桁架机器人的制作方法

1.本实用新型涉及机械自动化技术领域，具体涉及桁架机器人。


背景技术：

2.桁架机器人广泛应用于数控机床的上下料系统，其使用的供料/存料系统多种多样，应用最广泛的是点阵式定制料盘，定制料盘是根据待加工零件外形在铝合金或塑料(pvc)板材上加工若干仿形槽，仿形槽以行列矩阵形式在料盘上均匀排列。取料过程中，人工先将待加工零件放置在定制料盘的仿形槽上，料盘上的仿形槽可使零件处于确定的位置和姿态，通过人工示教的方式设置处于料盘角点的待加工零件的位置，控制器根据行/列零件的数量以及角点的零件位置计算当前要抓取的零件位置，然后控制桁架机器人根据计算结果抓取待加工零件。这种定制化料盘在不同的待加工零件之间无法通用，且定制料盘的成本高、周期较长，增加了生产成本。


技术实现要素：

3.1、实用新型要解决的技术问题
4.针对定制化料盘在不同的待加工零件之间无法通用的技术问题，本实用新型提供了桁架机器人，它可适用于多种不同种类或者形状的物料，具有很高的通用性，省去了定制料盘的成本。
5.2、技术方案
6.为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案为：一种桁架机器人，包括本体和控制器，所述本体包括支撑架、z轴导轨、x轴导轨、机械臂以及拍照组件，所述z轴导轨设置在所述支撑架的一端，所述x轴导轨设置在所述支撑架的另一端，所述机械臂设置在z轴导轨上，且机械臂分别沿z轴方向和y轴方向移动，所述x轴导轨设有沿x轴方向移动的料盘，所述支撑架上还设有拍照组件，所述拍照组件用于对料盘上的待加工物料进行拍照分析并将分析数据输送给控制器，所述控制器分别控制机械臂、料盘和拍照组件运动。
7.可选的，所述机械臂包括滑座和y轴导轨，所述滑座安装在z轴导轨上并沿z轴方向移动，所述y轴导轨安装在滑座上并沿y轴方向移动，y轴导轨靠近料盘的端部设有抓取组件。
8.可选的，所述抓取组件包括基座、第一转台、第二转台、第一夹爪和第二夹爪，所述基座安装在y轴导轨远离滑座的一端，所述第一转台转动安装在基座上，所述第一转台的旋转轴线与y轴导轨平行或者重合，所述第二转台转动安装在第一转台上，所述第二转台的转轴轴线与第一转台的旋转轴线呈角度设置，所述第一夹爪和第二夹爪相互呈角度安装在第二转台上。
9.可选的，所述拍照组件包括拍照导轨、拍照件和图像处理单元，所述拍照导轨安装在支撑架上，且拍照导轨与z轴导轨平行，所述拍照件安装在拍照导轨上并沿与z轴平行的方向移动，所述拍照件连接有图像处理单元，所述图像处理单元将分析数据输送给控制器。
10.可选的，所述料盘朝向拍照件的一面设有背光板。
11.可选的，所述滑座上安装有第二驱动件，所述y轴导轨一侧与第二驱动件啮合，y轴导轨另一侧与滑座滑动配合。
12.可选的，所述拍照导轨上调节组件，所述拍照组件还包括调节组件，所述调节组件包括调节座和调节导轨，所述调节导轨安装在支撑架上并与y轴方向平行设置，所述调节座一端与拍照导轨固定连接，调节座另一端与调节导轨滑动连接，调节座沿与y轴方向平行的方向移动。
13.可选的，所述滑座连接有第一驱动件，所述第一驱动件驱动滑座沿z轴方向移动；所述y轴导轨连接有第二驱动件，所述第二驱动件驱动y轴导轨沿y轴方向移动，所述第一转台连接有第三驱动件，所述第三驱动件驱动第一转台绕其旋转轴线转动，所述第二转台连接有第四驱动件，所述第四驱动件驱动第二转台绕其旋转轴线转动，所述料盘连接有第五驱动件，所述第五驱动件驱动料盘沿x轴方向移动，所述拍照组件连接有第六驱动件，所述第六驱动件驱动拍照组件沿z轴方向移动，所述第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件、第四驱动件、第五驱动件、第六驱动件分别与控制器连接。
14.3、有益效果
15.采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
16.(1)本技术实施例提出的桁架机器人，拍照组件对放置在料盘上的待加工件进行拍照，根据拍照所得图片对待加工件的位置和姿态进行精确识别，并将分析数据输送给控制器，控制器根据拍照组件传递来的信息控制抓取组件先沿z轴方向移动再沿y轴方向移动，对识别出的待加工零件进行精准抓取，并将其运送至数控机床的夹具上，同时把夹具上已经加工好的零件取下并放回料盘，本实施例中的料盘无需根据物料形状进行定制化加工，可适用于多种不同种类或者形状的物料，具有很高的通用性，省去了定制料盘的成本。
17.(2)本技术实施例提出的桁架机器人，控制器根据拍照组件传递来的信息控制抓取组件先沿z轴方向移动再沿y轴方向移动，移动至合适位置后，第一转台相对基座发生转动，使第一夹爪对准并夹取待加工物料，抓取之后，y轴导轨沿y轴方向向上运动，当数控机床的夹具上没有加工好的物料时，第二转台相对第一转台发生转动，使第一夹爪对准加床夹头，将待加工物料安装在机床夹头上，当数控机床上已经有加工好的物料时，第一驱动件驱动滑座向着机床夹头移动，第一转台相对基座发生转动，使第二夹爪对准并夹取下加工好的物料，第二转台相对第一转台发生转动，使第一夹爪对准机床夹头，将待加工物料安装在机床夹头上，依次循环进行，料盘同时可以放置待加工物料和加工好的物料，节约成本，同时提高了在不同待加工零件之间的切换效率。
18.(3)本技术实施例提出的桁架机器人，放置在料盘上的待加工物料高度不一，调节导轨沿y轴方向移动调节拍照件与料盘之间的距离，增加料盘的通用性和拍照件拍照的精准性。
附图说明
19.图1为本实用新型实施例提出的桁架机器人的结构示意图。
20.图2为本实用新型实施例提出的桁架机器人的机械臂的结构示意图。
21.图3为本实用新型实施例提出的桁架机器人的第一转台和第二转台的结构示意
图。
22.图4为本实用新型实施例提出的桁架机器人的原理框图。
23.各附图中的标记为：1、支撑架；2、z轴导轨；3、x轴导轨；4、机械臂；401、滑座；4011、卡槽；402、y轴导轨；4021、齿条；4022、凸条；5、料盘；501、背光板；6、拍照组件；601、拍照导轨；602、拍照件；7、抓取组件；701、基座；702、第一转台；703、第二转台704、第一夹爪；705、第二夹爪；8、第一驱动件；9、第二驱动件；901、主动齿轮；10、第三驱动件；11、第四驱动件；12、第五驱动件；13、第六驱动件。
具体实施方式
24.为进一步了解本实用新型的内容，结合附图及实施例对本实用新型作详细描述。
25.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。本实用新型中所述的第一、第二等词语，是为了描述本实用新型的技术方案方便而设置，并没有特定的限定作用，均为泛指，对本实用新型的技术方案不构成限定作用。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。同一实施例中的多个技术方案，以及不同实施例的多个技术方案之间，可进行排列组合形成新的不存在矛盾或冲突的技术方案，均在本实用新型要求保护的范围内。
26.实施例1
27.结合附图1-4，本实施例的桁架机器人，包括本体和控制器，所述本体包括支撑架1、z轴导轨2、x轴导轨3、机械臂4以及拍照组件6，所述z轴导轨2设置在所述支撑架1的一端，所述x轴导轨3设置在所述支撑架1的另一端，所述机械臂4设置在z轴导轨2上，且机械臂4分别沿z轴方向和y轴方向移动，所述x轴导轨3设有沿x轴方向移动的料盘5，所述拍照组件6设置在支撑架1上，所述拍照组件6用于对料盘5上的待加工物料进行拍照分析并将分析数据输送给控制器，所述控制器分别控制与机械臂4、料盘5和拍照组件6运动，并控制机械臂4对料盘5上的待加工物料进行抓取。拍照组件6对放置在料盘5上的待加工件进行拍照，根据拍照所得图片对待加工件的位置和姿态进行精确识别，并将分析数据输送给控制器，控制器根据拍照组件6传递来的信息控制抓取组件7先沿z轴方向移动再沿y轴方向移动，对识别出的待加工物料进行精准抓取，并将其运送至数控机床的夹具上，同时把夹具上已经加工好的零件取下并放回料盘5，本实施例中的料盘5无需根据物料形状进行定制化加工，可适用于多种不同种类或者形状的物料，具有很高的通用性，省去了定制料盘5的成本。本实施例
中的支撑架1与y轴导轨平行，y轴导轨、z轴导轨2、x导轨3两两相互垂直设置，于其他实施例中，支撑架1、z轴导轨2、x导轨3可以是近似垂直或者倾斜相交，支撑架1的具体形状可以根据实际情况进行定制。
28.实施例2
29.结合附图1-4，本实施例的桁架机器人，与实施例1的技术方案相比，可改进如下：所述机械臂4包括滑座401和y轴导轨402，所述滑座401安装在z轴导轨2上并沿z轴方向移动，所述y轴导轨402安装在滑座401上并沿y轴方向移动，y轴导轨402靠近料盘5的端部设有抓取组件7。控制器接收到拍照组件6传递过来的信息之后，控制器控制电机或者气缸驱动滑座401沿z轴导轨2移动，移动至合适位置之后，y轴导轨402沿y轴方向竖直向下移动，移动至合适位置之后，抓取组件7对料盘5上的待加工物料进行抓取。
30.实施例3
31.结合附图1-4，本实施例的桁架机器人，与实施例1或2的技术方案相比，可改进如下：所述抓取组件7包括基座701、第一转台702、第二转台703、第一夹爪704和第二夹爪705，所述基座701安装在y轴导轨402远离滑座401的一端，所述第一转台702转动安装在基座701上，所述第一转台702的旋转轴线与y轴导轨402平行或者重合，所述第二转台703转动安装在第一转台702上，所述第二转台703的转轴轴线与第一转台702的旋转轴线呈角度设置，所述第一夹爪704和第二夹爪705相互呈角度安装在第二转台703上。控制器根据拍照组件6传递来的信息控制抓取组件7先沿z轴方向移动再沿y轴方向移动，移动至合适位置后，第一转台702相对基座701发生转动，使第一夹爪704对准并夹取待加工物料，抓取之后，y轴导轨402沿y轴方向向上运动，当数控机床的夹头上没有加工好的物料时，第二转台703相对第一转台702发生转动，使第一夹爪704对准夹具，将待加工物料安装在夹头上，当数控机床上已经有加工好的物料时，第一驱动件8驱动滑座401向着夹具移动，第一转台702相对基座701发生转动，使第二夹爪705夹取下加工好的物料，第二转台703相对第一转台702发生转动，使第一夹爪704对准机床夹头，将待加工物料安装在机床夹头上，依次循环进行，料盘5同时可以放置待加工物料和加工好的物料，节约成本，同时提高了在不同待加工物料之间的切换效率。
32.实施例4
33.结合附图1-4，本实施例的桁架机器人，与实施例1-3任一项技术方案相比，可改进如下：所述拍照组件6包括拍照导轨601、拍照件602和图像处理单元603，所述拍照导轨601安装在支撑架1上，且拍照导轨601与z轴导轨2平行，所述拍照件602安装在拍照导轨601上并沿与z轴平行的方向移动，所述拍照件602连接有图像处理单元，所述图像处理单元将分析数据输送给控制器。拍照件602沿z轴方向来回移动并与对设置在料盘5上的物料进行精准定位。本实施例中的平行并不是指绝对意义上的平行，可以是近似平行设置。
34.实施例5
35.结合附图1-4，本实施例的桁架机器人，与实施例1-4任一项技术方案相比，可改进如下：所述料盘5朝向拍照件602的一面设有背光板501。背光板501可为led背光板501或者液晶背光板501，便于使拍照件602对放置在料盘5上的物料进行精准捕捉。
36.实施例6
37.结合附图1-4，本实施例的桁架机器人，与实施例1-5任一项技术方案相比，可改进
如下：所述滑座401上安装有第二驱动件9，所述y轴导轨402一侧与第二驱动件9驱动件啮合，y轴导轨402另一侧与滑座401滑动配合。驱动件驱动y轴导轨402沿y轴方向上下移动。所述滑座401设有卡槽4011，所述y轴导轨402另一侧穿过卡槽4011并沿卡槽4011滑动。卡槽4011对y轴导轨402起到限位作用，防止y轴导轨402滑脱，y轴导轨402一侧沿其长度方向设有齿条，第二驱动件9连接有与齿条相互啮合的主动齿轮，y轴导轨402另一侧沿其长度方向设有凸条，凸条的一端安装在y轴导轨402上，凸条另一端与卡槽4011相互配合，凸条的宽度由远离卡槽4011的一端向着靠近卡槽4011的一端逐渐减小，这种设计在起到限位的同时，减小凸条与卡槽4011的接触面积，使y轴导轨402在驱动件的驱动下移动更加流畅。
38.实施例7
39.结合附图1-4，本实施例的桁架机器人，与实施例1-6任一项技术方案相比，可改进如下：所述拍照导轨601还包括调节组件，所述调节组件包括调节座和调节导轨，所述调节导轨安装在支撑架1上并与y轴方向平行设置，所述调节座一端与拍照导轨固定连接，调节座另一端与调节导轨滑动连接，调节座沿与y轴方向平行的方向移动。放置在料盘5上的待加工物料高度不一，调节座带动拍照导轨沿调节导轨即y轴方向移动，进而调节拍照件602与料盘5之间的距离，增加料盘5的通用性和拍照件602拍照的精准性。
40.实施例8
41.结合附图1-4，本实施例的桁架机器人，与实施例1-7任一项技术方案相比，可改进如下：所述滑座401连接有第一驱动件8，所述第一驱动件8驱动滑座401沿z轴方向移动；所述y轴导轨402连接有第二驱动件9，所述第二驱动件9驱动驱动y轴导轨402沿y轴方向移动，所述第一转台702连接有第三驱动件10，所述第三驱动件10驱动第一转台702绕其旋转轴线转动，所述第二转台连接有第四驱动件11，所述第四驱动件11驱动第二转台绕其旋转轴线转动，所述料盘5连接有第五驱动件12，所述第五驱动件12驱动料盘5沿x轴方向移动，所述拍照组件6连接有第六驱动件13，所述第六驱动件13驱动拍照组件6沿z轴方向移动，所述第一驱动件8、第二驱动件9、第三驱动件10、第四驱动件11、第五驱动件12、第六驱动件13分别与控制器连接。控制器通过控制第五驱动件12驱动料盘5、控制第六驱动件13控制拍照组件6，使拍照组件6对料盘5上的待加工件精准定位，拍照组件6对待加工件的位置和姿态进行精确识别，并将分析数据输送给控制器，控制器控制控制第一驱动件8沿滑座401移动至合适位置，再控制第二驱动件9驱动y轴导轨402沿y轴方向移动，使抓取组件7靠近料盘5，控制器控制第三驱动件10驱动第一转台702转动，使第一夹爪704夹取物料，控制器控制第四驱动件11驱动第二转台703转动，使第二夹爪705朝向料盘5，并将加工好的物料放在料盘5上，料盘5同时可以放置待加工物料和加工好的物料，节约成本。
42.利用本实用新型的桁架机器人进行取料与放料的方法步骤为：
43.(1)由人工将待加工物料放置于料盘5上；
44.(2)控制器分别控制料盘5和拍照组件6运动，使拍照组件6对准料盘5，拍照组件6对料盘5上的待加工物料进行拍照分析，并将分析数据输送给控制器，控制器依据分析数据对待加工物料的位置和姿态进行识别；
45.(3)控制器控制机械臂4运动向着料盘5运动，使第一夹爪对准并抓取待加工物料；控制器判断第二夹爪是否夹持有加工好的物料，若有，控制器控制抓取组件7旋转，使第二夹爪对准料盘5上的空缺位置并将加工好的物料放置在料盘5上；若没有，控制器控制机械
臂4向着机床运动；
46.(4)控制器判断机床的夹头上是否有加工好的物料，若有，控制器控制机械臂4运动，使第二夹爪对准机床夹头并夹取下加工好的物料，控制器控制抓取组件7旋转，使第一夹爪对准机床夹头并将待加工物料放进机床夹头；若没有，控制器控制抓取组件7旋转，使第一夹爪对准机床夹头并将待加工物料放进机床夹头。
47.(5)拍照组件6对料盘5上的物料进行拍照分析，并将分析数据反馈给控制器，控制器判断料盘5上的物料是否全部加工完毕，若是，结束工作，若不是，进行步骤(2)～(4)；
48.(6)重复步骤(1)～(5)。
49.其中步骤(2)和所述步骤(4)同步进行。控制器同时驱动第一驱动件8、第二驱动件9、第三驱动件10、第四驱动件11、第五驱动件12以及第六驱动件13，使拍照组件6对准料盘5拍照的同时，抓取组件74在第一驱动件8和第二驱动件9的驱动下向着机床夹头运动到位，第三驱动件10和第四驱动件11分别驱动第一转台702和第二转台旋转，使第一夹爪704完成放料，第二夹爪705完成取料，抓取组件74在第一驱动件8和第二驱动件9的驱动下向着料盘5运动到位，节约时间，控制器再依据拍照信息控制第三驱动件10和第四驱动件11，使第一夹爪704完成取料，第二夹爪705完成放料。
50.本实施例中的料盘5无需根据物料形状进行定制化加工，可适用于多种不同种类或者形状的物料，具有很高的通用性，料盘5同时可以放置待加工物料和加工好的物料，节约成本，同时提高了在不同待加工零件之间的切换效率。
51.以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。