一种大载荷码垛桁架机器人

技术领域

本发明属于搬运机器人领域，具体地说是一种大载荷码垛桁架机器人。

背景技术

在物料搬运过程中，经常遇到较长规格物料的搬运难题，比如在铝行业中，当铝棒捆码垛时，需要将最大重量五吨的铝棒捆码成多层多列的铝棒垛。现有技术中的各种物料搬运装置或者无法适用于类似于铝棒这种较长规格物料的搬运，或者搬运额载难以满足要求，现有技术中的能够搬运较长规格物料的设备额载多在一吨以下。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种大载荷码垛桁架机器人。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种大载荷码垛桁架机器人，包括框架、X向水平移动机构、Y向水平移动机构、升降机构和夹持机构，所述X向水平移动机构设置于所述框架上，所述Y向水平移动机构设置于所述X向水平移动机构上，所述升降机构设置于所述Y向水平移动机构上，所述夹持机构设置于所述升降机构上。

所述X向水平移动机构包括X向行走小车、X向驱动减速电机与若干组配合设置的编码器A、传动轴、驱动齿轮及齿条，各所述齿条分别平行安装于所述框架上，所述X向驱动减速电机固接于所述X向行走小车上，各所述传动轴分别转动安装于所述X向行走小车上，所述X向驱动减速电机的输出端分别与各所述传动轴的一端连接、且分别安装有所述编码器A，各所述传动轴的一端分别与对应的所述驱动齿轮连接，各所述驱动齿轮分别与对应的所述齿条啮合、并在所述X向驱动减速电机驱动下沿X向运动。

所述框架上安装有若干条平行设置的X向导轨，且各所述X向导轨的轴向中心线与各所述齿条的轴向中心线均平行，所述X向行走小车上与各所述X向导轨对应的位置上分别设有X向行走导向轮，各所述X向行走导向轮分别在对应的所述X向导轨上沿X向运动。

各所述X向导轨的两端分别设有用于挡住所述X向行走导向轮运动的X向限位块。

所述Y向水平移动机构包括Y向行走小车、Y向液压缸、Y向拉线编码器、若干组配合设置的Y向导轨及Y向行走导向轮，各所述Y向导轨平行设置于所述X向水平移动机构上，所述Y向行走小车上与各所述Y向导轨对应的位置上分别设有Y向行走导向轮，各所述Y向行走导向轮分别在对应的所述Y向导轨上沿Y向运动，所述Y向液压缸的一端与所述Y向行走小车连接、另一端与所述X向水平移动机构连接，所述Y向液压缸通过伸缩驱动所述Y向行走小车沿Y向运动，所述Y向拉线编码器的主体安装于所述X向水平移动机构上，所述Y向拉线编码器的拉线端安装于所述Y向行走小车上。

所述X向水平移动机构的两端分别设有用于挡住所述Y向行走小车运动的Y向限位块。

所述升降机构包括升降架、支承架、升降拉线编码器及升降液压缸，所述支承架安装于所述Y向水平移动机构上，所述升降液压缸一端与所述支承架连接、另一端与所述升降架连接，所述升降液压缸伸缩驱动所述升降架进行升降，所述升降拉线编码器的主体安装于所述Y向水平移动机构上，所述升降拉线编码器的拉线端安装于所述升降架上。

所述Y向水平移动机构上还安装有若干个导向架，所述导向架上安装有升降导轨，所述升降架上与所述升降导轨对应的位置分别对应安装有升降导轨滑块，各所述升降导轨滑块分别与对应的所述升降导轨滑动连接。

所述升降液压缸设置于所述升降架的内部，所述升降液压缸一端与伸入至所述升降架内部的支承架铰接、另一端所述升降架的内壁铰接，且所述升降液压缸的轴向中心线与所述升降架的轴向中心线平行。

所述夹持机构包括夹持框架与两组对称设置的夹爪组件、夹爪导轨、夹爪滚珠丝杠、夹爪驱动减速电机及编码器B，所述夹持框架安装于所述升降机构上，两组对称设置的所述夹爪驱动减速电机、夹爪滚珠丝杠及夹爪导轨分别安装于所述夹持框架上，各所述夹爪驱动减速电机的输出端分别与对应的所述夹爪滚珠丝杠连接、且分别安装有所述编码器B，各所述夹爪驱动减速电机分别驱动对应的所述夹爪滚珠丝杠转动；

各所述夹爪组件均分为依次连接在一起的螺纹套部、滑块部及夹爪主体部，所述螺纹套部与对应的夹爪滚珠丝杠通过螺纹连接，所述滑块部与所述夹爪导轨滑动连接；各组的所述夹爪驱动减速电机分别驱动对应的所述夹爪组件移动。

本发明的优点与积极效果为：

1、本发明通过夹持机构夹持物料两端并通过X向水平移动机构、Y向水平移动机构和升降机构驱动实现物料的大载荷搬运码垛，可实现最大五吨的长规格物料搬运，大大提高了物料搬运效率；

2、本发明中的升降机构采用升降液压缸带动夹持机构升降，并采用液压伺服和拉线编码器相结合控制方式控制升降，在提高升降负载能力同时也大大提高了控制精度及安全性；

3、本发明将工人从繁重危险的生产环境中解放出来，节省人工成本同时也避免了人身伤害的安全隐患。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的X向水平移动机构和Y向水平移动机构的结构示意图；

图3为本发明的升降机构的结构示意图；

图4为本发明的夹持机构的半侧的结构示意图。

图中：1为框架、101为立柱、102固定梁、103为横梁、2为X向水平移动机构、201为X向行走小车、202为X向行走导向轮、203为X向导轨、204为传动轴、205为驱动齿轮、206为X向限位块、207为齿条、208为X向驱动减速电机、209为编码器A、3为Y向水平移动机构、301为Y向行走小车、302为Y向限位块、303为Y向导轨、304为Y向液压缸、305为Y向拉线编码器、306为Y向行走导向轮、4为升降机构、401为升降架、402为支承架、403为升降拉线编码器、404为导向架、405为升降导轨滑块、406为升降液压缸、5为夹持机构、501为夹爪组件、502为夹爪导轨、503为夹爪滚珠丝杠、504为夹爪驱动减速电机、505为编码器B、506为夹持框架。

具体实施方式

下面结合附图1-4对本发明作进一步详述。

一种大载荷码垛桁架机器人，如图1所示，包括框架1、X向水平移动机构2、Y向水平移动机构3、升降机构4和夹持机构5，X向水平移动机构2设置于框架1上，Y向水平移动机构3设置于X向水平移动机构2上，升降机构4设置于Y向水平移动机构3上，夹持机构5设置于升降机构4上。

具体而言，如图2所示，本实施例中框架1包括立柱101、固定梁102、横梁103，立柱101固定于地面上，横梁103固定到立柱101上并通过固定梁102进行框架加固。

具体而言，如图2所示，X向水平移动机构2包括X向行走小车201、X向驱动减速电机208与若干组配合设置的编码器A 209、传动轴204、驱动齿轮205及齿条207，各齿条207分别平行安装于框架1的横梁103上，X向驱动减速电机208固接于X向行走小车201上，各传动轴204分别转动安装于X向行走小车201上，X向驱动减速电机208的输出端分别与各传动轴204的一端连接、且分别安装有编码器A 209，各传动轴204的一端分别与对应的驱动齿轮205连接，各驱动齿轮205分别与对应的齿条207啮合、并在X向驱动减速电机208驱动下沿X向运动。本实施例中X向驱动减速电机208采用市购的具有双输出端的减速电机，两个输出端分别与对应的传动轴204连接；编码器A 209也为市购的编码器，编码器A 209与外接控制器连接并反馈信息，起到精确控制X向驱动减速电机208动作的作用。

具体而言，如图2所示，框架1的横梁103上安装有若干条平行设置的X向导轨203，且各X向导轨203的轴向中心线与各齿条207的轴向中心线均平行，X向行走小车201上与各X向导轨203对应的位置上分别设有X向行走导向轮202，各X向行走导向轮202分别在对应的X向导轨203上沿X向运动。X向导轨203及X向行走导向轮202的配合设置，使得X向行走小车201可稳定沿X向移动。各X向导轨203的两端分别设有用于挡住X向行走导向轮202运动的X向限位块206，以防止X向行走导向轮202脱离X向导轨203，起到限制运动距离的作用。

具体而言，如图2所示，Y向水平移动机构3包括Y向行走小车301、Y向液压缸304、Y向拉线编码器305、若干组配合设置的Y向导轨303及Y向行走导向轮306，各Y向导轨303平行设置于X向水平移动机构2的X向行走小车201上，Y向行走小车301上与各Y向导轨303对应的位置上分别设有Y向行走导向轮306，各Y向行走导向轮306分别在对应的Y向导轨303上沿Y向运动，Y向液压缸304的一端与Y向行走小车301连接、另一端与X向水平移动机构2连接，Y向液压缸304通过伸缩驱动Y向行走小车301沿Y向运动，Y向拉线编码器305的主体安装于X向水平移动机构2上，Y向拉线编码器305的拉线端安装于Y向行走小车301上。本实施例中Y向液压缸304采用市购产品；Y向拉线编码器305也为市购的编码器，Y向拉线编码器305与外接控制器连接并反馈信息，起到精确控制Y向液压缸304动作的作用；Y向导轨303与Y向行走导向轮306的配合设置，使得Y向行走小车301能够稳定沿Y向运动。X向水平移动机构2的X向行走小车201两端分别设有用于挡住Y向行走小车301运动的Y向限位块302，以防止Y向行走小车301脱离Y向导轨303，起到限制运动距离的作用。

具体而言，如图3所示，升降机构4包括升降架401、支承架402、升降拉线编码器403及升降液压缸406，支承架402安装于Y向水平移动机构3的Y向行走小车301上，升降液压缸406一端与支承架402连接、另一端与升降架401连接，升降液压缸406伸缩驱动升降架401进行升降，升降拉线编码器403的主体安装于Y向水平移动机构3的Y向行走小车301上，升降拉线编码器403的拉线端安装于升降架401上，Y向水平移动机构3的Y向行走小车301上还安装有若干个导向架404，导向架404上安装有升降导轨，升降架401上与升降导轨对应的位置分别对应安装有升降导轨滑块405，各升降导轨滑块405分别与对应的升降导轨滑动连接。本实施例中升降液压缸406采用市购产品；升降拉线编码器403也为市购的编码器，升降拉线编码器403与外接控制器连接并反馈信息，起到精确控制升降液压缸406动作的作用；升降导轨滑块405与升降导轨的配合设置，使得升降架401能够稳定垂直升降。

具体而言，如图3所示，升降液压缸406设置于升降架401的内部，升降液压缸406一端与伸入至升降架401内部的支承架402铰接、另一端升降架401的内壁铰接，且升降液压缸406的轴向中心线与升降架401的轴向中心线平行，可减少整体空间。

具体而言，如图4所示，夹持机构5包括夹持框架506与两组对称设置的夹爪组件501、夹爪导轨502、夹爪滚珠丝杠503、夹爪驱动减速电机504及编码器B 505，夹持框架506安装于升降机构4的升降架401下端，两组对称设置的夹爪驱动减速电机504、夹爪滚珠丝杠503及夹爪导轨502分别安装于夹持框架506上，各夹爪驱动减速电机504的输出端分别与对应的夹爪滚珠丝杠503连接、且分别安装有编码器B 505，各夹爪驱动减速电机504分别驱动对应的夹爪滚珠丝杠503转动。各夹爪组件501均分为依次连接在一起的螺纹套部、滑块部及夹爪主体部，螺纹套部与对应的夹爪滚珠丝杠503通过螺纹连接，滑块部与夹爪导轨502滑动连接；各组的夹爪驱动减速电机504分别驱动对应的夹爪组件501移动。两侧的夹爪驱动减速电机504分别驱动对应的夹爪组件501移动，可将待夹持物料夹紧。本实施例中夹爪驱动减速电机504采用市购的减速电机；编码器B 505也为市购的编码器，编码器B 505与外接控制器连接并反馈信息，起到精确控制夹爪驱动减速电机504动作的作用；夹爪滚珠丝杠503、夹爪导轨502与设有螺纹套部及滑块部的夹爪组件501的配合设置，使得夹爪组件501能够稳定移动。

工作原理：

工作时，夹持机构5通过X向水平移动机构2、Y向水平移动机构3带动移动调整X、Y向水平位置，并通过升降机构4驱动移动调整垂直向高度位置；夹持物料时，夹持机构5中的夹持框架506移动到物料上方，物料两端由安装有编码器B 505的夹爪驱动减速电机504通过夹爪滚珠丝杠503驱动夹爪组件501伸入并夹持；垂直向高度调整时，升降机构4在升降液压缸406的作用下，带动升降架401沿垂直向运动；Y向移动时，Y向水平移动机构3在Y向液压缸304的作用下，Y向行走小车301在Y向导轨303上沿Y向运动；X向移动时，X向水平移动机构2在安装有编码器A 209的X向驱动减速电机208驱动下，通过传动轴204驱动齿轮205与齿条207啮合使X向行走小车201在X向导轨203上沿X向运动；物料通过垂直搬运及X、Y向水平搬运移动到程序设定位置后，垂直向高度调整时，夹爪组件501打开，放下物料。