一种狭小空间重载搬运机器人的制作方法

1.本发明属于搬运机器人领域，具体地说是一种狭小空间重载搬运机器人。


背景技术：

2.传统光纤行业中，光纤预制棒料主要依靠人工在各工序设备之间转运，工人劳动强度较大，搬运效率较低，且由于棒料较重因此搬运时安全性较低。另外由于预制棒料设备高度较高，上下转运棒料高度一般相当于二至三层楼的高度，无法从地面安装机械手等转运设备，再加上各工序工艺设备布置密集，预留机械手等设备安装空间狭小，因此须研发一种适应狭小空间、高空、重载自动化转运装置。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种狭小空间重载搬运机器人。
4.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
5.一种狭小空间重载搬运机器人，包括机器人横梁、轴向移动部件、部件安装板、回转部件及工件装载框架；所述轴向移动部件安装于所述部件安装板上、并沿着所述机器人横梁轴向移动，所述回转部件安装于所述部件安装板上，所述回转部件的输出端与用于装载工件的所述工件装载框架连接，所述工件装载框架具有通过回转部件驱动回转的自由度及随部件安装板沿机器人横梁轴向移动的自由度。
6.所述机器人横梁上分别安装有导轨及齿条；
7.所述轴向移动部件包括分别安装于所述部件安装板上的移动驱动组件及若干组与所述导轨配合使用的行走轮组件，所述移动驱动组件的输出端设有与所述齿条啮合的驱动齿轮，各组行走轮组件通过所述移动驱动组件的驱动作用下、分别沿对应的所述导轨轴向运动。
8.所述移动驱动组件包括轴向驱动电机及轴向驱动减速机，所述轴向驱动减速机安装于所述部件安装板上，所述轴向驱动减速机的输入端与所述轴向驱动电机的输出端连接、输出端与所述驱动齿轮连接。
9.每组所述行走轮组件均包括行走轮安装箱及分别安装于行走轮安装箱上的承重轮组、导向轮组，各所述行走轮安装箱分别安装于所述部件安装板上。
10.所述导向轮组分为底部导向轮组及侧向导向轮组，所述承重轮组在对应的所述导轨顶面上滚动，所述底部导向轮组在对应的所述导轨底面上滚动，所述侧向导向轮组在对应的所述导轨的远离所述机器人横梁的侧面上滚动。
11.所述部件安装板上安装有毛毡润滑轮及接油槽，所述毛毡润滑轮与所述齿条啮合，所述毛毡润滑轮内部设有用于向所述齿条输送润滑脂的孔道，该孔道与外接润滑脂源连接，所述接油槽设置于所述毛毡润滑轮的下方。
12.所述回转部件包括回转驱动电机、回转驱动减速机及蜗轮蜗杆减速机，所述蜗轮蜗杆减速机安装于所述部件安装板上，所述蜗轮蜗杆减速机的输出端作为回转部件的输出
端与所述工件装载框架连接，所述回转驱动减速机的输入端与所述回转驱动电机的输出端连接、输出端与所述蜗轮蜗杆减速机的输入端连接。
13.所述工件装载框架上设有若干组上下配合设置的工件悬挂座及工件固定组件，所述工件悬挂座安装于所述工件装载框架的上部，所述工件固定组件包括夹爪驱动电机、直线模组、气动夹爪及若干个夹持手指，所述夹爪驱动电机及直线模组分别安装于所述工件装载框架上，所述直线模组的输入端与所述夹爪驱动电机的输出端连接，所述直线模组的输出端与所述气动夹爪连接，各所述夹持手指分别与所述气动夹爪的输出端连接，所述气动夹爪与外接气源连接。
14.所述气动夹爪上安装有两个对称设置的夹持手指，每个所述夹持手指均安装有用于直接夹持工件的夹持块，两个对称设置的所述夹持手指上设有配合使用的检测光栅。
15.本发明还包括主安装梁及机器人横梁安装部件，所述机器人横梁安装部件包括上连接板、下连接板及机器人横梁连接座，所述上连接板设置于所述主安装梁上侧，所述下连接板设置于所述主安装梁下侧，所述上连接板及下连接板之间通过若干组螺栓a连接、并将所述主安装梁夹住，所述机器人横梁连接座的上端与所述下连接板之间通过若干组螺栓b连接、下端与所述机器人横梁固接，所述上连接板上设有两个调节座a，所述调节座a上设有调节螺钉a，所述主安装梁上与所述调节螺钉a配合使用的定位座，各所述调节螺钉a的一端分别与邻近的所述定位座抵接，所述下连接板上设有两个调节座b，所述调节座b上设有调节螺钉b，所述调节螺钉b的一端分别与所述主安装梁抵接。
16.本发明的优点与积极效果为：
17.1.本发明可与其余物流设备对接，完成对接上料、搬运和对接位置自动修正，可实现高精度对接，提高了作业效率和降低废品率，可适应狭小有限空间，适应高空作业，能够装载重量大的工件，可对应不同的预制棒料，使工件半成品和成品分列不同物流通道，逻辑清晰，自动化程度高；
18.2.本发明可兼容目前所有类型的光纤预制棒料，能够识别不同长度、不同规格的预制棒料，能够解决较长棒料下端机械手夹持时因生产工艺不同而产生的上下不同轴问题；
19.3.本发明机器人整套设备耐腐蚀、与工件接触部件耐高温，使用稳定可靠，安装维护简单方便。
附图说明
20.图1为本发明的主体的立体结构示意图；
21.图2为本发明的主体的主视结构示意图；
22.图3为本发明的部件安装板顶面上的设置结构示意图；
23.图4为本发明的部件安装板底面上的设置结构示意图；
24.图5为本发明的行走轮组件的设置结构示意图；
25.图6为本发明的工件装载框架的设置结构示意图；
26.图7为本发明的夹持手指的设置结构示意图；
27.图8为本发明的上连接板、下连接板及机器人横梁连接座的设置结构示意图；
28.图9为本发明的机器人横梁上侧的设置结构示意图；
29.图10为图1的a处放大图。
30.图中：1为机器人横梁、2为部件安装板、3为工件装载框架、4为导轨、5为驱动齿轮、6为轴向驱动电机、7为轴向驱动减速机、8为行走轮安装箱、9为承重轮组、10为导向轮组、1001为底部导向轮组、1002为侧向导向轮组、11为毛毡润滑轮、12为接油槽、13为回转驱动电机、14为回转驱动减速机、15为蜗轮蜗杆减速机、16为工件悬挂座、17为夹爪驱动电机、18为直线模组、19为气动夹爪、20为夹持手指、21为夹持块、22为检测光栅、23为上连接板、2301为调节座a、24为下连接板、2401为调节座b、25为机器人横梁连接座、26为行走轮安装箱连接座、27为密封条、001为主安装梁、0011为定位座、002为辅安装梁、003为支撑斜梁、004为立柱。
具体实施方式
31.下面结合附图1-10对本发明作进一步详述。
32.一种狭小空间重载搬运机器人，如图1-5所示，本实施例中包括机器人横梁1、轴向移动部件、部件安装板2、回转部件及工件装载框架3。轴向移动部件安装于部件安装板2上、并沿着机器人横梁1轴向移动，回转部件安装于部件安装板2上，回转部件的输出端与用于装载工件的工件装载框架3连接，工件装载框架3具有通过回转部件驱动回转的自由度及随部件安装板2沿机器人横梁1轴向移动的自由度。
33.具体而言，如图3-5和图9所示，本实施例中机器人横梁1左右两侧上分别安装有导轨4，机器人横梁1的底面上安装有齿条(图中未示出)；轴向移动部件包括分别安装于部件安装板2上的移动驱动组件及若干组与导轨4配合使用的行走轮组件，移动驱动组件的输出端设有与齿条啮合的驱动齿轮5，各组行走轮组件通过移动驱动组件的驱动作用下、分别沿对应的导轨4轴向运动。
34.具体而言，如图3和图4所示，本实施例中移动驱动组件包括轴向驱动电机6及轴向驱动减速机7，轴向驱动减速机7安装于部件安装板2底面上，轴向驱动减速机7的输入端与轴向驱动电机6的输出端连接、输出端与驱动齿轮5连接。本实施例中轴向驱动电机6采用市购的绝对值编码器伺服驱动电机，轴向驱动减速机7采用市购的高精密同轴型行星减速机，轴向驱动电机6与外接控制器连接。
35.具体而言，如图3、图5及图9所示，本实施例中行走轮组件共设有四组，每两组分别与同一个导轨4配合使用，每组行走轮组件均包括行走轮安装箱8及分别安装于行走轮安装箱8上的承重轮组9、导向轮组10，各行走轮安装箱8分别安装于部件安装板2顶面上的行走轮安装箱连接座26上。导向轮组10分为底部导向轮组1001及侧向导向轮组1002，承重轮组9在对应的导轨4顶面上滚动，底部导向轮组1001在对应的导轨4底面上滚动，侧向导向轮组1002在对应的导轨4的远离机器人横梁1的侧面上滚动。导向轮组10设有预设偏心量，通过导向轮组10的设置，能够自适应机器人横梁上导轨4安装时产生的微观偏差；承重轮组9及导向轮组10可预留人工调整结构，以方便调整；承重轮组9、底部导向轮组1001及侧向导向轮组1002的设置尺寸结构相同，便于维护更换。
36.具体而言，如图3和图4所示，本实施例中部件安装板2上安装有毛毡润滑轮11及接油槽12，毛毡润滑轮11与齿条啮合，毛毡润滑轮11内部设有用于向齿条输送润滑脂的孔道，该孔道与外接润滑脂源连接，接油槽12设置于毛毡润滑轮11的下方。通过与外接润滑脂源
连接的毛毡润滑轮11可方便地对齿条进行润滑，以保证齿条的使用寿命。接油槽12用于接取从毛毡润滑轮11滴落的润滑脂。部件安装板2顶面上还安装有若干密封条27，以避免润滑脂顺部件安装板2边沿流下落入工件上。
37.具体而言，如图4所示，本实施例中回转部件包括回转驱动电机13、回转驱动减速机14及蜗轮蜗杆减速机15，蜗轮蜗杆减速机15安装于部件安装板2底面上，蜗轮蜗杆减速机15的输出端作为回转部件的输出端与工件装载框架3的上端中部连接，回转驱动减速机14的输入端与回转驱动电机13的输出端连接、输出端与蜗轮蜗杆减速机15的输入端连接。本实施例中回转驱动电机13采用市购的绝对值编码器伺服电机，回转驱动减速机14采用市购的高精密行星减速机，蜗轮蜗杆减速机15采用市购的重载型蜗轮蜗杆减速机，部件安装板2底面上还安装有用于检测蜗轮蜗杆减速机15连接的工件装载框架3的回转位置的接触开关，回转驱动电机13与接触开关均与外接控制器连接。
38.具体而言，如图6和图7所示，本实施例中工件装载框架3上设有两组上下配合设置的工件悬挂座16及工件固定组件，每组配合设置的工件悬挂座16及工件固定组件分别用于竖直装载一个工件，工件悬挂座16安装于工件装载框架3的上部，用于使工件上端挂在工件悬挂座16上；工件固定组件包括夹爪驱动电机17、直线模组18、气动夹爪19及夹持手指20，夹爪驱动电机17及直线模组18分别安装于工件装载框架3上，直线模组18的输入端与夹爪驱动电机17的输出端连接，直线模组18输出端与气动夹爪19连接，各夹持手指20分别与气动夹爪19的输出端连接，气动夹爪19上安装有两个对称设置的夹持手指20，每个夹持手指20均安装有用于直接夹持工件下端的夹持块21，两个对称设置的夹持手指20上设有配合使用的检测光栅22，气动夹爪19与外接气源连接。本实施例中夹爪驱动电机17采用市购的绝对值编码器伺服电机，直线模组18、气动夹爪19及检测光栅22均为市购产品，夹爪驱动电机17与检测光栅22均与外接控制器连接，外接控制器通过控制外接气源进而控制气动夹爪19动作。检测光栅22的设置，用于检测工件有无及工件下端是否到位，测量区域大，避免由于工件过长引起的偏差及产生的检测失效。通过夹爪驱动电机17及直线模组18的配合设置，可根据不同长度尺寸的工件，调整气动夹爪19的高度位置，使气动夹爪19上的夹持手指20准确夹住工件下端。
39.具体而言，如图1、图2及图8-10所示，本实施例中本发明还包括主安装梁001及机器人横梁安装部件，主安装梁001通过多个辅安装梁002及支撑斜梁003分别安装于多个立柱004上，机器人横梁安装部件包括上连接板23、下连接板24及机器人横梁连接座25，上连接板23设置于主安装梁001上侧，下连接板24设置于主安装梁001下侧，上连接板23及下连接板24之间通过若干组螺栓a连接、并将主安装梁001夹住，螺栓a均设置于主安装梁001的外侧，机器人横梁连接座25的上端与下连接板24之间通过若干组螺栓b连接、下端与机器人横梁1固接，上连接板23上设有两个调节座a 2301，调节座a 2301上设有调节螺钉a，主安装梁001上与调节螺钉a配合使用的定位座0011，各调节螺钉a的一端分别与邻近的定位座0011抵接，下连接板24上设有两个调节座b 2401，调节座b 2401上设有调节螺钉b，调节螺钉b的一端分别与主安装梁001抵接。通过调节各调节螺钉a与定位座0011抵接，进而调节上连接板23、下连接板24及机器人横梁连接座25构成的整体在主安装梁001上的轴向位置。通过调节各调节螺钉b与主安装梁001抵接，进而调节上连接板23、下连接板24及机器人横梁连接座25构成的整体在主安装梁001上的径向位置。通过调节螺钉a及螺栓b，进而可调节上
连接板23、下连接板24及机器人横梁连接座25构成的整体的高度，进而调节机器人横梁1的高度位置。通过依次调节上连接板23、下连接板24及机器人横梁连接座25构成的整体的高度及在主安装梁001上的轴向位置与径向位置，可使主安装梁001与机器人横梁1之间准确稳定连接，安装连接时调整方便。
40.工作原理：
41.使用时，将工件上端挂在工件悬挂座16上，根据工件的长度尺寸，调整气动夹爪19的高度位置，使气动夹爪19上的夹持手指20准确夹住工件下端；通过上下配合设置的工件悬挂座16及工件固定组件，可使工件竖直装载在工件装载框架3上，能够装载重量大的工件，适应狭小有限空间及高空作业使用；通过轴向移动部件的设置，使工件装载框架3可稳定沿着机器人横梁1的轴向移动；通过回转部件的设置，可使工件装载框架3进行稳定地回转；通过依次调节上连接板23、下连接板24及机器人横梁连接座25构成的整体的高度及在主安装梁001上的轴向位置与径向位置，可使主安装梁001与机器人横梁1之间准确稳定连接，安装连接时调整方便。

技术特征：
1.一种狭小空间重载搬运机器人，其特征在于：包括机器人横梁(1)、轴向移动部件、部件安装板(2)、回转部件及工件装载框架(3)；所述轴向移动部件安装于所述部件安装板(2)上、并沿着所述机器人横梁(1)轴向移动，所述回转部件安装于所述部件安装板(2)上，所述回转部件的输出端与用于装载工件的所述工件装载框架(3)连接，所述工件装载框架(3)具有通过回转部件驱动回转的自由度及随部件安装板(2)沿机器人横梁(1)轴向移动的自由度。2.根据权利要求1所述的狭小空间重载搬运机器人，其特征在于：所述机器人横梁(1)上分别安装有导轨(4)及齿条；所述轴向移动部件包括分别安装于所述部件安装板(2)上的移动驱动组件及若干组与所述导轨(4)配合使用的行走轮组件，所述移动驱动组件的输出端设有与所述齿条啮合的驱动齿轮(5)，各组行走轮组件通过所述移动驱动组件的驱动作用下、分别沿对应的所述导轨(4)轴向运动。3.根据权利要求2所述的狭小空间重载搬运机器人，其特征在于：所述移动驱动组件包括轴向驱动电机(6)及轴向驱动减速机(7)，所述轴向驱动减速机(7)安装于所述部件安装板(2)上，所述轴向驱动减速机(7)的输入端与所述轴向驱动电机(6)的输出端连接、输出端与所述驱动齿轮(5)连接。4.根据权利要求2所述的狭小空间重载搬运机器人，其特征在于：每组所述行走轮组件均包括行走轮安装箱(8)及分别安装于行走轮安装箱(8)上的承重轮组(9)、导向轮组(10)，各所述行走轮安装箱(8)分别安装于所述部件安装板(2)上。5.根据权利要求4所述的狭小空间重载搬运机器人，其特征在于：所述导向轮组(10)分为底部导向轮组(1001)及侧向导向轮组(1002)，所述承重轮组(9)在对应的所述导轨(4)顶面上滚动，所述底部导向轮组(1001)在对应的所述导轨(4)底面上滚动，所述侧向导向轮组(1002)在对应的所述导轨(4)的远离所述机器人横梁(1)的侧面上滚动。6.根据权利要求2所述的狭小空间重载搬运机器人，其特征在于：所述部件安装板(2)上安装有毛毡润滑轮(11)及接油槽(12)，所述毛毡润滑轮(11)与所述齿条啮合，所述毛毡润滑轮(11)内部设有用于向所述齿条输送润滑脂的孔道，该孔道与外接润滑脂源连接，所述接油槽(12)设置于所述毛毡润滑轮(11)的下方。7.根据权利要求1所述的狭小空间重载搬运机器人，其特征在于：所述回转部件包括回转驱动电机(13)、回转驱动减速机(14)及蜗轮蜗杆减速机(15)，所述蜗轮蜗杆减速机(15)安装于所述部件安装板(2)上，所述蜗轮蜗杆减速机(15)的输出端作为回转部件的输出端与所述工件装载框架(3)连接，所述回转驱动减速机(14)的输入端与所述回转驱动电机(13)的输出端连接、输出端与所述蜗轮蜗杆减速机(15)的输入端连接。8.根据权利要求1所述的狭小空间重载搬运机器人，其特征在于：所述工件装载框架(3)上设有若干组上下配合设置的工件悬挂座(16)及工件固定组件，所述工件悬挂座(16)安装于所述工件装载框架(3)的上部，所述工件固定组件包括夹爪驱动电机(17)、直线模组(18)、气动夹爪(19)及若干个夹持手指(20)，所述夹爪驱动电机(17)及直线模组(18)分别安装于所述工件装载框架(3)上，所述直线模组(18)的输入端与所述夹爪驱动电机(17)的输出端连接，所述直线模组(18)的输出端与所述气动夹爪(19)连接，各所述夹持手指(20)分别与所述气动夹爪(19)的输出端连接，所述气动夹爪(19)与外接气源连接。
9.根据权利要求8所述的狭小空间重载搬运机器人，其特征在于：所述气动夹爪(19)上安装有两个对称设置的夹持手指(20)，每个所述夹持手指(20)均安装有用于直接夹持工件的夹持块(21)，两个对称设置的所述夹持手指(20)上设有配合使用的检测光栅(22)。10.根据权利要求1所述的狭小空间重载搬运机器人，其特征在于：还包括主安装梁(001)及机器人横梁安装部件，所述机器人横梁安装部件包括上连接板(23)、下连接板(24)及机器人横梁连接座(25)，所述上连接板(23)设置于所述主安装梁(001)上侧，所述下连接板(24)设置于所述主安装梁(001)下侧，所述上连接板(23)及下连接板(24)之间通过若干组螺栓a连接、并将所述主安装梁(001)夹住，所述机器人横梁连接座(25)的上端与所述下连接板(24)之间通过若干组螺栓b连接、下端与所述机器人横梁(1)固接，所述上连接板(23)上设有两个调节座a(2301)，所述调节座a(2301)上设有调节螺钉a，所述主安装梁(001)上与所述调节螺钉a配合使用的定位座(0011)，各所述调节螺钉a的一端分别与邻近的所述定位座(0011)抵接，所述下连接板(24)上设有两个调节座b(2401)，所述调节座b(2401)上设有调节螺钉b，所述调节螺钉b的一端分别与所述主安装梁(001)抵接。

技术总结
本发明属于搬运机器人领域，具体地说是一种狭小空间重载搬运机器人，包括机器人横梁、轴向移动部件、部件安装板、回转部件及工件装载框架；轴向移动部件安装于部件安装板上并沿着机器人横梁轴向移动，回转部件安装于部件安装板上，回转部件的输出端与用于装载工件的工件装载框架连接、并带动工件装载框架回转。通过轴向移动部件的设置，使工件装载框架可稳定沿着机器人横梁的轴向移动；通过回转部件的设置，可使工件装载框架稳定进行回转。本发明可适应狭小有限空间，适应高空作业，能够装载重量大的工件，可兼容目前所有类型的光纤预制棒料，能够识别不同长度、不同规格的预制棒料，使用稳定可靠，安装维护简单方便。安装维护简单方便。安装维护简单方便。


技术研发人员：李庆杰 崔波 林浩然 蔡勇 崔世超 胡宪委 张守健
受保护的技术使用者：沈阳新松机器人自动化股份有限公司
技术研发日：2022.01.21
技术公布日：2023/7/31