一种带轨平移式升降码垛机器人平台 |
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| 申请号 | CN201710649974.6 | 申请日 | 2017-08-02 | 公开(公告)号 | CN107458885A | 公开(公告)日 | 2017-12-12 |
| 申请人 | 芜湖昊葛金自动化科技有限公司; | 发明人 | 金虎杰; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种带轨平移式升降码垛 机器人 平台，包括沿着地面单 自由度 运动的 基座 、安装在基座上的螺旋升降机、安装在螺旋升降机顶部的承载板、安装在承载板上的码垛机器人，所述承载板下部还安装有固定在基座上的节式升降 支撑 托架，还包括用以控制螺旋升降机工作的 控制器 。本发明采用了螺旋升降机构与竹节式升降支撑托架结合实现了码垛机器人的升降，从而增大了码垛机器人所能工作的空间，空间结构紧凑，解决了传统的升降机构占据较大的空间尺寸的技术难题，而且举升 力 不会因举升的高度的增加而突然变小， 稳定性 和安全性能较高；本发明采用了基座的侧向移动，增加了码垛机器人的灵活性和运动空间，以更好的满足码垛需求。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种带轨平移式升降码垛机器人平台，其特征在于：包括沿着地面(17)单自由度运动的基座(23)、安装在基座(23)上的螺旋升降机(24)、安装在螺旋升降机(24)顶部的承载板(26)、安装在承载板(26)上的码垛机器人(22)，所述承载板(26)下部还安装有固定在基座上的节式升降支撑托架(21)，还包括用以控制螺旋升降机工作的控制器。 |
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| 说明书全文 | 一种带轨平移式升降码垛机器人平台技术领域背景技术[0002] 随着科技的不断发展，自动化、智能化设备逐渐在人们的生产生活中得到了应用。码垛机器人的出现，替代了人工码垛，极大的提高了码垛效率。然而，现有的码垛机器人多为固定式，码垛范围有限，也有移动式的码垛机器人，但是码垛的高度也会受到限制，缺少能带动码垛机器人升降的机构，若采用传统的液压、螺杆驱动的方式，则会占据较大的空间尺寸，对于施工车间的要求较高，因此迫切需要一种新的码垛机器人。 发明内容[0003] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种带轨平移式升降码垛机器人平台。 [0004] 本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现： [0005] 一种带轨平移式升降码垛机器人平台，包括沿着地面单自由度运动的基座、安装在基座上的螺旋升降机、安装在螺旋升降机顶部的承载板、安装在承载板上的码垛机器人，所述承载板下部还安装有固定在基座上的节式升降支撑托架，还包括用以控制螺旋升降机工作的控制器。 [0006] 所述控制器为PLC。 [0009] 所述节式升降支撑托架包括固定在基座上的底架、可沿着底架轴向滑动的若干个升降架，若干个升降架中处于最底部的升降架与底架轴向滑动配合，若干个升降架中处于最顶部的升降架与承载板相连，若干个升降架中相邻的两个升降架之间轴向滑动配合。 [0010] 所述螺旋升降机包括固定式底座、绕着固定式底座旋转的平台、驱动平台转动的升降电机、安装在平台上的收纳盒、存储在收纳盒内的弹簧扁平带、装在固定式底座内且与弹簧扁平带配合构成螺旋柱体的齿型弹簧条、安装在平台上用于束缚齿型弹簧条升降或收缩运动的带轨道举升机构、用于使弹簧扁平带与齿型弹簧条咬合的轨道导向架。 [0011] 所述弹簧扁平带上沿着弹簧扁平带的长度方向设有若干排均匀分布的带孔；所述齿型弹簧条上均匀的设置有可与带孔对应咬合的齿。 [0012] 所述带轨道举升机构包括举升柱体，在举升柱体上沿着自身的轴线方向设有用于对齿型弹簧条升降进行导向的且构成双排螺旋排列的限位滚柱。 [0013] 所述平台包括安装在固定式底座上端且与收纳盒之间可相对自由转动的收纳盒托架、安装在收纳盒托架下端面的驱动力输入机构。 [0014] 所述收纳盒托架上端沿着圆周方向均匀的设置有若干个用于与收纳盒底部配合的收纳盒底部轴承座。 [0015] 所述收纳盒的圆周方向上均匀的布置有若干个安装在收纳盒托架上端的收纳盒外部轴承架。 [0017] 作为本发明的另一种改进，所述轨道导向架包括与带轨道举升机构同轴分布且呈非封闭环状的外架、沿着外架的内侧壁均匀螺旋分布且螺距与螺旋柱体的螺距相同的若干个挡块。 [0018] 本发明的有益效果是：本发明结构设计合理、自动化程度高，采用了螺旋升降机构与竹节式升降支撑托架结合实现了码垛机器人的升降，从而增大了码垛机器人所能工作的空间，空间结构紧凑，解决了传统的升降机构占据较大的空间尺寸的技术难题，而且举升力不会因举升的高度的增加而突然变小，稳定性和安全性能较高；本发明采用了基座的侧向移动，增加了码垛机器人的灵活性和运动空间，以更好的满足码垛需求。附图说明 [0019] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 [0020] 图1为本发明的整体立体结构示意图； [0021] 图2为本发明的螺旋升降机、节式升降支撑托架安装在基座上的结构示意图； [0022] 图3本发明的螺旋升降机的一种实施方式的立体结构示意图； [0023] 图4为本发明的螺旋升降机的一种实施方式的内部结构示意图； [0024] 图5为本发明的螺旋升降机的一种实施方式的俯视图； [0025] 图6为本发明的螺旋升降机的一种实施方式的俯视透视图； [0026] 图7为本发明螺旋升降机的一种实施方式去除固定式底座后的主视透视图； [0027] 图8为本发明螺旋升降机的一种实施方式的收纳盒托架的结构示意图； [0028] 图9为本发明的电机与蜗杆、驱动力输入机构配合时的结构示意图； [0029] 图10为本发明的螺旋升降机的另一种实施方式的立体结构示意图； [0030] 图11为本发明的螺旋升降机的另一种实施方式的主视图； [0031] 图12为本发明的螺旋升降机的另一种实施方式的半剖视图； [0032] 图13为本发明的螺旋升降机的另一种实施方式的全剖视图。 具体实施方式[0033] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。 [0034] 如图1至图9所示，一种带轨平移式升降码垛机器人平台，包括沿着地面17单自由度运动的基座23、安装在基座23上的螺旋升降机24、安装在螺旋升降机24顶部的承载板26、安装在承载板26上的码垛机器人22，所述承载板26下部还安装有固定在基座上的节式升降支撑托架21，还包括用以控制螺旋升降机工作的控制器。本发明在螺旋升降机24完全收起后，空间高度可以降至很低，极大的节省了空间，无需像传统的液压缸式升降设备占据较大的空间体积，同时采用螺旋升降机24实现升降，能增加码垛机器人的作业空间范围；采用竹节式升降支撑托架可以在随着螺旋升降机24升降的同时对承载板26起到支撑作用，提高了装置的稳定性。 [0035] 所述控制器为PLC。 [0036] 所述地面17上安装有平行布置的滑轨18、齿条24，所述基座23上安装有侧移电机19、安装在侧移电机19上且与齿条24啮合的齿轮20，所述基座23与滑轨18滑动配合。所述侧移电机19与控制器相连。启动侧移电机19，驱使齿轮20转动，从而带动基座23在滑轨18的导向作用下滑动，以增大码垛机器人的作业范围。 [0037] 所述承载板26上安装有与控制器相连的位置传感器27、重力传感器28。本发明采用重力传感器28检测承载的重量，以防止超重；采用位置传感器27用以测量升降时的高度。 [0038] 所述节式升降支撑托架21包括固定在基座23上的底架21a、可沿着底架21a轴向滑动的若干个升降架21b，若干个升降架21b中处于最底部的升降架21b与底架21a轴向滑动配合，若干个升降架21b中处于最顶部的升降架21b与承载板26相连，若干个升降架21b中相邻的两个升降架21b之间轴向滑动配合。 [0039] 本发明的螺旋升降机有两种实施方式，分别如下： [0040] 实施例一： [0041] 如图3至图8所示，所述螺旋升降机24包括固定式底座、绕着固定式底座旋转的平台、驱动平台转动的升降电机25、安装在平台上的收纳盒6、存储在收纳盒6内的弹簧扁平带1、装在固定式底座内且与弹簧扁平带1配合构成螺旋柱体的齿型弹簧条2、安装在平台上用于束缚齿型弹簧条2升降或收缩运动的带轨道举升机构3、用于使弹簧扁平带1与齿型弹簧条2咬合的轨道导向架4。升降电机25驱使平台转动，进而带动带轨道举升机构3转动，带轨道举升机构3使齿型弹簧条2在带轨道举升机构3的导向作用下升降，并同步牵引弹簧扁平带1螺旋攀升，在轨道导向架4的挤推作用下弹簧扁平带1与齿型弹簧条2咬合并形成螺旋上升的柱体。 [0042] 所述弹簧扁平带1上沿着弹簧扁平带1的长度方向设有若干排均匀分布的带孔1a；所述齿型弹簧条2上均匀的设置有可与带孔1a对应咬合的齿2a。齿型弹簧条2在上升的过程中不断的使新的齿2a咬合进弹簧扁平带1上新的带孔1a内，即可实现螺旋柱体的不断攀升。 [0043] 所述带轨道举升机构3包括举升柱体3a，在举升柱体3a上沿着自身的轴线方向设有用于对齿型弹簧条2升降进行导向的且构成双排螺旋排列的限位滚柱3b。双排螺旋排列上的两个成对配合的限位滚柱3b之间的间距大于齿型弹簧条2的厚度。所述齿型弹簧条2在举升柱体3a的旋转力带动下沿着双排螺旋排列的限位滚柱3b向上提升。本发明采用了双排螺旋排列的限位滚柱3b对齿型弹簧条2进行升降的导向，有效的防止了齿型弹簧条2在升降过程中的晃动和错位，保证了运动的精确性和稳定性，这样才能使齿2a与带孔1a对应咬合。 [0044] 所述举升柱体3a安装在受力支撑桶体5上端，所述限位滚柱3b均可绕着与举升柱体3a的连接处转动。 [0045] 进一步的，所述限位滚柱3b为滚子轴承。 [0046] 所述固定式底座包括升降机构底座10、通过转动副竖直安装在升降机构底座10上端的受力支撑桶体5、用于限制齿型弹簧条2回转自由度的若干个固定托架11。本发明的固定托架11能防止齿型弹簧条2在升降的过程中进行回转，若齿型弹簧条2发生回转，会导致弹簧扁平带1与齿型弹簧条2只空转而不会有上升运动，即空转会导致无法实现升降功能。 [0047] 所述平台包括安装在固定式底座上端且与收纳盒6之间可相对自由转动的收纳盒托架7、安装在收纳盒托架7下端面的驱动力输入机构8。升降电机25驱使驱动力输入机构8，从而带动收纳盒托架7，即可带动带轨道举升机构3转动。 [0048] 所述驱动力输入机构8为蜗轮，所述升降电机25上安装有蜗杆29，所述蜗杆29与蜗轮配合实现动力传递。 [0049] 所述收纳盒托架7上端沿着圆周方向均匀的设置有若干个用于与收纳盒6底部配合的收纳盒底部轴承座14。所述收纳盒6的圆周方向上均匀的布置有若干个安装在收纳盒托架7上端的收纳盒外部轴承架13。这样的结构设计的好处是：保证收纳盒6可以随弹簧扁平带1的弹性力量随意转动。 [0050] 所述收纳盒托架7上开设有供齿型弹簧条2升降时穿过的让位槽15，这样才能保证齿型弹簧条2的升降运动与收纳盒托架7的回转运动不干涉，结构设计合理。 [0051] 所述轨道导向架4包括沿着圆周方向分布的若干个导向支架4a、安装在对应的导向支架4a上形成螺距与螺旋柱体相同且用以挤压弹簧扁平带1使弹簧扁平带1与齿型弹簧条2咬合的若干个卡块4b。所述卡块4b错开弹簧扁平带1上与齿型弹簧条2咬合部位并与弹簧扁平带1的外侧面相抵，利用卡块4b即可使弹簧扁平带1逐步靠近齿型弹簧条2并最终使弹簧扁平带1与齿型弹簧条2咬合在一起。 [0052] 进一步的，每个导向支架4a上安装的卡块4b数量为两个或者三个。 [0053] 所述齿型弹簧条2叠放成的柱形的轴线与受力支撑桶体5的轴线重合。本发明的齿型弹簧条2叠放在一起后，每一个螺距上的齿2a与相邻的螺距上的同位置的齿在竖直方向上重合，这样即齿型弹簧条2叠放在一起后的齿2a构成了一列列竖直排布的长条，再通过固定托架11卡在长条与长条之间，即可防止齿型弹簧条2在升降的过程中进行回转。 [0054] 所述螺旋柱体的上端连接有升降体顶部固定夹头9，升降体顶部固定夹头9的上端与承载板26相连。 [0055] 所述升降机构底座10的上端安装有固定座16。 [0056] 实施例二： [0057] 如图10至图13所示，所述螺旋升降机24包括固定式底座、绕着固定式底座旋转的平台、驱动平台转动的升降电机25、安装在平台上的收纳盒6、存储在收纳盒6内的弹簧扁平带1、装在固定式底座内且与弹簧扁平带1配合构成螺旋柱体的齿型弹簧条2、安装在平台上用于束缚齿型弹簧条2升降或收缩运动的带轨道举升机构3、用于使弹簧扁平带1与齿型弹簧条2咬合的轨道导向架4。升降电机25驱使平台转动，进而带动带轨道举升机构3转动，带轨道举升机构3使齿型弹簧条2在带轨道举升机构3的导向作用下升降，并同步牵引弹簧扁平带1螺旋攀升，在轨道导向架4的挤推作用下弹簧扁平带1与齿型弹簧条2咬合并形成螺旋上升的柱体。 [0058] 所述弹簧扁平带1上沿着弹簧扁平带1的长度方向设有若干排均匀分布的带孔1a；所述齿型弹簧条2上均匀的设置有可与带孔1a对应咬合的齿2a。齿型弹簧条2在上升的过程中不断的使新的齿2a咬合进弹簧扁平带1上新的带孔1a内，即可实现螺旋柱体的不断攀升。 [0059] 所述带轨道举升机构3包括举升柱体3a，在举升柱体3a上沿着自身的轴线方向设有用于对齿型弹簧条2升降进行导向的且构成双排螺旋排列的限位滚柱3b。双排螺旋排列上的两个成对配合的限位滚柱3b之间的间距大于齿型弹簧条2的厚度。所述齿型弹簧条2在举升柱体3a的旋转力带动下沿着双排螺旋排列的限位滚柱3b向上提升。本发明采用了双排螺旋排列的限位滚柱3b对齿型弹簧条2进行升降的导向，有效的防止了齿型弹簧条2在升降过程中的晃动和错位，保证了运动的精确性和稳定性，这样才能使齿2a与带孔1a对应咬合。 [0060] 所述举升柱体3a安装在受力支撑桶体5上端，所述限位滚柱3b均可绕着与举升柱体3a的连接处转动。 [0061] 进一步的，所述限位滚柱3b为滚子轴承。 [0062] 所述固定式底座包括升降机构底座10、通过转动副竖直安装在升降机构底座10上端的受力支撑桶体5。 [0063] 所述平台的下端设有与固定式底座的受力支撑桶体5相连且用以将处于叠放状态的齿型弹簧条2罩住的外罩架101。 [0064] 所述平台包括通过外罩架101安装在固定式底座上端且与收纳盒6之间可相对自由转动的收纳盒托架7、安装在收纳盒托架7下端面的驱动力输入机构8。升降电机25驱使驱动力输入机构8，从而带动收纳盒托架7，即可带动带轨道举升机构3转动。 [0065] 所述驱动力输入机构8为蜗轮，所述升降电机25上安装有蜗杆29，所述蜗杆29与蜗轮配合实现动力传递。 [0066] 所述收纳盒托架7上端沿着圆周方向均匀的设置有若干个用于与收纳盒6底部配合的收纳盒底部轴承座14。所述收纳盒6的圆周方向上均匀的布置有若干个安装在收纳盒托架7上端的收纳盒外部轴承架13。这样的结构设计的好处是：保证收纳盒6可以随弹簧扁平带1的弹性力量随意转动。 [0067] 所述轨道导向架4包括与带轨道举升机构3同轴分布且呈非封闭环状的外架4c、沿着外架4c的内侧壁均匀螺旋分布且螺距与螺旋柱体的螺距相同的若干个挡块4d。 [0068] 进一步的，所述挡块4d错开弹簧扁平带1上与齿型弹簧条2咬合部位并与弹簧扁平带1的外侧面相抵，利用挡块4d即可使弹簧扁平带1逐步靠近齿型弹簧条2并最终使弹簧扁平带1与齿型弹簧条2咬合在一起。 [0069] 所述外架4c上设有缺口102，在轨道导向架4转动的过程中，处于收纳盒6内的弹簧扁平带1可穿过缺口102进入到轨道导向架4内，从而与齿型弹簧条2进行咬合，结构设计合理，不会在运动过程中造成干涉。 [0070] 所述齿型弹簧条2叠放成的柱形的轴线与受力支撑桶体5的轴线重合。本发明的齿型弹簧条2叠放在一起后，每一个螺距上的齿2a与相邻的螺距上的同位置的齿在竖直方向上重合，这样即齿型弹簧条2叠放在一起后的齿2a构成了一列列竖直排布的长条。 [0071] 所述螺旋柱体的上端连接有升降体顶部固定夹头9，升降体顶部固定夹头9的上端与承载板26相连。 [0072] 工作时，当码垛机器人的码垛高度需要调整时，启动PLC，控制升降电机25转动，驱使弹簧扁平带1与齿型弹簧条2咬合在一起，从而将码垛机器人托起或者降下，当到达合适高度时，升降电机25制动，码垛机器人开始码垛；当码垛机器人需要横向移动式，启动侧移电机19，驱使齿轮20转动，从而使码垛机器人的横向位置发生变化，增大了码垛机器人的工作空间，灵活程度高。 [0073] 当码垛作业完成后，PLC控制升降电机25转动，将螺旋升降机降至最低，这样整体所占据的空间尺寸较小，节省空间。 |
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