CN207915465U - 一种多轴运输机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多轴运输机器人，包括第一轴向滑动机构、第二轴向滑动机构以及第三轴向滑动机构，第三轴向滑动机构前端设置有机械抓手；第三轴向滑动机构包括轴滑盒，轴滑盒靠近第二轴向滑动机构的侧板固定在转盘上，在轴滑盒内的底板上方自下而上平行设置有两块滑台，下方滑台的底面配置有螺母，螺母配置有第三丝杆，第三丝杆的两端通过滚动轴承固定底板上，第三丝杆由底板上的驱动电机驱动其转动，侧板上固定有第一齿条，上方滑台的底面设置第二齿条，在上方滑台和下方滑台之间设置有若干同轴二级齿轮。本实用新型的机器人整体可以实现多轴方向的运动，活动范围广，能够适应各种生产中的抓取运输需求。

Description

一种多轴运输机器人

技术领域

本实用新型涉及机械制造与自动化领域，具体涉及到一种多轴运输机器人。

背景技术

工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。

但现有的机器人的负载一般都比较低，行程较短，一般情况下其行程不能超过自身长度的2/3，且稳定性、灵活性还存在诸多不足。

实用新型内容

本实用新型提供一种多轴运输机器人，该多轴运输机器人的优点在于：1. 能够实现高负载运输，最高负载可达100KG以上；2.顶端的机械手臂能够完整较远距离的伸展运动；3.采用了两级齿轮，具有变速的功能，使得上方的滑台滑动速度大于下方滑台的滑动速度，使得上方的滑台能够很快的滑至前端进行抓取作业；4.同时通过齿轮齿条、丝杠滑轨等结构进行联动，稳定性强； 5.速度快，伺服电机可以高速转动；6.噪音小，整体采用滚动摩擦。具体方案如下：

一种多轴运输机器人，包括第一轴向滑动机构、第二轴向滑动机构以及第三轴向滑动机构，所述第三轴向滑动机构前端设置有机械抓手；

所述第一轴向滑动机构包括第一底座，所述第一轴向底座顶面设置有第一轴向滑轨，所述第一轴向滑轨上配置有滑板，所述第一轴向底座上固定有第一轴向齿条，所述滑板上设置有与第一轴向齿条匹配的第一轴向驱动装置；

所述第二轴向滑动机构包括第二轴向底座，所述第二轴向底座垂直固定在所述滑板上，所述第二轴向底座设置有第二轴向驱动装置和丝杠螺母结构，所述丝杠螺母结构的第二轴向丝杆连接所述第二轴向驱动装置并由所述第二轴向驱动装置驱动其转动，配置在所述第二轴向丝杆的螺母上设置有转盘；

所述第三轴向滑动机构包括轴滑盒，所述轴滑盒靠近所述第二轴向滑动机构的侧板固定在所述转盘上，在所述轴滑盒内的底板上方自下而上平行设置有两块滑台，下方滑台的底面配置有螺母，所述螺母配置有第三丝杆，所述第三丝杆的两端通过滚动轴承固定所述底板上，所述第三丝杆由底板上的驱动电机驱动其转动，所述侧板上固定有第一齿条，上方滑台的底面设置第二齿条，在上方滑台和下方滑台之间设置有若干同轴二级齿轮，各所述同轴二级齿轮的转动轴固定在下方滑台的顶面，所述同轴二级齿轮包括与第一齿条啮合的小齿轮，以及与第二齿条相啮合的大齿轮。

进一步的，所述底板上设置有第一滑轨，下方滑台的顶面设置有第二滑轨，上方滑台和下方滑台的底面设置有滑块，下方滑台底面的滑块配置在第一滑轨上，上方滑台底面的滑块配置在第二滑轨上。

进一步的，所述底板前端设置有挡块，下方滑台向前滑动至预设距离时，由所述挡块阻挡下方滑台底面的滑块继续向前。

进一步的，所述机械抓手设置有夹紧气缸和旋转气缸，所述机械抓手的夹爪与所述夹紧气缸相连，所述旋转气缸与所述机械抓手的转轴相连。

进一步的，各所述滑台上表面均安装有若干轴承座，各所述同轴二级齿轮的转动轴各自通过一所述轴承座固定在下方滑台的顶面。

进一步的，所述上方滑台前端垂直设置有固定板，所述机械抓手固定在所述固定板前端。

进一步的，所述第二轴向驱动装置通过联轴器与所述丝杠连接。

本实用新型的优点在于：

1.机器人整体可以实现多轴方向的运动，活动范围广，能够适应各种生产中的抓取运输需求。

2.整体采用滚动摩擦，在滑动的位置处设置有滑轨，运行噪音小，降低摩擦阻力，提高滑动效率；

3.结构简单，占用体积小，便于加工和安装维护；

4.通过齿轮齿条、丝杠滑轨等结构进行联动，稳定性强；

5.第三轴向滑动机构仅采用一个驱动电机，即可带动多层滑台同时同向滑动，实现了滑台前端的机械手臂能够进行较远行程的滑动；

6.采用了同轴二级齿轮，该同轴二级齿轮具有两个不同周长的齿轮，可以实现变速功能，上方的滑台滑动速度要大于底部滑台滑动速度；

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例中，本实用新型提供的一种多轴运输机器人的示意图；

图2为一实施例中多轴运输机器人的第一轴向滑动机构的示意图；

图3为一实施例中多轴运输机器人的第二轴向滑动机构的示意图；

图4-5为一实施例中第三轴向滑动机构的示意图；

图6为一实施例中，同轴二级齿轮分别与上下两边的齿轮所啮合的示意图；

图7-8为一实施例中，同轴二级齿轮的示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本实用新型的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

本实用新型提供了一种多轴运输机器人，包括第一轴向(X轴)滑动机构、第二轴向(Y轴)滑动机构以及第三轴向(Z轴)滑动机构，第三轴向滑动机构前端设置有机械抓手；

第一轴向滑动机构包括第一轴向底座1，第一轴向底座1顶面设置有第一轴向滑轨3，第一轴向滑轨上配置有滑板4，第一轴向底座上设置有第一轴向齿条2，滑板4上设置有与第一轴向齿条2匹配的第一轴向驱动装置5；

第二轴向滑动机构包括第二轴向底座6，第二轴向底座6垂直固定在滑板 4上，第二轴向底座6设置有第二轴向驱动装置16和丝杠螺母结构，丝杠螺母结构的第一丝杆14连接第二轴向驱动装置16并由第二轴向驱动装置16驱动其转动，配置在第一丝杆14的螺母34上设置有转盘；

第三轴向滑动机构包括轴滑盒8，轴滑盒8靠近第二轴向滑动机构的侧板 32固定在转盘上，在轴滑盒8内的底板27上方自下而上平行设置有两块滑台，下方滑台21的底面配置有螺母25，螺母25中配置有第三丝杆24，第三丝杆 24的两端通过滚动轴承固定底板27上，第三丝杆24由底板上的驱动电机(未示出)驱动其转动，侧板32上固定有第一齿条22，上方滑台9的底面设置第二齿条20，在上方滑台9和下方滑台21之间设置有若干个同轴二级齿轮19，各同轴二级齿轮19的转动轴固定在下方滑台21的顶面，同轴二级齿轮包括与第一齿条22啮合的小齿轮19a，以及与第二齿条20相啮合的大齿轮19b。

在本实用新型一可选的实施例中，底板27上设置有第一滑轨7，上方滑台的上表面设置有第二滑轨26，且各滑台底部均设置有滑块29；下方滑台21 的滑块29卡在第一滑轨7上，上方滑台9的滑块29卡在下方滑台21上表面的第二滑轨26上。

在本实用新型一可选的实施例中，底板27前端设置有挡块31，下方滑台 21向前滑动至预设距离时，由挡块31阻挡下方滑台底部的滑块29，以阻挡各滑台继续向前滑动，避免滑行超出可控范围。

在本实用新型一可选的实施例中，机械抓手包括抓手、夹紧气缸10和旋转气缸11，抓手与夹紧气缸10相连，旋转气缸11与抓手底部的转轴相连。通过夹紧气缸10的开关可以实现机械手的夹紧与松弛，通过旋转气缸11的开关可以完成机械手90度转动。

在本实用新型一可选的实施例中，各滑台上表面均安装有轴承座18，同轴二级齿轮19的转动轴通过轴承座18固定在滑台上表面。其中，同轴二级齿轮19的小齿轮19a和大齿轮19b与转动轴一体，两者同步转动且转速相同。此外，同轴二级齿轮19还通过两个竖直固定板19c加固，同轴二级齿轮19 的转轴穿过固定板的通孔，如图7-8所示。

轴滑盒8的下表面为底板27，其中一侧面为侧板32，以起到保护盒体中的伸缩滑台结构。

在本实用新型一可选的实施例中，上方滑台前端垂直设置有固定板30，机械抓手固定在固定板30前端。在滑台完全收回来的时候，固定板30可以将前端予以封闭，起到保护盒体中伸缩滑台结构的作用，为进一步提升***的精密性，保护盒体8的后端也可设置密封起来。

在本实用新型一可选的实施例中，第二轴向驱动装置16通过联轴器15 与第一丝杆14连接，且第一丝杆14与联轴器15的连接端设置有轴承17。

在本实用新型一可选的实施例中，第二轴向底座6内且位于丝杠14两端还设置有第二轴向滑轨13，侧板32上还固定有配置在第二轴向滑轨13上的第二轴向滑块36，第二轴向滑块36与转盘相连。其中，转盘通过销轴固定在一固定块上，而固定块又是固定在第二轴向滑块36以及螺母34上，因此实现了将第三轴向滑动机构与第二轴向滑块36、螺母34的同步移动。同时第三轴向滑动机构可以在转盘的作用下进行旋转。

上述的第一轴向底座1、第二轴向底座6均为槽钢焊接后加工而成，底板 27为铝合金镶嵌组合而成。

参见图5，本实用新型总体可以分为三个部分，第一轴向滑动机构、第二轴向滑动机构以及第三轴向滑动机构，第三轴向滑动机构前端有一机械手，机械手的主要作用为抓取目标物体，并且可以实现90度旋转。第一轴向滑动机构作用是使目标物体在X轴方向滑动，第二轴向滑动机构的作用是使目标物体在Y轴方向滑动，第三轴向滑动机构的作用是使目标物体在Z轴方向滑动。

本实用新型专利工作过程如下：

第一轴向滑动机构运动：数控电路控制第一轴向驱动装置5正反转，第一轴向驱动装置5的齿轮通过和齿条传动带动滑板4沿X轴方向移动。

第二轴向滑动机构运动：数控电路控制第二轴向驱动装置16正反转，第二轴向驱动装置16带动丝杠正反转动，在丝杠螺旋副的机理下，丝杠正反转动带动第三轴向滑动机构沿Y轴方向移动。

第三轴向滑动机构运动：数控电路控制驱动电机23正反转，驱动电机23 上的驱动齿轮24通过和第二齿条25传动带动下方滑台21沿Z轴方向移动，与此同时，由于第一齿条22固定在侧板22上保持不动，而下方滑台21滑动的过程中，驱使下方滑台21上的同轴二级齿轮19转动，由于固定在上方滑台9下方的第二齿条20与同轴二级齿轮19啮合，因此伴随着下方滑台21在滑动的同时，上方滑台9整体相对于下方滑台21继续同向移动，从而完成上方滑台9沿轴方向继续同向移动。此外，由于同轴二级齿轮19具有前端的小齿轮19a以及后端的大齿轮19b，小齿轮19a与第一齿条22啮合，大齿轮19b 与第二齿条20啮合，由于大齿轮19b的周长大于小齿轮19a的周长，而小齿轮19a与大齿轮19b又是同步转动，因此使得与大齿轮19b啮合的第二齿条 20滑动的距离相比较与小齿轮19a啮合的第一齿条22滑动的距离要更远。在实际应用中，我们可以根据运输需求来选用具有最佳周长比的大齿轮19b和小齿轮19a所构成的同轴二级齿轮19，以控制各个滑台的滑动距离。为避免滑台滑出安全距离，我们在第二齿条20的末端可以设置向下凸起的挡块，以避免大齿轮19b和第二齿条20相脱离。

机械手运动：数控电路控制夹紧气缸10、旋转气缸11的气体通断，使机械手完成夹紧、松弛、旋转等动作。数控电路包括变压器、驱动器和PLC控制***，各伺服电机与气缸通过驱动器与PLC连接。

以上对本实用新型的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本实用新型的实质内容。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种多轴运输机器人，其特征在于，包括第一轴向滑动机构、第二轴向滑动机构以及第三轴向滑动机构，所述第三轴向滑动机构前端设置有机械抓手；

所述第一轴向滑动机构包括第一底座，所述第一轴向底座顶面设置有第一轴向滑轨，所述第一轴向滑轨上配置有滑板，所述第一轴向底座上固定有第一轴向齿条，所述滑板上设置有与第一轴向齿条匹配的第一轴向驱动装置；

所述第二轴向滑动机构包括第二轴向底座，所述第二轴向底座垂直固定在所述滑板上，所述第二轴向底座设置有第二轴向驱动装置和丝杠螺母结构，所述丝杠螺母结构的第二轴向丝杆连接所述第二轴向驱动装置并由所述第二轴向驱动装置驱动其转动，配置在所述第二轴向丝杆的螺母上设置有转盘；

所述第三轴向滑动机构包括轴滑盒，所述轴滑盒靠近所述第二轴向滑动机构的侧板固定在所述转盘上，在所述轴滑盒内的底板上方自下而上平行设置有两块滑台，下方滑台的底面配置有螺母，所述螺母配置有第三丝杆，所述第三丝杆的两端通过滚动轴承固定所述底板上，所述第三丝杆由底板上的驱动电机驱动其转动，所述侧板上固定有第一齿条，上方滑台的底面设置第二齿条，在上方滑台和下方滑台之间设置有若干同轴二级齿轮，各所述同轴二级齿轮的转动轴固定在下方滑台的顶面，所述同轴二级齿轮包括与第一齿条啮合的小齿轮，以及与第二齿条相啮合的大齿轮。

2.如权利要求1所述的多轴运输机器人，其特征在于，所述底板上设置有第一滑轨，下方滑台的顶面设置有第二滑轨，上方滑台和下方滑台的底面设置有滑块，下方滑台底面的滑块配置在第一滑轨上，上方滑台底面的滑块配置在第二滑轨上。

3.如权利要求2所述的多轴运输机器人，其特征在于，所述底板前端设置有挡块，下方滑台向前滑动至预设距离时，由所述挡块阻挡下方滑台底面的滑块继续向前。

4.如权利要求1所述的多轴运输机器人，其特征在于，所述机械抓手设置有夹紧气缸和旋转气缸，所述机械抓手的夹爪与所述夹紧气缸相连，所述旋转气缸与所述机械抓手的转轴相连。

5.如权利要求1所述的多轴运输机器人，其特征在于，各所述滑台上表面均安装有若干轴承座，各所述同轴二级齿轮的转动轴各自通过一所述轴承座固定在下方滑台的顶面。

6.如权利要求1所述的多轴运输机器人，其特征在于，所述上方滑台前端垂直设置有固定板，所述机械抓手固定在所述固定板前端。

7.如权利要求1所述的多轴运输机器人，其特征在于，所述第二轴向驱动装置通过联轴器与所述丝杠连接。