一种板料高速搬运机器人的制作方法

本实用新型涉及高速冲压自动化领域，具体的说是一种板料高速搬运机器人。

背景技术：

在汽车覆盖件冲压行业，一件工件的生产，通常是多台压力机连续冲压生产，因此压力机间板料的输送是至关重要的，直接影响着冲压产品的质量和整条冲压生产线的效率。

传统人工冲压生产线，虽然在建设初期投入相对较小，但随着市场需求的扩大，其固有效率低下、产品质量稳定性较差、人工劳动强度高且存在不同程度的安全隐患等缺点越来越影响企业的发展，因此，目前越来越多的汽车厂家采用机器人冲压自动化线来代替传统的人工生产线，机器人冲压自动化线能够实现压力机间板料的自动输送，达到机器人代替人工，保证产品的质量及稳定性，目前常见的机器人自动化线所使用的机器人，其自动化生产线生产节拍一般，基本可以满足生产的基本需求。但随着汽车行业快速高效的发展，汽车年产量不断的增加，压力机间板料的传输制约着冲压自动化线的整体生产节拍，目前常见机器人自动化线生产效率已不能满足高效生产的需求。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题的不足，本实用新型提供了一种板料高速搬运机器人，本实用新型通过各个轴部分的联动，实现了高速搬运机器人大臂与小臂的协调往复摆动，进而实现了板料在压力机间高速、高负载、平稳输送，既满足了高节拍压力机的生产需要，又保证了产品的质量及稳定性，满足了高速压力机间的板料输送节拍快和效率高的需求。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：包括悬挂结构、大臂结构和小臂结构，悬挂结构上安装Y轴向结构，Y轴向结构上安装大臂结构，大臂结构可相对Y轴向结构做移动和转动，大臂结构的下端端部接小臂结构；所述小臂结构包括第一转动结构，第一转动结构接第二转动结构，第二转动结构接第三转动结构，第三转动结构接端拾器结构。

为了进一步实现本实用新型，还可以采用的技术方案为：所述的悬挂结构包括至少四个固定座，至少六个连杆和三角形连接座，所述的三角形连接座通过六个连杆与四个固定座连接，连杆的两端分别设置杆端关节轴承；两端的杆端关节轴承分别采用正反丝结构，且分别铰接在固定座和三角形连接座上；三角形连接座有X轴移动，Y轴转动和Z轴转动三个自由度。所述的Y轴向结构包括Y轴底座和安装在 Y轴底座且平行设置的第一直线导轨和第二直线导轨，Y轴底座通过第一连接件安装在三角形连接座上；第一直线导轨和第二直线导轨上均设置驱动结构和传动结构，第一直线导轨和第二直线导轨上分别滑动设置第一下滑座和第二下滑座，第一下滑座和第二下滑座上分别通过轴承旋转设置第一旋转座和第二旋转座。所述的大臂结构包括大臂底座、传动机构和两组驱动机构，大臂底座采用铝合金材质制成，大臂底座的上端设置在第一旋转座上，大臂底座上设置前直线导轨和后直线导轨，后直线导轨上通过滑块配合安装第二旋转座，前直线导轨上滑动设置滑座；两组驱动机构对称安装在大臂底座的两侧，两组驱动机构配合连接传动机构。所述的第一转动结构包括第一安装座，第一安装座的上端设置驱动机构，驱动机构的输出端安装在滑座上。所述的第二转动结构包括驱动机构，第一安装座的下端开设盲孔，驱动机构位于盲孔内，驱动机构的输出端设置内套管，内套管的外周通过轴承安装外套管，外套管的上端配合固定在第一安装座上。所述的第三转动结构包括第二安装座，第二安装座安装在内套管上，第二安装座的下端开设盲孔，盲孔内装驱动机构，第二安装座的两侧设置气缸，气缸上安装支架，支架上安装两个张紧轮，张紧轮上安装拖链；驱动机构的输出端装端拾器安装座。所述的驱动机构包括伺服电机和减速机，减速机安装在伺服电机上；传动机构采用带传动方式，驱动结构减速机的输出轴接传动机构的传动轴。所述的端拾器结构包括两组拾取结构，每组拾取结构包括快换插座，快换插座安装在端拾器安装座上，快换插座上配合插装快换插头，快换插头上设置主杆，主杆的两侧分别通过第二连接件和支杆连接吸盘。

本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型中高速机器人整体结构采用大臂结构小臂结构联动运动，物流方向运动空间小，压力机布局紧凑，板料传输距离短，节约厂房面积。本实用新型通过Y轴向结构带动大臂结构的摆动，小臂部分在大臂结构上做直线运动和旋转运动，通过各个轴部分的联动，实现了高速搬运机器人大臂与小臂的协调往复摆动，达到了板料在压力机间高速、高负载、平稳的输送。本实用新型中的小臂结构实现了小臂末端高速、平稳的往复摆动，突出高速机器人高速高效、运行平稳、布局紧凑等特点，满足了冲压自动化行业对高档次、高效率、高节拍的迫切需求；

2.本实用新型中悬挂结构采用六连杆关节轴承结构的固定方式，可减弱压力机和机器人各自运行时产生的振动，避免产生共振，有利于高速搬运机器人的高速平稳运行；

3.本实用新型悬挂结构采用六连杆悬挂结构，通过调整连杆的长度，可以实现三角形连接座X轴移动，Y轴转动和Z轴转动三个自由度的运动，不仅可以满足多种型号压力机尺寸的安装要求，而且方便高速机器人形位公差的调整。

4.本实用新型高速机器人大臂主要零件材质采用铝合金，减轻了运动部件的重量，减小了运动惯量，对应整体的驱动能耗下降，节约运行成本；

5.本实用新型各部件运动轨迹简单，便于通过运动学分析优化轨迹曲线，可快速优化处不同模具的轨迹，适应性强，便于安装后的调试工作；

6.本实用新型小臂结构中第二旋转结构具有旋转功能，结构紧凑且强度高，不仅适用于重负载物料的输送，而且可以满足压力机间物料倾斜于物流方向输送。

7.本实用新型小臂部分第三旋转结构的旋转运动，使输送板料在输送过程中始终保持水平，减小了空气阻力，避免了与周围物体干涉发生掉落的风险。

8.本实用新型小臂部分第三旋转结构采用伺服电机直接带动T 型减速机方式，整个传动部分隐藏在第二安装座内，缩小了小臂前段的尺寸，避免了取放料时与模具发生干涉。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型高速搬运机器人结构示意图；

图2为本实用新型悬挂结构结构示意图；

图3为本实用新型Y轴向结构立体示意图；

图4为图3主视图；

图5为本实用新型大臂结构结构示意图；

图6为本实用新型小臂结构示意图；

图7为图6部分剖视图；

图8为本实用新型端拾器结构结构示意图。

附图标记

1悬挂部分 2 Y轴向结构 3大臂结构 4第一旋转结构 5第二旋转结构 6第三旋转结构 7端拾器结构 8固定座 9销轴，10杆端关节轴承 11连杆 12三角形连接座 13第一连接件 14 Y轴底座 15第一导轨制动器 16第一伺服电机 17第一减速机 18第一减速机安装座 19第二伺服电机 20第二减速机 21第二减速机安装座 22第一直线导轨 23第二直线导轨 24第二导轨制动器 25第一主动轴 26第一主动带轮 27第一下滑座 28第一旋转座 29第一从动轴 30第一从动带轮 31第一同步带 32第二从动轴 33限位块 34第二从动带轮 35第二旋转座 36第二下滑座 37第二同步带 38第二主动带轮 39第二主动轴 40第三减速机安装座 41第三减速机 42第三伺服电机 43后直线导轨 44大臂底座 45第三导轨制动器 46缓冲器 47滑座 48前直线导轨 49限位块 50第三同步带 51第三主动带轮 52第四伺服电机 53第一安装座 54第四减速机 55第五伺服电机 56轴承 57第五减速机 58外套管 59内套管 60第二安装座 61第六伺服电机 62T型减速机 63端拾器安装座 64气缸 65拖链 66支架 67张紧轮 68护罩 69快换插座 70快换插头 71主杆 72第二连接件 73支杆 74吸盘。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种板料高速搬运机器人，如图1所示，包括悬挂结构1、大臂结构3和小臂结构，悬挂结构1上安装Y轴向结构2，Y轴向结构2 上安装大臂结构3，大臂结构3在Z轴方向上，大臂结构3可相对Y 轴向结构2做移动和转动，大臂结构3的下端端部接小臂结构；所述小臂结构包括第一转动结构4，第一转动结构4接第二转动结构5，第二转动结构5接第三转动结构6，第三转动结构6接端拾器结构7。

本实用新型通过Y轴向结构2可以带动大臂结构3做直线运动和旋转运动，通过各个轴部分的联动，实现了高速搬运机器人大臂与小臂的协调往复摆动，达到了板料在压力机间高速、高负载、平稳的输送。本实用新型中高速机器人整体结构采用大臂结构3和小臂结构联动运动，物流方向运动空间小，压力机布局紧凑，缩短了板料传输距离，节约了厂房面积。本实用新型实现了小臂末端高速、平稳的往复摆动，突出了高速机器人高速高效、运行平稳、布局紧凑等特点，满足了冲压自动化行业对生产高档次、高效率、高节拍的迫切需求。

如图2所示，本实用新型中选用的悬挂结构包括至少四个固定座 8，至少六个连杆11和三角形连接座12，所述的三角形连接座12通过六个连杆11与四个固定座8连接，连杆11的两端分别设置杆端关节轴承10；两端的杆端关节轴承10分别采用正反丝结构，且分别铰接在固定座8和三角形连接座12上；三角形连接座12有X轴移动， Y轴转动和Z轴转动三个自由度。调节连杆11的长度，三角形连接座12可以做X轴移动、Y轴转动和Z轴转动三个自由度的运动。连杆11的两端分别设置杆端关节轴承10，两端的杆端关节轴承10分别采用正反丝结构，即一端的杆端关节轴承10采用正向螺纹，另一端的杆端关节轴承10采用反向螺纹，进一步的，连杆11上的中间可以开设孔，方便插入加力杆旋转连杆11来调节其长度，进而调整三角形连接座12安装面的具体位置，固定座8安装在压力机立柱上，杆端关节轴承10优选采用销轴10与固定座8相连，由于杆端关节轴承10具有摆动、倾斜、旋转运动的特点，通过调节固定座8的位置，进而可以调整三角形连接座12的具体位置，满足了不同压力机尺寸的安装要求；三角形连接座12采用六连杆悬挂方式，可抵消压力机工作时产生的振动，同时，也可减弱高速搬运机器人工作时的振动。此悬挂部分的六连杆结构，不仅可以满足多种型号压力机的安装要求、调整方便，而且有利于高速搬运机器人的平稳运行。

本实用新型中Y轴向结构2包括Y轴底座14和安装在Y轴底座 14且平行设置的第一直线导轨22和第二直线导轨23，Y轴底座14 通过连接件13安装在三角形连接座12上；第一直线导轨22和第二直线导轨23上均设置驱动结构和传动结构，第一直线导轨22和第二直线导轨23上分别滑动设置第一下滑座27和第二下滑座36，第一下滑座27和第二下滑座36上分别通过轴承旋转设置第一旋转座28 和第二旋转座35。

Y轴底座14通过第一连接件13固定在三角形连接座12上，Y轴底座14上从上至下依次设置第一直线导轨22和第二直线导轨23；为了表示清楚，如图3和图4所示，第一直线导轨22上的驱动结构采用第一伺服电机16和第一减速机17，第一伺服电机16与第一减速机17连接后安装在第一减速机安装座18上，第一减速机安装座 18与Y轴底座14配合安装；第一直线导轨22上的传动机构包括第一主动轴25，第一减速机17输出轴与第一主动轴25用锁紧盘锁紧连接；第一主动轴25两端通过轴承安装在Y轴底座14上，第一主动轴25上安装有第一主动带轮26，第一主动带轮26通过第一同步带 31带动第一从动带轮30，第一从动带轮30通过轴承安装在第一从动轴29上，第一从动轴29安装在Y轴底座14上，第一同步带31与第一下滑座27连接，因此第一直线导轨22上的驱动机构可以通过传动机构带动第一下滑座27在第一直线导轨22上做直线运动，第一下滑座27中间通过轴承与第一旋转座28相连，形成了一个无源旋转副，该结构使得无源旋转副既可直线运动又可以旋转运动；为了表示清楚，如图3和图4所示，第二直线导轨23的驱动机构采用第二伺服电机 19与第二减速机20，第二伺服电机19与第二减速机20连接后安装在第二减速机安装座21上，第二减速机安装座21与Y轴底座14配合安装，第二减速机21输出轴与第二主动轴39用锁紧盘锁紧连接；第二主动轴39两端通过轴承安装在Y轴底座14上，第二主动轴39 上安装有第二主动带轮38，第二主动带轮38通过第二同步带37带动第二从动带轮34，第二从动带轮34通过轴承安装在第二从动轴32 上，第二从动轴32安装在Y轴底座14上，第二同步带37与第二下滑座36连接，因此第二直线导轨23上的驱动机构通过传动机构可以带动第二下滑座36沿第二直线导轨23上做直线运动，第二下滑座 36中间通过轴承与第二旋转座35相连，形成一个无源旋转副，该结构使得无源旋转副既可直线运动又可以旋转运动；传动机构的同步带传动上还设置张紧装置，张紧装置包括带有螺纹孔的固定块与带有通孔的移动块，同步带一端与带有螺纹孔的固定块连接，同步带另一端与带有通孔的移动块连接，长螺钉穿过移动块的通孔螺接在固定块的螺纹孔内；同步带传动的张紧装置均安装在第一下滑座27和第二下滑座36的内侧，通过调节张紧装置的长螺钉来调节同步带的松紧，可以减小往复间隙误差；第一直线导轨22和第二直线导轨23上的传动机构在第一下滑座27、第二下滑座36上分别安装有断带检测开关，第一直线导轨22和第二直线导轨23上的两端均有限位块33，第一直线导轨22和第二直线导轨23上分别装有第一导轨制动器15和第二导轨制动器24，当检测开关检测到同步带断带时，导轨制动器立即抱死导轨，避免断带后设备的损坏。

如图5所示，本实用新型中大臂结构3包括大臂底座44、传动机构和两组驱动机构，大臂底座44采用铝合金材质制成，大臂底座 44的上端设置在第一旋转座28上，大臂底座44上设置前直线导轨 48和后直线导轨43，后直线导轨43上通过滑块配合安装第二旋转座 35，前直线导轨48上滑动设置滑座47；两组驱动机构对称安装在大臂底座44的两侧，两组驱动机构配合连接传动机构。

大臂结构3位于Z轴方向上；大臂底座44为了减轻了运动部分的质量，采用铝板连接而成，这样减小了Y轴向结构2的功率配置；为了描述清楚，如图5所示，大臂结构3的传动机构采用第三主动带轮51和第三同步带50，传动机构的第三主动带轮51、第三同步带 50等传动部件安装在大臂底座44上；大臂底座44的上端与第一旋转座28固定，大臂底座44的上端可沿第一直线导轨22做直线运动，又可绕第一下滑座27旋转运动；大臂底座44前后面各安装有直线导轨，后直线导轨43上通过滑块与Y轴向结构2的第二旋转座35固定，这样大臂底座44既可沿着Y轴向结构2的第二直线导轨23做直线运动，又可绕着Y轴向结构2的第二下滑座36转动，这样保证大臂结构3在Y轴向结构2的第一直线导轨22和第二直线导轨23形成的平面内运动，通过调整Y轴向结构2上第一下滑座27与第二下滑座36 的运动速度及方向，来决定大臂结构3的运动情况：当第一下滑座 27与第二下滑座36运动方向相反时，大臂结构3做往复摆动，当第一下滑座27与第二下滑座36运动方向和速度相同时，大臂结构3做水平输送；前直线导轨48通过滑块与滑座47相连，滑座47沿着大臂结构3上的前直线导轨48可以做直线运动；滑座47上还安装第三导轨制动器45，第三导轨制动器45在停机或者同步带断带时可以立即抱死前直线导轨48，减小了停机状态下所受的电机制动力，避免了滑座47在断带时损坏；大臂底座44上还可以安装限位块49与缓冲器46，该结构防止了滑座47在安装或者异常运行时脱离前直线导轨48，从而造成人员伤亡及设备损坏。该结构大大提高了安全性，避免了安全隐患。为了表示清楚，如图5所示，大臂结构3的驱动结构采用两组驱动机构，驱动机构采用第三伺服电机42和第三减速机 41，第三伺服电机42与第三减速机41配合连接后安装在第三减速机安装座40上，第三减速机安装座40上配合安装在大臂底座44上，第三减速机41输出轴与本结构中传动机构的传动轴用锁紧盘锁紧连接，此结构既能传递大的扭矩，又方便拆装；本结构中的驱动结构采用两组驱动机构驱动，两组驱动机构对称分布安装在大臂结构3上，重心保持在对称面上，避免了大臂结构3往复摆动时受力不均，对大臂结构3的摆动时的驱动及运行平稳造成影响。

本实用新型中的机器人小臂部分包括第一转动结构4、第二转动结构5和第三转动结构6，三个转动结构分别来实现小臂的各项功能；如图6和图7所示，所述的第一转动结构4包括第一安装座53，第一安装座53的上端设置驱动机构，驱动机构的输出端安装在滑座47 上。为了表示清楚，第一转动结构4的驱动结构采用第四伺服电机 52和第四减速机54，第四减速机54采用RV减速机，第一转动结构 4中的第一安装座53通过RV减速机安装在滑座47上，RV减速机输出端固定在滑座47上，第四伺服电机52启动时，第一安装座53做旋转运动。本结构中RV减速机具有尺寸小、重量轻的特点，采用RV 减速机使得第一转动结构4的整体外形尺寸、重量减小；RV减速机安装在大臂结构3的滑座47上，第四伺服电机52启动后带动RV减速机进行转动，因为RV减速机输出端固定在滑座47上，则RV减速机连接的第一安装座53随之转动，进而带动整个第一转动结构4摆动，实现了小臂部分的往复摆动功能，优选的，RV减速机安装座采用铝合金材质加工而成，在满足强度要求的情况下，减轻了机器人前段运动部件的重量，减小了驱动功率，节约了运行耗能。

第二转动结构5包括驱动机构，第一安装座53的下端开设盲孔，驱动机构位于盲孔内，驱动机构的输出端设置内套管59，内套管59 的外周通过轴承56安装外套管58，外套管58的上端配合固定在第一安装座53上。为了表示清楚，如图6和图7所示，第二转动结构 5的驱动机构采用第五伺服电机55，第五伺服电机55上安装第五减速机57，第五伺服电机55和第五减速机57连接后安装在第一安装座53下端的盲孔内，第五减速机57的输出端固定连接内套管59，外套管58与第一转动结构4的第一安装座53配合固定，第五减速机 57可以带动内套管59做旋转运动，内套管59和外套管58间加装有轴承，该结构增强了小臂前段的受力，从而保证了高速机器人的负载能力；第二转动结构5的第五减速机57和第五伺服电机55安装在第一转动结构4的第一安装座53的盲孔内，相对于第一转动结构4做旋转运动，该结构减小了前段尺寸，避免了机器人前段进入压力机内时发生干涉现象；第二转动结构5的旋转功能，满足了压力机间板料倾斜于物流方向输送功能。

第三转动结构6包括第二安装座60，第二安装座60安装在第二转动结构5的内套管59上，第二安装座60的下端竖向设置盲孔，盲孔内装驱动机构，第二安装座60的两侧设置气缸64，气缸64上安装支架66，支架66上安装两个张紧轮67，张紧轮67上安装拖链65；驱动机构的输出端装端拾器安装座63，第二安装座60安装在第二转动结构5的内套管59上，第二安装座60采用型材与板材焊接而成，为了表示清楚，如图8所示，第三转动结构6中的驱动机构采用第六伺服电机61和T型减速机62，连接后的第六伺服电机61和T型减速机62隐藏在第二安装座60的盲孔内，该结构缩小了小臂前段的尺寸，避免了取放料时与模具的干涉；端拾器安装座63固定在T型减速机62的输出轴上，可随着T型减速机62的旋转而转动，可根据末端端拾器的连接方式来更换端拾器安装座63，便于末端端拾器的连接；气缸64安装在第二安装座60的两侧，支架66安装在气缸64上，张紧轮67安装在支架66上，两侧的拖链65分别绕过张紧轮67，两侧的拖链65始终保持着张紧状态，该结构便于气管及线路的布置，此处第三转动结构6的旋转作用用于板料在输送过程中保持水平，进而减小了空气阻力，防止了板料与周围物体干涉。

本实用新型中的端拾器结构包括两组拾取结构，如图8所示，每组拾取结构包括快换插座69，快换插座69安装在端拾器安装座63 上，快换插座69上配合插装快换插头70，快换插头70上设置主杆 71，主杆71的两侧分别通过第二连接件72和支杆73连接吸盘74。所述快换插座69安装在第三转动结构6的端拾器安装座63上，快换插头70直接插在快换插座69上，便于端拾器的快速更换；通过第二连接件72和支杆73安装在主杆71上，根据板料的形状及重量来调整支杆73数量和位置的排布，吸盘74安装在支杆73上，用于吸取板料。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。