，并且码垛机器人搬运货物一般较重，对机器人载荷要求较高。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新型四轴码垛机械臂，以解决现有技术中存在的缺陷。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种新型四轴码垛机械臂，包括基座及位于基座上方的底座，所述底座上方具有导柱，所述导柱下方外侧安装有圆锥滚子轴承，所述圆锥滚子轴承的轴与位于基座内的驱动电机的驱动轴通过联轴器连接，所述导柱的内侧设置有丝杠，所述丝杠通过丝杠螺母副定位套与导柱开口外侧的导向套固定连接，所述导向套的一侧末端设置有抓手；所述丝杠位于上、下套筒内部；驱动电机的输出轴通过键连接凸缘联轴器，所述凸缘联轴器带动上、下套筒转动，进而带动丝杠转动，实现导向套的上下移动；所述导向套在伺服电机驱动下水平左右移动；所述驱动电机、伺服电机和驱动器连接控制器进行控制；

进一步的，所述导柱通过导柱安装套固定安装在底座上；

进一步的，所述伺服电机安装在导向套相对机械手的一侧末端，且活动套外侧具有手臂底板和手臂侧板；

进一步的，所述机械手具有竖直安装板，所述竖直安装板通过定位销与导向套固定连接；连接所述驱动器的驱动电机安装于导向套下方；

本实用新型的有益效果是：通过在转动的导柱下方安装圆锥滚子轴承，增大了机械手的载荷能力，同时通过丝杠转动来实现机器人高度调节，可以防止气缸驱动的机器人由于故障导致突然降落的情形，提高了码垛过程中的安全性，且整个机械臂拆装简单，便于维修。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型侧视结构示意图；

图3为本实用新型抓手部分结构示意图；

附图标记说明如下：

1、抓手，2、驱动器，3、联轴器，4、基座，5、底座，6、圆锥滚子轴承，7、导柱安装套，8、导柱，9、丝杠螺母副定位套，10、手臂底板，11、手臂侧板，12、伺服电机，13、导向套，14、凸缘联轴器，15、键，16、上套筒，17、丝杆，18、定位销，19、下套筒；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1-3所示，一种新型四轴码垛机械臂，包括基座及位于基座上方的底座，所述底座上方具有导柱，所述导柱下方外侧安装有圆锥滚子轴承，所述圆锥滚子轴承的轴与位于基座内的驱动电机的驱动轴通过联轴器连接，所述导柱的内侧设置有丝杠，所述丝杠通过丝杠螺母副定位套与导柱开口外侧的导向套固定连接，所述导向套的一侧末端设置有抓手；所述丝杠位于上、下套筒内部；驱动电机的输出轴通过键连接凸缘联轴器，所述凸缘联轴器带动上、下套筒转动，进而带动丝杠转动，实现导向套的上下移动；所述导向套在伺服电机驱动下水平左右移动；所述驱动电机、伺服电机和驱动器连接控制器进行控制；

进一步的，所述导柱通过导柱安装套固定安装在底座上；

进一步的，所述伺服电机安装在导向套相对机械手的一侧末端，且活动套外侧具有手臂底板和手臂侧板；

进一步的，所述机械手具有竖直安装板，所述竖直安装板通过定位销与导向套固定连接；连接所述驱动器的驱动电机安装于导向套下方；

因为码垛机械臂作业环境的不同，在确定它的构型的时候既要考虑设计的合理性，又要充分的考虑到其作业环境与场合的具体现场的多变性，通过分解其工作流程来满足码垛的工作要求，其基本动作可分解成：拾取、输送、校准、堆放四个动作，因为码垛机械臂的末端执行器能单独实现拾取和堆放这两个动作，所以在确定码垛机械臂的构型的时候只要考虑输送和校准两个动作。综合考虑码垛现场的工作环境、工作要求以及码垛机械臂本身结构的设计等原因，本文在腰部设计一个转动关节，在臂部设计了一个能够竖直运动的移动关节和一个能够水平运动的关节，在它的腕部设计了一个单独运动的转动关节。此外又增加了一个辅助机构设计，这样就能保证它在输送物料的过程中运动平稳，避免物料在输送过程中发生侧滑，腕部的辅助机构调整输送过程中的颠簸，这种设计理念遵循了“主动链控制所需要自由度，从动链约束多余自由度”的原则。这样水平和竖直方向上的运动能够实现完全的解耦，这样不仅结构设计简单，而且操作灵活好控制。辅助机构构的设计使得码垛机械臂的结构更加稳定，操作更加灵活，作业空间更大、载荷能力更大。

因为正常使用的电机驱动产生的力矩比较小，所以要利用传动机构来增加力矩，进而使得码垛机械臂的载荷提高，码垛机械臂的组成：底座、腰部、臂部和腕部。本文设计的码垛机械臂具有四个自由度，由2个移动副和2个转动副组成，四个伺服交流电机分别控制腰部转动、臂部的竖直移动和水平移动及腕部转动。

整个码垛机械臂的重量全部都由它的底座来承受，所以设计的时候必须采用高强度高刚度的材料，而且又要考虑到价格成本及美观性，所以结合各方面的条件思考，本码垛机械臂的底座整体采用同一规格同一批次同一材料16#槽钢焊接而成，四周同时加焊加强筋来确保整体刚度与强度达到设计的要求。

码垛机械臂的腰部起着承担着码垛机械臂的臂部重量的作用，所以在它的腰部设计一个电机和丝杆传送的机构，那么就不但使得结构变得简单，而且又不会因为在码垛机械臂的臂部安装电机造产生转动量过大的现象。码垛机械臂的腰部的旋转实现是腰部上的伺服电机通过同步带来带动底座上的减速器完成的，它的腰部在动转时产生的转动惯量为l = l1+ l2+ …l n，由此公式可知，码垛机械臂的腰部在转动时，伺服电机要承受来自多个传动机构的转动惯量，因此必须在负载和伺服电机当中添加一个大传动比的减速器装置，联想到码垛机械臂的结构设计、工作需求、运动精度等因素的影响，减速装置采用RV减速器。

码垛机械臂的臂部在竖直移动方式上选择滚珠丝杠螺母。码垛机械臂的臂部的水平移动采用的也是滚珠丝杆螺母。导杆在水平方向上是固定不动的，安装在臂部底部的伺服电机的转动带动滚珠丝杆转动，从而实现码垛机械臂的臂部的水平移动。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型四轴码垛机械臂，其特征在于：包括基座及位于基座上方的底座，所述底座上方具有导柱，所述导柱下方外侧安装有圆锥滚子轴承，所述圆锥滚子轴承的轴与位于基座内的驱动电机的驱动轴通过联轴器连接，所述导柱的内侧设置有丝杠，所述丝杠通过丝杠螺母副定位套与导柱开口外侧的导向套固定连接，所述导向套的一侧末端设置有抓手；所述丝杠位于上、下套筒内部；驱动电机的输出轴通过键连接凸缘联轴器，所述凸缘联轴器带动上、下套筒转动，进而带动丝杠转动，实现导向套的上下移动；所述导向套在伺服电机驱动下水平左右移动；所述驱动电机、伺服电机和驱动器连接控制器进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种新型四轴码垛机械臂，其特征在于：所述导柱通过导柱安装套固定安装在底座上。

3.根据权利要求2所述的一种新型四轴码垛机械臂，其特征在于：所述伺服电机安装在导向套相对机械手的一侧末端，且活动套外侧具有手臂底板和手臂侧板。

4.根据权利要求3所述的一种新型四轴码垛机械臂，其特征在于：所述机械手具有竖直安装板，所述竖直安装板通过定位销与导向套固定连接；连接所述驱动器的驱动电机安装于导向套下方。