CN220004956U - 高速桁架分拣机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高速桁架分拣机器人，包括水平轴驱动组件、水平轴导向组件和分拣小车，分拣小车设于水平轴导向组件上；水平轴驱动组件与分拣小车相连接，用于驱动分拣小车在水平轴导向组件上做水平运动。本实用新型运动轴采用定制高惯量同步带驱动结构，安装制造精度要求低、单轴运行加速度大；运动速度快，能在规定节拍内实现大行程分拣；水平运行轴采用上下同步结构，高速往返运行时的冲击惯量小；机器人水平轴和垂直轴采用了插补控制，分拣效率高；分拣形式设计为双向分拨皮带机结构，尤其适用于本分拣场景中的各式大小形状包裹，并降低了分拨时间，提升了机器人的分拣效率。

Description

高速桁架分拣机器人

技术领域

本实用新型涉及物料分拣装备技术领域，尤其公开了一种高速桁架分拣机器人。

背景技术

经过多年的发展，桁架机器人广泛用于搬运、上下料及装配等领域。在分拣领域现有技术主要来源于传统技术的应用拓展。

具体涉及电商和快递的小件分拣领域，水平运行轴跨度一般需要超过3000mm，垂直运行轴跨度一般需要超过1000mm，分拣效率要求高于1500pcs/h。

现有桁架分拣机器人主要分拣形式一般采用机械抓取或真空吸取。这两种方式都存在抓(吸)取效率低，对不同尺寸外观的包覆适应性差的问题；真空吸取除上述问题外，还受真空压力波动、吸取件表面粗糙度的影响，吸取稳定性不高。

现有桁架分拣机器人运行轴的技术方案主要采用成型直线模组和齿轮齿条搭配直线滑块导轨。成型直线模组的最高线速度和加速度低，负载轻，由于分拣场景行程较长，此结构无法满足节拍要求；齿轮齿条结构主要存在高速运行时噪声过大、对安装制造精度要求高、自身惯量高及抗冲击能力较弱；直线滑块存在易磨损和安装制造精度要求高的问题。

现有技术中还有大部分桁架分拣机器人的水平运行轴采用的是悬臂式结构，难以承受较长行程的垂直运行轴在高速往返运行时产生的冲击惯量。

因此，现有桁架分拣机器人存在的上述缺陷，是目前亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种高速桁架分拣机器人，旨在解决现有桁架分拣机器人存在的上述缺陷。

本实用新型涉及一种高速桁架分拣机器人，包括水平轴驱动组件、水平轴导向组件和分拣小车，分拣小车设于水平轴导向组件上；水平轴驱动组件与分拣小车相连接，用于驱动分拣小车在水平轴导向组件上做水平运动。

进一步地，水平轴驱动组件包括水平轴驱动电机、第一联轴器、水平轴驱动轴、水平轴顶部驱动轮、水平轴顶部被动轮、水平轴顶部同步带、水平轴底部驱动轮、水平轴底部被动轮和水平轴底部同步带，水平轴驱动电机通过第一联轴器与水平轴驱动轴相连接，水平轴顶部驱动轮和水平轴底部驱动轮上下分层套设于水平轴驱动轴上，水平轴顶部驱动轮通过水平轴顶部同步带与水平轴顶部被动轮相连接；水平轴底部驱动轮通过水平轴底部同步带与水平轴底部被动轮相连接。

进一步地，水平轴导向组件采用双向滚轮导向结构，包括顶部导轨、顶部承重轮、顶部导向侧轮、底部导轨、底部承重轮和底部导向侧轮，顶部导向侧轮安装于顶部导轨上且可相对顶部导轨水平滑动；底部导向侧轮安装于底部导轨上且可相对底部导轨水平滑动；顶部导轨设于顶部导向侧轮的一侧，底部承重轮设于底部导向侧轮的一侧。

进一步地，高速桁架分拣机器人包括顶部同步带扣板和底部同步带扣板，分拣小车的顶端通过顶部同步带扣板与水平轴顶部同步带相连接，分拣小车的底端通过底部同步带扣板与水平轴底部同步带相连接。

进一步地，分拣小车包括小车机架、垂直轴驱动组件、垂直轴导向组件和分拣皮带机，垂直轴导向组件安装于小车机架上；垂直轴驱动组件与分拣皮带机相连接，用于带动分拣皮带机在垂直轴导向组件上做垂直运动。

进一步地，垂直轴驱动组件包括垂直轴驱动电机、第二联轴器、垂直轴主动轮、垂直轴驱动轴、垂直轴被动轮和垂直轴同步带，垂直轴驱动电机通过第二联轴器与垂直轴驱动轴相连接，垂直轴主动轮套设于垂直轴驱动轴上，垂直轴主动轮通过垂直轴同步带与垂直轴被动轮相连接。

进一步地，垂直轴导向组件包括垂直轴导轨、垂直轴导向侧轮和垂直轴导向轮，垂直轴导向轮安装于垂直轴导轨上且可相对垂直轴导轨垂直滑动；垂直轴导向侧轮设于垂直轴导向轮的一侧。

进一步地，分拣皮带机包括电动辊筒、被动辊、分拣皮带、承重板和型材框架，承重板设于型材框架的中部，电动辊筒和被动辊分别转动连接于型材框架的两端，且分拣皮带分别包覆于电动辊筒的外表面和被动辊的外表面。

进一步地，分拣小车上设有安装底座，分拣皮带机安装于安装底座上。

进一步地，小车机架上设有齿条，安装底座对应设有与齿条相啮合的驱动齿轮。

本实用新型所取得的有益效果为：

本实用新型提供一种高速桁架分拣机器人，采用水平轴驱动组件、水平轴导向组件和分拣小车，分拣小车设于水平轴导向组件上；水平轴驱动组件与分拣小车相连接，用于驱动分拣小车在水平轴导向组件上做水平运动，适用于电商拣货和中小型快递分拨中心的小件包裹集中分拣场景以及药品、食品分拣领域的类似小件分拣场景；在实施过程中，需与条码扫描装置和中控系统构成分拣系统；水平轴或垂直轴的行程根据实际分拣所需料框组的尺寸需求进行调整；也可根据具体的行程和分拣效率需求，对分拣机器人进行简化，可进一步节约成本。本实用新型提供的高速桁架分拣机器人，运动轴采用定制高惯量同步带驱动结构，安装制造精度要求低、单轴运行加速度大；运动速度快，能在规定节拍内实现大行程分拣；水平运行轴采用上下同步结构，高速往返运行时的冲击惯量小；机器人水平轴和垂直轴采用了插补控制，分拣效率高；分拣形式设计为双向分拨皮带机结构，尤其适用于本分拣场景中的各式大小形状包裹，并降低了分拨时间，进一步提升了机器人的分拣效率；导向装置采用了双向滚轮导向结构，提高了使用寿命，降低了安装制造要求。

附图说明

图1为本实用新型提供的高速桁架分拣机器人一实施例的立体结构示意图；

图2为本实用新型提供的高速桁架分拣机器人一实施例的连接示意图；

图3为图1中所示的分拣小车一实施例的结构示意图；

图4为3中垂直轴导向组件的局部示意图；

图5为3中分拣皮带机的结构示意图；

图6为本发明中齿轮齿条驱动垂直轴示意图。

附图标号说明：

10、水平轴驱动组件；20、水平轴导向组件；30、分拣小车；11、水平轴驱动电机；12、第一联轴器；13、水平轴驱动轴；14、水平轴顶部驱动轮；15、水平轴顶部被动轮；16、水平轴顶部同步带；17、水平轴底部驱动轮；18、水平轴底部被动轮；19、水平轴底部同步带；21、顶部导轨；22、顶部承重轮；23、顶部导向侧轮；24、底部导轨；25、底部承重轮；26、底部导向侧轮；41、顶部同步带扣板；42、底部同步带扣板；31、小车机架；32、垂直轴驱动组件；33、垂直轴导向组件；34、分拣皮带机；321、垂直轴驱动电机；322、第二联轴器；323、垂直轴主动轮；324、垂直轴驱动轴；325、垂直轴被动轮；326、垂直轴同步带；331、垂直轴导轨；332、垂直轴导向侧轮；333、垂直轴导向轮；341、电动辊筒；342、被动辊；343、分拣皮带；344、承重板；345、型材框架；346、安装底座；311、齿条；3461、驱动齿轮。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。

如图1和图2所示，本实用新型第一实施例提出一种高速桁架分拣机器人，包括水平轴驱动组件10、水平轴导向组件20和分拣小车30，分拣小车30设于水平轴导向组件20上；水平轴驱动组件10与分拣小车30相连接，用于驱动分拣小车30在水平轴导向组件20上做水平运动。在本实施例中，水平轴驱动组件10可采用现有电动驱动组件，水平轴导向组件20可采用现在导轨组件，分拣小车30可采用现有驱动小车等，均在本专利的保护范围之内。

在上述结构中，请见图1至图5，本实施例提供的高速桁架分拣机器人，水平轴驱动组件10包括水平轴驱动电机11、第一联轴器12、水平轴驱动轴13、水平轴顶部驱动轮14、水平轴顶部被动轮15、水平轴顶部同步带16、水平轴底部驱动轮17、水平轴底部被动轮18和水平轴底部同步带19，水平轴驱动电机11通过第一联轴器12与水平轴驱动轴13相连接，水平轴顶部驱动轮14和水平轴底部驱动轮17上下分层套设于水平轴驱动轴13上，水平轴顶部驱动轮14通过水平轴顶部同步带16与水平轴顶部被动轮15相连接；水平轴底部驱动轮17通过水平轴底部同步带19与水平轴底部被动轮18相连接。本实施例提供的高速桁架分拣机器人，运动轴采用定制高惯量同步带驱动结构，安装制造精度要求低、单轴运行加速度大；水平运行轴采用上下同步结构，高速往返运行时的冲击惯量小。

进一步地，参见图1至图5，本实施例提供的高速桁架分拣机器人，水平轴导向组件20采用双向滚轮导向结构，包括顶部导轨21、顶部承重轮22、顶部导向侧轮23、底部导轨24、底部承重轮25和底部导向侧轮26，顶部导向侧轮23安装于顶部导轨21上且可相对顶部导轨21水平滑动；底部导向侧轮26安装于底部导轨24上且可相对底部导轨24水平滑动；顶部导轨21设于顶部导向侧轮23的一侧，底部承重轮25设于底部导向侧轮26的一侧。本实施例提供的高速桁架分拣机器人，采用了双向滚轮导向结构，提高了使用寿命，降低了安装制造要求。

优选地，请见图1至图5，本实施例提供的高速桁架分拣机器人，包括顶部同步带扣板41和底部同步带扣板42，分拣小车30的顶端通过顶部同步带扣板41与水平轴顶部同步带16相连接，分拣小车30的底端通过底部同步带扣板42与水平轴底部同步带19相连接。本实施例提供的高速桁架分拣机器人，分拣形式设计为双向分拨皮带机结构，尤其适用于本分拣场景中的各式大小形状包裹，并降低了分拨时间，进一步提升了机器人的分拣效率。

进一步地，参见图1至图5，本实施例提供的高速桁架分拣机器人，分拣小车30包括小车机架31、垂直轴驱动组件32、垂直轴导向组件33和分拣皮带机34，垂直轴导向组件33安装于小车机架31上；垂直轴驱动组件32与分拣皮带机34相连接，用于带动分拣皮带机34在垂直轴导向组件33上做垂直运动。具体地，垂直轴驱动组件32包括垂直轴驱动电机321、第二联轴器322、垂直轴主动轮323、垂直轴驱动轴324、垂直轴被动轮325和垂直轴同步带326，垂直轴驱动电机321通过第二联轴器322与垂直轴驱动轴324相连接，垂直轴主动轮323套设于垂直轴驱动轴324上，垂直轴主动轮323通过垂直轴同步带326与垂直轴被动轮325相连接。垂直轴导向组件33包括垂直轴导轨331、垂直轴导向侧轮332和垂直轴导向轮333，垂直轴导向轮333安装于垂直轴导轨331上且可相对垂直轴导轨331垂直滑动；垂直轴导向侧轮332设于垂直轴导向轮333的一侧。分拣皮带机34包括电动辊筒341、被动辊342、分拣皮带343、承重板344和型材框架345，承重板344设于型材框架345的中部，电动辊筒341和被动辊342分别转动连接于型材框架345的两端，且分拣皮带343分别包覆于电动辊筒341的外表面和被动辊342的外表面。分拣小车30上设有安装底座346，分拣皮带机34安装于安装底座346上。本实施例提供的高速桁架分拣机器人，垂直轴导向组件33采用了双向滚轮导向结构，提高了使用寿命，降低了安装制造要求。

优选地，请见图1至图6，本实施例提供的高速桁架分拣机器人，小车机架31上设有齿条311，安装底座346对应设有与齿条311相啮合的驱动齿轮3461。本实施例通过相互啮合的齿轮齿条结构，传动平稳，提高了使用寿命。

如图1至图6所示，本实施例提供的高速桁架分拣机器人，其工作原理为：

高速桁架分拣机器人主要结构如图1所示，主要结构包括水平轴驱动组件10、水平轴导向组件20和分拣小车30。

水平轴驱动组件10：主要结构包括水平轴驱动电机11、第一联轴器12、水平轴驱动轴13、水平轴顶部驱动轮14、水平轴顶部被动轮15、水平轴顶部同步带16、水平轴底部驱动轮17、水平轴底部被动轮18和水平轴底部同步带19。

水平轴驱动电机11通过第一联轴器12与水平轴驱动轴13相连，将动力同步传输给水平轴顶部驱动轮14和水平轴底部驱动轮17；此两件驱动轮分别与相应的同步带和被动轮组成同步驱动运行系统，驱动分拣小车30水平往复运动。

水平轴导向组件20：水平轴导向组件20采用了双向滚轮导向结构，提高了使用寿命，降低了安装制造要求。其主要结构分别如图2～3所示，包括顶部导轨21、顶部承重轮22、顶部导向侧轮23、底部导轨24、底部承重轮25和底部导向侧轮26。

1)顶部导轨21与底部导轨24：采用耐磨高分子导轨，为导向轮提供支撑并降低噪声与磨损。

2)顶部承重轮22和底部承重轮25：二者成套配合使用，主要承受分拣小车垂直方向的负载，其中底部承重轮25为主，顶部承重轮22为辅助。

3)顶部导向侧轮23和底部导向侧轮26：各自为独立承载导向单元，分别承受顶部和底部相关机构的侧向负载。

(3)分拣小车30：分拣小车30分别通过顶部同步带扣板41和底部同步带扣板42与相应的驱动皮带相连接，随之在水平轴按指令运动。

其主要结构参见示意图3所示：小车机架31、顶部承重轮22、顶部导向侧轮23、底部承重轮25、底部导向侧轮26、顶部同步带扣板41、底部同步带扣板42、垂直轴驱动组件32、垂直轴导向组件33和分拣皮带机34。

小车机架31：小车机架31通过顶部同步带扣板41和底部同步带扣板42与相应水平轴驱动皮带相连接；通过顶部承重轮22和底部承重轮25、以及顶部导向侧轮23和底部导向侧轮26与相应水平轴导轨相连接，构成水平运动轴。

小车机架31与垂直轴驱动组件32和垂直轴导向组件33相连接，构成垂直运动轴。

顶部承重轮22、顶部导向侧轮23、底部承重轮25、底部导向侧轮26：见图2中的水平导向组件。

顶部同步带扣板41、底部同步带扣板42：见图1中的水平驱动组件。

垂直轴驱动组件32：包含垂直轴驱动电机321、第二联轴器322、垂直轴主动轮323、垂直轴驱动轴324、垂直轴被动轮325和垂直轴同步带326。

与水平轴驱动组件类似，垂直轴驱动电机321通过第二联轴器322与垂直轴驱动轴324相连，将动力同步传输给两组垂直轴主动轮323；此两件驱动轮分别与相应的同步带和被动轮组成同步驱动运行系统，驱动分拣皮带机34按指令垂直往复运动。

垂直轴导向组件33：主要包含垂直轴导轨331、垂直轴导向侧轮332和垂直轴导向轮333。

其中，双侧垂直轴导向轮333构成一组导向单元，垂直轴导向侧轮332各自独立成一组导向单元，主要承担分拣皮带机34竖直运行时的侧向负载并进行导向。

分拣皮带机34：分拣皮带机34的安装底座346通过垂直轴同步带扣板与垂直轴同步带相连接，并随之相应的沿垂直方向上下运动。

分拣皮带机34采用电动辊筒驱动结构，其主要结构如图5所示：主要包括电动辊筒341、被动辊342、分拣皮带343、承重板344及型材框架345。

收到分拣指令后，分拣皮带机34按分拣指令正反向运转，按指定方向将包裹分拨至相应料框中。

本实施例提供的高速桁架分拣机器人，同现有技术相比，采用水平轴驱动组件、水平轴导向组件和分拣小车，分拣小车设于水平轴导向组件上；水平轴驱动组件与分拣小车相连接，用于驱动分拣小车在水平轴导向组件上做水平运动，适用于电商拣货和中小型快递分拨中心的小件包裹集中分拣场景以及药品、食品分拣领域的类似小件分拣场景；在实施过程中，需与条码扫描装置和中控系统构成分拣系统；水平轴或垂直轴的行程根据实际分拣所需料框组的尺寸需求进行调整；也可根据具体的行程和分拣效率需求，对分拣机器人进行简化，可进一步节约成本。本实施例提供的高速桁架分拣机器人，运动轴采用定制高惯量同步带驱动结构，安装制造精度要求低、单轴运行加速度大；运动速度快，能在规定节拍内实现大行程分拣；水平运行轴采用上下同步结构，高速往返运行时的冲击惯量小；机器人水平轴和垂直轴采用了插补控制，分拣效率高；分拣形式设计为双向分拨皮带机结构，尤其适用于本分拣场景中的各式大小形状包裹，并降低了分拨时间，进一步提升了机器人的分拣效率；导向装置采用了双向滚轮导向结构，提高了使用寿命，降低了安装制造要求。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种高速桁架分拣机器人，其特征在于，包括水平轴驱动组件(10)、水平轴导向组件(20)和分拣小车(30)，所述分拣小车(30)设于所述水平轴导向组件(20)上；所述水平轴驱动组件(10)与所述分拣小车(30)相连接，用于驱动所述分拣小车(30)在所述水平轴导向组件(20)上做水平运动；所述水平轴驱动组件(10)包括水平轴驱动电机(11)、第一联轴器(12)、水平轴驱动轴(13)、水平轴顶部驱动轮(14)、水平轴顶部被动轮(15)、水平轴顶部同步带(16)、水平轴底部驱动轮(17)、水平轴底部被动轮(18)和水平轴底部同步带(19)，所述水平轴驱动电机(11)通过所述第一联轴器(12)与水平轴驱动轴(13)相连接，所述水平轴顶部驱动轮(14)和所述水平轴底部驱动轮(17)上下分层套设于所述水平轴驱动轴(13)上，所述水平轴顶部驱动轮(14)通过所述水平轴顶部同步带(16)与所述水平轴顶部被动轮(15)相连接；所述水平轴底部驱动轮(17)通过所述水平轴底部同步带(19)与所述水平轴底部被动轮(18)相连接。

2.如权利要求1所述的高速桁架分拣机器人，其特征在于，所述水平轴导向组件(20)采用双向滚轮导向结构，包括顶部导轨(21)、顶部承重轮(22)、顶部导向侧轮(23)、底部导轨(24)、底部承重轮(25)和底部导向侧轮(26)，所述顶部导向侧轮(23)安装于所述顶部导轨(21)上且可相对所述顶部导轨(21)水平滑动；所述底部导向侧轮(26)安装于所述底部导轨(24)上且可相对所述底部导轨(24)水平滑动；所述顶部导轨(21)设于所述顶部导向侧轮(23)的一侧，所述底部承重轮(25)设于所述底部导向侧轮(26)的一侧。

3.如权利要求1所述的高速桁架分拣机器人，其特征在于，所述高速桁架分拣机器人包括顶部同步带扣板(41)和底部同步带扣板(42)，所述分拣小车(30)的顶端通过所述顶部同步带扣板(41)与所述水平轴顶部同步带(16)相连接，所述分拣小车(30)的底端通过所述底部同步带扣板(42)与所述水平轴底部同步带(19)相连接。

4.如权利要求1所述的高速桁架分拣机器人，其特征在于，所述分拣小车(30)包括小车机架(31)、垂直轴驱动组件(32)、垂直轴导向组件(33)和分拣皮带机(34)，所述垂直轴导向组件(33)安装于所述小车机架(31)上；所述垂直轴驱动组件(32)与所述分拣皮带机(34)相连接，用于带动所述分拣皮带机(34)在所述垂直轴导向组件(33)上做垂直运动。

5.如权利要求4所述的高速桁架分拣机器人，其特征在于，所述垂直轴驱动组件(32)包括垂直轴驱动电机(321)、第二联轴器(322)、垂直轴主动轮(323)、垂直轴驱动轴(324)、垂直轴被动轮(325)和垂直轴同步带(326)，所述垂直轴驱动电机(321)通过所述第二联轴器(322)与所述垂直轴驱动轴(324)相连接，所述垂直轴主动轮(323)套设于所述垂直轴驱动轴(324)上，所述垂直轴主动轮(323)通过所述垂直轴同步带(326)与所述垂直轴被动轮(325)相连接。

6.如权利要求4所述的高速桁架分拣机器人，其特征在于，所述垂直轴导向组件(33)包括垂直轴导轨(331)、垂直轴导向侧轮(332)和垂直轴导向轮(333)，所述垂直轴导向轮(333)安装于所述垂直轴导轨(331)上且可相对所述垂直轴导轨(331)垂直滑动；所述垂直轴导向侧轮(332)设于所述垂直轴导向轮(333)的一侧。

7.如权利要求4所述的高速桁架分拣机器人，其特征在于，所述分拣皮带机(34)包括电动辊筒(341)、被动辊(342)、分拣皮带(343)、承重板(344)和型材框架(345)，所述承重板(344)设于所述型材框架(345)的中部，所述电动辊筒(341)和所述被动辊(342)分别转动连接于所述型材框架(345)的两端，且所述分拣皮带(343)分别包覆于所述电动辊筒(341)的外表面和所述被动辊(342)的外表面。

8.如权利要求4所述的高速桁架分拣机器人，其特征在于，所述分拣小车(30)上设有安装底座(346)，所述分拣皮带机(34)安装于所述安装底座(346)上。

9.如权利要求8所述的高速桁架分拣机器人，其特征在于，所述小车机架(31)上设有齿条(311)，所述安装底座(346)对应设有与所述齿条(311)相啮合的驱动齿轮(3461)。