专利名称：堆跺机用操作机器人的制作方法
堆跺机用操作机器人本发明涉及堆跺设备，并特别涉及对抓紧由传送装置提供的产品并将产品放置在 货盘上的操作机器人的改进。这种堆跺设备，或堆跺机，包括一个作为支撑操作机器人用的框架的结构。这种机 器人是一种三轴或四轴机器人，并由如下部分组成_ 一个平台，在放置于所述框架上部的 轨道上移动；-一个竖杆，由所述平台支撑和引导，以及，被适当地安装在所述杆末端的夹 头以夹住要被堆跺的产品。夹头可以绕第四轴枢转，并具有用来夹紧位于传送机上的产品然后将产品按适当 方位放置在货盘上的吸盘。这种设备受到多种限制，包括最主要的关于操作者安全性和舒适性的限制，还有 关于产品生产量和类型的限制，类型指比如重量、尺寸，以及在现有的楼层高度很低的建筑 物中安装这类装置时受到限制的诸多问题。机器人堆跺机存在已久，对于容纳机器人的空间的问题已经被提及和解决，如在 文献FR2642059中的记载。本发明提供一种用于堆跺机上的操作机器人，其提供了一种对这种安装和空间限 制问题的解决方式。本发明还提供了一种与环境相关的其它限制的解决方式，其噪声降低，以及提供 与操作安全相关的限制的解决方式，特别地具有对夹头运动的独创控制，保护夹头不会有 掉下的危险。本发明的操作机器人还提出，如在上述所引用的文献中描述的，用于在堆跺时装 卸箱子的一个可伸缩的杆。这种形式的伸缩杆也在相关领域中的其它文献中有记载，比如 文献JP03241121以及US5465854 ；这两篇文献分别显示了一个后-锄式的伸缩操作杆以及 一个用来操纵测试和检测各种物品的设备的伸缩杆。本发明中的操作机器人，其为用于堆跺机的三轴或四轴机器人，包括_ 一个平 台，在所述堆跺机框架上部的横梁上，以横向于产品抵达的方向被引导着；_ 一个可伸缩的 竖杆，包括一个竖直固定的基座，该基座能够允许限制所述堆跺机对高度的需求，所述固 定的基座在所述平台上被支撑并纵向地引导，和其中的多个部分，最后部分或者中心部分， 支撑住用来夹住待堆跺的所述产品的夹头，这些部分由多个轮子操纵，轮子的直径适应于 它们连接到部分的运行距离，其通过独立的连接构件，所述轮被安装到同一个共有轴上，该 轴提供了重力拉伸运动和动力收回运动，位于所述部分和所述轮之间的所述连接构件，由 至少一根用于所述最后部分的传送链以及用于其它部分的传动带组成，所述传动带缠绕在 各自的轮上。这种具有链条和传动带的设置，链条在载荷和驱动轴之间建立了一种坚固的连 接，而传动带伴随其它部分的运动，该种装置使得操作灵活，并且最重要的是，机器人的操 作特别安静。依然根据本发明，该杆的最后部分与两根传送链条相配合，每根链条都配合一个 链轮，该链轮被并排安放在驱动轴上，其中一根链条作为主链条使用以确保最后部分的正常运动，此时张力保持在另一根链上，该链在所述主链断裂时用作为固定和安全设备。在本发明的另一个设置中，第二根链条的拉伸装置包括一个布置在位于最后部分 上部上的支撑件和一个止动件之间的弹性构件，所述止动件被布置在一个的棒的低端，该 棒延伸了链条并穿过位于所述支撑上的一个开口以作为棒的引导。依然根据本发明，用来操作最后部分的链条从其链轮延伸，并位于所述最后部分 的上部和一个容纳并存储其自由端的壳体之间，所述壳体为挡块形式，其每一面都安装有 弧形螺旋槽用来接受所述相应的自由端，这些槽在所述挡块的侧面上切割得出。在本发明的另一个设置中，用作两链条自由端的壳体的挡块由热塑性材料制成并 呈旋转的L型形式，所述挡块部分地覆盖了每个链轮的上部，用作为对所述链条的引导，大 约为所述链轮圆周的一半的区域。依然根据本发明，该机器人包括，一个与其中一个链轮相配合的安全设备，该安全设备包括一个由致动器操纵的插销，该致动器被提供压缩空气从而保持所述吊钩处于非活 动位置，并且如果需要的话，比如在操作者干预机器的时候，用一个弹簧使吊钩处于活动状 态。本发明在下面的描述中将进一步地结合附图详细介绍，提供的附图作为示例，其 中-
图1为一个堆跺设备的示意性的立视图，其包括一个本发明的机器人，机器人的 杆在两个位置上示出粗实线代表缩回位置，细虚线代表处于完全伸展位置；-图2为图1中粗实线代表的杆沿2-2线的放大水平剖面图；-图3为图1中粗实线代表的杆沿3-3线的放大局部的竖直剖面图；-图4为图3中沿4-4线的局部竖直剖面图；-图5为图4中沿5-5线的放大剖面图，显示了挡块形式的壳体，其引导了与杆的 最后部分相配合的两根传送链条的自由端；-图6为用来锁定凹槽和操纵这些部分的链轮的安全系统的更为详细的示意图。图1中示出的堆跺设备包括一个平行六面体形式的结构，其构成了更简单地可以 称作堆跺机的框架1。这个框架1形成一种龙门架，被设置来支撑具有三个或四个轴的操作机器人2，所 述机器人2夹起由传送机4运送的产品3，并将产品放置在位于设备中附图标记为6的框架 中的货盘5上。机器人2由如下结构组成_ 一个高架的运行平台8，在合适的电动装置的作用下， 由引导轨10引导，沿着框架1的上横梁9移动；以及-一个由所述平台8支撑并引导的竖 直杆11，在合适的装置比如电动传送带12的作用下移动。平台8在横向于产品3到达方向的方向上移动；杆11纵向地，在平行于所述产品 的到达方向的方向上移动。杆11包括设置用来夹住产品3的夹头13。这个夹头可以绕着一个竖直轴线枢转， 这是为了在适当位置将所述产品排列对齐，从而将它们放置到货盘5上相应的位置，所述 枢转轴线构成了机器人2的第四轴线。夹头13，例如，安装有由数个吸盘14构成的夹紧装置。夹头13沿横向方向和纵向方向的运动，分别由平台8相对于框架1的移动以及杆11相对于平台8的移动所导致。头部13的竖直移动由杆11来保证，在本发明下文中将提到，该杆为可以伸缩的。 这个杆11实际上由如下部分组成-一个竖直位置固定的基座20，在图1中以细虚线表 示；-数个部分21-23，在所述基座下面向下伸展。基座20被设计成稍稍突出于框架1之上，并且考虑到其竖直方向上不能移动，这 样便限定了设备的最大高度需求，所述高度需求实际上受限于框架1的高度；这使得在现 有建筑中堆跺机的安装变得容易。图3示出了这个基座20通过引导轨24在平台8上被纵向引导。在附图中详细公开的实施例中，伸缩杆11包括第一个部分21被引导进入的基座 20 ；这个部分21引导第二部分22，而第二部分22引导位于中心的且支撑用来夹紧上面提 到过的产品3的夹头13的最后的部分23。部分21 和22用作基座20和最后部分23之间 的连接；这个组件使得对于夹头13而言具有有利的竖直运行距离。所有这些部分21-23在基座20下方，堆跺机的包围之内竖直地移动；它们向下的 移动是由于简单的重力，但其是受到控制的，其向上的移动由电动装置引发。每个部分的向上和向下移动都是同步的且它们速度和加速度都是电动控制的，下 面将详细描述。图2示意性地给出了杆11的不同元件的水平横截面。从基座20开始，它们相继 地为-第一个中间的部分21，相对于所述基座被设置在纵向竖直平面内的一套引导轨 25竖直地引导，-第二个中间的部分22，以相同方式被设置在相同竖直平面上的一套引导轨26引 导，-最后部分23，其也被设置在所述竖直平面上的一套引导轨27引导。这些不同的部分21-23都一起竖直地移动，且它们的移动借由下面详细描述的方 法而得以同步。实际上，不像普通的方式，这些部分并不通过移动止动器相互运动。可以注意到的是，夹头13被定位在相对应于部分21、22和23的引导轨25、26和 27所在的竖直平面内。这个设置将提升力集中到杆的中心轴线上，且避免了由位于中心最 后部分23的端部的悬挂的载荷造成的摩擦和粘性问题。部分21-23的同步移动使得夹头13可以平滑地移动，而并不发生震动和突然的移 动，同时还消除了由这类设备引起的过量噪音。部分21-23中的每一个都被连接到一个各部分共有的驱动部件29上。这个连接 通过由单轴30支撑的轮子达到，该单轴也是所述驱动部件29的轴，这个连接还通过传送部 件达到，比如在图3中示出的链条和传动带。在图3中，可以看到基座20通过引导轨24被平台8支撑和引导，这个基座被驱动 部件29的轴30横穿过。这个轴30被设置为横向于平台8，且包括数个轮-第一轮31，通过传动带41被连接到第一个中间部分21；-第二轮32，也是通过传动带42被连接到第二个中间部分22；-第三和第四轮33，33’，它们是相同的且分别通过传送链条43、43’连接到最后部分23。这些不同轮31-33和33’的直径分别适应于它们到各自部分的竖直移动距离。轮 33，33’的直径大致上为第一个轮31直径的三倍，第二轮32的直径大致上为所述第一轮31 直径的两倍。传动带41和42为齿轮传动带，它们的端部分别锚接在轮31和32以及部分21和 22上。它们分别存放在各自的轮子上，意味着它们根据所述部分的移动在轮子上缠绕或展 开。传动带41和42分别借助调整片51，52被锚接在部分21和22上。所述连接调整 片相互之间稍稍偏移，如图2中所示。轮33和33’都是链轮，分别与传送链条43，43’啮合。链条43被固定到部分23上部的调整片53处，所述调整片位于一个垂直于引导轨 25-27的平面的中部横向平面。轮33及其链条43主要负责最后部分23的运动。
轮33’及其相应链条43’构成了一个安全装置，用来防止另一条链条43的断裂危 险。通过一个弹性部件44，拉力被简单的保持在链条43’上，该部件将被单独更详细地说 明；其不是连续地且直接地参与到对最后部分23的操纵中。弹性部件44被放置到位于最后部分23上部上的一个支撑件和一个止动件45之 间，所述止动件45被放置在位于链条43’的端部的一根棒的低端，该棒通过横穿所述支撑 件上的一个开口对链条进行延伸，所述支撑件作为止动件的一个引导。纯粹的机械止动件54，位于每个移动部分的上部，在需要的情况下对这些不同的 移动部分的移动形成限制。链条43和43’分别从它们的轮33，33’开始延伸，一端延伸到部分23，另一端它们 是自由的，而相应端被存储在壳体46中。挡块形式的壳体46为热塑性材料制成的。它在每个侧面上都具有槽47，47’，用来 分别容纳相应的链条43和43’的自由端，为每条链条限定出一个弧形螺旋路径。这些槽47和47，在构成壳体46的挡块上切割出来并呈T型，如图5所示。这种T 型使得每根链条43，43’可以滑入合适的轮中，并沿着它们分别对应的槽47，47’的长度方 向保持居中。此外，利用热塑性材料的特性，比如聚乙烯，使其容易滑动并防止链条缠绕链轮33 和33’时发生不适当的啮合，这些问题可能由链条43，43’连接中发生粘性现象导致的。构成壳体46的挡块垂直于轴29被设置在轮33和33，之间。这个壳体46为旋转 L型，其覆盖在轮33和33’上，并包围了它们的部分圆周。两根链条43和43，分别缠绕在轮33和33，的圆周上部；它们被壳体46包围和引导着。当相应的链条43，43，离开其链轮33和33，时，其由引导件48被导向入口而进入 分别位于壳体46中的槽47，47’。只有一个引导件48在附图中示出，特别地在图4中示出。这个引导件48帮助相应的链条离开链轮；当部分23被提升时，其伴随着并引导链 条43的外侧边缘向着壳体46的入口，并引导该链条在相反的移动中与链轮啮合。每根链条43，43’循着一个弧形螺旋形路径移动，该路径首先环绕挡块的一侧，紧随着所述回路的是一个直线路径，该直线路径在形成之前在相应轮33，33’的上方穿过，在 挡块的另一侧，是一个大的垂直环路，其高度为大约外侧部分的运动距离的1/4。
图6显示了一个安全设备的详细情况，该设备用以在紧急情况下操作以几乎瞬时 地锁住杆11的不同部分，尤其是锁住用来夹紧产品3的夹头13。这个安全设备包括一个配合于其中一个轮的插销55用以停止轴30和所有其它 轮。在所公开的实施例中，插销55为吊钩56的形式并与在链轮33中的槽57相配合，所述 槽57为开口形式，有规律地沿着位于所述轮的轮齿下的圆周分布，如图4所示。吊钩56通过致动器58被设置为自动运动。这个致动器58为气动式，比如，当提 供有气动压力时其保持吊钩56处于非活动位置，当没有压力时，在弹性部件的作用下，比 如一个一体式弹簧，其自动地回到活动位置。吊钩56可直接地被操作者驱动，比如当操作者需要对机器进行干涉时。其还可以 在夹头13发生意外时自动驱动，例如承载产品3的吸盘14的空气提供出现问题。
权利要求
-一种堆跺机用的三或四轴型操作机器人，包括一个平台(8)，在所述堆跺机的框架(1)上部的横梁(9)上，以横向于产品(3)到达的方向被引导着，以及-一个可伸缩式的竖直杆(11)包括一个竖直地固定的基座(20)，其允许对所述堆跺机的高度需求进行限制，所述基座(20)在所述平台(8)上被支撑并纵向地引导，以及数个部件(21，22，23)，其中最后的或者中心的部分(23)支撑住用来夹住待堆垛的所述产品的夹头(13)，所述部分(21-23)被连接到具有不同直径的轮(31，32，33)上，所述轮的直径适应于各轮通过独立的连接构件连接到各自部分的运行距离。其中所述轮(31-33)被安装在同一个共有轴(30)上，所述共有轴(30)提供了重力拉伸运动和动力收回运动，位于所述部件(21-23)和所述轮(31-33)之间所述连接构件，由至少一根用于所述最后部分(23)的传送链条(43)和其他部分(21)，(22)各自的传动带(41)，(42)组成，所述传动带分别缠绕在各自的轮上。
2._根据权利要求1的操作机器人，其中，杆的最后部分(23)配合于两根传送链条 (43)、(43’)，每根配合各自的链轮(33)、(33’)，所述链轮并排放置在驱动轴(30)上，其中 一根链条用作主链条，用以确保最后部分的正常运动，此时张力简单地保持在另一条链条 (43’ )上，该链条是在所述主链条(43)发生断裂的情况下用作保持张力和安全的设备。
3._根据权利要求2的操作机器人，其中，用于第二根链条(43’)的拉伸装置包括一个 弹性部件(44)，其放置在位于最后部分(23)上部的支撑件和止动件(45)之间，所述止动件(45)被放置在延伸所述第二根链条(43’)的棒的低端，并穿过作为引导止动件(45)用的 所述支撑件中的开口。
4._根据权利要求3的操作机器人，其中，用来操纵最后部分(23)的链条(43)、(43’) 分别从其链轮(33)、(33’ )延伸，并位于所述最后部分(23)上部和一个容纳并储存链条自 由端的壳体(46)之间，所述壳体(46)为挡块的形式，其安装有弧形螺旋槽用来接受所述自 由端。
5._根据权利要求4的操作机器人，包括槽(47)和(47’)，其分别容纳链条(43)、 (43’)，所述槽在构成所述壳体的挡块的侧面上切出。
6._根据权利要求5的操作机器人，其中，作为两根链条(43)、(43’)自由端的壳体(46)的挡块为热塑性材料，并呈现出旋转L型，所述挡块部分地覆盖住每个链轮(33)、 (33’ )的上部，对大约它们圆周的一半起引导作用。
7.根据权利要求2的操作机器人，包括，与其中一个链轮比如链轮(33)配合的安全 设备，安全设备包括一个呈吊钩(56)形式的插销(55)，所述插销(55)由一个机械致动器 (58)操纵，致动器被提供以压缩空气从而维持所述吊钩(56)保持在非活动位置，而通过操 作一个弹簧将所述吊钩(56)在需要的情况下处于锁住链轮的活动位置，特别在操作者对 机器进行干预时。
全文摘要
根据本发明，具有竖直可伸缩杆(11)的操作机器人包括竖直地固定的基座(20)；多个同步运动的部分(21-23)，所述同步运动的加速和加速度是受到控制的，并包括重力拉伸运动和动力收回运动，最后部分(23)支撑用以抓紧被堆跺产品(3)的夹头(13)。该机器人包括一个共有驱动轴(30)用以移动不同的部分(21，22，23)，其中所述轴(30)包括多个轮(31，32，33)，这些轮的直径适应于由它们操作的部分(21-23’)的运行，这通过传动部件实现。对于支承夹头的最后部分(23)，其传送运动由链条执行，而对于其他部分，位于轮(31，32)和部分(21，22)之间的传送部件由缠绕在相应轮上的传动带组成。壳体(46)容纳并存储每个运动传送链条的自由端，并被制成具有凹槽的挡块形式，其中每个凹槽形成一条弧形螺旋路径。
文档编号B66C23/70GK101835570SQ200880113427
公开日2010年9月15日 申请日期2008年9月25日 优先权日2007年9月28日
发明者埃里克·邦杭米 申请人:西德尔公司