CN205415630U - 一种桶装水搬运机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种搬运机器人设备，具体说是一种专门应用于桶装水灌装生产线上搬运桶装水的码垛机器人专用机械手。本实用新型的目的是设计一种用桶装水灌装生产线的码垛机器人，解决工厂的自动化程度低、工人的劳动强度强、桶装水生产成本高、生产质量低等问题。本实用新型由底座1、腰部旋转机构2、垂直提升机构3、水平机构4、手部开合机构5组成。底座1是整个机器人的支撑，腰部旋转机构2利用螺栓与底座1固定在一起，腰部旋转机构2组成机器人的一个串联自由度，实现竖直提升机构3、水平机构4和手部开合机构5的旋转运动，大大提高了机器人的灵活性，同时增大了机器人的运动空间，竖直提升机构3实现了水平机构4和手部开合机构5的竖直运动，水平移动机构4实现了手部开合机构的水平运动和夹紧运动，手部开合机构5主要实现桶装水的夹持，保证了桶装水搬运的顺利完成。本实用新型的圆柱坐标型机器人的运动容易控制，定位精度较关节型机器人高，结构简单，动作范围大并且在动作范围内无奇异点，占地面积小，编程简单，运行速度快等优点，同时本实用新型可以解决工厂的自动化程度低、工人的劳动强度强、桶装水生产成本高、生产质量低等问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种搬运机器人设备，具体说是一种专门应用于桶装水灌装生产线上搬运桶装水的码垛机器人专用机械手。
背景技术
桶装饮用水受到不少单位、家庭的欢迎，但是整个制水过程中对设备的损耗，设备的保养、配件的更新存在着巨大的成本。传统的桶装水搬运都是由人工完成，需要巨大的人力和才力，增加了桶装水的生产成本。桶装水搬运机器人提高了工厂的自动化程度、降低了工人的劳动强度和桶装水的生产成本，并提高了生产质量。
发明内容
本实用新型的目的是设计一种应用于桶装水灌装生产线的码垛机器人专用机械手，解决工厂的自动化程度低、工人的劳动强度强、桶装水生产成本高、生产质量低等问题。
本实用新型由底座1、腰部旋转机构2、垂直提升机构3、水平机构4、手部开合机构5组成；底座1是整个机器人的支撑；腰部旋转机构2利用螺栓与底座1固定在一起，它是实现机器人整体旋转运动的机构，它由电机2-1、过渡板2-2、过渡板螺钉2-3、谐波固定螺钉2-4、电机轴套2-5、谐波减速器2-6、底板螺栓2-7组成，过渡板2-2和底座1固定在一起，形成腰部旋转机构2的支架，谐波减速器2-6的上端通过底板螺栓2-7与垂直上升机构3的下支撑板3-15相连，谐波减速器2-6的下端通过谐波固定螺钉2-4与过渡板2-2相连，步进电机2-1安装在过渡板2-2上，电机2-1的伸出端通过电机轴套2-5与谐波减速器2-6的输入端相连，动力源电机2-1的动力通过电机轴套2-5输入给谐波减速器2-6，谐波减速器2-6的输出端带动垂直上升机构3转动，从而实现了机器人腰部旋转运动的传递，腰部旋转机构2组成机器人的一个串联自由度，实现竖直提升机构3、水平机构4和手部开合机构5的旋转运动；垂直提升机构3由电机3-1、电机固定螺栓3-2、电机支撑架3-3、联轴器3-4、上支撑板3-5、轴承端盖3-6、锁紧螺母3-7、圆锥滚子轴承3-8、大丝杠3-9、圆导轨3-10、直线轴承3-11、大丝杠套3-12、滑台3-13、螺栓3-14、下支撑板3-15、圆锥滚子轴承3-16、锁紧螺母3-17组成，电机支撑架3-3和上支撑板3-5和下支撑板3-15固定在一起，形成垂直提升机构3的支架，圆导轨3-10的两端安装在上支撑板3-5和下支撑板3-15上，滚珠大丝杠3-9的电机端安装在上支撑板3-5上，通过轴承端盖3-6、锁紧螺母3-7和圆锥滚子轴承3-8固定，滚珠大丝杠3-9的另一端安装在下支撑板3-15上，通过圆锥滚子轴承3-16和锁紧螺母3-17实现支撑，直线轴承3-11和大丝杠套3-12安装在竖直滑台3-13上，通过滚珠大丝杠3-9传递动力，沿着圆导轨3-10竖直滑动，动力源电机3-1固定在电机支撑架3-3上，电机3-1的动力通过联轴器3-4传递给滚珠丝杠3-9，从而实现了垂直提升机构运动的传递；水平机构4由步进电机4-1、电机固定螺钉4-2、右侧挡板4-3、联轴器4-4、轴承端盖4-5、锁紧螺母4-6、深沟球轴承4-7、中间挡板4-8、丝杠4-9、滑轨4-10、方钢管4-11、丝杠套4-12、滑块螺栓4-13、固定块4-14、滑块4-15、滑轨螺栓4-16、挡块螺栓4-17、左侧挡板4-18、配重4-19组成；左侧挡板4-18和中间挡板4-8和方钢管4-11固定在一起，形成水平机构4的支架，滑轨4-10的两端安装在左侧挡板4-18和中间挡板4-8上，滚珠丝杠4-9的电机端安装在右侧挡板4-3上，通过轴承端盖4-5、锁紧螺母4-6和深沟球轴承4-7固定，滚珠丝杠4-9的另一端安装在左侧挡板4-18上，也是通过深沟球轴承和锁紧螺母实现支撑，丝杠套4-12安装在滑块4-15上，通过滚珠丝杠4-9传递动力，沿着滑轨4-10水平滑动，动力源电机4-1通过电机固定螺钉4-2固定在右侧挡板4-3上，电机4-1的动力通过联轴器4-4传递给滚珠丝杠4-9，从而实现了垂直提升机构运动的传递，配重4-19保证了水平机构4的平稳运动；手部开合机构5由螺杆5-1、上挡块5-2、下挡块5-3、螺钉5-4、右爪5-5、左爪5-6组成，左爪5-6和右爪5-5的上部有开槽与方钢管4-11相连接，水的重力由方钢管4-11承担，左爪5-6和右爪5-5的下部有开槽以便夹持工件，上挡块5-2和下挡块5-3由螺钉5-4链接，上挡块5-2和下挡块5-3有螺纹槽与螺杆5-1链接，螺杆5-1的转动带动左爪5-6和右爪5-5实现夹持功能，保证了桶装水搬运的顺利完成。
本实用新型的优点是：一、本实用新型的圆柱坐标型机器人的运动容易控制，定位精度较关节型机器人高，结构简单，动作范围大并且在动作范围内无奇异点，占地面积小，编程简单，运行速度快等优点。二、本实用新型可以解决工厂的自动化程度低、工人的劳动强度强、桶装水生产成本高、生产质量低等问题。
附图说明
图1是本实用新型的桶装水搬运机器人的主视图，图2是图1的左视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1~图2说明本实施方式，本实施方式由底座1、腰部旋转机构2、垂直提升机构3、水平机构4、手部开合机构5组成。底座1是整个机器人的支撑，腰部旋转机构2利用螺栓与底座1固定在一起，腰部旋转机构2组成机器人的一个串联自由度，实现竖直提升机构3、水平机构4和手部开合机构5的旋转运动，大大提高了机器人的灵活性，同时增大了机器人的运动空间，竖直提升机构3实现了水平机构4和手部开合机构5的竖直运动，水平移动机构4实现了手部开合机构的水平运动和夹紧运动，手部开合机构5主要实现桶装水的夹持，保证了桶装水搬运的顺利完成。
机器人工作时，由工人将本实用新型的桶装水搬运机器人安装流水线末端。本发明可以结合plc编程控制技术，由工控机编程输入到CPU中，CPU与高速脉冲输出模块通过步进电机驱动器控制步进电机，具体的输入输出量是：本实用新型的末端执行器手爪部分有两个输入量来感知一个手爪的位置，其余三个手爪由螺旋传动的关系来控制，水平移动部分有有两个输入量，竖直移动部分有两个输入量，腰部旋转部分有两个输入量，另外还需要启动按钮SB1与停止按钮SB2，所以总共需要10个输入量，输出部分需要控制四个步进电机正反转，每个步进电机由三个端口控制，故需要12个输出量，将10个输入量和12个输出量分别同步进电机的运动相对应实现桶装水的搬运。本实用新型解决了工厂的自动化程度低、工人的劳动强度强、桶装水生产成本高、生产质量低等问题。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的腰部旋转机构2是实现机器人整体旋转运动的机构，它由电机2-1、过渡板2-2、过渡板螺钉2-3、谐波固定螺钉2-4、电机轴套2-5、谐波减速器2-6、底板螺栓2-7组成，过渡板2-2和底座1固定在一起，形成腰部旋转机构2的支架，谐波减速器2-6的上端通过底板螺栓2-7与垂直上升机构3的下支撑板3-15相连，谐波减速器2-6的下端通过谐波固定螺钉2-4与过渡板2-2相连，步进电机2-1安装在过渡板2-2上，电机2-1的伸出端通过电机轴套2-5与谐波减速器2-6的输入端相连，动力源电机2-1的动力通过电机轴套2-5输入给谐波减速器2-6，谐波减速器2-6的输出端带动垂直上升机构3转动，从而实现了机器人腰部旋转运动的传递。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的垂直提升机构3由电机3-1、电机固定螺栓3-2、电机支撑架3-3、联轴器3-4、上支撑板3-5、轴承端盖3-6、锁紧螺母3-7、圆锥滚子轴承3-8、大丝杠3-9、圆导轨3-10、直线轴承3-11、大丝杠套3-12、滑台3-13、螺栓3-14、下支撑板3-15、圆锥滚子轴承3-16、锁紧螺母3-17组成，电机支撑架3-3和上支撑板3-5和下支撑板3-15固定在一起，形成垂直提升机构3的支架，圆导轨3-10的两端安装在上支撑板3-5和下支撑板3-15上，滚珠大丝杠3-9的电机端安装在上支撑板3-5上，通过轴承端盖3-6、锁紧螺母3-7和圆锥滚子轴承3-8固定，滚珠大丝杠3-9的另一端安装在下支撑板3-15上，通过圆锥滚子轴承3-16和锁紧螺母3-17实现支撑，直线轴承3-11和大丝杠套3-12安装在竖直滑台3-13上，通过滚珠大丝杠3-9传递动力，沿着圆导轨3-10竖直滑动，动力源电机3-1固定在电机支撑架3-3上，电机3-1的动力通过联轴器3-4传递给滚珠丝杠3-9，从而实现了垂直提升机构运动的传递。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的水平机构4由步进电机4-1、电机固定螺钉4-2、右侧挡板4-3、联轴器4-4、轴承端盖4-5、锁紧螺母4-6、深沟球轴承4-7、中间挡板4-8、丝杠4-9、滑轨4-10、方钢管4-11、丝杠套4-12、滑块螺栓4-13、固定块4-14、滑块4-15、滑轨螺栓4-16、挡块螺栓4-17、左侧挡板4-18、配重4-19组成；左侧挡板4-18和中间挡板4-8和方钢管4-11固定在一起，形成水平机构4的支架，滑轨4-10的两端安装在左侧挡板4-18和中间挡板4-8上，滚珠丝杠4-9的电机端安装在右侧挡板4-3上，通过轴承端盖4-5、锁紧螺母4-6和深沟球轴承4-7固定，滚珠丝杠4-9的另一端安装在左侧挡板4-18上，也是通过深沟球轴承和锁紧螺母实现支撑，丝杠套4-12安装在滑块4-15上，通过滚珠丝杠4-9传递动力，沿着滑轨4-10水平滑动，动力源电机4-1通过电机固定螺钉4-2固定在右侧挡板4-3上，电机4-1的动力通过联轴器4-4传递给滚珠丝杠4-9，从而实现了垂直提升机构运动的传递，配重4-19保证了水平机构4的平稳运动。
具体实施方式五：结合图2说明本实施方式，本实施方式的手部开合机构5由螺杆5-1、上挡块5-2、下挡块5-3、螺钉5-4、右爪5-5、左爪5-6组成。左爪5-6和右爪5-5的上部有开槽与方钢管4-11相连接，水的重力由方钢管4-11承担，左爪5-6和右爪5-5的下部有开槽以便夹持工件，上挡块5-2和下挡块5-3由螺钉5-4链接，上挡块5-2和下挡块5-3有螺纹槽与螺杆5-1链接，螺杆5-1的转动带动左爪5-6和右爪5-5实现夹持功能。
工作原理：
底座1是整个机器人的支撑，腰部旋转机构2利用螺栓与底座1固定在一起，腰部旋转机构2组成机器人的一个串联自由度，实现竖直提升机构3、水平机构4和手部开合机构5的旋转运动，大大提高了机器人的灵活性，同时增大了机器人的运动空间，竖直提升机构3实现了水平机构4和手部开合机构5的竖直运动，水平移动机构4实现了手部开合机构的水平运动和夹紧运动，手部开合机构5主要实现桶装水的夹持，保证了桶装水搬运的顺利完成。
Claims (1)
1.一种桶装水搬运机器人，其特征在于：它由底座(1)、腰部旋转机构(2)、垂直提升机构(3)、水平机构(4)、手部开合机构(5)组成；底座(1)是整个机器人的支撑；腰部旋转机构(2)利用螺栓与底座(1)固定在一起，它是实现机器人整体旋转运动的机构，它由电机（2-1）、过渡板（2-2）、过渡板螺钉（2-3）、谐波固定螺钉（2-4）、电机轴套（2-5）、谐波减速器（2-6）、底板螺栓（2-7）组成，过渡板（2-2）和底座（1）固定在一起，形成腰部旋转机构（2）的支架，谐波减速器（2-6）的上端通过底板螺栓（2-7）与垂直上升机构（3）的下支撑板(3-15)相连，谐波减速器(2-6)的下端通过谐波固定螺钉(2-4)与过渡板(2-2)相连，步进电机(2-1)安装在过渡板(2-2)上，电机(2-1)的伸出端通过电机轴套(2-5)与谐波减速器(2-6)的输入端相连，动力源电机(2-1)的动力通过电机轴套(2-5)输入给谐波减速器(2-6)，谐波减速器(2-6)的输出端带动垂直上升机构(3)转动，从而实现了机器人腰部旋转运动的传递，腰部旋转机构(2)组成机器人的一个串联自由度，实现竖直提升机构(3)、水平机构(4)和手部开合机构(5)的旋转运动；垂直提升机构(3)由电机(3-1)、电机固定螺栓(3-2)、电机支撑架(3-3)、联轴器(3-4)、上支撑板(3-5)、轴承端盖(3-6)、锁紧螺母(3-7)、圆锥滚子轴承(3-8)、大丝杠(3-9)、圆导轨(3-10)、直线轴承(3-11)、大丝杠套(3-12)、滑台(3-13)、螺栓(3-14)、下支撑板(3-15)、圆锥滚子轴承(3-16)、锁紧螺母(3-17)组成，电机支撑架(3-3)和上支撑板(3-5)和下支撑板(3-15)固定在一起，形成垂直提升机构(3)的支架，圆导轨(3-10)的两端安装在上支撑板(3-5)和下支撑板(3-15)上，滚珠大丝杠(3-9)的电机端安装在上支撑板(3-5)上，通过轴承端盖(3-6)、锁紧螺母(3-7)和圆锥滚子轴承(3-8)固定，滚珠大丝杠(3-9)的另一端安装在下支撑板(3-15)上，通过圆锥滚子轴承(3-16)和锁紧螺母(3-17)实现支撑，直线轴承（3-11）和大丝杠套（3-12）安装在竖直滑台（3-13）上，通过滚珠大丝杠（3-9）传递动力，沿着圆导轨（3-10）竖直滑动，动力源电机（3-1）固定在电机支撑架（3-3）上，电机（3-1）的动力通过联轴器（3-4）传递给滚珠丝杠(3-9)，从而实现了垂直提升机构运动的传递；水平机构(4)由步进电机(4-1)、电机固定螺钉(4-2)、右侧挡板(4-3)、联轴器(4-4)、轴承端盖(4-5)、锁紧螺母(4-6)、深沟球轴承(4-7)、中间挡板(4-8)、丝杠(4-9)、滑轨(4-10)、方钢管(4-11)、丝杠套(4-12)、滑块螺栓（4-13）、固定块（4-14）、滑块（4-15）、滑轨螺栓（4-16）、挡块螺栓（4-17）、左侧挡板（4-18）、配重（4-19）组成；左侧挡板(4-18)和中间挡板(4-8)和方钢管(4-11)固定在一起，形成水平机构(4)的支架，滑轨(4-10)的两端安装在左侧挡板(4-18)和中间挡板(4-8)上，滚珠丝杠(4-9)的电机端安装在右侧挡板(4-3)上，通过轴承端盖(4-5)、锁紧螺母(4-6)和深沟球轴承(4-7)固定，滚珠丝杠(4-9)的另一端安装在左侧挡板(4-18)上，也是通过深沟球轴承和锁紧螺母实现支撑，丝杠套(4-12)安装在滑块(4-15)上，通过滚珠丝杠(4-9)传递动力，沿着滑轨(4-10)水平滑动，动力源电机(4-1)通过电机固定螺钉(4-2)固定在右侧挡板(4-3)上，电机(4-1)的动力通过联轴器(4-4)传递给滚珠丝杠(4-9)，从而实现了垂直提升机构运动的传递，配重(4-19)保证了水平机构(4)的平稳运动；手部开合机构(5)由螺杆(5-1)、上挡块（5-2）、下挡块（5-3）、螺钉（5-4）、右爪（5-5）、左爪（5-6）组成，左爪（5-6）和右爪（5-5）的上部有开槽与方钢管(4-11)相连接，水的重力由方钢管(4-11)承担，左爪(5-6)和右爪(5-5)的下部有开槽以便夹持工件，上挡块(5-2)和下挡块（5-3）由螺钉（5-4）链接，上挡块（5-2）和下挡块（5-3）有螺纹槽与螺杆（5-1）链接，螺杆（5-1）的转动带动左爪（5-6）和右爪（5-5）实现夹持功能，保证了桶装水搬运的顺利完成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160803 Termination date: 20161215 |
|
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