龙门机器人的制作方法

本发明属于机电自动化领域，尤其涉及一种龙门机器人。

背景技术：

码垛技术是物流自动化技术领域的一门新兴技术，所谓码垛就是将一件件物料按照一定模式的堆码城垛，以便实现物料的搬运、装卸、运输、存储等物流活动。传统的轮胎码垛搬运自动化程度低，人工劳动强度大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种为提高自动化程度的龙门机器人。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：龙门机器人，包括左右平行间隔设置的两根纵梁、设于两根纵梁之间的横梁组件总成、可左右横向移动的横走滑座、升降机构、活动节总装和抓手，所述纵梁下侧设有支柱，纵梁设有前后延伸的纵向轨道面，所述横梁组件总成包括左右间隔设置的两滚轮座、设于两滚轮座之间的横梁组件和驱动装置，滚轮座设有支撑滚轮，左侧滚轮座的支撑滚轮沿左侧纵梁的纵向轨道面滚动，右侧滚轮座的支撑滚轮沿右侧纵梁的纵向轨道面滚动；所述横梁组件设有主轨道面和副轨道面，主轨道面和副轨道面均为左右延伸，副轨道面垂直或者倾斜于主轨道面设置；横梁组件上设有由所述驱动装置带动并可左右横向移动的横走滑座，横走滑座包括滑座架，滑座架上设有可沿主轨道面左右方向滚动的主导向支撑滚轮、可沿副轨道面左右方向滚动的副导向支撑滚轮、提升电机和由提升电机带动的提升带轮，提升带轮上设有提升带；所述升降机构包括由提升带带动的升降架，所述升降架设有一个同步带轮a，一根绕过同步带轮a的同步带a的两端分别连接抓手固定座、横走滑座；

活动节总装包括用于连接抓手的抓手固定座，

所述抓手包括与抓手固定座固定连接的电机座、设置在电机座上的抓手电机、由抓手电机带动的滚珠丝杠机构、由滚珠丝杠机构中的丝母带动并可上下移动的内支撑架、与电机座固定连接的外支撑架以及环绕外支撑架依次间隔设置的数个主夹持架，内支撑架和外支撑架均为竖向设置，主夹持架包括竖向设置的外撑杆、均铰接于外撑杆径向内侧且上下间隔的两个连杆和一根支撑杆，连杆与内支撑架铰接且两者的铰接轴线横向延伸，连杆的径向内端由内支撑架带动并可上下移动，支撑杆一端铰接于主夹持架中下侧连杆的中部、另一端与外套管铰接连接。

滑座架上还设有滑座导向轮，升降架对应滑座导向轮设有竖向的主导向轨道面，所述滑座导向轮可沿主导向轨道面上下滚动。

抓手固定座设有活动节导向轮，升降架对应活动节导向轮设有竖向的副导向轨道面，活动节导向轮可沿副导向轨道面上下滚动。

横梁组件包括横梁和分别设于横梁上侧、下侧的两根轨道梁，轨道梁为方钢或者方管，上侧轨道梁的顶面为所述主轨道面，两轨道梁的后侧面均为所述副轨道面，所述主导向支撑滚轮的轮轴前后水平延伸并设于主轨道面的上侧，所述副导向支撑滚轮至少设置一组，一组副导向支撑滚轮至少包含上下两个副导向支撑滚轮，副导向支撑滚轮的轮轴竖向延伸，上侧副导向支撑滚轮设于上侧轨道梁的副轨道面的后侧，下侧副导向支撑滚轮设于下侧轨道梁的副轨道面的后侧。

所述外支撑架为竖直设置的外套管，外套管对应每个主夹持架均设置两个过孔，过孔竖向延伸；内支撑架为插入外套管的内杆，内杆与滚珠丝杠机构中的丝母固定连接，在内杆上上下间隔地设置两连接块，主夹持架中的两连杆分别穿插过外套管上相应的两过孔并分别与两连接块铰接。

本发明所述的龙门机器人，纵梁相当于x轴，横梁相当于y轴，升降机构相当于z轴，整个横梁组件总成可沿纵梁前后移动，横走滑座在带传动装置的带动下又可沿横梁左右横向移动，升降机构可在提升带的带动下上下移动，使得升降机构以及活动节总装均可以在x轴方向上前后移动，在y轴方向上左右横向移动，在z轴方向上上下移动，使活动节总装通过其抓手固定座固定连接的抓手也可以实现3轴移动。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是横梁组件总成的结构示意图；

图3是横走滑座的结构示意图；

图4是图3的左视图；

图5是图3的右视图；

图6横走滑座的立体图；

图7是升降机构的立体图；

图8是活动节总装的立体图；

图9是活动节总装与抓手的装配图；

图10是图9的左视图；

图11是横走滑座、升降机构和活动节总装的装配图；

图12是同步带轮a与同步带a的结构示意图；

图13是防护围栏的结构示意图；

图14是防护围栏的排布示意图；

图15是抓手的结构示意图；

图16是图14的俯视图；

图17是抓手的立体图；

图中：抓手电机1、联轴器2、电机座3、丝杠4、丝母5、过孔6、连杆7、外撑杆8、支撑杆9、连接块10、外支撑架11、内支撑架12、轮胎13、下极限感应片14、零点感应片15、接近开关16、支柱30、纵梁31、拖链支架32、纵向轨道面33、滚轮座34、轨道梁35、主轨道面35a、副轨道面35b、横梁36、升降机构37、活动节总装38、横走滑座39、防撞块安装板40、防撞块41、轮罩42、防撞块a43、支撑滚轮44、同步带电机45、同步带传动装置46、提升带轮47、横梁组件总成48、滑座架49、滑座导向轮50、副导向支撑滚轮51、主导向支撑滚轮52、提升电机53、提升带54、连接板55、工字钢56、升降架57、同步带轮a58、同步带a59、同步带连接块60、活动节导向轮61、吊座护罩62、抓手固定座63、抓手64、防护围栏65。

具体实施方式

由图1-图17所示的龙门机器人，包括左右平行间隔设置的两根纵梁31、设于两根纵梁31之间的横梁组件总成48、可左右横向移动的横走滑座39、升降机构37、活动节总装38和抓手64。

所述纵梁31下侧设有支柱30，纵梁31前后水平延伸，每根纵梁31的下侧均沿其纵向前后依次间隔地固设数个支柱30，所述纵梁31设有前后水平延伸的纵向轨道面33，纵梁31的纵向轨道面33为其顶面并且为水平面，纵梁31的前端上侧以及后端上侧均设有防撞块安装板40，防撞块安装板40的朝向纵梁31一侧的板面上设置防撞块41，防撞块41的材质为聚氨酯。左侧纵梁31的左上方以及右侧纵梁31的右上方均设有与纵梁31平行的拖链支架32，拖链支架32上设有拖链。

所述横梁组件总成48包括左右间隔设置的两滚轮座34、设于两滚轮座34之间的横梁组件和驱动装置，驱动装置为左右横向水平设置的同步带传动装置46。

所述滚轮座34上设有至少两个支撑滚轮44、带动其中一个支撑滚轮44的滚轮电机、罩在该滚轮座34上所有支撑滚轮44上侧的轮罩42和分别设在轮罩42前后两侧的两防撞块a43，滚轮电机为伺服电机，滚轮电机的输出轴对接其中一个支撑滚轮44的轮轴，支撑滚轮44的轮轴为左右水平延伸，左侧滚轮座34的支撑滚轮44设于左侧纵梁31的纵向轨道面33上侧并与之接触且沿左侧纵梁31的纵向轨道面33滚动，右侧滚轮座34的支撑滚轮44设于右侧纵梁31的纵向轨道面33上侧并与之接触且沿右侧纵梁31的纵向轨道面33滚动。

所述横梁组件设有主轨道面35a和副轨道面35b，主轨道面35a和副轨道面35b均为左右水平延伸，副轨道面垂直或者倾斜于主轨道面设置，横梁组件包括横梁36和分别间隔设于横梁36上侧、下侧的两根轨道梁35，轨道梁35为方钢或者方管，本实施例中，轨道梁35为方管，副轨道面垂直于主轨道面设置，上侧轨道梁35的顶面为所述主轨道面，主轨道面为水平面，两轨道梁35的后侧面均为所述副轨道面，副轨道面为竖直平面。

所述同步带传动装置46包括分别设置在两滚轮座34上的左右两同步带轮和同步带，同步带为绕过两同步带轮且收尾相接的闭环体，同步带左右水平设置并平行设于上侧轨道梁35的前侧，同步带包含均位于两同步带轮之间的两直线段部分，两直线段部分均左右水平延伸并上下间隔设置；其中一个滚轮座34上设有同步带电机45，同步带电机45通过减速器带动其中一个同步带轮的轮轴。

横梁36后侧设有与横梁36平行的拖链支架32，与横梁36平行的拖链支架32上设有拖链。

横梁组件上设有由驱动装置(同步带传动装置46)带动并可左右横向移动的横走滑座39，横走滑座39包括滑座架49，滑座架49与同步带传动装置46的同步带固定连接，滑座架49具体与同步带的其中一个直线段部分通过螺钉或者螺栓固定连接，滑座架49上设有可沿主轨道面左右方向滚动的主导向支撑滚轮52、可沿副轨道面左右方向滚动的副导向支撑滚轮51、提升电机53和由提升电机53带动的提升带轮47，提升带轮47上卷绕设有提升带54，滑座架49上还设有滑座导向轮50，滑座架49包括竖直设置的矩形框架，滑座导向轮50设于滑座架49前侧，主导向支撑滚轮52和副导向支撑滚轮51均设于滑座架49后侧，主导向支撑滚轮52至少左右间隔地设置两个，所述主导向支撑滚轮52的轮轴前后水平延伸并设于主轨道面的上侧且可沿主轨道面左右滚动，所述副导向支撑滚轮51至少设置一组，一组副导向支撑滚轮51至少包含上下两个副导向支撑滚轮51，副导向支撑滚轮51的轮轴竖直延伸，上侧副导向支撑滚轮51设于上侧轨道梁35的副轨道面的后侧并沿该副轨道面左右滚动，下侧副导向支撑滚轮51设于下侧轨道梁35的副轨道面的后侧并沿该副轨道面左右滚动，具体地，副导向支撑滚轮51左右间隔地设置两组，一组副导向支撑滚轮51包含上侧的一对副导向支撑滚轮51和一个间隔设于该对副导向支撑滚轮51下侧的副导向支撑滚轮51，所述上侧的一对副导向支撑滚轮51设于上侧轨道梁35的副轨道面的后侧，间隔设于该对副导向支撑滚轮51下侧的副导向支撑滚轮51设于下侧轨道梁35的副轨道面的后侧；在滑座架49的前侧左右间隔地设置两组所述滑座导向轮50，每组滑座导向轮50均包括上下间隔设置的两个滑座导向轮50；横走滑座39设有一个竖直的拖链支架32，该竖直的拖链支架32上设置拖链。滑座架49设有同步带连接块60。

所述升降机构37包括由提升带54带动升降的升降架57，升降架57设于滑座架49前侧，升降架57包括左右间隔的两工字钢56和均连接在两工字钢56之间的两连接板55构成的，两连接板上下间隔，提升带54端部垂落并通过螺钉或者螺栓固定连接升降架57(提升带54端部连接在其中一个连接板上即可)，工字钢56竖直设置并自带两个u型槽，升降架57对应滑座导向轮50设有竖向的主导向轨道面，所述滑座导向轮50可沿主导向轨道面上下滚动，具体地，横走滑座39上左右两组滑座导向轮50分别伸入两工字钢56的两个槽口朝向升降架57外的u型槽中，滑座导向轮50与相应u型槽的其中一个槽壁面接触且可沿该槽壁面上下滚动，与滑座导向轮50接触的u型槽的其中一个槽壁面为所述主导向轨道面，主导向轨道面竖直延伸；所述升降架57顶部还设有一个同步带轮a58。

活动节总装38包括用于连接抓手64的抓手固定座63，抓手固定座63左右间隔地设置两组活动节导向轮61，每组活动节导向轮61均包括上下间隔的两个活动节导向轮61，升降架57对应活动节导向轮61设有竖向的副导向轨道面，活动节导向轮61可沿副导向轨道面上下滚动，具体的，左右两组活动节导向轮61分别伸入左右两工字钢56的槽口朝向升降架57内的u型槽中，活动节导向轮61与相应u型槽的其中一个槽壁面接触且可沿该槽壁面上下滚动，与活动节导向轮61接触的u型槽的其中一个槽壁面为所述副导向轨道面，副导向轨道面竖直延伸；抓手固定座63也设有同步带连接块60，抓手固定座63的前侧设有吊座护罩62。

一根绕过同步带轮a58的同步带a59的两端分别连接抓手固定座63、横走滑座39，并且同步带a59的两端分别固定连接抓手固定座63的同步带连接块60、滑座架49的同步带连接块60，同步带a59的两端均低于同步带轮a。

更优地，在纵向相邻两立柱之间设有防护围栏65，两纵梁31前端的两立柱之间以及两纵梁31后端的两立柱之间也均设有防护围栏65。

抓手64结构如下：包括与抓手固定座63固定连接的电机座3、设置在电机座3上的抓手电机1、由抓手电机1带动的滚珠丝杠机构、由滚珠丝杠机构中的丝母5带动并可上下移动的内支撑架12、与电机座3固定连接的外支撑架11以及环绕外支撑架11沿圆周依次间隔均布设置的数个主夹持架。

电机座3通过螺栓或者焊接固设在抓手固定座63的前侧，吊座护罩62罩在抓手电机1的上侧。

所述滚珠丝杠机构包括竖直设置的丝杠4和装配在丝杠4上并可沿丝杠4上下移动的丝母5，抓手电机1的输出轴向下伸出，抓手电机1的输出轴通过联轴器2对接其下侧的丝杠4，抓手电机1为伺服电机，抓手电机1带动丝杠4转动时，丝母5沿丝杠4上下移动。

内支撑架12和外支撑架11均为竖向设置，所述外支撑架11为竖直设置的外套管，内支撑架12为插入外套管内的内管，内管为竖直设置。内管固定连接于丝母5的下侧，优选地，滚珠丝杠机构中的丝杠4底部插入内管顶部内，内管顶部间隔地套设在丝杠4底部外圈，外套管、内管以及丝杠三者同轴设置，内管间隔套设在丝杠4外圈并可上下移动。

电机座3固设在外套管上侧，外套管与电机座为螺栓连接或者法兰连接，所述滚珠丝杠机构也伸入外套管内。

外套管对应每个主夹持架均设置上下两个过孔6，过孔6竖直延伸，过孔6设置在外套管的管壁上与外套管的管内腔连通；与任一主夹持架对应的两过孔6为上下设置并分别与该主夹持架的上下两连杆相对应，本实施例中主夹持架围绕外夹持架沿圆周间隔均布设置四个，外套管对应四个主夹持架设置四对过孔6，内管与滚珠丝杠机构中的丝母5固定连接，在内管上上下间隔地设置两连接块10。

主夹持架结构如下：包括竖直设置的外撑杆8、均铰接于外撑杆8径向内侧且上下间隔平行的两个连杆7和一根支撑杆9，所述外撑杆8竖直设置，连杆7径向外端通过水平的销轴a与外撑杆8铰接，连杆7与内支撑架12通过铰接轴铰接且两者的铰接轴线横向水平延伸，连杆7的径向内端由内支撑架12带动并可上下移动，主夹持架中的上、下两连杆7分别与上、下两连接块10铰接，上侧连杆7与上侧连接块10的铰接点相应位于上侧过孔6内或者上侧过孔6内侧或者上侧过孔6外侧，下侧连杆7与下侧连接块10的铰接点相应位于下侧过孔6内或者下侧过孔6内侧或者下侧过孔6外侧，本实施例中，铰接轴为水平设置的销轴b，上侧连接块对应上侧连杆设有伸出相应上侧过孔6外的伸出部，上侧连杆通过铰接轴与上侧连接块的伸出部铰接，上侧连杆与上侧连接块之间的铰接点(或者铰接轴)位于相应上侧过孔外，下侧连接块对应下侧连杆设有伸出相应下侧过孔6外的伸出部，下侧连杆通过铰接轴与下侧连接块的伸出部铰接，下侧连杆与下侧连接块之间的铰接点(或者铰接轴)位于相应下侧过孔外，支撑杆9一端铰接于主夹持架中下侧连杆7的中部、另一端与外套管铰接连接，并且支撑杆9顶端(径向外端)通过销轴c铰接于主夹持架中下侧连杆7中部、底端(径向内端)通过销轴d铰接于与外套管的外壁面上，支撑杆9与外套管的铰接点低于下侧连接块10，销轴a、销轴b、销轴c和销轴d相互平行。当然，主夹持架中的上下两连杆7也可分别穿插过外套管上相应的两过孔6并通过两铰接轴分别与上下两连接块10铰接，此时，上侧连杆与上侧连接块的铰接点位于相应上侧过孔内侧，下侧连杆与下侧连接块的铰接点位于相应下侧过孔内侧。

上侧连接块对应所有主夹持架的上侧连杆均分别设有相应的伸出部，上侧连接块的伸出部一一对应地伸出各个上侧过孔外并分别与各个主夹持架的上侧连杆铰接，同理，下侧连接块对应所有主夹持架的下侧连杆均分别设有相应的伸出部，下侧连接块的伸出部一一对应地伸出各个下侧过孔外并分别与各个主夹持架的下侧连杆铰接。

所述丝母5或者上侧连接块10上设有下极限感应片14和零点感应片15，外支撑架11的顶部设有接近开关16，接近开关16、下极限感应片14、零点感应片15和抓手电机1均与控制器电连接。控制器图中未显示。

本发明所述的龙门机器人，纵梁31相当于x轴，横梁36相当于y轴，升降机构37相当于z轴，整个横梁组件总成48可沿纵梁31前后移动，横走滑座39在驱动装置的带动下又可沿横梁36左右横向移动，升降机构37可在提升带54的带动下上下移动，使得升降机构37以及活动节总装38均可以在x轴方向上前后移动，在y轴方向上左右横向移动，在z轴方向上上下移动，使活动节总装38通过其抓手固定座63固定连接的抓手64也可以实现3轴移动，工作时，抓手固定座63连接抓手64，抓手64用于夹持轮胎13，并对轮胎13进行码垛，抓手工作过程如下：丝母5带动内夹持架上下移动，主夹持架的两连杆7、外撑杆8和内支撑架12形成一个平行四边形连杆机构，在支撑杆9的约束下，外撑杆8可向径向内侧收缩或者向径向外侧扩张，外撑杆8竖向设置且可从上至下贯穿多个轮胎13，所有外撑杆8向径向外侧扩张并与所有轮胎13内沿接触并张紧，可通过张紧力夹住多个轮胎13，然后配合机器人本体，随抓手总装移至预定位置，完成对轮胎13码垛。