一种六轴上下料机器人系统的制作方法

本实用新型涉及工业机器人控制技术领域，尤其涉及一种六轴上下料机器人系统。

背景技术：

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

现有的机床上下料机器人普遍采用工业六轴机器人。六轴机器人不但有较多的减速机和伺服电机，而且在控制方面一套伺服控制系统走线更为复杂，价格较高。在零部件制造方面因为关节多，所以需要加工的零部件数量较多，部分零部件加工工艺复杂，加工难度大，所以在机器人装配方面流程复杂，难度变大，另外，运用六轴机器人上下料成本极高，导致在后期维护方面成本较高，增加了用户的生产成本。

现有的六轴机器人底座一般都是无法移动，底座带移动功能的都是集成商后期开发加装上去，增加了改装成本，因此，六轴机器人加上完整的料库系统价格昂贵，不利于机床上下料自动化，智能制造方面的推广及应用。

技术实现要素：

针对上述缺陷或不足，本实用新型的目的在于提供一种六轴上下料机器人系统，减少了六轴上下料机器人系统的成本，提高了上下料的工作效率。

为达到以上目的，本实用新型的技术方案为：

一种六轴上下料机器人系统，包括料库机构以及与料库机构相配合的抓料机构；

所述料库机构包括料库底座，料库底座上设置有可水平且上下移动的料盘板，料物放置于料盘板上；

所述抓料机构包括抓料底座，抓料底座上安装有可水平移动的抓料底板，所述抓料底板上竖直安装有第二传动轴机构，所述第二传动轴机构上端安装有第三传动轴机构，第三传动轴机构上安装有大臂，所述大臂的端部安装有第四传动轴机构，第四传动轴机构上连接有用于抓取零件的末端执行器；所述第二传动轴机构通过转动，带动第三传动轴机构和大臂水平转动；第三传动轴机构通过转动，带动大臂摆动，第四传动轴机构通过转动，带动末端执行器旋转。

所述料库底座上安装有料库导轨，所述料库导轨上通过第一滑块安装有料盘底座，料盘板安装于料盘底座上；料库底座下方安装有用于带动料盘底座水平移动的第五传动轴机构，所述第五传动轴机构包括安装于料库底座下方的第五电机、第五轴同步带轮和第五同步带，第五电机输出端通过第五轴同步带轮与第五同步带连接，所述第五同步带通过连接板与料盘底座连接，第五电机通过带动第五轴同步带轮和第五同步带转动，第五同步带带动料盘底座在料库导轨上沿Y方向移动。

所述料盘底座上安装有第六传动轴机构，所述第六传动轴机构包括第六电机、第六同步带和第六轴同步带轮；料盘底座中心安装有丝杆，丝杆外安装有丝筒，丝筒上端与料盘板连接，丝筒与丝杆一端旋转配合，丝杆另一端通过轴承安装于料盘底座上，且末端伸出料盘底座，第六电机安装于料盘底座上，且与丝杆平行，第六电机输出端通过第六同步带与第六轴同步带轮连接，第六轴同步带轮安装于丝杆末端；第六电机带动第六轴同步带轮旋转，第六轴同步带轮带动丝杆旋转，丝杆带动丝筒与料盘板上下移动。

所述料盘板四角垂直方向安装有第六传动轴导轨，第六传动轴导轨上设置有第二滑块，料盘底座通过第二滑块在第六传动轴导轨上进行上下移动。

所述第二传动轴机构包括安装于抓料底板上的第二传动底座，第二传动底座上安装有第二减速机，第二减速机的输入端连接有第二电机，第二减速机的输出端连接有第三轴底座，第二电机通过第三传动轴机构与大臂相连接，第二电机通过第二减速机带动第三传动轴机构水平±°旋转，带动大臂水平旋转。

所述第三传动轴机构包括安装于第二传动轴机构上的第三轴底座，第三轴底座内安装有第三减速机，第三减速机的输入端连接有第三电机，第三减速机的输出端与大臂的一端相连接；第三电机通过第三减速机转动，带动大臂摆动。

所述抓料底座下方安装有用于带动抓料底板水平移动的第一传动轴机构，所述第一传动轴机构包括第一减速机，第一减速机的输入端连接有第一电机，第一减速机的输出端安装有第一轴同步带轮和第一同步带，第一同步带通过连接板与抓料底板相连接；抓料底板下方安装有第三滑块，抓料底座上安装有抓料机构导轨，第三滑块在抓料机构导轨上水平移动，第一电机通过第一减速机带动第一轴同步带轮和第一同步带转动，带动抓料底板在抓料机构导轨上水平移动。

所述第四传动轴机构包括安装于大臂末端的第四减速机，第四减速机的输入端安装有第四电机，第四减速机的输出端与末端执行器相连接，第四电机通过第四减速机带动末端执行器转动，末端执行器上的两个工位进行交互运动。

所述末端执行器包括用于抓取短轴类零件的倾斜式末端夹具或用于抓取轴类长零件的平行式末端夹具；当选取倾斜式末端夹具时，第四减速机通过带有夹角的底座与大臂末端连接，当选取平行式末端夹具时，第四减速机安装于大臂末端。

与现有技术比较，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供了一种六轴上下料机器人系统，其中抓料机构采用了三个旋转轴加一个直线轴的四轴模式，料库机构采用两个直线轴，料库机构相对于抓料机构进行了垂直方向的自由度补充，使旋转关节减少，从而使六轴上下料机器人系统本体成本大幅度降低，而且拥有较高的拓展性，服务对象不局限于单个机床，抓料机构与料库、机床设备可自由组合排列不同的形式，除了单机自动化以外可与其他机床及机器人组成流水线自动化单元，提高工厂智能制造自动化程度，可普遍满足用户对上下料机器人的要求，另外，本实用新型中，六轴上下料机器人系统结构简单紧凑，运行平稳，精度较高，零件相对于六轴机器人较少，且加工工艺简单化，装配难度低，在满足客户需求的同时降低企业制造成本，利于智能制造自动化的推广及应用。

附图说明

图1是本实用新型六轴上下料机器人系统结构示意图；

图2是本实用新型料库机构结构示意图；

图3是本实用新型抓料机构结构示意图；

图4是本实用新型第五传动轴机构结构示意图；

图5是本实用新型第六传动轴机构结构示意图；

图6是本实用新型第一传动轴机构结构示意图；

图7是本实用新型第二传动轴机构结构示意图；

图8是本实用新型第三传动轴机构结构示意图；

图9是本实用新型第四传动轴机构结构示意图；

图10是本实用新型末端执行器结构示意图一；

图11是本实用新型末端执行器结构示意图二。

图中：

1—料库机构；2—抓料机构；3—料库底座；4—抓料底板；5—车床；6—大臂；7—第三减速机；8—末端执行器；9—料盘板；10—料库导轨；11—第一滑块；12—料盘底座；13—第五轴同步带轮；14—第五电机；15—第六电机；16—第六同步带；17—丝杆；18—丝筒；19—第六传动轴导轨；20—第二滑块；21—第二传动底座；22—第二减速机；23—第三轴底座；24—第三电机；25—倾斜式末端夹具；26—平行式末端夹具；27—抓料底座；28—第一电机；29—第五同步带；30—第一减速机；31—第三滑块；32—抓料机构导轨；33—第一轴同步带轮；34—第四电机；35—第四减速机。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做详细描述，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，都属于本实用新型的保护范围。

如图1-3所示，本实用新型提供了一种六轴上下料机器人系统，包括料库机构1以及与料库机构1相配合的抓料机构2；

所述料库机构1包括料库底座3，料库底座3上设置有可水平且上下移动的料盘板9，料物放置于料盘板9上；

所述抓料机构2包括抓料底座27，抓料底座27上安装有可水平移动的抓料底板4，所述抓料底板4上竖直安装有第二传动轴机构，所述第二传动轴机构上端安装有第三传动轴机构，第三传动轴机构上安装有大臂6，所述大臂6的端部安装有第四传动轴机构，第四传动轴机构上连接有用于抓取零件的末端执行器；所述第二传动轴机构通过转动，带动第三传动轴机构和大臂6水平转动；第三传动轴机构通过转动，带动大臂6摆动，第四传动轴机构通过转动，带动末端执行器8旋转。

具体地，所述料库机构1：包括使得料盘板9水平移动的第五传动轴机构和使得料盘板9上下移动的第六传动轴机构。

如图2、4所示，第五轴传动轴机构具体为：

所述料库底座3上安装有料库导轨10，所述料库导轨10上通过第一滑块11安装有料盘底座12，料盘板9安装于料盘底座12上；料库底座3下方安装有用于带动料盘底座12水平移动的第五传动轴机构，所述第五传动轴机构包括安装于料库底座3下方的第五电机14、第五轴同步带轮13和第五同步带29，第五电机14输出端通过第五同步带29与第五轴同步带轮13连接，所述第五同步带29通过连接板与料盘底座12连接。第五电机14通过带动第五轴同步带轮13和第五同步带29转动，第五同步带29带动料盘底座12在料库导轨10上沿Y方向移动，弥补了抓料机构前后移动，实现了抓料机构阵列抓取Y方向移动。

如图5所示，第六传动轴机构具体为：

所述料盘底座12上安装有第六传动轴机构，所述第六传动轴机构包括第六电机15、第六同步带16和第六轴同步带轮；料盘底座12中心安装有丝杆17，丝杆17外安装有丝筒18，丝筒18上端与料盘板9连接，丝筒18与丝杆17一端旋转配合，丝杆17另一端通过轴承安装于料盘底座12上，且末端伸出料盘底座12，第六电机15安装于料盘底座12上，且与丝杆17平行，第六电机15输出端通过第六同步带16与第六轴同步带轮连接，第六轴同步带轮安装于丝杆17末端；第六电机15带动第六轴同步带轮旋转，第六轴同步带轮带动丝杆17旋转，丝杆17带动丝筒18与料盘板9上下移动。

优选地，为了使得料盘板9平稳运行，所述料盘板9四角垂直方向安装有第六传动轴导轨19，第六传动轴导轨19上设置有第二滑块20，料盘底座12通过第二滑块20在第六传动轴导轨19上进行上下移动，所使得料盘板9平衡，得到平稳上下运动的目的。

具体地，抓料机构2：

包括使得抓料底板4水平移动的第一传动轴机构、使得大臂6水平转动的第二传动轴机构、以及使得大臂6摆动的第三传动轴机构、以及使得末端执行器8转换的第四传动轴机构。

如图6所示，第一传动轴机构具体为：

所述抓料底座27下方安装有用于带动抓料底板4水平移动的第一传动轴机构，所述第一传动轴机构包括第一减速机30，第一减速机30的输入端连接有第一电机28，第一减速机30的输出端安装有第一轴同步带轮33和第一同步带，第一同步带通过连接板与抓料底板4相连接，抓料底板4下方安装有第三滑块31，抓料底座27上安装有抓料机构导轨32，第三滑块31在抓料机构导轨32上水平移动，第一电机28通过第一减速机30带动第一轴同步带轮33和第一同步带转动，带动抓料底板4在抓料机构导轨32上水平移动。实现抓料机构整体在底座导轨上的移动。第一传动轴机构用于机床轴心方向上零件的推送及料库X方向阵列的抓取。

如图7所示，第二传动轴机构具体为：

所述第二传动轴机构包括安装于抓料底板4上的第二传动底座21，第二传动底座21上安装有第二减速机22，第二减速机22的输入端连接有第二电机，第二减速机22的输出端连接有第三轴底座23，第二电机通过第三传动轴机构与大臂6相连接，第二电机通过第二减速机22带动第三传动轴机构水平±180°旋转，带动第三传动轴机构和大臂6水平旋转。实现料库机构2整体水平方向上的旋转，通过旋转功能，可正面、侧面抓取零件，方便灵活。

如图8所示，第三传动轴机构具体为：

所述第三传动轴机构包括安装于第二传动轴机构上的第三轴底座23，第三轴底座23内安装有第三减速机7，第三减速机7的输入端连接有第三电机24，第三减速机7的输出与大臂6的一端相连接；第三电机24通过第三减速机7转动，带动大臂6摆动。第三传动轴垂直安装，大臂6在第三轴底座23上垂直安装，且＞180°摆动。第三传动轴机构用于零件与机床、料库、传送带等之间的输送及存放。

如图9所示，第四传动轴机构具体为：

所述第四传动轴机构包括安装于大臂6末端的第四减速机35，第四减速机35的输入端安装有第四电机34，第四减速机35的输出端与末端执行器8相连接，第四电机34通过第四减速机35带动末端执行器8转动，末端执行器8上的两个工位进行交互运动。第四传动轴机构用于两个末端执行器交互及角度的调节。平行与大臂连接的末端执行器用于抓取较长轴类零件，在料库端是水平状态放置，带一定夹角与大臂安装的末端用于盘类、短轴类、扁平化类零件，在料库端是垂直状态存放。

示例性的，本实用新型中，所述末端执行器8可以根据实际的机床结构设计不同的类型，本实施例中，示例性的给出两种结构，但是不局限于这两种结构：如图10所示，末端执行器8包括用于盘类、短轴类、扁平化类零件的倾斜式末端夹具25，当选取倾斜式末端夹具25时，第四减速机35通过带有夹角的底座与大臂6末端连接，并且设置有相互垂直的夹具爪；

如图11所示，末端执行器8包括用于抓取轴类长零件的平行式末端夹具26，末端夹具26水平直接安装于水平大臂6上，并且设置有相互垂直的夹具爪。所述倾斜式末端夹具25或平行式末端夹具26上均设置有多个操作夹具爪。

需要说明的是，本实用新型中，第一传动轴机构与第五传动轴机构的传动方式不局限于同步带传动，也可是丝杆传动，齿轮齿条传动等。由于此单元拥有较高的拓展性，抓料机构与料库、机床设备组合排列不同形式，多套自动化时可组合为传送带、流水线等形式。单台设备自动化时，根据客户需求第二传动轴机构可选择性安装，减速机、伺服电机、控制系统减少成本降低。

本实用新型工作过程为：

1)、将抓料机构2安装于料库机构1和车床5之间，调整抓料底板4的水平位置，使得抓料机构2、料库机构1和车床并位于同一条直线上；

2)、将料物放置于料盘板9上，调整料盘板9垂直高度和水平位置，以使得料盘板9与抓料机构2相配合；

3)、抓料底板4带动大臂6水平移动，同时料盘底座12带动料盘板9水平移动，第三传动轴机构带动大臂6摆动到料盘板9上端，末端执行器8调整夹具打开，料盘板9向上运动，将物料送入末端执行器8的第一夹具爪，第一夹具爪将料物夹紧，料盘板9向下运动，完成取料；

4)、机床对料物加工完毕后，给上下料机器人系统发出信号，大臂6通过第三传动轴机构摆动到上料位置，使得末端执行器8与机床夹持机构同心，末端执行器8的第二夹具爪打开，抓料机构2向机床夹持机构水平移动至取料位置，末端执行器8的第二夹具爪夹紧加工后的料物，机床夹持机构打开，抓料机构2反方向水平移动退出，完成下料；

5)、旋转末端执行器8的第一夹具爪与机床夹持机构同心，抓料机构2向机床夹持机构水平移动，安装上料物，机床夹持机构夹紧料物，末端执行器8的第一夹具爪打开，抓料机构2反方向水平移动退出，大臂6通过第三传动轴机构向料库机构1方向摆动，同时末端执行器8调整第二夹具爪面对料库机构1，完成上料；

6)、抓料底板4带动大臂6水平移动，同时料盘底座12带动料盘板9水平移动，料盘板9向上运动至放料位置，末端执行器8的第二夹具爪将加工好的物料放入料盘板9，第二夹具爪打开，料盘板9向下运动，完成放料。

需要说明的是，由于本机器人系统设计在抓料过程中，依次单轴移动就可以完成抓料、送料检测等工作。各个运动轴之间没有插补运算关系，所以控制系统采用多轴运动控制器就可以控制完成，而不是像六自由度机器人上下料每个动作都需要六轴同时配合插补运算，算法复杂，控制器成本高，所以，本实用新型中，六轴上下料机器人在控制方法中，采用的编程控制成本具有明显优势明显。

对于本领域技术人员而言，显然能了解到上述具体事实例只是本实用新型的优选方案，因此本领域的技术人员对本实用新型中的某些部分所可能作出的改进、变动，体现的仍是本实用新型的原理，实现的仍是本实用新型的目的，均属于本实用新型所保护的范围。