CN210998706U - 一种龙门式工业机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种龙门式工业机器人，解决了现有技术中工业机器人的作业范围容易受到工作台限制的技术问题。所述龙门式工业机器人包括龙门架，所述龙门架包括支腿和主梁，所述主梁沿Y轴设置，所述支腿下端设置有X轴行走机构，驱动所述龙门架沿X轴轨道行走，所述主梁上设置有Y轴行走机构和Z轴行走机构，所述Z轴行走机构下端安装有加工执行工具；所述X轴行走机构、Y轴行走机构和Z轴行走机构中均设置有齿轮和齿条啮合传动式的驱动机构，驱动所述加工执行工具做单轴、双轴或三轴移动。本实用新型将加工执行工具安装在可三轴移动的龙门架上，实现了可达区域的全覆盖，实现了最大化的可达性。

Description

一种龙门式工业机器人

技术领域

本实用新型涉及一种自动加工设备，具体涉及一种焊接/切割/搬运工业机器人。

背景技术

随着工业机器人在工业中的广泛应用，越来越多的工厂开始使用工业机器人对工件进行自动化的焊接、切割、搬运，以提高加工质量和效率。工业机器人上相应地安装有焊枪、或喷枪、或抓手。

现有技术中的工业机器人，通常是机械臂形式，可以多轴转动，具有多个自由度，运转灵活，但是机器人底端需要固定在某一个工作平台上，机器人的作业范围也就受到了工作平台的限制，如果工作平台设置得不合理，机器人的作业范围将被明显缩小，难以达到高质量、高效率作业的目的。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种龙门式工业机器人，将加工执行工具安装在可三轴移动的龙门架上，由此显著扩大了工业机器人的作业范围。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型提供一种龙门式工业机器人，包括龙门架，所述龙门架包括支腿和主梁，所述主梁沿Y轴设置，所述支腿下端设置有X轴行走机构，驱动所述龙门架沿X轴轨道行走，所述主梁上设置有Y轴行走机构和Z轴行走机构，所述Z轴行走机构下端安装有加工执行工具；

所述X轴行走机构、Y轴行走机构和Z轴行走机构中均设置有齿轮和齿条啮合传动式的驱动机构，驱动所述加工执行工具做单轴、双轴或三轴移动。

可选地，所述X轴轨道包括X轴左轨道和X轴右轨道，所述X轴左轨道和X轴右轨道的内侧均设置有X轴齿条。

可选地，所述支腿包括左支腿和右支腿，所述X轴行走机构包括X轴左行走机构和X轴右行走机构，所述X轴左行走机构支撑所述左支腿，所述X轴右行走机构支撑所述右支腿。

可选地，所述X轴左行走机构和X轴右行走机构中均设置有轨道轮、第一电机、第一减速器和第一齿轮，所述X轴左行走机构中的第一齿轮和所述X轴左轨道内侧的X轴齿条啮合传动，所述X轴右行走机构中的第一齿轮和所述X轴右轨道内侧的X轴齿条啮合传动。

可选地，所述主梁采用箱梁式结构，所述主梁的前侧壁上设置有沿Y轴设置的两条Y轴直线滑轨和一条Y轴齿条，所述Y轴行走机构中设置有第二电机、第二减速器和第二齿轮，所述第二齿轮和所述Y轴齿条啮合传动。

可选地，所述Y轴直线滑轨上扣合连接有第一滑块，通过所述第一滑块安装有滑座，所述Y轴行走机构和Z轴行走机构均安装在所述滑座上，所述Y轴行走机构驱动所述滑座沿Y轴往复移动，同时带动所述Z轴行走机构沿Y轴往复移动。

可选地，所述Z轴行走机构中设置有沿Z轴设置的立柱，所述立柱的截面呈矩形，所述立柱的后侧壁上设置有沿Z轴设置的两条Z轴直线滑轨和一条Z轴齿条，所述滑座的前侧壁上设置有第二滑块，所述第二滑块与所述Z轴直线滑轨扣合连接，从而将所述立柱安装在所述滑座上。

可选地，所述Z轴行走机构中还设置有第三电机、第三减速器和第三齿轮，所述第三齿轮和所述Z轴齿条啮合传动，驱动所述立柱沿Z轴往复移动。

可选地，所述Z轴行走机构下端安装有多轴机器人，所述加工执行工具安装在所述多轴机器人上。

可选地，所述立柱的下端安装有自适应管线支撑机构，所述加工执行工具的管线吊挂在所述自适应管线支撑机构中，与所述多轴机器人随动。

可选地，所述滑座上设置有焊丝桶放置座。

可选地，所述支腿的外侧设置有支撑平台，所述支撑平台上设置有主控机和焊机。

可选地，所述主梁上设置有人行通道，围绕所述人行通道设置有安全护栏，所述支腿的后侧设置有爬梯，所述爬梯与所述人行通道连接，围绕所述爬梯也设置有安全护栏。

可选地，所述X轴轨道两端设置有限位机构，所述限位机构上相对设置有缓冲机构，所述X轴行走机构的前后两端也对应设置有缓冲机构，所述缓冲机构采用弹簧或者弹性柱。

可选地，所述加工执行工具为焊枪、或喷枪、或抓手。

可选地，所述抓手为机械抓手、或气动吸盘、或电磁吸盘。

采用上述结构设置的龙门式工业机器人具有以下优点：

本实用新型包括可X、Y、Z三轴移动的龙门架，将加工执行工具安装在龙门架上，加工执行工具为焊枪、或喷枪、或抓手，在焊接/切割/搬运的情况下，通过三个方向的协调配合来实现到达龙门架可行走空间范围内的任意位置，实现了可达区域的全覆盖，实现了最大化的可达性。

本实用新型可以应用于自动焊接产线、自动切割产线、以及物流场所。

本实用新型特别适用于对大型工件进行自动焊接、自动切割，例如压力罐、箱梁、大型管道等工业产品。

附图说明

图1是本实用新型实施例中龙门式工业机器人的立体图；

图2是本实用新型实施例中龙门式工业机器人的立体图；

图3是图1中的Z轴驱动机构的放大视图；

图4是图2中的Z轴驱动机构的放大视图；

图5是图2中的X轴左轨道的端部放大视图；

图6是本实用新型实施例中自适应管线支撑机构的立体图；

图7是本实用新型实施例中焊丝桶放置座的立体图；

图8是本实用新型实施例中龙门式工业机器人的主视图；

图9是本实用新型实施例中龙门式工业机器人的后视图；

图10是本实用新型实施例中龙门式工业机器人的左视图；

图11是本实用新型实施例中龙门式工业机器人的右视图；

图12是图11中的X轴左轨道的放大视图；

图13是图11中的X轴右轨道的放大视图；

图14是本实用新型实施例中龙门式工业机器人的俯视图；

图15是图14中的Z轴驱动机构的放大视图；

图16是本实用新型实施例中龙门式工业机器人的仰视图。

图中：1.X轴左轨道座；2.X轴左轨道；3.前限位机构；4.X轴左行走机构；5.后限位机构；6.左支腿；7.机器人；8.自适应管线支撑机构；8-1.滑槽；8-2.连接板；8-3.悬挂；8-4.管线夹；9.立柱；10.主梁；11.右支腿；12.X轴右行走机构；13.焊机；14.X轴右轨道座；15.X轴右轨道；16.拖链槽；17.爬梯；18.焊丝桶放置座；18-1.底板；18-2.侧壁；18-3.自润滑支撑块；18-4.限位螺栓；19.人行通道；20.安全护栏；21.X轴右齿条；22.Z轴直线滑轨；23.Z轴齿条；24.Z轴驱动机构；24-1.第三电机；24-2.第三减速器；24-3.第三齿轮；25.Y轴驱动机构；26.Y轴直线滑轨；27.Y轴齿条；28.主控机；29.支撑平台；30.X轴左齿条；31.滑座；32.第二滑块。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

如图1、图2、图8、图9、图10、图11所示为本实用新型实施例1，本实施例中提供一种龙门式工业机器人，包括龙门架，龙门架包括支腿和主梁10，主梁10沿Y轴设置，支腿下端设置有X轴行走机构，驱动龙门架沿X轴轨道行走，主梁10上设置有Y轴行走机构和Z轴行走机构，Z轴行走机构下端安装有机器人7，机器人7上安装有加工执行工具，加工执行工具为焊枪、或喷枪、或抓手；

X轴行走机构、Y轴行走机构和Z轴行走机构中均设置有齿轮和齿条啮合传动式的驱动机构，驱动机器人7做单轴、双轴或三轴移动，从而实现加工执行工具可达区域的全覆盖，实现最大化的可达性。

单轴移动时，机器人7可以分别沿X轴、Y轴、或Z轴往复移动；双轴移动时，机器人7可以同时沿XY轴、XZ轴、或YZ轴往复移动；三轴移动时，机器人7可以同时沿XYZ轴往复移动。

机器人7采用现有多轴机器人，具有多个自由度，运转灵活，手臂端部安装焊枪、或喷枪、或抓手。安装焊枪的机器人7用于自动焊接，焊枪中会输出焊丝；安装喷枪的机器人7用于自动切割,喷枪中可以发射出火焰、激光或等离子电弧等；安装抓手的机器人7用于自动搬运物体，抓手可以自动抓取和释放物体。

如图1、图2、图12、图13所示，X轴轨道包括X轴左轨道2和X轴右轨道15，X轴左轨道2的内侧设置有X轴左齿条30，X轴右轨道15的内侧均设置有X轴右齿条21。

由于X轴轨道需要承受较大的重量，所述X轴轨道优选采用工字轨(起重机轨)。工字轨下方还需要设置轨道座，轨道座通过H型钢和肋板焊接制成，通过锚栓固定在地基上，工字轨固定在H型钢的顶板上。

如图1、图2、图10、图11所示，支腿包括左支腿6和右支腿11，X轴行走机构包括X轴左行走机构4和X轴右行走机构12，X轴左行走机构4支撑左支腿6，X轴右行走机构12支撑右支腿11。

在本实施例中，如图1、图2、图8、图9所示，左支腿6和右支腿11均是采用箱梁式结构，呈倒置的Y字形，这样可以提高支撑强度。

X轴左行走机构4和X轴右行走机构12中均设置有轨道轮、第一电机、第一减速器和第一齿轮，具体地，第一电机与第一减速器连接，第一齿轮设置在第一减速器的输出轴端，组成X轴驱动机构。

X轴左行走机构4中的第一齿轮和X轴左轨道2内侧的X轴左齿条30啮合传动，X轴右行走机构12中的第一齿轮和X轴右轨道15内侧的X轴右齿条21啮合传动。

X轴左行走机构4和X轴右行走机构12中均需要设置前后两个轨道轮，这样才能对龙门架提供稳定支撑。由第一电机、第一减速器和第一齿轮组成的X轴驱动机构设置在前后两个轨道轮之间的位置。轨道轮骑行在X轴轨道上行进，X轴左行走机构4和X轴右行走机构12中还可以设置刹车机构，在龙门式工业机器人需要停车时对轨道轮制动。

在本实施例中，如图1、图2所示，主梁10采用箱梁式结构，主梁10的前侧壁上设置有沿Y轴设置的两条Y轴直线滑轨26和一条Y轴齿条27，Y轴行走机构中设置有第二电机、第二减速器和第二齿轮，具体地，第二电机与第二减速器连接，第二齿轮设置在第二减速器的输出轴端，组成Y轴驱动机构，第二齿轮和位于两条Y轴直线滑轨26内侧的Y轴齿条27啮合传动。

如图3、图15所示，Y轴直线滑轨26上扣合连接有第一滑块，通过第一滑块安装有滑座31，Y轴行走机构和Z轴行走机构均安装在滑座31上，Y轴行走机构驱动滑座31沿Y轴往复移动，同时带动Z轴行走机构沿Y轴往复移动。

如图3、图4、图15所示，Z轴行走机构中设置有沿Z轴设置的立柱9，立柱9的截面呈矩形，可以采用矩形管制成，立柱9的后侧壁上设置有沿Z轴设置的两条Z轴直线滑轨22和一条Z轴齿条23，滑座31的前侧壁上设置有第二滑块32，第二滑块32与Z轴直线滑轨22扣合连接，从而将立柱9安装在滑座31上。

如图15所示，Z轴行走机构中还设置有第三电机24-1、第三减速器24-2和第三齿轮24-3，具体地，第三电机24-1与第三减速器24-2连接，第三齿轮24-3设置在第三减速器24-2的输出轴端，组成Z轴驱动机构24，第三齿轮24-3和位于两条Z轴直线滑轨22内侧的Z轴齿条23啮合传动，驱动立柱9沿Z轴往复移动。

立柱9的下端安装有自适应管线支撑机构8，焊枪、喷枪、或抓手的管线吊挂在自适应管线支撑机构8中，可以与机器人7随动。

焊枪、喷枪、或抓手的管线主要包括电源线、控制线、气压管路、喷枪管路等。

如图6所示，自适应管线支撑机构8包括滑槽8-1、连接板8-2、悬挂8-3、管线夹8-4。滑槽8-1中设置有滚轮，悬挂8-3的上端与滑槽8-1中的滚轮铰接，悬挂8-3的下端与管线夹8-4铰接，滑槽8-1的左端与连接板8-2铰接，自适应管线支撑机构8通过连接板8-2安装固定在立柱9下端，管线夹8-4就以较大的自由度与机器人7随动。

如图3、图4所示，滑座31上设置有焊丝桶放置座18。

如图7所示，焊丝桶放置座18呈圆形，包括底板18-1、侧壁18-2，底板18-1上设置有一圈自润滑支撑块18-3，侧壁18-2上设置有若干限位螺栓18-4，限位螺栓18-4径向穿过侧壁18-2伸入至焊丝桶放置座18内部。焊丝桶放置在焊丝桶放置座18内，可以在焊丝桶放置座18旋转释放焊丝输出至机器人7上的焊枪，同时被限位螺栓18-4限位而不会脱离焊丝桶放置座18。

如图10、图11、图14、图16所示，右支腿11的外侧设置有支撑平台29，支撑平台29上设置有主控机28和焊机13。

主控机28是龙门式工业机器人的控制端，由操作人员控制运行龙门式工业机器人。

如图1、图2所示，主梁10上设置有人行通道19，人行通道19位于主梁10的后侧，当维修、维护龙门式工业机器人时，工作人员可以在人行通道19上行走，围绕人行通道19设置有安全护栏20。

左支腿6的后侧设置有爬梯17，爬梯17与人行通道19连接，通过爬梯17可以到达人行通道19，围绕爬梯17也设置有安全护栏，该安全护栏是弧形的，从后侧包围爬梯17。

如图1、图2、图5所示，X轴轨道两端设置有限位机构，限位机构上相对设置有缓冲机构，X轴行走机构的前后两端也对应设置有缓冲机构，缓冲机构采用弹簧或者弹性柱，弹性柱可以采用橡胶材质制成。当X轴行走机构行走至X轴轨道端部时，限位机构起到阻挡的作用。

在主梁10上也需要在Y轴轨道两端设置有限位机构和行程开关，用来控制Y轴行走机构的行程，行程开关采用机械触发式，电连接至主控机28，行程开关中设置有可上下移动的活动端子，活动端子下端设置有滚轮，活动端子被触发，行程开关即可产生电信号，从而控制Y轴行走机构停止或者换向。

在立柱9上也需要在Z轴轨道两端设置有限位机构和行程开关，用来控制Z轴行走机构的行程。

在本实施例中，抓手可以为机械抓手、或气动吸盘、或电磁吸盘。

如图1、图2所示，X轴右轨道15的外侧设置有拖链槽16，龙门式工业机器人的一些管线可以设置在拖链机构中，拖链机构放置在拖链槽16中，这些管线就可以和龙门架随动了。

如图3、图4所示，主梁10的顶壁上也设置有拖链机构，该拖链机构是为了配合Y轴行走机构而设置的，滑座31上也设置有拖链机构，该拖链机构是为了配合Z轴行走机构而设置的。

实施例2

在该实施例中，与实施例1所不同的是，主梁10两端设置有外伸的悬臂梁，Y轴直线滑轨26延伸到悬臂梁处，这样机器人7就可以移动到更靠外的位置，进一步扩大了工业机器人的作业范围。

在本实施例中，龙门式工业机器人的其他结构和实施例1中相同，此处不再重复描述。

实施例3

在该实施例中，与实施例1所不同的是，加工执行工具可以直接安装在Z轴行走机构下端，具体安装在立柱9的下端，加工执行工具为焊枪、或喷枪、或抓手。

X轴行走机构、Y轴行走机构和Z轴行走机构直接驱动加工执行工具做单轴、双轴或三轴移动，从而实现加工执行工具可达区域的全覆盖，实现最大化的可达性。

单轴移动时，加工执行工具可以分别沿X轴、Y轴、或Z轴往复移动；双轴移动时，加工执行工具可以同时沿XY轴、XZ轴、或YZ轴往复移动；三轴移动时，加工执行工具可以同时沿XYZ轴往复移动。

在本实施例中，龙门式工业机器人的其他结构和实施例1中相同，此处不再重复描述。

以上仅为本实用新型的具体实施方式，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种龙门式工业机器人，其特征在于，包括龙门架，所述龙门架包括支腿和主梁，所述主梁沿Y轴设置，所述支腿下端设置有X轴行走机构，驱动所述龙门架沿X轴轨道行走，所述主梁上设置有Y轴行走机构和Z轴行走机构，所述Z轴行走机构下端安装有加工执行工具；

所述X轴行走机构、Y轴行走机构和Z轴行走机构中均设置有齿轮和齿条啮合传动式的驱动机构，驱动所述加工执行工具做单轴、双轴或三轴移动；

所述Z轴行走机构中设置有沿Z轴设置的立柱，所述立柱的截面呈矩形，所述立柱的后侧壁上设置有沿Z轴设置的两条Z轴直线滑轨和一条Z轴齿条；

所述Z轴行走机构中还设置有第三电机、第三减速器和第三齿轮，所述第三齿轮和所述Z轴齿条啮合传动，驱动所述立柱沿Z轴往复移动；

所述支腿的外侧设置有支撑平台，所述支撑平台上设置有主控机和焊机。

2.如权利要求1所述的龙门式工业机器人，其特征在于，所述X轴轨道包括X轴左轨道和X轴右轨道，所述X轴左轨道和X轴右轨道的内侧均设置有X轴齿条；

所述支腿包括左支腿和右支腿，所述X轴行走机构包括X轴左行走机构和X轴右行走机构，所述X轴左行走机构支撑所述左支腿，所述X轴右行走机构支撑所述右支腿；

所述X轴左行走机构和X轴右行走机构中均设置有轨道轮、第一电机、第一减速器和第一齿轮，所述X轴左行走机构中的第一齿轮和所述X轴左轨道内侧的X轴齿条啮合传动，所述X轴右行走机构中的第一齿轮和所述X轴右轨道内侧的X轴齿条啮合传动。

3.如权利要求1所述的龙门式工业机器人，其特征在于，所述主梁采用箱梁式结构，所述主梁的前侧壁上设置有沿Y轴设置的两条Y轴直线滑轨和一条Y轴齿条，所述Y轴行走机构中设置有第二电机、第二减速器和第二齿轮，所述第二齿轮和所述Y轴齿条啮合传动。

4.如权利要求3所述的龙门式工业机器人，其特征在于，所述Y轴直线滑轨上扣合连接有第一滑块，通过所述第一滑块安装有滑座，所述Y轴行走机构和Z轴行走机构均安装在所述滑座上，所述Y轴行走机构驱动所述滑座沿Y轴往复移动，同时带动所述Z轴行走机构沿Y轴往复移动。

5.如权利要求4所述的龙门式工业机器人，其特征在于，所述滑座的前侧壁上设置有第二滑块，所述第二滑块与所述Z轴直线滑轨扣合连接，从而将所述立柱安装在所述滑座上。

6.如权利要求4所述的龙门式工业机器人，其特征在于，所述Z轴行走机构下端安装有多轴机器人，所述加工执行工具安装在所述多轴机器人上；

所述立柱的下端安装有自适应管线支撑机构，所述加工执行工具的管线吊挂在所述自适应管线支撑机构中，与所述多轴机器人随动；

所述滑座上设置有焊丝桶放置座。

7.如权利要求1所述的龙门式工业机器人，其特征在于，所述主梁上设置有人行通道，围绕所述人行通道设置有安全护栏，所述支腿的后侧设置有爬梯，所述爬梯与所述人行通道连接，围绕所述爬梯也设置有安全护栏。

8.如权利要求1所述的龙门式工业机器人，其特征在于，所述X轴轨道两端设置有限位机构，所述限位机构上相对设置有缓冲机构，所述X轴行走机构的前后两端也对应设置有缓冲机构，所述缓冲机构采用弹簧或者弹性柱。

9.如权利要求1-8任一项所述的龙门式工业机器人，其特征在于，所述加工执行工具为焊枪、或喷枪、或抓手；

所述抓手为机械抓手、或气动吸盘、或电磁吸盘。

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