CN110774258A - 一种自动跟随定量装药机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明属于导弹装药装配工艺技术领域，具体地说是一种自动跟随定量装药机器人。包括水平移动单元、旋转运动单元、Z向驱动单元、升降驱动支撑板、摆动横梁、翻转运动单元和夹手单元，其中旋转运动单元安装于水平移动单元上，摆动横梁与旋转运动单元滑动连接，升降驱动支撑板安装在旋转运动单元上，Z向驱动单元与升降驱动支撑板和旋转运动单元连接，且与摆动横梁连接，用于驱动摆动横梁升降，翻转运动单元安装在摆动横梁的下端，夹手机构与翻转运动单元连接。本发明将弹筒装药工艺自动化，提高了该工艺的效率、装药质量，并减少了劳动力。
Description
技术领域
本发明属于导弹装药装配工艺技术领域，具体地说是一种自动跟随定量装药机器人。
背景技术
导弹装药工序是导弹生产过程中的重要环节，由于生产节拍快、弹药重，装药质匀均匀性要求高，装药需要耗费大量的人力、工时。装药的质量还将直接影响到导弹的性能，因此导弹的装药效率和质量在导弹生产过程中显得非常重要。
传统的导弹装药主要是人工完成，不仅装药效率低，装药质量也不稳定。进口的六自由度机器人由于在危险环境下的承载能力有限，使用场合也有所限制，且价格昂贵。因此，急需一种适用于自动化生产线的自动装药机器人。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种自动跟随定量装药机器人。该机器人具有较大的承载能力，将装药工艺自动化，能提高该工艺的效率并保证装药质量的一致性。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种自动跟随定量装药机器人，包括水平移动单元、旋转运动单元、Z向驱动单元、升降驱动支撑板、摆动横梁、翻转运动单元和夹手单元，其中旋转运动单元安装于水平移动单元上，摆动横梁与旋转运动单元滑动连接，升降驱动支撑板安装在旋转运动单元上，Z向驱动单元与升降驱动支撑板和旋转运动单元连接，且与摆动横梁连接，用于驱动摆动横梁升降，翻转运动单元安装在摆动横梁的下端，夹手机构与翻转运动单元连接。
所述水平移动单元包括电机防爆罩、水平移动驱动电机、电机安装座、滚珠丝杠、联轴器、底座架体、滑台、导轨及滑块，其中水平移动驱动电机安装在由电机防护罩和电机安装座组成的空间内，电机安装座固联于底座架体的一端，滚珠丝杠安装于底座架体上，水平移动驱动电机通过联轴器与滚珠丝杠连接，导轨对称安装于底座架体的上表面两侧，滑台通过滑块与底座架体连接，并通过丝母与滚珠丝杠配合实现水平传动。
所述旋转运动单元包括旋转驱动组件、悬臂立柱、转筒及丝杠电机连接板，其中转筒与悬臂立柱同轴心安装、且可相对转动，旋转驱动组件与悬臂立柱的下端板连接，且与转筒连接，用于驱动转筒转动，丝杠电机连接板连接在转筒的顶部，用于安装升降驱动支撑板。
所述旋转驱动组件包括电机防爆罩、旋转驱动电机、电机罩板、减速器、驱动安装板、齿轮Ⅰ及齿轮Ⅱ，其中旋转驱动电机安装在由电机防护罩和电机罩板组成的空间内，且与减速器连接，减速器安装在驱动安装板的端面，齿轮Ⅰ套设于减速器的输出端，齿轮Ⅱ套设于转筒的下端、且与齿轮Ⅰ啮合。
所述Z向驱动单元包括电机防爆罩、Z向驱动电机、电机罩板、联轴器及Z向驱动单元丝杠，其中Z向驱动电机安装在由电机防护罩和电机罩板组成的空间内，Z向驱动单元丝杠通过联轴器与Z向驱动电机的输出轴连接，Z向驱动单元丝杠分别与升降驱动支撑板和旋转运动单元连接，所述摆动横梁通过丝母与Z向驱动单元丝杠配合，实现上下运动。
所述翻转运动单元包括翻转驱动组件、Z轴法兰、旋转轴轴承座、传动轴及连接转盘，其中传动轴可转动地安装在旋转轴轴承座上，所述翻转驱动组件通过Z轴法兰与旋转轴轴承座连接、且输出轴与传动轴的一端连接，传动轴的另一端与连接转盘连接，所述夹手机构设置于连接转盘上。
所述夹手机构包括传动装置、手抓底板、导轨、气缸、手指及夹块，导轨安装在手抓底板上，两个手指与导轨滑动连接，气缸设置于手抓底板上、且输出端与一手指连接，两个手指之间通过传动装置连接，所述传动装置用于带动两个手指相互靠近或远离。
所述传动装置包括旋转组件、齿条、齿条辅助块及传动齿轮，其中旋转组件包括旋转轴和传动齿轮，其中旋转轴可转动地设置于所述手抓底板上，所述传动齿轮套设于旋转轴上，传动齿轮的两侧分别与一齿条啮合，两个齿条的一端分别与两个手指连接，另一端分别通过齿条辅助块与导轨滑动连接。
两个齿条与导轨平行。
两个所述手指的内侧均设有夹块，夹块上设有抓手垫。
本发明的优点及有益效果是：
本发明的水平移动单元可以实现机器人的大范围移动，在控制***的控制下为在线自动跟踪装药提供足够空间。
本发明的翻转运动单元可以使机械手实现360°转动，调整药筒装药过程中的位姿。
本发明的夹手在气缸的作用下，实现手指的远离和靠近，进而实现夹手对药筒的抓取和松开。
本发明的旋转运动单元使用齿轮驱动，为悬臂立柱和转筒的相对运动提供足够力矩，实现摆动横梁的旋转运动、扩大抓手的运动空间。
本发明的悬臂横梁采用三角架体构型，提高悬臂横梁的承载能力，进而提升装药机器人的承载能力。
本发明采用串联结构设计，各个自由度相互独立，易于实现跟随控制，运动空间较大。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中水平移动单元的结构示意图；
图3为本发明中旋转运动单元的结构示意图；
图4为本发明中旋转驱动组件的结构示意图；
图5为本发明中Z向驱动组件的结构示意图；
图6为本发明中翻转运动单元的结构示意图；
图7为本发明中夹手单元的结构示意图；
图8为本发明中旋转组件的结构示意图。
其中，1为水平移动单元、2为旋转运动单元、3为Z向驱动单元、4为升降驱动支撑板、5为摆动横梁、6为翻转运动单元、7为夹手机构、8为底座架体、9为导轨、10为滑台、11滑块、12为滚珠丝杠、13为联轴器、14为电机安装座、15为水平移动驱动电机、16为电机防爆罩、17为地脚板、18为地脚螺栓地脚板、19为齿轮Ⅱ、20为旋转驱动组件、21为悬臂立柱、22为转筒、23为推力调心滚子轴承、24为丝杠电机连接板、25为推力轴承压盖、26为电机防爆罩、27为旋转驱动电机、28为电机罩板、29为减速器、30为键Ⅰ、31为齿轮Ⅰ、32为齿轮压盖、33为驱动安装板、34为Z向驱动单元丝杠、35为联轴器、36为电机罩板、37为Z向驱动电机、38为包括电机防爆罩、39为键Ⅱ、40为端盖、41为连接转盘、42为轴承压盖、43为深沟球轴承、44为传动轴、45为旋转轴轴承座、46为Z轴法兰、47为翻转驱动组件、48为手抓底板、49为气缸头顶块、50为导轨、51为滑块、52为垫块、53为旋转组件、54为齿条辅助块、55为齿条、56为手指、57为气缸底顶块、58为夹块、59为抓手垫、60为气缸、61为轴承座、62为轴用卡圈、63为旋转轴、64为深沟球轴承、65为孔用卡圈、66为传动齿轮。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示，本发明提供的一种自动跟随定量装药机器人，包括水平移动单元1、旋转运动单元2、Z向驱动单元3、升降驱动支撑板4、摆动横梁5、翻转运动单元6和夹手单元7，其中旋转运动单元2安装于水平移动单元1上，摆动横梁5与旋转运动单元2滑动连接，升降驱动支撑板4安装在旋转运动单元2上，Z向驱动单元3与升降驱动支撑板4和旋转运动单元2连接，且与摆动横梁5连接，用于驱动摆动横梁5升降，翻转运动单元6安装在摆动横梁5的下端，夹手机构7与翻转运动单元6连接。
如图2所示，水平移动单元1包括电机防爆罩16、水平移动驱动电机15、电机安装座14、滚珠丝杠12、联轴器13、底座架体8、滑台10、导轨9及滑块11，其中水平移动驱动电机15安装在由电机防护罩16和电机安装座14组成的空间内，电机安装座14固联于底座架体8的一端，滚珠丝杠12安装于底座架体8上，水平移动驱动电机15通过联轴器13与滚珠丝杠12连接，导轨9对称安装于底座架体8的上表面两侧，滑台10通过滑块11与底座架体8连接，并通过丝母与滚珠丝杠12配合实现水平传动。地脚螺栓18连接底座架体8和地脚板17。
水平移动单元1可以实现机器人的大范围移动，在控制***的控制下为在线自动跟踪装药提供足够空间。
如图3所示，旋转运动单元2包括旋转驱动组件20、悬臂立柱21、转筒22及丝杠电机连接板24，其中转筒22与悬臂立柱21同轴心安装、且可相对转动，推力调心滚子轴承23位于悬臂立柱21的圆柱面和转筒22内表面形成空间的上下两端，旋转驱动组件20与悬臂立柱21的下端板连接，且与转筒22连接，用于驱动转筒22转动，丝杠电机连接板24连接在转筒22的顶部，用于安装升降驱动支撑板4。
如图4所示，旋转驱动组件20包括电机防爆罩26、旋转驱动电机27、电机罩板28、减速器29、驱动安装板33、齿轮Ⅰ31及齿轮Ⅱ19，其中旋转驱动电机27安装在由电机防护罩26和电机罩板28组成的空间内，且与减速器29连接，减速器29安装在驱动安装板33的端面，齿轮Ⅰ31套设于减速器29的输出端，齿轮Ⅱ19套设于转筒22的下端、且与齿轮Ⅰ31啮合。
齿轮Ⅰ31通过键Ⅰ30与减速器29连接，齿轮压盖32位于最下端实现齿轮Ⅰ31轴向固定。齿轮Ⅱ19与推力调心滚子轴承23配合，悬臂立柱21的凸台起到下部轴承轴端固定作用。推力轴承压盖25位于上部推力调心滚子轴承23的上部，丝杠电机连接板24位于转筒22的顶端，实现对上部轴承的轴向定位。通过旋转驱动组件的齿轮Ⅰ31与齿轮Ⅱ19的啮合运动实现转动。
旋转运动单元2使用齿轮驱动，为悬臂立柱21和转筒22的相对运动提供足够力矩，实现摆动横梁5的旋转运动、扩大抓手的运动空间。摆动横梁5采用三角架体构型，提高悬臂横梁的承载能力，进而提升装药机器人的承载能力。
如图5所示，Z向驱动单元3包括电机防爆罩38、Z向驱动电机37、电机罩板36、联轴器35及Z向驱动单元丝杠34，其中Z向驱动电机37安装在由电机防护罩38和电机罩板36组成的空间内，Z向驱动单元丝杠34通过联轴器35与Z向驱动电机37的输出轴连接，Z向驱动单元丝杠34分别与升降驱动支撑板4和旋转运动单元2的转筒22连接，摆动横梁5通过丝母与Z向驱动单元丝杠34配合，实现上下运动。
如图6所示，翻转运动单元6包括翻转驱动组件47、Z轴法兰46、旋转轴轴承座45、传动轴44及连接转盘41，其中传动轴44可转动地安装在旋转轴轴承座45上，翻转驱动组件47通过Z轴法兰46与旋转轴轴承座45连接、且输出轴与传动轴44的一端连接，传动轴44的另一端与连接转盘41连接，夹手机构7设置于连接转盘41上。
深沟球轴承43位于传动轴44两端，由Z轴法兰46和轴承压盖42实现轴向固定。连接转盘41通过键Ⅱ39与传动轴44连接，端盖40通过螺栓与传动轴44的端面连接，实现连接转盘41的轴向固定。
翻转运动单元6可以使机械手实现360°转动，调整药筒装药过程中的位姿。
如图7所示，夹手机构7包括传动装置、手抓底板48、导轨50、气缸60、手指56及夹块58，导轨50安装在手抓底板48上，两个手指56与导轨50滑动连接，气缸60设置于手抓底板48上、且输出端与一手指56连接，两个手指56之间通过传动装置连接，传动装置用于带动两个手指56相互靠近或远离。
传动装置包括旋转组件53、齿条55、齿条辅助块54及传动齿轮66，其中旋转组件53包括旋转轴63和传动齿轮66，其中旋转轴63可转动地设置于手抓底板48上，传动齿轮66套设于旋转轴63上，传动齿轮66的两侧分别与一齿条55啮合，两个齿条55与导轨50平行。两个齿条55的一端分别与两个手指56连接，另一端分别通过齿条辅助块54与导轨50滑动连接。两个手指56的内侧均设有夹块58，夹块58上设有抓手垫59。
进一步地，两个导轨50对称安装在手抓底板48前面的两侧，六个滑块51分布在两根导轨50上，六个垫块52分别与六个滑块51连接。旋转组件53与手抓底板48中部螺栓固定连接，两个手指56通过螺栓对称连接在垫块51上。两个齿条辅助块54分别安装在上下齿条55中间位置的垫块上。两个齿条55与手指56和齿条辅助块54连接，并与旋转组件53的齿轮66配合。气缸头顶块49、气缸底顶块57分别安装在两个手指56的中间位置，并与气缸60两端连接。夹块58与手指56通过螺钉固联、抓手垫59安装于夹块58的斜面上。
如图8所示，轴承座61同心安装在旋转轴63的左端，深沟球轴64位于旋转轴63左侧、轴用卡圈62和孔用卡圈65分布在深沟球轴承64两侧。齿轮66安装于旋转轴63右侧，通过轴用卡圈62实现轴向固定。
夹手机构7在气缸60的作用下，实现两个手指56的远离和靠近，进而实现夹手对药筒的抓取和松开。
本发明采用串联结构设计，各个自由度相互独立，易于实现跟随控制，运动空间较大。本发明的机器人具有较大的承载能力，将弹筒装药工艺自动化，能提高该工艺的效率并保证装药质量的一致性，提高了装药质量，并减少了劳动力。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种自动跟随定量装药机器人，其特征在于，包括水平移动单元(1)、旋转运动单元(2)、Z向驱动单元(3)、升降驱动支撑板(4)、摆动横梁(5)、翻转运动单元(6)和夹手单元(7)，其中旋转运动单元(2)安装于水平移动单元(1)上，摆动横梁(5)与旋转运动单元(2)滑动连接，升降驱动支撑板(4)安装在旋转运动单元(2)上，Z向驱动单元(3)与升降驱动支撑板(4)和旋转运动单元(2)连接，且与摆动横梁(5)连接，用于驱动摆动横梁(5)升降，翻转运动单元(6)安装在摆动横梁(5)的下端，夹手机构(7)与翻转运动单元(6)连接。
2.按权利要求1所述的自动跟随定量装药机器人，其特征在于：所述水平移动单元(1)包括电机防爆罩(16)、水平移动驱动电机(15)、电机安装座(14)、滚珠丝杠(12)、联轴器(13)、底座架体(8)、滑台(10)、导轨(9)及滑块(11)，其中水平移动驱动电机(15)安装在由电机防护罩(16)和电机安装座(14)组成的空间内，电机安装座(14)固联于底座架体(8)的一端，滚珠丝杠(12)安装于底座架体(8)上，水平移动驱动电机(15)通过联轴器(13)与滚珠丝杠(12)连接，导轨(9)对称安装于底座架体(8)的上表面两侧，滑台(10)通过滑块(11)与底座架体(8)连接，并通过丝母与滚珠丝杠(12)配合实现水平传动。
3.按权利要求1所述的自动跟随定量装药机器人，其特征在于：所述旋转运动单元(2)包括旋转驱动组件(20)、悬臂立柱(21)、转筒(22)及丝杠电机连接板(24)，其中转筒(22)与悬臂立柱(21)同轴心安装、且可相对转动，旋转驱动组件(20)与悬臂立柱(21)的下端板连接，且与转筒(22)连接，用于驱动转筒(22)转动，丝杠电机连接板(24)连接在转筒(22)的顶部，用于安装升降驱动支撑板(4)。
4.按权利要求3所述的自动跟随定量装药机器人，其特征在于，所述旋转驱动组件(20)包括电机防爆罩(26)、旋转驱动电机(27)、电机罩板(28)、减速器(29)、驱动安装板(33)、齿轮Ⅰ(31)及齿轮Ⅱ(19)，其中旋转驱动电机(27)安装在由电机防护罩(26)和电机罩板(28)组成的空间内，且与减速器(29)连接，减速器(29)安装在驱动安装板(33)的端面，齿轮Ⅰ(31)套设于减速器(29)的输出端，齿轮Ⅱ(19)套设于转筒(22)的下端、且与齿轮Ⅰ(31)啮合。
5.按权利要求1所述的自动跟随定量装药机器人，其特征在于，所述Z向驱动单元(3)包括电机防爆罩(38)、Z向驱动电机(37)、电机罩板(36)、联轴器(35)及Z向驱动单元丝杠(34)，其中Z向驱动电机(37)安装在由电机防护罩(38)和电机罩板(36)组成的空间内，Z向驱动单元丝杠(34)通过联轴器(35)与Z向驱动电机(37)的输出轴连接，Z向驱动单元丝杠(34)分别与升降驱动支撑板(4)和旋转运动单元(2)连接，所述摆动横梁(5)通过丝母与Z向驱动单元丝杠(34)配合，实现上下运动。
6.按权利要求1所述的自动跟随定量装药机器人，其特征在于，所述翻转运动单元(6)包括翻转驱动组件(47)、Z轴法兰(46)、旋转轴轴承座(45)、传动轴(44)及连接转盘(41)，其中传动轴(44)可转动地安装在旋转轴轴承座(45)上，所述翻转驱动组件(47)通过Z轴法兰(46)与旋转轴轴承座(45)连接、且输出轴与传动轴(44)的一端连接，传动轴(44)的另一端与连接转盘(41)连接，所述夹手机构(7)设置于连接转盘(41)上。
7.按权利要求1所述的自动跟随定量装药机器人，其特征在于，所述夹手机构(7)包括传动装置、手抓底板(48)、导轨(50)、气缸(60)、手指(56)及夹块(58)，导轨(50)安装在手抓底板(48)上，两个手指(56)与导轨(50)滑动连接，气缸(60)设置于手抓底板(48)上、且输出端与一手指(56)连接，两个手指(56)之间通过传动装置连接，所述传动装置用于带动两个手指(56)相互靠近或远离。
8.按权利要求7所述的自动跟随定量装药机器人，其特征在于，所述传动装置包括旋转组件(53)、齿条(55)、齿条辅助块(54)及传动齿轮(66)，其中旋转组件(53)包括旋转轴(63)和传动齿轮(66)，其中旋转轴(63)可转动地设置于所述手抓底板(48)上，所述传动齿轮(66)套设于旋转轴(63)上，传动齿轮(66)的两侧分别与一齿条(55)啮合，两个齿条(55)的一端分别与两个手指(56)连接，另一端分别通过齿条辅助块(54)与导轨(50)滑动连接。
9.按权利要求8所述的自动跟随定量装药机器人，其特征在于，两个齿条(55)与导轨(50)平行。
10.按权利要求8所述的自动跟随定量装药机器人，其特征在于，两个所述手指(56)的内侧均设有夹块(58)，夹块(58)上设有抓手垫(59)。
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