CN211812227U - 一种多电机驱动的行走式四轴坐标机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种多电机驱动的行走式四轴坐标机器人，包括X轴行走机构，所述X轴行走机构的顶部设置有支撑骨架，所述支撑骨架的顶部两侧均设置有可调支撑连杆，所述支撑骨架的顶部设置有与之相配合的Y轴行走机构，所述Y轴行走机构上贯穿设置有Z轴升降机构，所述Z轴升降机构的底部设置有M轴旋转机构。有益效果：通过任意增加X轴行走机构的轨道长度，能够满足超长距离的输送，通过Z轴升降机构采用多个伺服电机和减速机的同步驱动方式，来达到多个电机输出力叠加，实现低中高负载物体的抓取；此外，通过PLC系统控制，全程自动控制、可重复编程反复应用，适合不同任务的自动化设备。

Description

一种多电机驱动的行走式四轴坐标机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，特别是一种多电机驱动的行走式四轴坐标机器人。

背景技术

随着知识经济时代的到来，高技术及其产业化已成为世人瞩目的焦点。机器人技术作为高技术的一个重要分支普遍受到各国政府的重视，已经成为制造业中不可缺少的重要装备和手段，同时也成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。

但是在很多工厂生产线上产品的短距离搬运工作仍由人工完成，劳动强度大、生产效率低。为了提高工作效率，降低成本，使生产线发展成为柔性制造系统，适应现代自动化生产，针对具体生产工艺，利用机器人技术，设计专用机器人代替人工工作，以提高劳动生产率成为目前迫切要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的为提供一种多电机驱动的行走式四轴坐标机器人，旨在解决现有的技术问题。

本实用新型提出一种多电机驱动的行走式四轴坐标机器人，包括X轴行走机构，所述X轴行走机构的顶部设置有支撑骨架，所述支撑骨架的顶部两侧均设置有可调支撑连杆，所述支撑骨架的顶部设置有与之相配合的Y轴行走机构，所述Y轴行走机构上贯穿设置有Z轴升降机构，所述Z轴升降机构的底部设置有M轴旋转机构；

其中，所述X轴行走机构包括底板，所述底板的顶部两侧均设置有直线导轨一，所述直线导轨一上均设置有与之相配合的滑块一，所述底板的顶部且位于所述直线导轨一的内侧设置有传动组件一，所述传动组件一的顶部设置有与之相配合的驱动组件一；

所述支撑骨架包括下箱体，且所述下箱体的底部与所述滑块一的顶部固定连接，所述下箱体的顶部设置有上箱体，所述上箱体的顶部设置有Y轴支撑横梁；

所述Y轴行走机构包括安装在所述Y轴支撑横梁顶部两侧的直线导轨二，所述直线导轨二上均设置有与之相配合的滑块二，所述滑块二的顶部之间设置有安装骨架，所述安装骨架上设置有驱动组件二，所述直线导轨二的内侧设置有与所述驱动组件二相配合的传动组件二；

所述Z轴升降机构包括穿插设置于所述安装骨架上的升降臂，所述升降臂的一侧设置有驱动组件三，且所述升降臂上设置有与所述驱动组件三相配合的传动组件三；

所述M轴旋转机构包括驱动组件四，所述驱动组件四的底部设置有主动轮，且所述升降臂的底端设置有与所述主动轮相啮合的回转齿轮。

进一步的，为了可以起到增加Y轴支撑横梁的支撑强度，所述可调支撑连杆包括轴杆，且所述轴杆的两端均通过回转铰链与所述Y轴支撑横梁连接。

进一步的，为了使得轴杆能够进行旋转活动，所述回转铰链包括固定板，且所述固定板的一侧与所述Y轴支撑横梁固定连接，所述固定板上通过销轴活动连接有安装板。

进一步的，为了保证Y轴支撑横梁中水平部的上下位置，保证水平部不下垂，增加整体结构的支撑强度，所述轴杆的两端均开设有螺纹孔，且所述安装板上贯穿设置有与所述螺纹孔相配合的调节螺栓。

进一步的，为了可以为传动组件提供适宜的传动速度，更好地实现与传动组件之间的相互配合，所述驱动组件一、所述驱动组件二、所述驱动组件三和所述驱动组件四均由伺服电机和与之相配合的减速机构成。

进一步的，为了能够保证传动位置的准确定位，所述传动组件一、所述传动组件二和所述传动组件三均由齿轮和齿条构成，且所述齿轮均安装在所述减速机的输出轴上。

本实用新型提供的有益效果为：

1、本实用新型通过任意增加X轴行走机构的轨道长度，能够满足超长距离的输送；为了满足低，中，高不同负载物体抓取，Z轴升降机构采用多个伺服电机和减速机的同步驱动方式，来达到多个电机输出力叠加，实现低中高负载物体的抓取。

2、本实用新型通过PLC系统控制，全程自动控制、可重复编程反复应用，适合不同任务的自动化设备，同时，可以方便地装配多种形式和尺寸的手爪，可以胜任许多常见的工作，可以更好地满足于企业的生产需求。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的结构示意图；

图2是根据图1中A处的结构放大图；

图3是根据图1中B处的结构放大图；

图4是本实用新型一实施例中可调支撑连杆的结构示意图；

图5是根据图4中C处的结构放大图；

图6是根据图1的后视图；

图7是根据图1的左视图；

图8是根据图1的俯视图。

图中，1、X轴行走机构；101、底板；102、直线导轨一；103、滑块一；104、传动组件一；105、驱动组件一；2、支撑骨架；201、下箱体；202、上箱体；203、Y轴支撑横梁；3、可调支撑连杆；301、轴杆；302、回转铰链；3021、固定板；3022、安装板；303、调节螺栓；4、Y轴行走机构；401、直线导轨二；402、滑块二；403、安装骨架；404、驱动组件二；405、传动组件二；5、Z轴升降机构；501、升降臂；502、驱动组件三；503、传动组件三；6、M轴旋转机构；601、驱动组件四；602、主动轮；603、回转齿轮。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1-8，本实用提供的一种多电机驱动的行走式四轴坐标机器人，包括X轴行走机构1，所述X轴行走机构1的顶部设置有支撑骨架2，所述支撑骨架2的顶部两侧均设置有可调支撑连杆3，所述支撑骨架2的顶部设置有与之相配合的Y轴行走机构4，所述Y轴行走机构4上贯穿设置有Z轴升降机构5，所述Z轴升降机构5的底部设置有M轴旋转机构6；

其中，所述X轴行走机构1包括底板101，所述底板101的顶部两侧均设置有直线导轨一102，所述直线导轨一102上均设置有与之相配合的滑块一103，所述底板101的顶部且位于所述直线导轨一102的内侧设置有传动组件一104，所述传动组件一104的顶部设置有与之相配合的驱动组件一105；具体应用时，所述底板101和所述直线导轨一102可以任意拼接，增加底板101和直线导轨一102的长度也就增加了X轴方向输送距离，从而达到超长距离输送；此外，所述直线导轨一102和所述滑块一103还可以采用轨道和轨道轮替换，两种导轨道形式都能实现导向作用，但直线导轨+滑块摩擦系数优于导轨轮+导轨，相对成本较高，用于要求准确传动的场合。

所述支撑骨架2包括下箱体201，且所述下箱体201的底部与所述滑块一103的顶部固定连接，所述下箱体201的顶部设置有上箱体202，所述上箱体202的顶部设置有Y轴支撑横梁203；具体应用时，可以通过改变上箱体202或者下箱体201的高度尺寸来改变设备总高度，从而满足一定范围内不同高度物体的抓取要求。

所述Y轴行走机构4包括安装在所述Y轴支撑横梁203顶部两侧的直线导轨二401，所述直线导轨二401上均设置有与之相配合的滑块二402，所述滑块二402的顶部之间设置有安装骨架403，所述安装骨架403上设置有驱动组件二404，所述直线导轨二401的内侧设置有与所述驱动组件二404相配合的传动组件二405；具体应用时，采用伺服电机+减速机作为驱动，通过PLC给伺服驱动器脉冲信号达到准确控制伺服电机旋转的目的，再配合齿轮齿条传动，传动时，齿条固定在支撑骨架上，齿轮安装在伺服电机轴上，即：齿轮行走，齿条固定。采用齿轮齿条传动能保证传动位置的准确定位，且寿命长，工作平稳，可靠性高。传动组件二405可以减少设备传动时候的动、静摩擦阻力实现运动平稳，减少冲击和振动。

所述Z轴升降机构5包括穿插设置于所述安装骨架403上的升降臂501，所述升降臂501的一侧设置有驱动组件三502，且所述升降臂501上设置有与所述驱动组件三502相配合的传动组件三503；具体应用时，所述Z轴升降机构5根据末端低中高负载的物体重量不同采用1个或者多个伺服电机+减速机作为驱动力，利用目前已有的伺服同步技术，达到多个电机扭矩叠加效果，实现低中高物体的提升。再配合齿轮齿条传动，能保证传动位置的准确定位，升降臂501安装在齿条上，与齿条一起上下运动；升降臂501末端固定板有螺纹孔，用来安装M轴旋转结构。此外，对于不需要M轴旋转结构的场合可以直接安装机械手。低负载100Kg以下，中负载100到300Kg，高负载300到500Kg。

所述M轴旋转机构6包括驱动组件四601，所述驱动组件四601的底部设置有主动轮602，且所述升降臂501的底端设置有与所述主动轮602相啮合的回转齿轮603。具体应用时，M轴采用伺服电机+减速机作为驱动，通过PLC给伺服驱动器脉冲信号达到准确控制伺服电机旋转的目的，再配主动轮602与回转齿轮603的外齿啮合，构成外齿轮传动，能保证传动位置的准确位。主动轮602与回转齿轮603进行外齿轮啮合配合。能实现大的传动比输出，从而降低旋转速度，回转齿轮603上有安装孔，可以直接固定机械抓手。此外，一般回转齿轮603的直径比较大，直径在100mm-1000mm之间，由于外径比较大，安装比较大的机械抓手能保证旋转时候的平稳性。

在一个实施例中，所述可调支撑连杆3包括轴杆301，且所述轴杆301的两端均通过回转铰链302与所述Y轴支撑横梁203连接。通过这样设置，使得轴杆301可以增加Y轴支撑横梁203的支撑强度，提高Y轴支撑横梁203的稳定性。

在一个实施例中，所述回转铰链302包括固定板3021，且所述固定板3021的一侧与所述Y轴支撑横梁203固定连接，所述固定板3021上通过销轴活动连接有安装板3022。通过这样设置，使得轴杆301能够进行旋转活动。

在一个实施例中，所述轴杆301的两端均开设有螺纹孔，且所述安装板3022上贯穿设置有与所述螺纹孔相配合的调节螺栓303。通过调节螺栓303拧入轴杆301中的长度，来调整Y轴支撑横梁203中水平部的上下位置，从而保证水平部不下垂，并增加整体结构的支撑强度。

在一个实施例中，所述驱动组件一105、所述驱动组件二404、所述驱动组件三502和所述驱动组件四601均由伺服电机和与之相配合的减速机构成。通过这样设置，使得驱动组件可以为传动组件提供适宜的传动速度，更好地实现与传动组件之间的相互配合。

在一个实施例中，所述传动组件一104、所述传动组件二405和所述传动组件三503均由齿轮和齿条构成，且所述齿轮均安装在所述减速机的输出轴上。通过采用齿轮齿条传动能够保证传动位置的准确定位，且寿命长，工作平稳，可靠性高。

为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下就本实用新型在实际过程中的伺服电机同步控制进行详细说明。

所谓伺服电机同步控制，就是一个坐标的运动指令能够驱动两个电动机同时运行，通过对这两个电动机移动量的检测，将位移偏差反馈到PLC数控系统获得同步误差补偿。其目的是将主、从两个电动机之间的位移偏差量控制在一个允许的范围内。

用PLC控制实现多台伺服电机同步3种情况：

1、简单的多个伺服电机转速的同步，完全可以PLC不同输出口发同一个速度出去。

2、伺服驱动有脉冲输出功能，可以用这个控制下一台伺服的速度。

3、相应速度和跟随精度要求很高，建议使用多轴运动控制器，假设有A/B/C三台伺服，使用PLC控制A伺服，然后A伺服有AB反馈，通过AB反馈到B伺服达到对B伺服的控制，再通过B伺服的反馈，接到C伺服，这样就可以达到伺服的联动及同步性，以上的联动可能有毫秒级的偏差。

方法一：在一台电机上安装编码器，通过编码器的反馈去控制进另一台电机，来达到同步；方法二：利用运动型控制PLC，里面带有电子凸轮机构，可以进行同步跟踪控制。

综上所述，本实用新型提供的一种多电机驱动的行走式四轴坐标机器人，通过任意增加X轴行走机构1的轨道长度，能够满足超长距离的输送；为了满足低，中，高不同负载物体抓取，Z轴升降机构5采用多个伺服电机和减速机的同步驱动方式，来达到多个电机输出力叠加，实现低中高负载物体的抓取。此外，本实用新型通过PLC系统控制，全程自动控制、可重复编程反复应用，适合不同任务的自动化设备，同时，可以方便地装配多种形式和尺寸的手爪，可以胜任许多常见的工作，如焊接、切割，搬运、上下料、包装、码垛、检测、探伤、分类、装配、贴标、喷码、打码和喷涂等任务，可以更好地满足于企业的生产需求。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种多电机驱动的行走式四轴坐标机器人，其特征在于，包括X轴行走机构(1)，所述X轴行走机构(1)的顶部设置有支撑骨架(2)，所述支撑骨架(2)的顶部两侧均设置有可调支撑连杆(3)，所述支撑骨架(2)的顶部设置有与之相配合的Y轴行走机构(4)，所述Y轴行走机构(4)上贯穿设置有Z轴升降机构(5)，所述Z轴升降机构(5)的底部设置有M轴旋转机构(6)；

其中，所述X轴行走机构(1)包括底板(101)，所述底板(101)的顶部两侧均设置有直线导轨一(102)，所述直线导轨一(102)上均设置有与之相配合的滑块一(103)，所述底板(101)的顶部且位于所述直线导轨一(102)的内侧设置有传动组件一(104)，所述传动组件一(104)的顶部设置有与之相配合的驱动组件一(105)；

所述支撑骨架(2)包括下箱体(201)，且所述下箱体(201)的底部与所述滑块一(103)的顶部固定连接，所述下箱体(201)的顶部设置有上箱体(202)，所述上箱体(202)的顶部设置有Y轴支撑横梁(203)；

所述Y轴行走机构(4)包括安装在所述Y轴支撑横梁(203)顶部两侧的直线导轨二(401)，所述直线导轨二(401)上均设置有与之相配合的滑块二(402)，所述滑块二(402)的顶部之间设置有安装骨架(403)，所述安装骨架(403)上设置有驱动组件二(404)，所述直线导轨二(401)的内侧设置有与所述驱动组件二(404)相配合的传动组件二(405)；

所述Z轴升降机构(5)包括穿插设置于所述安装骨架(403)上的升降臂(501)，所述升降臂(501)的一侧设置有驱动组件三(502)，且所述升降臂(501)上设置有与所述驱动组件三(502)相配合的传动组件三(503)；

所述M轴旋转机构(6)包括驱动组件四(601)，所述驱动组件四(601)的底部设置有主动轮(602)，且所述升降臂(501)的底端设置有与所述主动轮(602)相啮合的回转齿轮(603)。

2.根据权利要求1所述的一种多电机驱动的行走式四轴坐标机器人，其特征在于，所述可调支撑连杆(3)包括轴杆(301)，且所述轴杆(301)的两端均通过回转铰链(302)与所述Y轴支撑横梁(203)连接。

3.根据权利要求2所述的一种多电机驱动的行走式四轴坐标机器人，其特征在于，所述回转铰链(302)包括固定板(3021)，且所述固定板(3021)的一侧与所述Y轴支撑横梁(203)固定连接，所述固定板(3021)上通过销轴活动连接有安装板(3022)。

4.根据权利要求3所述的一种多电机驱动的行走式四轴坐标机器人，其特征在于，所述轴杆(301)的两端均开设有螺纹孔，且所述安装板(3022)上贯穿设置有与所述螺纹孔相配合的调节螺栓(303)。

5.根据权利要求1所述的一种多电机驱动的行走式四轴坐标机器人，其特征在于，所述驱动组件一(105)、所述驱动组件二(404)、所述驱动组件三(502)和所述驱动组件四(601)均由伺服电机和与之相配合的减速机构成。

6.根据权利要求5所述的一种多电机驱动的行走式四轴坐标机器人，其特征在于，所述传动组件一(104)、所述传动组件二(405)和所述传动组件三(503)均由齿轮和齿条构成，且所述齿轮均安装在所述减速机的输出轴上。

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