CN216543301U - 移动式双横梁机构及龙门机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种移动式双横梁机构及龙门机器人，属于智能仓储设备技术领域，为解决现有设备径向负载能力差等问题而设计。本实用新型移动式双横梁机构，包括梁体以及设置在所述梁体两端的横梁固定座，横梁固定座上设置有驱动装置，驱动装置包括：伺服电机；减速机，连接在伺服电机的输出端上；法兰盘，固定连接至减速机；轮轴，固定连接在法兰盘上；以及驱动行走轮，套设在轮轴上且能在轮轴带动下旋转。本实用新型移动式双横梁机构及龙门机器人的驱动装置在减速机和轮轴之间加装法兰盘，可以提升驱动装置的径向载荷承受能力，可以一次性搬运更多的物品，搬运效率更高；驱动装置更结实耐用，使用寿命长，安全可靠。

Description

移动式双横梁机构及龙门机器人

技术领域

本实用新型涉及智能仓储设备技术领域，尤其涉及一种移动式双横梁机构以及包括该移动式双横梁机构的龙门机器人。

背景技术

龙门机器人是一种用于横向搬运物品的装置，通常包括两根纵向梁以及一根横向梁。横向梁的两端分别连接在两根纵向梁上，横向梁的端头处设置有驱动装置，驱动装置的伺服电机与减速机联动，减速机上设置有两个动力输出轴，两个动力输出轴分别与驱动轮配合，驱动轮分别与两根纵向梁接触，驱动轮转动时即可令横向梁沿纵向梁快速移动，从而实现物品的搬运。

该结构的缺陷至少包括：1、目前智能仓储朝多元化发展，应用范围更加宽广，这就要求搬运设备能够承受更大的载荷，而现有单横梁的结构负载比较小，通常最大搬运重量不超过300Kg，很难满足智能仓库多元化的需求；2、驱动装置不能承受过大的径向负载，长时间往复运行后减速机的动力输出轴有连接松动甚至断轴的风险，造成安全事故；3、两根平行设置的单梁需要与两根连接件组成矩形结构才能提高承载能力，而该矩形结构的横向梁上至少有四个位置分别与两根纵向梁连接，在横向梁沿纵向梁移动的过程中一旦横向梁发生歪斜，四个连接位置都会相对纵向梁发生偏移，进而导致横向梁相对于纵向梁卡死，影响横向梁的正常移动。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种重载且能稳定运行的移动式双横梁机构及应用此种双横梁机构的龙门机器人。

为达此目的，一方面，本实用新型采用以下技术方案：

一种移动式双横梁机构，包括梁体以及设置在所述梁体两端的横梁固定座，所述梁体包括相互平行设置的第一横梁和第二横梁，所述第一横梁和所述第二横梁分别连接在两个所述横梁固定座之间；所述横梁固定座上设置有驱动装置，所述驱动装置包括：伺服电机；减速机，连接在所述伺服电机的输出端上；法兰盘，固定连接至所述减速机；轮轴，固定连接在所述法兰盘上；以及，驱动行走轮，套设在所述轮轴上且能在所述轮轴带动下旋转。

特别是，所述驱动装置还包括电机固定座，所述驱动装置通过所述电机固定座安装在所述横梁固定座上。

特别是，所述横梁固定座沿导轨移动，所述横梁固定座上设置有内侧导向轮组、外侧导向轮组和上导向轮组，所述内侧导向轮组用于抵接在所述导轨的内侧面上，所述外侧导向轮组用于抵接在所述导轨的外侧面上，所述上导向轮组用于抵接在所述导轨顶端的下表面上；在所述导轨的轴线的垂直面方向上，所述内侧导向轮组、所述外侧导向轮组和所述上导向轮组的组合结构对所述横梁固定座起到限位作用。

特别是，所述内侧导向轮组和/或所述上导向轮组为偏心结构，所述偏心结构令所述内侧导向轮组和/或所述上导向轮组始终抵接在所述导轨的表面上。

特别是，所述外侧导向轮组和/或所述内侧导向轮组上设置有距离调节装置，所述距离调节装置能调节所述外侧导向轮组与所述内侧导向轮组之间的距离，且令所述外侧导向轮组和/或所述内侧导向轮组始终抵接在所述导轨的表面上。

特别是，所述驱动装置还包括与所述驱动行走轮成对使用的从动支撑行走轮。

特别是，所述驱动行走轮和/或所述从动支撑行走轮的外侧包覆有由聚氨酯制成的包胶层。

特别是，所述移动式双横梁机构还包括用于测量所述梁体与基准点之间距离的激光测距仪，所述激光测距仪设置在所述横梁固定座上。

另一方面，本实用新型采用以下技术方案：

一种龙门机器人，包括纵向梁和用于搬运物体的机械手，还包括上述的移动式双横梁机构，移动式双横梁机构的梁体安装在所述纵向梁上且能沿所述纵向梁移动，所述机械手安装在所述梁体上且能沿所述梁体移动。

本实用新型移动式双横梁机构的梁体采用双横梁的结构，提高了负载能力，同时驱动装置在减速机和轮轴之间加装法兰盘，使得径向载荷不直接作用于减速机的输出轴上，避免了在重载下的断轴、松动现象，提高了负载能力及运行稳定性。

本实用新型龙门机器人包括上述的移动式双横梁机构，驱动装置的径向载荷承受能力更强，能长时间搬运重物，搬运效率更高，适用范围更广。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式提供的龙门机器人的结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式提供的驱动装置的结构示意图；

图3是本实用新型具体实施方式提供的驱动装置的轴向剖视图；

图4是本实用新型具体实施方式提供的梁体的结构示意图；

图5是本实用新型具体实施方式提供的梁体的俯视图；

图6是本实用新型具体实施方式提供的梁体的主视图；

图7是本实用新型具体实施方式提供的梁体的侧视图；

图8是本实用新型具体实施方式提供的梁体的端部结构的一个示意图；

图9是本实用新型具体实施方式提供的梁体的端部结构的另一个示意图；

图10是本实用新型具体实施方式提供的梁体的使用状态示意图。

图中：

1、驱动装置；3、激光测距仪；11、伺服电机；12、减速机；13、法兰盘；14、轮轴；15、驱动行走轮；16、电机固定座；17、从动支撑行走轮；18、包胶层；21、第一横梁；22、第二横梁；23、横梁固定座；24、内侧导向轮组；25、外侧导向轮组；26、上导向轮组；100、梁体；200、纵向梁；300、机械手；400、轮胎。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本实施方式提供一种移动式双横梁机构以及龙门机器人，用于平移各种物品。具体的，在横梁上安装有机械手，机械手沿横梁移动的过程中能将物品从一处抓取搬运到另一处。该龙门机器人尤其适用于是在轮胎生产车间中搬运各种轮胎成品以及半成品，使用方便，覆盖范围大，能适应多种工作环境。

如图1所示，龙门式机器人主要包括两根平行架设在设定高度处的纵向梁200、用于搬运物体的机械手300和移动式双横梁机构，移动式双横梁机构的梁体100安装在纵向梁200上且能沿纵向梁200移动，机械手300安装在梁体100上且能沿梁体100移动。具体的，两根纵向梁200之间搭接有横向设置的梁体100，梁体100上安装有用于搬运轮胎400的机械手300。机械手300能沿着梁体100的轴线方向移动，从而将轮胎400从梁体100的一端处搬运到另一端处，实现轮胎400的横向搬运。梁体100的两端设置有横梁固定座23，横梁固定座23上设置有驱动装置1，启动驱动装置1后，梁体100能沿着纵向梁200的轴线方向移动，令抓取有轮胎400的机械手300从纵向梁200的一端移动到另一端，实现轮胎400的纵向搬运。梁体100以及设置在梁体100上的横梁固定座23共同组成移动式双横梁机构。

如图2和图3所示，驱动装置1包括伺服电机11、减速机12、法兰盘13、轮轴14以及驱动行走轮15，减速机12连接在伺服电机11的输出端上，法兰盘13固定连接至减速机12，轮轴14固定连接在法兰盘13上，驱动行走轮15套设在轮轴14上且能在轮轴14带动下旋转。其中，减速机12优选为精密行星减速机，速度控制更精确，传动效率高。

在减速机12和轮轴14之间加装法兰盘13，可以提升驱动装置1的径向载荷承受能力，可以一次性搬运更多的轮胎400，搬运效率更高；驱动装置1更结实耐用，使用寿命长，安全可靠。使用驱动行走轮15代替齿轮齿条传动或同步带传动，能大幅提升运动速度，轮胎400搬运的最高线速度可达到4m/s以上，运行效率高。

驱动装置1的具体安装方式不限，能驱动梁体100沿纵向梁200的轴线方向移动即可。优选的，驱动装置1还包括电机固定座16，驱动装置1通过电机固定座16固定安装在横梁固定座23上。伺服电机11启动后通过减速机12和法兰盘13驱动轮轴14旋转，抵接在纵向梁200上表面上的驱动行走轮15随轮轴14同步旋转，从而带动梁体100沿纵向梁200移动。

上述结构的基础上，驱动行走轮15的外侧包覆有由聚氨酯制成的包胶层18。聚氨酯材料具备良好的耐磨性，由其制成的包胶层18与纵向梁200之间的滚动摩擦阻力更小，柔韧性好且不打滑，在同一运行速度下动力较小且节能环保，在同一动力配置下运行速度更快、效率更高，运行噪音低，驱动行走轮15的使用寿命更长且不会损伤纵向梁200的导轨，包胶层18不易从驱动行走轮15上脱落；聚氨酯材料的环境适应性强，在-30°至50°的环境温度中依然可以正常使用。

为了提高梁体100移动的平稳性，如图4和图5所示，梁体100的两侧分别形成端头，优选在梁体100的每侧端头上均设置一个驱动装置1，即在梁体100上共计设置两个驱动装置1。两个驱动装置1的驱动行走轮15同步转动，保证梁体100两端以相同速度移动，避免梁体100在一段时间的移动后歪斜(一端相较于另一端更靠前)。

梁体100的具体结构不限，优选的，梁体100包括相互平行设置的第一横梁21和第二横梁22，第一横梁21和第二横梁22分别连接在两个横梁固定座23之间。平行设置的双横梁能大大提升梁体100的载荷能力，而且整体运行更稳定。

在上述结构的基础上，如图6至图10所示，由工字钢制成的纵向梁200为导轨，包括竖向设置的支撑板，在支撑板的顶部横向设置有轨道面，在支撑板的底部横向设置有承重面。驱动行走轮15压在轨道面的上表面上并沿着轨道面行走，即，横梁固定座23沿导轨移动。横梁固定座23上设置有内侧导向轮组24、外侧导向轮组25和上导向轮组26，具体的，内侧导向轮组24抵接在纵向梁200的支撑板的内侧面上，外侧导向轮组25抵接在支撑板的外侧面上，上导向轮组26抵接在轨道面的下表面上。安装后，在纵向梁200的轴线的垂直面方向上，内侧导向轮组24、外侧导向轮组25和上导向轮组26的组合结构对横梁固定座23起到限位作用。

优选的，在一个横梁固定座23的内侧分别间隔设置有一个内侧导向轮组24和一个上导向轮组26，在横梁固定座23的外侧设置有两个外侧导向轮组25。一个内侧导向轮组24和一个外侧导向轮组25相对设置，分别抵接在纵向梁200的支撑板的内外两侧面上；另一个外侧导向轮组25与上导向轮组26相对设置，外侧导向轮组25抵接纵向梁200的支撑板的外侧面，上导向轮组26抵接在纵向梁200的轨道面的下表面上。

内侧导向轮组24、外侧导向轮组25和上导向轮组26分别从上下左右等各个方向对横梁固定座23进行了限位，保证在第一横梁21和第二横梁22移动的过程中不会发生位置歪斜、偏移，保证了第一横梁21和第二横梁22运行的稳定性，提高了定位精度。

为了增加抵接力度，内侧导向轮组24和/或上导向轮组26优选设计成偏心结构，偏心结构能令内侧导向轮组24和/或上导向轮组26始终牢牢地压在纵向梁200的表面上。偏心结构优选包括偏心轮、轮轴和套设在轮轴上的扭簧，扭簧处于压紧状态。在梁体100沿纵向梁200移动过程中，当纵向梁200的表面发生一定程度的凹陷时，扭簧释放弹力，令偏心轮朝靠近纵向梁200的方向扭转，始终保证偏心轮的外周抵接在纵向梁200的支撑板的内侧表面上或抵接在轨道面的下表面上；当纵向梁200的表面发生一定程度的凸起时，凸起部能推动偏心轮朝远离纵向梁200的方向移动，扭簧带动偏心轮扭转，令偏心轮上直径较小的位置处抵接在纵向梁200上，避免因为内侧导向轮组24和/或上导向轮组26过大的压力导致横梁固定座23与纵向梁200之间卡死。

外侧导向轮组25和/或内侧导向轮组24上设置有距离调节装置，距离调节装置能调节外侧导向轮组25与内侧导向轮组24之间的距离，当纵向梁200的宽度发生改变时，通过调节外侧导向轮组25与内侧导向轮组24之间的距离即可令梁体100与纵向梁200相适配，不需要更换梁体100即可适应各种规格纵向梁200的使用需求，保证在更换纵向梁200后第一横梁21和第二横梁22依然能运行平稳。而且，在梁体100沿纵向梁200移动过程中，当纵向梁200的表面发生一定程度的凹凸时，通过距离调节装置相对于纵向梁200表面的前后移动令外侧导向轮组25和/或内侧导向轮组24始终抵接在导轨的表面上，更好地实现限位功能。

在上述结构的基础上，驱动装置1还包括与驱动行走轮15成对使用的从动支撑行走轮17，从动支撑行走轮17支撑在纵向梁200上。优选的，梁体100具有两个端头，在梁体100的每个端头处均设置一个从动支撑行走轮17，即，梁体100上共计设置有两个从动支撑行走轮17，一个从动支撑行走轮17与一个驱动行走轮15相对应。驱动行走轮15用于驱动梁体100沿纵向梁200往复运动，从动支撑行走轮17起到辅助支撑的作用，保证梁体100运行平稳。

与驱动行走轮15相同，从动支撑行走轮17的外侧也优选包覆有由聚氨酯制成的包胶层18，耐磨性和环境适应性都更强，运行噪音低，使用寿命长，从动支撑行走轮17沿纵向梁200移动时不会损伤纵向梁200的导轨，运行速度更快、效率更高。

在驱动行走轮15猛地提速或降速时、以及驱动行走轮15两侧物理特性(轮直径、摩擦系数、负载量等)不同时，或多或少会在梁体100两侧产生打滑量，导致两侧的驱动行走轮15运行位移不同步，进而导致定位不准。为了解决这一问题，移动式双横梁机构还包括用于测量梁体100与基准点之间距离的激光测距仪3，激光测距仪3设置在横梁固定座23上，基准点优选设置在纵向梁200上。

例如在两个横梁固定座23上分别安装一块金属片用于接收激光测距仪3所发射的光线，移动式双横梁机构每端设置一个激光测距仪3，即，移动式双横梁机构上共计设置两个激光测距仪3，一个激光测距仪3与一块金属片对齐。任意时刻，激光测距仪3向金属发生测量光线，通过光线的反射时间计算激光测距仪3与金属片之间的距离。当两个激光测距仪3测量得到的距离相同(两个金属片安装位置的连线垂直于纵向梁200的轴线)或相差设定值(两个金属片安装位置的连线与纵向梁200的轴线之间存在一定的夹角)时，表示梁体100行走平稳，两侧未出现打滑；当两个激光测距仪3测量得到的距离不相同或相差不等于设定值时，表示梁体100行走不平稳，两侧存在打滑量。

激光测距仪3能实现非接触式测量，直接作为伺服电机11的位置反馈测量系统，不需要额外增加编码器就能解决梁体100两侧打滑量引起的偏差影响定位精度问题，还能解决运行过程中梁体100两侧运行位置不同步的问题，确保梁体100总能精确地运行到工作位置。

在上述结构基础上，梁体100上还设置有电拖链(未示出)、缓冲器(未示出)以及机载电箱(未示出)等结构，为驱动装置1等用电装置提供电能。

综上所述，在减速机12和轮轴14之间加装法兰盘13，可以提升驱动装置1的径向载荷承受能力，可以一次性搬运更多的轮胎400，搬运效率更高；驱动装置1更结实耐用，使用寿命长，安全可靠。横梁固定座23上设置有内侧导向轮组24、外侧导向轮组25和上导向轮组26，分别从上下左右等各个方向对横梁固定座23进行了限位，保证在第一横梁21和第二横梁22移动的过程中不会发生位置歪斜、偏移，保证了第一横梁21和第二横梁22运行的稳定性，提高了定位精度。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种移动式双横梁机构，包括梁体(100)以及设置在所述梁体(100)两端的横梁固定座(23)，其特征在于，所述梁体(100)包括相互平行设置的第一横梁(21)和第二横梁(22)，所述第一横梁(21)和所述第二横梁(22)分别连接在两个所述横梁固定座(23)之间；所述横梁固定座(23)上设置有驱动装置(1)，所述驱动装置(1)包括：

伺服电机(11)；

减速机(12)，连接在所述伺服电机(11)的输出端上；

法兰盘(13)，固定连接至所述减速机(12)；

轮轴(14)，固定连接在所述法兰盘(13)上；以及，

驱动行走轮(15)，套设在所述轮轴(14)上且能在所述轮轴(14)带动下旋转。

2.根据权利要求1所述的移动式双横梁机构，其特征在于，所述驱动装置(1)还包括电机固定座(16)，所述驱动装置(1)通过所述电机固定座(16)安装在所述横梁固定座(23)上。

3.根据权利要求1所述的移动式双横梁机构，其特征在于，所述横梁固定座(23)沿导轨移动，所述横梁固定座(23)上设置有内侧导向轮组(24)、外侧导向轮组(25)和上导向轮组(26)，所述内侧导向轮组(24)用于抵接在所述导轨的内侧面上，所述外侧导向轮组(25)用于抵接在所述导轨的外侧面上，所述上导向轮组(26)用于抵接在所述导轨顶端的下表面上；在所述导轨的轴线的垂直面方向上，所述内侧导向轮组(24)、所述外侧导向轮组(25)和所述上导向轮组(26)的组合结构对所述横梁固定座(23)起到限位作用。

4.根据权利要求3所述的移动式双横梁机构，其特征在于，所述内侧导向轮组(24)和/或所述上导向轮组(26)为偏心结构，所述偏心结构令所述内侧导向轮组(24)和/或所述上导向轮组(26)始终抵接在所述导轨的表面上。

5.根据权利要求3所述的移动式双横梁机构，其特征在于，所述外侧导向轮组(25)和/或所述内侧导向轮组(24)上设置有距离调节装置，所述距离调节装置能调节所述外侧导向轮组(25)与所述内侧导向轮组(24)之间的距离，且令所述外侧导向轮组(25)和/或所述内侧导向轮组(24)始终抵接在所述导轨的表面上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的移动式双横梁机构，其特征在于，所述驱动装置(1)还包括与所述驱动行走轮(15)成对使用的从动支撑行走轮(17)。

7.根据权利要求6所述的移动式双横梁机构，其特征在于，所述驱动行走轮(15)和/或所述从动支撑行走轮(17)的外侧包覆有由聚氨酯制成的包胶层(18)。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的移动式双横梁机构，其特征在于，所述移动式双横梁机构还包括用于测量所述梁体(100)与基准点之间距离的激光测距仪(3)，所述激光测距仪(3)设置在所述横梁固定座(23)上。

9.一种龙门机器人，包括纵向梁(200)和用于搬运物体的机械手(300)，其特征在于，还包括如权利要求1至8中任一项所述的移动式双横梁机构，移动式双横梁机构的梁体(100)安装在所述纵向梁(200)上且能沿所述纵向梁(200)移动，所述机械手(300)安装在所述梁体(100)上且能沿所述梁体(100)移动。

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