CN208812089U - 一种举升双回转四轴机器人机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种举升双回转四轴机器人机构，具体涉及一种举升双回转四轴机器人机构，包括水平直线运动机构，竖直方向举升机构和双回转旋转机构；设备横梁下端通过螺栓桁架机器人立柱相连接，桁架机器人立柱通过螺丝与架体底座板相连，两个设备调整机构通过螺丝连接在架体底座板上，直线导轨防护罩通过螺丝连接在设备横梁两端，拖链防护罩板通过螺丝连接在设备横梁底端，高柔性拖链通过螺丝安装在拖链防护罩板内部。本实用新型解决了现有技术转运发动机缸体精度不够，转运时间长，人工成本高，容易损伤发动机缸体表面以及机加表面，运行节拍不匹配、产量低等问题，可以托举发动机缸体水平回转。

Description

一种举升双回转四轴机器人机构

技术领域

本实用新型涉及一种机械自动化领域双回转四轴机器人，具体涉及一种举升双回转四轴机器人机构。

背景技术

目前，我国自动化行业发展迅速，工业自动控制系统装置制造业是受益于未来发展的新兴方向。工业自动化控制系统拥有提高效率、节能降耗、节省人力成本、促进产业升级的明显效果，未来发展潜力巨大。汽车、能源、电子、化工、医药等各领域都在加快自己的步伐，为工业4.0的战略目标做准备，在国内各大高等校、专科院校开设机器人自动化等课程，同时寻求机器人自动化等工业设备，为师生科研做充分准备。一种举升双回转四轴机器人机构应运而生，它可以广泛应用在汽车、电子、化工、医药以及高等院校等行业中，既可以帮助企业提高生产效益，亦可以有助于高校科研使用。下面就汽车行业做详细介绍，如何实现汽车智造，在整个行业仍然是一个重要课题，在汽车制造过程中，高效、安全、省时省力、加工精益的自动化设备显得尤为重要。在汽车发动机缸体加工方面，工厂要实现自动化、无人化、高效化、精益化，就必须制造出一些代替人的设备将发动机缸体的每道加工工序串联起来，达到高效、精益、量产目的。一种举升双回转四轴机器人机构可以作为珩磨机加工发动机缸体的一种自动化转运设备。两台珩磨机对发动机缸体加工的工序不同，发动机缸体加工的位置不一，传统方法是由人工将发动机缸体由一台设备转运至另一台设备上，并且发动机加工的位置发生变化。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种举升双回转四轴机器人机构。可以完全取代人工，通过水平直线运动机构，竖直方向举升机构，双回转旋转机构，将发动机由前一台设备转运至下一台设备上。实现完全自动化转运动作。整体结构刚性强，取工件精准度高，运行稳定，并配有润滑系统。可满足汽车行业发动机缸体加工生产线高速运转。解决了现有技术转运发动机缸体精度不够，转运时间长，人工成本高，容易损伤发动机缸体表面以及机加表面，运行节拍不匹配、产量低等问题，可以托举发动机缸体水平回转。

具体技术方案如下：

一种举升双回转四轴机器人机构，包括水平直线运动机构，竖直方向举升机构和双回转旋转机构；设备横梁下端通过螺栓桁架机器人立柱相连接，桁架机器人立柱通过螺丝与架体底座板相连，两个设备调整机构通过螺丝连接在架体底座板上，直线导轨防护罩通过螺丝连接在设备横梁两端，拖链防护罩板通过螺丝连接在设备横梁底端，高柔性拖链通过螺丝安装在拖链防护罩板内部。

所述水平直线运动机构包括水平方向直线导轨、水平方向移动伺服电机、齿轮齿条和连接板等部件，水平方向直线导轨通过螺钉连接到横梁上，连接板与水平方向直线导轨的滑块用高强度内六角螺钉连接，连接板侧端用高强度内六角螺钉与水平方向移动伺服电机固定，齿轮齿条中的齿轮安装到水平方向移动伺服电机输出轴上，然后通过平键连接齿轮与轴，使齿轮与轴相对固定，再通过螺钉将固定圆板固定在水平方向伺服电机的轴端；齿轮齿条中的齿条通过螺钉固定到底座横梁，通过水平方向移动伺服电机提供动力，齿轮齿条机械配合。

所述竖直方向举升机构包括Z轴举升气缸、Z轴方向直线导轨、底板等部件，Z轴方向直线导轨通过高强度内六角螺钉安装到立板上， Z轴方向直线导轨的滑块与机械臂通过高强度内六角螺钉连接，使机械臂可在Z轴方向直线导轨限制内垂直滑动，Z轴举升气缸通过高强度内六角螺钉固定在底板上，气缸导杆前端通过浮动接头与机械臂相连接。

所述双回转旋转机构包括高精度旋转平台、机械臂、Z轴旋转气缸、Z轴旋转伺服电机和举升托板等部件，高精度旋转平台通过高强度内六角螺钉固定在连接板上，Z轴旋转伺服电机通过螺钉安装到高精度旋转平台上，机械臂通过高强度内六角螺钉安装到Z轴直线导轨滑块上，Z轴旋转气缸通过高强度内六角螺钉安装到机械臂上，举升托板通过高强度内六角螺钉和定位销安装到Z轴旋转气缸的转动活塞杆上，接近开关传感器通过螺丝安装在举升托板上。

所述设备供油系统通过螺丝安装在拖链防护罩板外端，移动机构防护罩板通过螺丝安装在立板上，零点传感器和极限位传感器通过螺丝安装在设备横梁两端的加工孔处。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益技术效果：

本实用新型水平方向采用伺服电机加行星减速机作为动力输出，双直线导轨作为水平导向，齿轮齿条作为直线进给。Z轴回转机构，采用伺服电机作为动力输出，高精度旋转平台作为旋转进给，Z轴举升机构采用高强度气缸并且搭配浮动接头连接举升臂，直线导轨作为举升导向，机械臂末端Z轴旋转机构是由高性能齿轮齿条式旋转气缸，并配有举升板以及定位销，举升板两端装有高灵敏度接近开关，在自动转运过程中判断工件有无，实时反馈信号。通过PLC编程可控制水平伺服电机，旋转伺服电机输出的力矩，转数。能达到高精度的停止位置，实现双伺服电机联动动作，速度可以调整，设备工作时更加节省时间，同时可根据使用者的工况，对可编程控制器PLC进行编程控制，可使四轴机器人在任意位置停止启动。

本实用新型各个机构之间配合通过机加件的限位槽，定位销，平键等结构上的设计达到放松，定位，紧固等机械性能，达到超高的使用寿命。在工件转运抓取放置过程中实现高精度摆放，从而提高加工精度，并且代替人工操作，可达到人工上下料转运动作，节省人力物力，提高经济价值，为企业增加效益。

本实用新型在桁架机器人架体一侧，装有高柔性拖链系统，任何随着单轴机器人移动的气管，线缆置于其中，动力线缆、气管、信号线、供油管全部采用高柔性材质，保证设备在使用过程中频繁运动，保证其使用寿命大大增强。

本实用新型整个架体采用钢结构型材焊接形式，底座配有两个螺栓紧固方式的支撑腿，支撑腿底板配有调整机构，安装时可进行调整，方便设备调试。导轨的安装面垂直度按照0.03mm要求加工，两根导轨的平行度按照0.05mm精度要求加工，保证了桁架机器人在转运缸体时的位置精度。

本实用新型举升双回转四轴机器人机构，共有一个水平移动轴，一个竖直方向举升轴，两个Z轴方向旋转轴，包括架体底座板，与立柱相连接，地脚螺栓将底座板固定于地面，横梁上装有水平直线导轨，齿轮齿条、通过滑块与滑动机构座板相连接，旋转平台固定在滑动机构座板上，通过安装板将气缸、竖直方向直线导轨、机械臂、前端旋转气缸以及托举板组合成举升双回转机构。在滑动机构座板侧端通过安装板将伺服电机和齿轮齿条相连接组合成水平移动机构，机架主体上装有拖链槽支架以及拖链槽，内部布置拖链等拖链系统。移动机构两侧装有伸缩式防护罩，有效的保护导轨不受外部杂质影响。

本实用新型通过底座板上的设备调整机构前后调整，可以满足工程安装人员在设备安装时，前后位置微调需求。调整机构是由长条形带螺纹孔与安装孔机加件、两根高强度内六角螺栓、两只高强度螺母构成，通过高强度螺栓在长条形机加件的螺纹孔旋进，顶住桁架机器人立柱的底板前端，由于调整机构是两套，可实现前后调整夹紧。通过可编程控制器控制水平方向伺服电机运行速度，实现转运节拍的控制，由于水平导轨安装面加工精度的控制，齿轮齿条、直线导轨的选用可以保证水平运行的精度，进而有效的保证了机械手在转运工件时的位置精度。移动机构通过安装板与旋转平台、旋转气缸、举升气缸、机械臂的组合，构成了双回转机构，这样两台加工发动机缸体的设备对缸体的位置要求得到了有效的保证。托举板上装有两个传感器和两个定位销，双传感器的使用有效的检测信号实时反馈，确保机械手在抓取发动机缸体时对有无工件的精确判断，双定位销可满足在机械臂运行较快的工况下，工件的位置不会发生窜动，任然能控制在公差允许下位置精度。并且整套系统配备供油润滑系统，通过可编控制器定期反馈信号，给直线运动系统提供润滑油，确保设备润滑。移动端有较多的信号线、气管、供油管以及动力线，因此采用高柔性拖链以及高柔性材质的管路，增加其使用寿命，减少了维护成本，提高了生产效益。

附图说明

图1为本实用新型结构主视图一；

图2为本实用新型结构后视图；

图3为本实用新型结构主视图二。

图中，1-设备调整机构，2-架体底座板，3-桁架机器人立柱，4- 水平方向直线导轨，5-直线导轨防护罩，6-高精度旋转平台，7-Z轴举升气缸，8-机械臂，9-Z轴旋转气缸，10-设备供油系统，11-拖链防护罩板，12-Z轴旋转伺服电机，13-移动机构防护罩板，14-水平方向移动伺服电机，15-高柔性拖链，16-Z轴方向直线导轨，17-举升托板，18-接近开关传感器，19-零点传感器和极限位传感器，20- 齿轮齿条，21-设备横梁，22-连接板，23-立板，24-底板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明，但本实用新型的保护范围不受附图所限。

图1为本实用新型结构主视图一，图2为本实用新型结构后视图，图3为本实用新型结构主视图二，如图所示：

一种举升双回转四轴机器人机构，包括水平直线运动机构，竖直方向举升机构和双回转旋转机构；还包括：设备横梁21下端通过螺栓桁架机器人立柱3相连接，桁架机器人立柱3通过螺丝与架体底座板2相连，两个设备调整机构1通过螺丝连接在架体底座板2上，直线导轨防护罩5通过螺丝连接在设备横梁21两端，拖链防护罩板11 通过螺丝连接在设备横梁21底端，高柔性拖链15通过螺丝安装在拖链防护罩板内部，设备供油系统10通过螺丝安装在拖链防护罩板外端，移动机构防护罩板13通过螺丝安装在立板23上，零点传感器和极限位传感器19通过螺丝安装在设备横梁21两端的加工孔处

所述水平直线运动机构包括水平方向直线导轨4、水平方向移动伺服电机14、齿轮齿条20和连接板22等部件，水平方向直线导轨4 通过螺钉连接到设备横梁21上，连接板22与水平方向直线导轨4的滑块用高强度内六角螺钉连接，连接板22侧端用高强度内六角螺钉与水平方向移动伺服电机14固定，齿轮齿条20中的齿轮安装到水平方向移动伺服电机14输出轴上，然后通过平键连接齿轮与轴，使齿轮与轴相对固定，再通过螺钉将固定圆板固定在水平方向伺服电机的轴端。齿轮齿条20中的齿条通过螺钉固定到底座横梁，通过水平方向移动伺服电机14提供动力，齿轮齿条20机械配合。

所述竖直方向举升机构包括Z轴举升气缸7、Z轴方向直线导轨 16、底板24等部件，Z轴方向直线导轨16通过高强度内六角螺钉安装到立板23上，Z轴方向直线导轨16的滑块与机械臂8通过高强度内六角螺钉连接，使机械臂可在Z轴方向直线导轨16限制内垂直滑动，Z轴举升气缸7通过高强度内六角螺钉固定在底板24上，气缸导杆前端通过浮动接头与8机械臂相连接。

所述双回转旋转机构包括高精度旋转平台6、机械臂8、Z轴旋转气缸9、Z轴旋转伺服电机12和举升托板17等部件，高精度旋转平台6通过高强度内六角螺钉固定在连接板22上，Z轴旋转伺服电机12通过螺钉安装到高精度旋转平台6上，机械臂8通过高强度内六角螺钉安装到Z轴直线导轨16滑块上，Z轴旋转气缸9通过高强度内六角螺钉安装到机械臂8上，举升托板17通过高强度内六角螺钉和定位销安装到Z轴旋转气缸9的转动活塞杆上，接近开关传感器 18通过螺丝安装在举升托板17上。

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

Claims (5)

1.一种举升双回转四轴机器人机构，其特征在于：包括水平直线运动机构，竖直方向举升机构和双回转旋转机构；设备横梁下端通过螺栓桁架机器人立柱相连接，桁架机器人立柱通过螺丝与架体底座板相连，两个设备调整机构通过螺丝连接在架体底座板上，直线导轨防护罩通过螺丝连接在设备横梁两端，拖链防护罩板通过螺丝连接在设备横梁底端，高柔性拖链通过螺丝安装在拖链防护罩板内部。

2.根据权利要求1所述的举升双回转四轴机器人机构，其特征在于：所述水平直线运动机构包括水平方向直线导轨、水平方向移动伺服电机、齿轮齿条和连接板等部件，水平方向直线导轨通过螺钉连接到横梁上，连接板与水平方向直线导轨的滑块用高强度内六角螺钉连接，连接板侧端用高强度内六角螺钉与水平方向移动伺服电机固定，齿轮齿条中的齿轮安装到水平方向移动伺服电机输出轴上，然后通过平键连接齿轮与轴，使齿轮与轴相对固定，再通过螺钉将固定圆板固定在水平方向伺服电机的轴端；齿轮齿条中的齿条通过螺钉固定到底座横梁，通过水平方向移动伺服电机提供动力，齿轮齿条机械配合。

3.根据权利要求1所述的举升双回转四轴机器人机构，其特征在于：所述竖直方向举升机构包括Z轴举升气缸、Z轴方向直线导轨、底板等部件，Z轴方向直线导轨通过高强度内六角螺钉安装到立板上，Z轴方向直线导轨的滑块与机械臂通过高强度内六角螺钉连接，使机械臂可在Z轴方向直线导轨限制内垂直滑动，Z轴举升气缸通过高强度内六角螺钉固定在底板上，气缸导杆前端通过浮动接头与机械臂相连接。

4.根据权利要求1所述的举升双回转四轴机器人机构，其特征在于：所述双回转旋转机构包括高精度旋转平台、机械臂、Z轴旋转气缸、Z轴旋转伺服电机和举升托板等部件，高精度旋转平台通过高强度内六角螺钉固定在连接板上，Z轴旋转伺服电机通过螺钉安装到高精度旋转平台上，机械臂通过高强度内六角螺钉安装到Z轴直线导轨滑块上，Z轴旋转气缸通过高强度内六角螺钉安装到机械臂上，举升托板通过高强度内六角螺钉和定位销安装到Z轴旋转气缸的转动活塞杆上，接近开关传感器通过螺丝安装在举升托板上。

5.根据权利要求1所述的举升双回转四轴机器人机构，其特征在于：所述设备供油系统通过螺丝安装在拖链防护罩板外端，移动机构防护罩板通过螺丝安装在立板上，零点传感器和极限位传感器通过螺丝安装在设备横梁两端的加工孔处。