CN210504197U - 一种堆垛机器人用位移驱动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种堆垛机器人用位移驱动机构，包括滑轨组件、动力小车、以及升降组件三部分。滑轨组件包括水平架设的滑轨，以及分别安装在所述滑轨首尾两端的微动开关；动力小车包括浮动侧架，连接所述浮动侧架的中间连接部，分别安装在所述中间连接部两侧的前驱轮和后驱轮，以及分别铰接在所述前驱轮与浮动侧架之间、后驱轮与浮动侧架之间的避震阻尼器。本实用新型中动力小车能够根据滑轨的实际宽度在预定范围内自动适应、补偿，通过在前驱轮与浮动侧架之间、后驱轮与浮动侧架之间铰接避震阻尼器，依靠避震阻尼器对动力小车的振动进行缓冲，保证了动力小车沿滑轨滑动时的平稳性，最终表现在堆垛的平稳性上。

Description

一种堆垛机器人用位移驱动机构

技术领域

本实用新型涉及一种驱动机构，具体涉及一种堆垛机器人用位移驱动机构。

背景技术

堆垛起重机也称堆垛机，是立体仓库中最重要的起重运输设备，是代表立体仓库特征的标志。堆垛起重机是指采用货叉或串杆作为取物装置，在仓库、车间等处攫取、搬运和堆垛或从高层货架上取放单元货物的专用起重机，它是一种仓储设备。随着计算机控制技术和自动化立体仓库的发展，堆垛机的运用越来越广泛，技术性能越来越好，高度也越来越高。

堆垛机器人的运动状态可以分解为X轴、Y轴、Z轴三个坐标方向。

现有技术中对于X轴方向，即水平移动方向的控制通常采用动力小车和滑轨的驱动方式，然而动力小车上没有可靠的浮动侧架和避震装置，导致在驱动时容易产生较大抖动，并且动力小车的轮子和滑轨之间无法自适应而产生较大摩擦，最终影响堆垛精度和滑轨本身的寿命。

实用新型内容

实用新型目的：提供一种堆垛机器人用位移驱动机构，解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种堆垛机器人用位移驱动机构，包括滑轨组件、动力小车、以及升降组件三部分。

其中，滑轨组件，包括水平架设的滑轨，以及分别安装在所述滑轨首尾两端的微动开关；

动力小车，包括浮动侧架，连接所述浮动侧架的中间连接部，分别安装在所述中间连接部两侧的前驱轮和后驱轮，以及分别铰接在所述前驱轮与浮动侧架之间、后驱轮与浮动侧架之间的避震阻尼器；

升降组件，包括固定在所述动力小车下部的上安装板，与所述上安装板平行设置的下安装板，固定在所述上安装板的下端面处的安装架，分别固定在所述上安装板和下安装板四角的铰支座，相互交叉铰接在所述铰支座上的剪叉部，以及驱动所述剪叉部的推杆机构。

在进一步的实施例中，所述前驱轮和后驱轮的结构相同，包括铰接在所述浮动侧架一端的轴箱体，插入所述轴箱体内、并与之转动连接的主轴，安装在所述主轴两端、且位于所述浮动侧架内侧的车轮，安装在所述中间连接部一侧的驱动电机，以及套设在所述主轴上的齿轮箱。

在进一步的实施例中，所述驱动电机的输出轴接入所述齿轮箱的输入齿轮，所述齿轮箱的输出齿轮与所述主轴同轴过盈安装。

在进一步的实施例中，所述推杆机构包括固定在所述安装架上的伺服步进电机，与所述伺服步进电机的输出端通过联轴器连接的主螺纹丝杆，布置在所述主螺纹丝杆周围的至少六个螺纹滚柱，以及套接在所述螺纹滚柱上的滑动螺母。

在进一步的实施例中，所述铰支座包括固定铰支座和活动铰支座，所述固定铰支座分别对称固定安装在所述上安装板的下部和下安装板的上部；所述活动铰支座包括固定在所述滑动螺母的两端的主动铰支座，以及通过直线滑组滑动设置在所述下安装板上的从动铰支座。

在进一步的实施例中，所述避震阻尼器包括液压缸体，设置在所述液压缸体内、且沿所述液压缸体活塞运动的活塞杆，焊接在所述液压缸体一端的下托板，焊接在所述活塞杆一端的上托板，以及套设在所述活塞杆上、且分别垫设在所述上托板和下托板上的缓冲弹簧。

在进一步的实施例中，所述液压缸体的一端和所述活塞杆的一端焊接有铰接环，所述铰接环分别与所述浮动侧架和所述轴箱体铰接。

有益效果：本实用新型涉及一种堆垛机器人用位移驱动机构，通过设置动力小车，并且在动力小车上设置浮动侧架，使得该动力小车能够根据滑轨的实际宽度在预定范围内自动适应、补偿，通过在前驱轮与浮动侧架之间、后驱轮与浮动侧架之间铰接避震阻尼器，依靠避震阻尼器对动力小车的振动进行缓冲，保证了动力小车沿滑轨滑动时的平稳性，最终表现在堆垛的平稳性上。在进一步的实施例中，避震阻尼器采用液压阻尼和缓冲弹簧相结合的方式，由液压力吸收一部分振动，由缓冲弹簧吸收另一部分振动，两者结合确保动力小车能够有效避震。

附图说明

图1为本实用新型的立体图。

图2为本实用新型中动力小车的立体图。

图3为本实用新型中升降组件的立体图。

图4为本实用新型中避震阻尼器的立体图。

图中各附图标记为：动力小车4、浮动侧架401、中间连接部402、前驱轮403、后驱轮404、轴箱体405、主轴406、车轮407、驱动电机408、齿轮箱409、避震阻尼器410、铰接环410a、下托板410b、液压缸410c、缓冲弹簧410d、活塞杆410e、上托板410f、升降组件6、上安装板601、下安装板602、安装架603、伺服步进电机604、主螺纹丝杆605、滑动螺母606、固定铰支座607、活动铰支座608、直线滑组609、剪叉部610、滑轨9。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至图4所示，本实用新型涉及一种堆垛机器人用位移驱动机构，该机构基于堆垛机器人，包括龙门架、入料道、传输辊道、传输皮带、回转台、升降台、出料道、位移驱动机构、滑轨9、微动开关、动力小车4、浮动侧架401、中间连接部402、前驱轮403、后驱轮404、轴箱体405、主轴406、车轮407、驱动电机408、齿轮箱409、避震阻尼器410、基础夹爪机构、夹板、导轨、夹爪、蜗轮蜗杆减速电机、螺杆、螺母块、钩爪、视觉对正单元、工件位置感应单元、壳体、激光发射头、滤光镜、镜片组、感光片、信号放大器、升降组件6、上安装板601、下安装板602、安装架603、伺服步进电机604、主螺纹丝杆605、螺纹滚柱、滑动螺母606、固定铰支座607、活动铰支座608、主动铰支座、从动铰支座、剪叉部610。

所述龙门架安装在基面上，通过调整四角的脚垫高度，使用水平仪保证其顶梁处于水平位置，所述入料道设置在所述基面上，所述入料道与所述龙门架的顶梁平行，所述出料道设置在所述基面上，所述出料道与所述入料道摆放呈90度，所述入料道与所述出料道的结构相同，包括传输辊道、传输皮带、回转台、升降台，所述传输辊道由多根转动辊组合而成，多根转动辊之间通过链轮与连接传动配合，由减速电机提供动力输出，所述传输皮带套设在所述传输辊道上，所述传输皮带通过两端的涨紧辊调整涨紧力，所述回转台安装在所述传输辊道的下端中心处，所述回转台可调节入料道和出料道的角度，所述升降台安装在所述传输辊道的四角，可调节传输辊道的高度，所述升降台为螺旋升降机，选型为MA350，该型号的螺旋升降机适应于重载场景的应用，负载范围为0.5吨至35吨，且内置防反转装置，减速比有3：32、1：16、1：32三种可选，满载最大启动力矩为525Nm，丝杆承受最大扭矩为2880Nm。所述回转台包括回转气缸和台面，所述回转气缸为台面提供转动力，所述回转气缸的选型为PRS105M，该回转台的台面直径为1000mm，驱动方式为微分头驱动，分别率为0.002°。所述位移驱动机构滑动设置在所述龙门架的顶梁上，所述位移驱动机构包括一组平行安装在所述龙门架顶梁上的滑轨9，所述滑轨9的首尾两端安装有微动开关，所述动力小车4架设在所述滑轨9上，并可沿所述滑轨9滑动。具体的，所述动力小车4包括浮动侧架401、中间连接部402、前驱轮403、后驱轮404、轴箱体405、主轴406、车轮407、驱动电机408、齿轮箱409、避震阻尼器410，所述浮动侧架401为一对，并通过中间连接部402连接，所述前驱轮403和后驱轮404分别安装在所述中间连接部402的两侧，所述避震阻尼器410分别铰接在所述前驱轮403与浮动侧架401之间、后驱轮404与浮动侧架401之间，所述前驱轮403和后驱轮404的结构相同，包括轴箱体405，所述轴箱体405铰接在所述浮动侧架401的一端，所述主轴406插入所述轴箱体405内、并与之转动连接，具体的，所述轴箱体405内置有轴承座，所述主轴406插入所述轴承座内，所述主轴406与所述轴承座过盈配合，所述车轮407安装在所述主轴406两端，所述车轮407位于所述浮动侧架401内侧、且与所述滑轨9配合垫设，所述驱动电机408安装在所述中间连接部402的一侧，所述齿轮箱409套设在所述主轴406上，所述驱动电机408的输出轴接入所述齿轮箱409的输入齿轮，所述齿轮箱409的输出齿轮与所述主轴406同轴过盈安装。所述基础夹爪机构包括夹板、导轨、夹爪、蜗轮蜗杆减速电机、螺杆、螺母块、钩爪，所述导轨固定在所述夹板上，所述夹爪通过滑块滑动设置在所述导轨上，所述蜗轮蜗杆减速电机固定在所述夹板中部，所述蜗轮蜗杆减速电机包括两个输出端，输出端分别通过联轴器安装有一对旋向相反的螺杆，所述螺杆上套设有与之齿形啮合的螺母块，所述螺母块与所述夹爪的上端面固定连接，所述夹爪上包括至少四个钩爪。所述视觉对正单元包括固定在所述钩爪处的工件位置感应单元，所述工件位置感应单元包括壳体，安装在所述壳体内的激光发射头，设置在所述激光发射头一侧的滤光镜，设置在所述滤光镜一侧的镜片组，设置在所述镜片组一侧的感光片，以及内置于所述壳体中，且与所述感光片和激光发射头电性连接的信号放大器。所述升降组件6安装在所述位移驱动机构和基础夹爪机构之间，所述升降组件6包括上安装板601、下安装板602、安装架603、伺服步进电机604、主螺纹丝杆605、螺纹滚柱、滑动螺母606、固定铰支座607、活动铰支座608、主动铰支座、从动铰支座、剪叉部610。所述上安装板601固定在所述动力小车4的下部，所述下安装板602与所述上安装板601平行设置，所述下安装板602固定在所述基础夹爪机构的上部，所述安装架603固定在所述上安装板601的下端面处，所述伺服电机的选型为D180M-O250030CE，该伺服电机的额定功率为7.9kW，所述伺服步进电机604固定在所述安装架603上，所述主螺纹丝杆605与所述伺服步进电机604的输出端通过联轴器连接，所述螺纹滚柱至少为六个，且布置在所述主螺纹丝杆605的周围，所述滑动螺母606套接在所述螺纹滚柱上，所述铰支座分别固定在所述上安装板601和下安装板602的四角，所述剪叉部610相互交叉铰接在所述铰支座上，所述铰支座包括固定铰支座607和活动铰支座608，所述固定铰支座607分别对称固定安装在所述上安装板601的下部和下安装板602的上部；所述活动铰支座608包括固定在所述滑动螺母606的两端的主动铰支座，以及通过直线滑组609滑动设置在所述下安装板602上的从动铰支座。所述避震阻尼器410包括液压缸410c体，设置在所述液压缸410c体内、且沿所述液压缸410c体活塞运动的活塞杆410e，焊接在所述液压缸410c体一端的下托板410b，焊接在所述活塞杆410e一端的上托板410f，以及套设在所述活塞杆410e上、且分别垫设在所述上托板410f和下托板410b上的缓冲弹簧410d。所述液压缸410c体的一端和所述活塞杆410e的一端焊接有铰接环410a，所述铰接环410a分别与所述浮动侧架401和所述轴箱体405铰接。

下面对本发明的堆垛及对正补偿过程做具体说明：

首先，需堆垛的货物由包装生产线打包后放置在入料道上，由入料道送入设备中，智能抓取组件位于靠近入料道一侧的初始位置。接着，入料道以预定的速度运输货物前进，动力小车4以相同速度驱动智能抓取组件整体追随货物，此时智能抓取组件与货物保持相对静止。在智能抓取组件追随货物的同时，升降组件6驱动基础夹爪机构下降，直至接近货物后，利用蜗轮蜗杆减速电机驱动一对旋向相反的螺杆，从而带动螺母块相向而行，最终驱动夹爪夹紧货物。智能抓取组件将货物夹取完成后，由动力小车4继续驱动智能抓取组件至出料道的正上方。接着，升降组件6驱动基础夹爪机构下降，直至货物接触位于出料道上的托盘，此时松开夹爪，升降组件6驱动基础夹爪机构上升离开货物，智能抓取组件回归初始位置。当第一个货物放置就位后，其余货物依次堆垛在第一个货物上，过程与上述步骤一致。为保证堆垛整齐，视觉对正单元开始工作。定义入料道的进给方向、即动力小车4的移动方向为X轴方向，定义出料道的进给方向为Y轴方向，定义升降装置的升降方向为Z轴方向；龙门架为基准固定不动，故动力小车4在Y轴方向不存在运动自由度，偏差仅体现在X轴方向上。当第一个货物放置就位后，动力小车4驱动智能抓取组件将其余货物堆垛在第一个货物上，动力小车4的默认移动距离为编程预设值，在该移动距离下能够保证当前被夹取货物在已有货物的上方处，偏差不超过10mm；为保证堆垛整齐，进一步降低偏差，视觉对正单元开始工作。首先，动力小车4驱动抓取有货物的智能抓取组件移动至先前堆垛的货物上方。接着，工件位置感应单元感知自身与最近的物体的距离，若工件位置感应单元感应到距离大于预定值，则判定为该工件位置感应单元下方无货物，该距离为工件位置感应单元与托盘的距离；若工件位置感应单元感应到距离小于预定值，则判定为该工件位置感应单元下方有货物，该距离为工件位置感应单元与货物的距离。若位于两侧的四个工件位置感应单元同时感知不到下方存在货物，则可判定被夹取货物在已有货物上方，偏差在预设范围内，此时由升降组件6驱动基础夹爪机构下降，直至当前货物接触已有货物，此时松开夹爪，升降组件6驱动基础夹爪机构上升离开货物。若位于一侧的两个工件位置感应单元感知下方有货物，而另一侧的两个工件位置感应单元感知下方无货物，则判定当前夹取的货物偏离已有货物；动力小车4驱动智能抓取组件朝向感知下方有包裹的两个工件位置感应单元的方向继续运动，在此过程中四个工件位置感应单元实时监测距离，直至原先感知下方有货物的两个工件位置感应单元感应不到货物，在此瞬间动力小车4停止。此时四个工件位置感应单元同时感应不到下方的货物，即四个工件位置感应单元都位于货物的边缘外，此状态则判断为被夹取的货物在已有货物的正上方，偏差值即为工件位置感应单元超出货物边缘的距离的双倍值，位于1mm至2mm之间；判定被夹取的货物在已有货物的正上方后，由升降组件6驱动基础夹爪机构下降，直至当前货物接触已有货物，此时松开夹爪，升降组件6驱动基础夹爪机构上升离开货物。

下面分别对动力小车4、升降组件6、基础夹爪机构的运动及工作过程进行说明：

动力小车4：驱动电机408启动，将动力通过齿轮箱409，最终由齿轮箱409输出低速、高扭矩的动力，该动力传至主轴406，带动主轴406转动，从而带动两侧的前驱轮403和后驱轮404转动，值得一提的是，该动力小车4采用前后双驱的模式，前轮和后轮分别拥有各自的动力，浮动侧架401在运动过程中提供浮动调节，使得该动力小车4能够适应轨道的变化，在预定范围内自我调节轮距。通过在滑轨9的首尾两端设置微动开关，当动力小车4撞击到微动开关后由微动开关发送信号控制动力小车4关闭电源，做到限位。

升降组件6：伺服步进电机604启动，带动与之输出端连接的主螺纹丝杆605转动，从而带动套接在主螺纹丝杆605的滑动螺母606做直线滑动，滑动螺母606带动主动铰支座沿着直线滑组609滑动，由于一端铰支座为活动的，另一侧的铰支座是固定的，故此时一端活动的铰支座滑动后便带动剪叉部610做出相应动作。当滑动螺母606朝向远离固定铰支座607的方向移动，此时剪叉部610便做出缩回动作，即控制夹爪起升；当滑动螺母606朝向靠近固定铰支座607的方向移动，此时剪叉部610便做出张开动作，即控制夹爪下降。

基础夹爪机构：蜗轮蜗杆减速电机启动，该蜗轮蜗杆减速电机包括两个输出端，输出端分别通过联轴器安装有一对旋向相反的螺杆，所述螺杆上套设有与之齿形啮合的螺母块，故当螺杆转动时可带动螺母块做直线运动，由于螺母块与夹爪的上端面固定连接，故螺母块水平移动即可带动夹爪水平移动，两侧的夹爪相向运动即表现为夹紧动作，两侧的夹爪相背运动即表现为松开动作。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (7)

1.一种堆垛机器人用位移驱动机构，其特征是包括：

滑轨组件，包括水平架设的滑轨，以及分别安装在所述滑轨首尾两端的微动开关；

动力小车，包括浮动侧架，连接所述浮动侧架的中间连接部，分别安装在所述中间连接部两侧的前驱轮和后驱轮，以及分别铰接在所述前驱轮与浮动侧架之间、后驱轮与浮动侧架之间的避震阻尼器；

升降组件，包括固定在所述动力小车下部的上安装板，与所述上安装板平行设置的下安装板，固定在所述上安装板的下端面处的安装架，分别固定在所述上安装板和下安装板四角的铰支座，相互交叉铰接在所述铰支座上的剪叉部，以及驱动所述剪叉部的推杆机构。

2.根据权利要求1所述的一种堆垛机器人用位移驱动机构，其特征在于：所述前驱轮和后驱轮的结构相同，包括铰接在所述浮动侧架一端的轴箱体，插入所述轴箱体内、并与之转动连接的主轴，安装在所述主轴两端、且位于所述浮动侧架内侧的车轮，安装在所述中间连接部一侧的驱动电机，以及套设在所述主轴上的齿轮箱。

3.根据权利要求2所述的一种堆垛机器人用位移驱动机构，其特征在于：所述驱动电机的输出轴接入所述齿轮箱的输入齿轮，所述齿轮箱的输出齿轮与所述主轴同轴过盈安装。

4.根据权利要求1所述的一种堆垛机器人用位移驱动机构，其特征在于：所述推杆机构包括固定在所述安装架上的伺服步进电机，与所述伺服步进电机的输出端通过联轴器连接的主螺纹丝杆，布置在所述主螺纹丝杆周围的至少六个螺纹滚柱，以及套接在所述螺纹滚柱上的滑动螺母。

5.根据权利要求4所述的一种堆垛机器人用位移驱动机构，其特征在于：所述铰支座包括固定铰支座和活动铰支座，所述固定铰支座分别对称固定安装在所述上安装板的下部和下安装板的上部；所述活动铰支座包括固定在所述滑动螺母的两端的主动铰支座，以及通过直线滑组滑动设置在所述下安装板上的从动铰支座。

6.根据权利要求2所述的一种堆垛机器人用位移驱动机构，其特征在于：所述避震阻尼器包括液压缸体，设置在所述液压缸体内、且沿所述液压缸体活塞运动的活塞杆，焊接在所述液压缸体一端的下托板，焊接在所述活塞杆一端的上托板，以及套设在所述活塞杆上、且分别垫设在所述上托板和下托板上的缓冲弹簧。

7.根据权利要求6所述的一种堆垛机器人用位移驱动机构，其特征在于：所述液压缸体的一端和所述活塞杆的一端焊接有铰接环，所述铰接环分别与所述浮动侧架和所述轴箱体铰接。

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