一种垂直式多关节机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种垂直式多关节机器人。

背景技术：

在发达国家中，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机器人发展前景及未来的发展方向。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。

在零部件组装特别是流水线加工的时候，需要把在不同工位上或者流水线上的工件移动或调换位置，例如在抛光机加工中，需要把流水线上的待抛光工件抓取至抛光机中，或者需要把已经抛光完毕的工件抓取至集装盒。在进行这个操作时，现有技术采用的机器人一般有两种，一种是设置在抛光机之外的，通过机械臂弯曲延伸至抛光机的内部来抓取工件，然而这种机器人的机械臂比较长，伸进和退出抛光机的过程中，由于机械臂的弯曲拱起，占用的纵向空间比较大，而且机械人设置在抛光机外部，整体占用空间非常大；另外一种是设置在抛光机内部的，把机器人放置在抛光工位（取料区）和集装盒（放料区）之间，通过设置有水平转臂以实现在机器人的两侧进行取料和放料，然而由于机械臂需要在水平方向转动，即将物料获取部设在水平转臂的一端，然后水平转臂以水平转臂的另一端为支点，以水平转臂本身为半径在一定的范围内转动进行取料和放料，水平转臂扫过的范围为一个位于水平面上的扇形，因此，在水平方向占用的空间比较大，限制了一台抛光机的抛光工位数量，从而限制了工作效率。另外，现有的机器人取料和放料时不够稳定，抓取工件和放下工件不够精确；抛光机在对工件进行抛光时，工件一般是水平放置的，而把抛光完毕的工件取出时，为了避免工件层叠和便于集装，现需要把抛光后的工件立起来依次摆放，而现有的机器人无法满足这种需求。

技术实现要素：

针对现有技术存在上述技术问题，本发明提供一种整体结构紧凑灵活，并且能够减少占用空间，取起工件和放下工件均比较稳定精确，能够不同角度取料和放料的垂直式多关节机器人。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

提供一种垂直式多关节机器人，包括支撑座、角摆臂、竖立臂、用于取起或放置工件的取料机构和用于调节取料机构的朝向的调节机构，取料机构与所述调节机构固定连接，所述调整机构连接在所述竖立臂的下端部，所述竖立臂的上端部与所述角摆臂的一端部连接，且所述竖立臂始终保持竖直；所述角摆臂的另一端部与所述支撑座连接，所述角摆臂能够相对所述支撑座在同一竖直面的预设角度范围内摆动，以带动竖立臂平移运动于外围取料区的上方和外围放料区的上方，进而带动取料机构到达外围取料区进行取料和到达外围放料区进行放料。

其中，所述取料机构为通过真空吸附的吸盘。

其中，所述吸盘包括四个呈矩形分布的吸嘴或吸盘包括五个吸嘴，其中四个吸嘴呈矩形分布的，另一个吸嘴位于矩形中心处。

其中，所述调节机构为转盘，所述转盘可转动连接在所述竖立臂的下端部用于使吸盘翻转。

其中，当所述吸盘位于外围取料区时，吸盘的朝向方位为竖直向下，当所述吸盘位于外围放料区时，所述吸盘的朝向方向为水平向前。

其中，所述竖立臂的下端部的侧方设置有凹陷部，所述转盘设置在所述凹陷部内。

其中，该垂直式多关节机器人还包括导轨，所述支撑座滑动连接在所述导轨的上方并能够在预设位置固定，所述角摆臂的上端部在预设角度范围内来回摆动于所述导轨的两侧。

其中，该垂直式多关节机器人还包括导轨和转动臂，所述支撑座滑动连接在所述导轨的下方并能够在预设位置固定，所述转动臂的一端部与所述角摆臂的远离支撑座的一端部可转动连接，所述转动臂的另一端部与所述竖立臂的上端部连接，所述转动臂的转动方向与所述角摆臂的摆动方向一致或相反。

其中，所述导轨通过支架架设在外围设备的上方，所述支架与外围设备固定连接。

本发明的有益效果：

本发明的一种垂直式多关节机器人，使用时，把本发明的机器人安装至外围使用设备中，角摆臂绕与支撑座的连接处摆动，从而带动始终保持垂直的竖立臂在同一竖直面上平移往返运动，并同时实现上升和下降动作，进而带动取料机构在同一竖直面往返运动于外围取料区和外围放料区之间进行取料和放料，并且通过调整机构可以从不同的角度取起工件和不同角度摆放工件。与现有技术相比，本发明的整体结构比较紧凑灵活，能够在同一竖直面进行取料和放料，减少了机器人在横向和纵向的占用空间，外围使用设备留有更多的操作空间，大大提高了工作效率；竖立臂一直保持垂直的状态，并且是平移运动的，使得抓取机构在取料和放料时，都比较稳定精确。

附图说明

图1为实施例1中的一种垂直式多关节机器人安装在外围使用设备中时的结构示意图。

图2为实施例1中的一种垂直式多关节机器人第一工作状态下的结构示意图。

图3为实施例1中的一种垂直式多关节机器人第二工作状态下的结构示意图。

图4为实施例2中的一种垂直式多关节机器人安装在外围使用设备中时的结构示意图。

图5为实施例2中的一种垂直式多关节机器人的结构示意图。

图6为实施例2中的一种垂直式多关节机器人第一工作状态下的结构示意图。

图7为实施例2中的一种垂直式多关节机器人第二工作状态下的结构示意图。

图8为实施例2中的一种垂直式多关节机器人第三工作状态下的结构示意图。

附图标记：

图1至3中包括：

导轨1、支架2、支撑座3、角摆臂4、转动臂5、竖立臂6、转盘7、吸盘8；

外围使用设备9、取料区10、放料区11、控制装置12、工件13。

图4至8中包括：

导轨14；支撑座15；角摆臂16；竖立臂17；转盘18；吸盘19；

外围使用设备20、取料区21、放料区22；控制装置23；工件24。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图对本发明进行详细说明。

实施例1

本实施例的一种垂直式多关节机器人，如图1至3所示，导轨1、支撑座3、角摆臂4、转动臂5、竖立臂6、转盘7和吸盘8，导轨1通过支架2架设在外围使用设备9的上方，支架2与外围使用设备9固定连接，支撑座3滑动连接在导轨1的下方并能够在预设位置固定，角摆臂4的上端部与支撑座3连接，角摆臂4能够绕与支撑座3的连接处在同一竖直面的预设角度范围内摆动，转动臂5的上端部与角摆臂4的下端部可转动连接，转动臂5的下端部与竖立臂6的上端部连接，转动臂5的转动方向与角摆臂4的摆动方向一致或相反用于控制竖立臂6的上升和下降，竖立臂6始终保持竖直，转盘7可转动连接在竖立臂6的下端部用于使吸盘8翻转，吸盘8与转盘7固定连接用于吸取或放置工件13。其中，当吸盘8位于外围取料区10时，吸盘8的朝向方位为竖直向下，当吸盘8位于外围放料区11时，吸盘8的朝向方向为水平向前。吸盘8为真空吸盘8，吸盘8包括五个吸嘴，其中四个吸嘴呈矩形分布的，一个吸嘴位于矩形中心，吸附力度均匀。

使用时，通过外围控制装置12来设置角摆臂4的摆动速度和摆动角度，设置转盘7转动的时间和角度等数据，如图3所示，把本实施例的机器人通过支架2安装至外围使用设备9（可以为抛光机或其它加工中心）的上方，角摆臂4绕与支撑座3的连接处摆动，从而带动始终保持垂直的竖立臂6，在同一竖直面上往返于取料区10和放料区11，并同时通过转动臂5实现上升下降动作，进而带动吸盘8在同一竖直面往返运动于取料区10和放料区11之间。

具体的，取料时，位置如图2所示，吸盘8垂直向下吸取水平放置的工件13，取料后角摆臂4绕与支撑座3的连接处逆时针摆动，从而带动始终保持垂直的竖立臂6，在同一竖直面上向右上方运动，到达适当位置后，角摆臂4顺时针转动，转动臂5同时转动带动竖立臂6向下运动，位置如图3所示，以使工件13立起来摆放在放料区11。与现有技术相比，本实施例的垂直式多关节机器人整体结构比较紧凑灵活，能够在同一竖直面进行取料和放料，减少了传统机器人的水平转动的机械臂，因此能够减少机器人在横向和纵向的占用空间，大大提高了工作效率。吸盘8通过转盘7可以实现转动，可以水平方向吸取水平放置的工件13，而放下工件13时，转动吸盘8把工件13立起来摆放。而且采用了吊装式的布局，比较方便取料，更加优化了整体的空间使用，又由于设置了转动臂5，吸盘8抓取不同大小的产品时，都不会与机器人的各个关节发生干涉，因此该机器人能够使用于大小不同的工件13的抓取。竖立臂6一直保持垂直的状态，并且是平移运动的，使得吸盘8在取料和放料时，都比较稳定精确。

实施例2

本实施例的一种垂直式多关节机器人，如图4至图8所示，与实施例不同之处，主要是本实施例的导轨14没有支架，而是直接安装在取料区21和放料区22之间的，且支撑座15是安装在导轨14的上方，另外各个关节的形状也不同。具体的结构包括导轨14、支撑座15、角摆臂16、竖立臂17、转盘18和吸盘19，支撑座15与导轨14滑动连接并能够在预设位置固定，角摆臂16下端部与支撑座15铰接并连接支撑座15的后侧，角摆臂16的上端部在预设角度范围内并在竖直方向来回摆动于导轨14的两侧，竖立臂17的上端部与角摆臂16的上端部前侧连接，且竖立臂17始终保持竖直，竖立臂17的下端部的左侧方设置有凹陷部，转盘18可转动连接在在凹陷部内用于使吸盘19翻转，吸盘19为真空吸盘19，吸盘19包括四个呈矩形分布的吸嘴，吸盘19与转盘18固定连接用于吸取放置工件24。

使用时，通过外围控制装置23来设置角摆臂16的摆动速度和摆动角度，设置转盘18转动的时间和角度等数据，如图4、图5和图6所示，把本实施例的机器人安装至外围使用设备20（可以为抛光机或其它加工中心）中的取料区21和放料区22之间，角摆臂16绕与支撑座15的铰接处摆动，并往返运动于支撑座15两侧，从而带动始终保持垂直的竖立臂17，在同一竖直面上往返于支撑座15的两侧并同时实现上升下降动作，进而带动吸盘19在同一竖直面往返运动于取料区21和放料区22之间。

更具体的，如图6所示，当角摆臂16转至竖直位置时，转盘18驱动吸盘19朝向垂直下方，然后吸盘19在角摆臂16带动下运动至导轨14的左侧，吸盘19向左侧运动时同时向下靠近取料区21，然后驱动吸盘19吸取工件24，如图7所示；吸取工件24后，角摆臂16往反方向转动，当角摆臂16转至竖直位置时，转盘18驱动吸盘19转动朝向水平前方，然后吸盘19在角摆臂16带动下运动至导轨14的右侧，吸盘19向右侧运动的同时向下靠近放料区22，然后驱动吸盘19停止吸气放开工件24，即可把工件24立起来放置，如图8所示。循环往复上述动作。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。