一种多轴码垛工业机器人及其工作方法

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种多轴码垛工业机器人及其工作方法。

背景技术

码垛机械手是研制开发的新机型，质量稳定，性价比高。码垛机械手的程序里所需要定位的只有两点，1个是抓起点，1个是摆放点，这两点之间以外的轨道全由电脑来控制，电脑自己会寻找这两点的最合理的轨道来移动，所以教示方法极为简单。机械手原理上属于直线运动。

目前的码垛机器人在工作时往往单靠码垛手抓夹持住货物，码垛手抓在工作时往往做着单调、频繁和重复的长时间作业，码垛手抓的运输稳定性是重要的性能指标之一，一旦货物从码垛手抓中脱落很容易造成货物损坏，因此，有必要进一步的提升码垛运送时的稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在码垛作业中运输货物稳定性好，货物不易掉落的多轴码垛工业机器人及其工作方法。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种多轴码垛工业机器人，包括机架、码垛手抓、用于驱动码垛手抓上下活动的驱动缸和控制装置，所述机架上设置有直线电动导轨，所述直线电动导轨上设置有载板，所述载板中设置有活动槽孔，所述载板上设置有第一立板和第二立板，所述第一立板和第二立板上均设置有导向槽，所述第一立板和第二立板之间设置有滑块支撑体，所述滑块支撑体侧面设置有与导向槽相配对的导向凸起，所述第一立板和第二立板均通过导向槽和导向凸起与滑块支撑体滑动连接，所述滑块支撑体上设置有与驱动缸的输出轴相配对的穿孔，所述驱动缸的输出轴穿过穿孔并与码垛手抓固定连接，所述滑块支撑体上设置有用于驱动其自身的驱动装置，所述机架侧面设置用于托住被码垛手抓抓住的货物的托运机构，所述码垛手抓、驱动缸、直线电动导轨、驱动装置和托运机构均与控制装置电性连接。

作为优选，所述载板两端分别设置有第一挡板和第二挡板，所述第一挡板、第二挡板、第一立板和第二立板均与载板固定连接，所述驱动装置包含有伺服电机和丝杆，所述第一挡板和第二挡板上均设置有丝杆轴承，所述丝杆两端分别穿过两丝杆轴承设置，所述丝杆轴承与伺服电机连轴设置，所述丝杆与滑块支撑体活动连接。

作为优选，所述托运机构包含有电驱动托件和用于驱动电驱动托件活动的电动十字滑台，所述电驱动托件包含有舵机和连接座，所述连接座与电动十字滑台的滑块固定连接，所述连接座上设置有托杆，所述托杆与连接座转动连接，所述托杆与舵机的输出轴固定连接，所述电动十字滑台的X轴与直线电动导轨相平行，所述电动十字滑台的Y轴与直线电动导轨相垂直，所述电动十字滑台的X轴与机架固定连接。

作为优选，所述托杆上插入有滚筒体，所述滚筒体内设置有转动轴承，所述转动轴承的外圈与滚筒体螺栓连接，所述托杆末端设置有避免滚筒体脱落的限位环，所述限位环与托杆螺纹连接。

作为优选，所述连接座上设置有安装槽，所述安装槽内设置有压力传感器，所述连接座上设置有用于盖住安装槽的弧形硅胶盖体，所述弧形硅胶盖体与压力传感器固定连接，所述压力传感器与控制装置电性连接，所述托杆被配置为由舵机驱动其达到最大设定的行程时压住弧形硅胶盖体。

作为优选，所述滑块支撑体与载板之间设置有直线滚针排，所述滑块支撑体与直线滚针排固定连接，所述载板与滑块支撑体通过直线滚针排滑动连接。

作为优选，所述机架上设置有支撑板，所述支撑板与电动十字滑台的X轴相平行，所述电动十字滑台的Y轴背面设置有燕尾榫，所述燕尾榫与电动十字滑台的Y轴固定连接，所述支撑板上设置有与燕尾榫相配对的燕尾槽，所述支撑板和电动十字滑台的Y轴通过燕尾榫和燕尾槽滑动连接，所述支撑板与机架固定连接。

作为优选，所述电动十字滑台的Y轴末端设置有脚轮，所述脚轮与电动十字滑台的Y轴固定连接。

作为优选，所述机架上设置有连接架，所述连接架与机架固定连接，所述连接架位于脚轮下方，所述连接架呈n形设置，所述脚轮上设置有与连接架相配对的轮槽，所述连接架与脚轮滑动连接。

本发明还提供一种多轴码垛工业机器人的工作方法，包括以下步骤：

1）控制装置根据货物抓起点的位置，通过直线电动导轨和驱动装置将码垛手抓移动至货物的上方，随后控制装置启动码垛手抓，使得码垛手抓转变为张开状态，同时控制装置启动驱动缸将码垛手抓移向货物；

2）一旦达到驱动缸的设定行程，控制装置控制码垛手抓夹住货物，随后控制驱动缸复位将货物提起；

3）控制装置根据码垛手抓的位置，启动电动十字滑台的Y轴将电驱动托件往地面方向下移，随后启动电动十字滑台的X轴将电驱动托件移动到货物的下方；

4）控制装置启动电驱动托件的舵机，使得舵机将托杆转动到货物的下方，随后控制装置控制电动十字滑台的Y轴将托杆往上移动并抵住货物或码垛手抓，从而达到托住货物的作用；

5）控制装置根据码垛摆放点的坐标，启动直线电动导轨和电动十字滑台的X轴，将货物运送到指定的位置，随后电动十字滑台和舵机依次复位，控制装置再次根据摆放点的坐标，启动驱动装置将货物运送到摆放点的上方；

6）控制装置启动驱动缸将货物往地面方向下移，一旦达到设定的行程，控制装置启动码垛手抓，将码垛手抓转变为张开状态，使得货物落入到摆放点。

本发明的有益效果为：通过设置有用于托住被码垛手抓抓住的货物的托运机构，能够在X轴运输的时候托运机构能够托住码垛手抓或者货物，能够有效的提升运送时的稳定性，降低码垛手抓和驱动缸的负担。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种多轴码垛工业机器人的整体结构示意图。

图2为本发明一种多轴码垛工业机器人的第一立板和第二立板安装到载板后的结构示意图。

图3为本发明一种多轴码垛工业机器人的第二挡板安装到载板后的局部结构示意图。

图4为本发明一种多轴码垛工业机器人的第一立板的侧视图。

图5为本发明一种多轴码垛工业机器人的滑块支撑体的立体图。

图6为本发明一种多轴码垛工业机器人的托运机构的局部结构示意图。

图7为本发明一种多轴码垛工业机器人的电驱动托件的立体图。

图8为本发明一种多轴码垛工业机器人的连接座的立体图。

图9为本发明一种多轴码垛工业机器人的滚筒体安装后的结构示意图。

图10为本发明一种多轴码垛工业机器人的脚轮搭载在连接架上的结构示意图。

图中：

1、机架；2、码垛手抓；3、驱动缸；4、控制装置；5、直线电动导轨；6、载板；7、活动槽孔；8、第一立板；9、第二立板；10、导向槽；11、滑块支撑体；12、穿孔；13、托运机构；14、第一挡板；15、第二挡板；16、伺服电机；17、丝杆；18、丝杆轴承；19、电驱动托件；20、电动十字滑台；21、舵机；22、连接座；23、托杆；24、滚筒体；25、转动轴承；26、限位环；27、安装槽；28、压力传感器；29、弧形硅胶盖体；30、支撑板；31、脚轮；32、连接架；33、轮槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在实施例中，需要理解的是，术语“中间”、“上”、“下”、“顶部”、“右侧”、“左端”、“上方”、“背面”、“中部”、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发明，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发明的限制。

另外，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，安装、连接和相连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，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例

如图1-9所示，一种多轴码垛工业机器人，包括机架1、码垛手抓2、用于驱动码垛手抓2上下活动的驱动缸3和控制装置4，所述机架1上设置有直线电动导轨5，所述直线电动导轨5上设置有载板6，所述载板6中部设置有活动槽孔7，所述载板6上设置有第一立板8和第二立板9，所述第一立板8和第二立板9上均设置有导向槽10，所述第一立板8和第二立板9之间设置有滑块支撑体11，所述滑块支撑体11侧面设置有与导向槽相配对的导向凸起(未图示)，所述第一立板8和第二立板9均通过导向槽10和导向凸起与滑块支撑体11滑动连接，所述滑块支撑体11上设置有与驱动缸3的输出轴相配对的穿孔12，所述驱动缸3的输出轴穿过穿孔12并与码垛手抓2固定连接，所述滑块支撑体11上设置有用于驱动其自身的驱动装置，所述机架1侧面设置用于托住被码垛手抓2抓住的货物的托运机构13，所述码垛手抓2、驱动缸3、直线电动导轨5、驱动装置和托运机构13均与控制装置4电性连接。

在本实施例中，所述载板6两端分别设置有第一挡板14和第二挡板15，所述第一挡板14、第二挡板15、第一立板8和第二立板9均与载板6螺栓连接，所述驱动装置包含有伺服电机16和丝杆17，所述第一挡板14和第二挡板15上均固定设置有丝杆轴承18，所述丝杆17两端分别穿过两丝杆轴承设置，所述第一挡板14和第二挡板15均通过丝杆轴承18与丝杆17转动连接，所述丝杆轴承18与伺服电机16连轴设置，所述滑块支撑体上设置有滚珠丝杆螺母副（未图示），所述丝杆17与滑块支撑体11通过滚珠丝杆螺母副与丝杆17活动连接，通过采用了丝杆传动的结构控制滑块支撑体11的活动，可控性高，同时又具有良好的连接稳定性。

在本实施例中，所述托运机构13包含有电驱动托件19和用于驱动电驱动托件19活动的电动十字滑台20，所述电驱动托件19包含有舵机21和连接座22，所述连接座22与电动十字滑台20的滑块固定连接，所述连接座22上设置有托杆23，所述托杆23与连接座22通过销轴结构转动连接，所述托杆23与舵机21的输出轴固定连接，所述电动十字滑台20的X轴与直线电动导轨5相平行，所述电动十字滑台20的Y轴与直线电动导轨5相垂直，所述电动十字滑台20的X轴与机架1固定连接，托运机构灵活性高，可控性高。

在本实施例中，所述托杆23上插入有滚筒体24，所述滚筒体24内设置有转动轴承25，所述转动轴承25的外圈与滚筒体24螺栓连接，所述托杆23末端设置有避免滚筒体脱落的限位环26，所述限位环26与托杆23螺纹连接，通过在托杆23上设置有滚筒体24，并且托杆23与滚筒体24转动连接，能够避免电动十字滑台20和直线电动导轨5在工作时由于存在同步的问题，而导致托杆与货物或者码垛手抓接触处产生较大的摩擦，同时也减弱整个装置对同步率的要求，能够有效的避免在启动电动十字滑台和直线电动导轨的瞬间造成较大的磨损。

在本实施例中，所述连接座22上设置有安装槽27，所述安装槽27内设置有压力传感器28，所述压力传感器28与安装槽的槽底固定连接，所述连接座22上设置有用于盖住安装槽的弧形硅胶盖体29，所述弧形硅胶盖体29与压力传感器28固定连接，所述弧形硅胶盖体29与连接座固定连接，所述压力传感器28与控制装置4电性连接，所述托杆23被配置为由舵机21驱动其达到最大设定的行程时压住弧形硅胶盖体29，舵机的最大行程设定为90°，通过设置有压力传感器，一旦托杆23转动到90°时压住弧形硅胶盖体，能够为控制装置提供判断的依据，使得数控编程控制更加方便。

在本实施例中，所述滑块支撑体11与载板6之间设置有直线滚针排（未图示），所述滑块支撑体11与直线滚针排固定连接，所述载板6与滑块支撑体11通过直线滚针排滑动连接，滑块支撑体活动稳定性好，同时由于载板6与滑块支撑体11通过直线滚针排滑动连接，能够有效的降低导向凸起的工作负担。

在本实施例中，所述机架1上设置有支撑板30，所述支撑板30与电动十字滑台20的X轴相平行，所述电动十字滑台20的Y轴外壳背面设置有燕尾榫（未图示），所述燕尾榫与电动十字滑台20的Y轴外壳固定连接，所述支撑板30上设置有与燕尾榫相配对的燕尾槽（未图示），所述支撑板30和电动十字滑台20的Y轴通过燕尾榫和燕尾槽滑动连接，所述支撑板30与机架1固定连接，通过配置有支撑板，能够提升电动十字滑台在工作时的稳定性。

在本实施例中，所述电动十字滑台20的Y轴外壳末端设置有脚轮31，所述脚轮31与电动十字滑台20的Y轴外壳固定连接。

在本实施例中，所述机架1上设置有连接架32，所述连接架32与机架1固定连接，所述连接架32位于脚轮31下方，所述连接架32呈n形设置，所述脚轮31上设置有与连接架32相配对的轮槽33，所述连接架32与脚轮31滑动连接，通过配置有连接架和脚轮，能够为电动十字滑台20的Y轴起到支撑的效果，提升电动十字滑台20的Y轴在工作时的稳定性，同时对移动作业影响较少。

本发明还提供一种多轴码垛工业机器人的工作方法，包括以下步骤：

1）控制装置根据货物抓起点的位置，通过直线电动导轨和驱动装置将码垛手抓移动至货物的上方，随后控制装置启动码垛手抓，使得码垛手抓转变为张开状态，同时控制装置启动驱动缸将码垛手抓移向货物；

2）一旦达到驱动缸的设定行程，控制装置控制码垛手抓夹住货物，随后控制驱动缸复位将货物提起；

3）控制装置根据码垛手抓的位置，启动电动十字滑台的Y轴将电驱动托件往地面方向下移，随后启动电动十字滑台的X轴将电驱动托件移动到货物的下方；

4）控制装置启动电驱动托件的舵机，使得舵机将托杆转动到货物的下方，随后控制装置控制电动十字滑台的Y轴将托杆往上移动并抵住货物或码垛手抓，从而达到托住货物的作用；

5）控制装置根据码垛摆放点的坐标，启动直线电动导轨和电动十字滑台的X轴，将货物运送到指定的位置，随后电动十字滑台和舵机依次复位，控制装置再次根据摆放点的坐标，启动驱动装置将货物运送到摆放点的上方；

6）控制装置启动驱动缸将货物往地面方向下移，一旦达到设定的行程，控制装置启动码垛手抓，将码垛手抓转变为张开状态，使得货物落入到摆放点。

本发明的有益效果为：通过设置有用于托住被码垛手抓抓住的货物的托运机构，能够在X轴运输的时候托运机构能够托住码垛手抓或者货物，能够有效的提升运送时的稳定性，降低码垛手抓和驱动缸的负担。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。