一種桶裝水搬運機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種搬運機器人設備，具體說是一種專門應用于桶裝水灌裝生產線上搬運桶裝水的碼垛機器人專用機械手。本實用新型的目的是設計一種用桶裝水灌裝生產線的碼垛機器人，解決工廠的自動化程度低、工人的勞動強度強、桶裝水生產成本高、生產質量低等問題。本實用新型由底座1、腰部旋轉機構2、垂直提升機構3、水平機構4、手部開合機構5組成。底座1是整個機器人的支撐，腰部旋轉機構2利用螺栓與底座1固定在一起，腰部旋轉機構2組成機器人的一個串聯自由度，實現豎直提升機構3、水平機構4和手部開合機構5的旋轉運動，大大提高了機器人的靈活性，同時增大了機器人的運動空間，豎直提升機構3實現了水平機構4和手部開合機構5的豎直運動，水平移動機構4實現了手部開合機構的水平運動和夾緊運動，手部開合機構5主要實現桶裝水的夾持，保證了桶裝水搬運的順利完成。本實用新型的圓柱坐標型機器人的運動容易控制，定位精度較關節型機器人高，結構簡單，動作范圍大并且在動作范圍內無奇異點，占地面積小，編程簡單，運行速度快等優點，同時本實用新型可以解決工廠的自動化程度低、工人的勞動強度強、桶裝水生產成本高、生產質量低等問題。
【專利說明】
一種桶裝水搬運機器人
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種搬運機器人設備，具體說是一種專門應用于桶裝水灌裝生產線上搬運桶裝水的碼垛機器人專用機械手。
【背景技術】
[0002]桶裝飲用水受到不少單位、家庭的歡迎，但是整個制水過程中對設備的損耗，設備的保養、配件的更新存在著巨大的成本。傳統的桶裝水搬運都是由人工完成，需要巨大的人力和才力，增加了桶裝水的生產成本。桶裝水搬運機器人提高了工廠的自動化程度、降低了工人的勞動強度和桶裝水的生產成本，并提高了生產質量。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的是設計一種應用于桶裝水灌裝生產線的碼垛機器人專用機械手，解決工廠的自動化程度低、工人的勞動強度強、桶裝水生產成本高、生產質量低等問題。
[0004]本實用新型由底座1、腰部旋轉機構2、垂直提升機構3、水平機構4、手部開合機構5組成;底座I是整個機器人的支撐;腰部旋轉機構2利用螺栓與底座I固定在一起，它是實現機器人整體旋轉運動的機構，它由電機2-1、過渡板2-2、過渡板螺釘2-3、諧波固定螺釘2-4、電機軸套2-5、諧波減速器2-6、底板螺栓2-7組成，過渡板2-2和底座I固定在一起，形成腰部旋轉機構2的支架，諧波減速器2-6的上端通過底板螺栓2-7與垂直上升機構3的下支撐板3-15相連，諧波減速器2-6的下端通過諧波固定螺釘2-4與過渡板2-2相連，步進電機2-1安裝在過渡板2-2上，電機2-1的伸出端通過電機軸套2-5與諧波減速器2-6的輸入端相連，動力源電機2-1的動力通過電機軸套2-5輸入給諧波減速器2-6，諧波減速器2-6的輸出端帶動垂直上升機構3轉動，從而實現了機器人腰部旋轉運動的傳遞，腰部旋轉機構2組成機器人的一個串聯自由度，實現豎直提升機構3、水平機構4和手部開合機構5的旋轉運動;垂直提升機構3由電機3-1、電機固定螺栓3-2、電機支撐架3-3、聯軸器3-4、上支撐板3_5、軸承端蓋3-6、鎖緊螺母3-7、圓錐滾子軸承3-8、大絲杠3-9、圓導軌3-10、直線軸承3-11、大絲杠套3-12、滑臺3-13、螺栓3-14、下支撐板3-15、圓錐滾子軸承3-16、鎖緊螺母3-17組成，電機支撐架3-3和上支撐板3-5和下支撐板3-15固定在一起，形成垂直提升機構3的支架，圓導軌3-10的兩端安裝在上支撐板3-5和下支撐板3-15上，滾珠大絲杠3-9的電機端安裝在上支撐板3-5上，通過軸承端蓋3-6、鎖緊螺母3-7和圓錐滾子軸承3-8固定，滾珠大絲杠3-9的另一端安裝在下支撐板3-15上，通過圓錐滾子軸承3-16和鎖緊螺母3-17實現支撐，直線軸承3-11和大絲杠套3-12安裝在豎直滑臺3-13上，通過滾珠大絲杠3-9傳遞動力，沿著圓導軌3-10豎直滑動，動力源電機3-1固定在電機支撐架3-3上，電機3-1的動力通過聯軸器3-4傳遞給滾珠絲杠3-9，從而實現了垂直提升機構運動的傳遞;水平機構4由步進電機4-1、電機固定螺釘4-
2、右側擋板4-3、聯軸器4-4、軸承端蓋4-5、鎖緊螺母4-6、深溝球軸承4-7、中間擋板4-8、絲杠4-9、滑軌4-10、方鋼管4-11、絲杠套4-12、滑塊螺栓4_13、固定塊4_14、滑塊4_15、滑軌螺栓4-16、擋塊螺栓4-17、左側擋板4-18、配重4-19組成;左側擋板4-18和中間擋板4-8和方鋼管4-11固定在一起，形成水平機構4的支架，滑軌4-10的兩端安裝在左側擋板4-18和中間擋板4-8上，滾珠絲杠4-9的電機端安裝在右側擋板4-3上，通過軸承端蓋4-5、鎖緊螺母4-6和深溝球軸承4-7固定，滾珠絲杠4-9的另一端安裝在左側擋板4-18上，也是通過深溝球軸承和鎖緊螺母實現支撐，絲杠套4-12安裝在滑塊4-15上，通過滾珠絲杠4-9傳遞動力，沿著滑軌4-10水平滑動，動力源電機4-1通過電機固定螺釘4-2固定在右側擋板4-3上，電機4-1的動力通過聯軸器4-4傳遞給滾珠絲杠4-9，從而實現了垂直提升機構運動的傳遞，配重4-19保證了水平機構4的平穩運動;手部開合機構5由螺桿5-1、上擋塊5-2、下擋塊5-3、螺釘5_4、右爪5-5、左爪5-6組成，左爪5-6和右爪5-5的上部有開槽與方鋼管4-11相連接，水的重力由方鋼管4-11承擔，左爪5-6和右爪5-5的下部有開槽以便夾持工件，上擋塊5-2和下擋塊5-3由螺釘5-4鏈接，上擋塊5-2和下擋塊5-3有螺紋槽與螺桿5-1鏈接，螺桿5_1的轉動帶動左爪5-6和右爪5-5實現夾持功能，保證了桶裝水搬運的順利完成。
[0005]本實用新型的優點是:一、本實用新型的圓柱坐標型機器人的運動容易控制，定位精度較關節型機器人高，結構簡單，動作范圍大并且在動作范圍內無奇異點，占地面積小，編程簡單，運行速度快等優點。二、本實用新型可以解決工廠的自動化程度低、工人的勞動強度強、桶裝水生產成本高、生產質量低等問題。
【附圖說明】
[0006]圖1是本實用新型的桶裝水搬運機器人的主視圖，圖2是圖1的左視圖。
【具體實施方式】
[0007]【具體實施方式】一:結合圖1?圖2說明本實施方式，本實施方式由底座1、腰部旋轉機構2、垂直提升機構3、水平機構4、手部開合機構5組成。底座I是整個機器人的支撐，腰部旋轉機構2利用螺栓與底座I固定在一起，腰部旋轉機構2組成機器人的一個串聯自由度，實現豎直提升機構3、水平機構4和手部開合機構5的旋轉運動，大大提高了機器人的靈活性，同時增大了機器人的運動空間，豎直提升機構3實現了水平機構4和手部開合機構5的豎直運動，水平移動機構4實現了手部開合機構的水平運動和夾緊運動，手部開合機構5主要實現桶裝水的夾持，保證了桶裝水搬運的順利完成。
[0008]機器人工作時，由工人將本實用新型的桶裝水搬運機器人安裝流水線末端。本發明可以結合Plc編程控制技術，由工控機編程輸入到CPU中，CPU與高速脈沖輸出模塊通過步進電機驅動器控制步進電機，具體的輸入輸出量是:本實用新型的末端執行器手爪部分有兩個輸入量來感知一個手爪的位置，其余三個手爪由螺旋傳動的關系來控制，水平移動部分有有兩個輸入量，豎直移動部分有兩個輸入量，腰部旋轉部分有兩個輸入量，另外還需要啟動按鈕SB I與停止按鈕SB2，所以總共需要1個輸入量，輸出部分需要控制四個步進電機正反轉，每個步進電機由三個端口控制，故需要12個輸出量，將10個輸入量和12個輸出量分別同步進電機的運動相對應實現桶裝水的搬運。本實用新型解決了工廠的自動化程度低、工人的勞動強度強、桶裝水生產成本高、生產質量低等問題。
[0009]【具體實施方式】二:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的腰部旋轉機構2是實現機器人整體旋轉運動的機構，它由電機2-1、過渡板2-2、過渡板螺釘2-3、諧波固定螺釘2-4、電機軸套2-5、諧波減速器2-6、底板螺栓2-7組成，過渡板2-2和底座I固定在一起，形成腰部旋轉機構2的支架，諧波減速器2-6的上端通過底板螺栓2-7與垂直上升機構3的下支撐板3-15相連，諧波減速器2-6的下端通過諧波固定螺釘2-4與過渡板2-2相連，步進電機2-1安裝在過渡板2-2上，電機2-1的伸出端通過電機軸套2-5與諧波減速器2-6的輸入端相連，動力源電機2-1的動力通過電機軸套2-5輸入給諧波減速器2-6，諧波減速器2-6的輸出端帶動垂直上升機構3轉動，從而實現了機器人腰部旋轉運動的傳遞。
[0010]【具體實施方式】三:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的垂直提升機構3由電機3-1、電機固定螺栓3-2、電機支撐架3-3、聯軸器3-4、上支撐板3-5、軸承端蓋3-6、鎖緊螺母3-7、圓錐滾子軸承3-8、大絲杠3-9、圓導軌3-10、直線軸承3-11、大絲杠套3-12、滑臺3-13、螺栓3-14、下支撐板3-15、圓錐滾子軸承3-16、鎖緊螺母3-17組成，電機支撐架3-3和上支撐板3-5和下支撐板3-15固定在一起，形成垂直提升機構3的支架，圓導軌3-10的兩端安裝在上支撐板3-5和下支撐板3-15上，滾珠大絲杠3-9的電機端安裝在上支撐板3-5上，通過軸承端蓋3-6、鎖緊螺母3-7和圓錐滾子軸承3-8固定，滾珠大絲杠3-9的另一端安裝在下支撐板
3-15上，通過圓錐滾子軸承3-16和鎖緊螺母3-17實現支撐，直線軸承3-11和大絲杠套3-12安裝在豎直滑臺3-13上，通過滾珠大絲杠3-9傳遞動力，沿著圓導軌3-10豎直滑動，動力源電機3-1固定在電機支撐架3-3上，電機3-1的動力通過聯軸器3-4傳遞給滾珠絲杠3-9，從而實現了垂直提升機構運動的傳遞。
[0011]【具體實施方式】四:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的水平機構4由步進電機
4-1、電機固定螺釘4-2、右側擋板4-3、聯軸器4-4、軸承端蓋4-5、鎖緊螺母4-6、深溝球軸承4-7、中間擋板4-8、絲杠4-9、滑軌4-10、方鋼管4-11、絲杠套4-12、滑塊螺栓4-13、固定塊4-14、滑塊4-15、滑軌螺栓4-16、擋塊螺栓4-17、左側擋板4_18、配重4_19組成；左側擋板4_18和中間擋板4-8和方鋼管4-11固定在一起，形成水平機構4的支架，滑軌4-10的兩端安裝在左側擋板4-18和中間擋板4-8上，滾珠絲杠4-9的電機端安裝在右側擋板4-3上，通過軸承端蓋4-5、鎖緊螺母4-6和深溝球軸承4-7固定，滾珠絲杠4-9的另一端安裝在左側擋板4-18上，也是通過深溝球軸承和鎖緊螺母實現支撐，絲杠套4-12安裝在滑塊4-15上，通過滾珠絲杠
4-9傳遞動力，沿著滑軌4-10水平滑動，動力源電機4-1通過電機固定螺釘4-2固定在右側擋板4-3上，電機4-1的動力通過聯軸器4-4傳遞給滾珠絲杠4-9，從而實現了垂直提升機構運動的傳遞，配重4-19保證了水平機構4的平穩運動。
[0012]【具體實施方式】五:結合圖2說明本實施方式，本實施方式的手部開合機構5由螺桿
5-1、上擋塊5-2、下擋塊5-3、螺釘5-4、右爪5_5、左爪5_6組成。左爪5_6和右爪5_5的上部有開槽與方鋼管4-11相連接，水的重力由方鋼管4-11承擔，左爪5-6和右爪5-5的下部有開槽以便夾持工件，上擋塊5-2和下擋塊5-3由螺釘5-4鏈接，上擋塊5-2和下擋塊5-3有螺紋槽與螺桿5-1鏈接，螺桿5-1的轉動帶動左爪5-6和右爪5-5實現夾持功能。
[0013]工作原理:
[0014]底座I是整個機器人的支撐，腰部旋轉機構2利用螺栓與底座I固定在一起，腰部旋轉機構2組成機器人的一個串聯自由度，實現豎直提升機構3、水平機構4和手部開合機構5的旋轉運動，大大提高了機器人的靈活性，同時增大了機器人的運動空間，豎直提升機構3實現了水平機構4和手部開合機構5的豎直運動，水平移動機構4實現了手部開合機構的水平運動和夾緊運動，手部開合機構5主要實現桶裝水的夾持，保證了桶裝水搬運的順利完成。
【主權項】
1.一種桶裝水搬運機器人，其特征在于:它由底座(I)、腰部旋轉機構(2)、垂直提升機構(3)、水平機構(4)、手部開合機構(5)組成;底座(I)是整個機器人的支撐;腰部旋轉機構(2)利用螺栓與底座(I)固定在一起，它是實現機器人整體旋轉運動的機構，它由電機(2-1)、過渡板(2-2)、過渡板螺釘(2-3)、諧波固定螺釘(2-4)、電機軸套(2-5)、諧波減速器(2-6)、底板螺栓(2-7)組成，過渡板(2-2)和底座(I)固定在一起，形成腰部旋轉機構(2)的支架，諧波減速器(2-6)的上端通過底板螺栓(2-7)與垂直上升機構(3)的下支撐板(3-15)相連，諧波減速器(2-6)的下端通過諧波固定螺釘(2-4)與過渡板(2-2)相連，步進電機(2-1)安裝在過渡板(2-2)上，電機(2-1)的伸出端通過電機軸套(2-5)與諧波減速器(2-6)的輸入端相連，動力源電機(2-1)的動力通過電機軸套(2-5)輸入給諧波減速器(2-6)，諧波減速器(2-6)的輸出端帶動垂直上升機構(3)轉動，從而實現了機器人腰部旋轉運動的傳遞，腰部旋轉機構(2)組成機器人的一個串聯自由度，實現豎直提升機構(3)、水平機構(4)和手部開合機構(5)的旋轉運動；垂直提升機構(3)由電機(3-1)、電機固定螺栓(3-2)、電機支撐架(3-3)、聯軸器(3-4)、上支撐板(3-5)、軸承端蓋(3-6)、鎖緊螺母(3-7)、圓錐滾子軸承(3-8)、大絲杠(3-9)、圓導軌(3-10)、直線軸承(3-11)、大絲杠套(3-12)、滑臺(3-13)、螺栓(3-14)、下支撐板(3-15)、圓錐滾子軸承(3-16)、鎖緊螺母(3-17)組成，電機支撐架(3-3)和上支撐板(3-5)和下支撐板(3-15)固定在一起，形成垂直提升機構(3)的支架，圓導軌(3-10)的兩端安裝在上支撐板(3-5)和下支撐板(3-15)上，滾珠大絲杠(3-9)的電機端安裝在上支撐板(3-5)上，通過軸承端蓋(3-6 )、鎖緊螺母(3-7)和圓錐滾子軸承(3-8)固定，滾珠大絲杠(3-9)的另一端安裝在下支撐板(3-15)上，通過圓錐滾子軸承(3-16)和鎖緊螺母(3-17)實現支撐，直線軸承(3-11)和大絲杠套(3-12)安裝在豎直滑臺(3-13)上，通過滾珠大絲杠(3-9)傳遞動力，沿著圓導軌(3-10)豎直滑動，動力源電機(3-1)固定在電機支撐架(3-3)上，電機(3-1)的動力通過聯軸器(3-4)傳遞給滾珠絲杠(3-9)，從而實現了垂直提升機構運動的傳遞;水平機構(4)由步進電機(4-1)、電機固定螺釘(4-2)、右側擋板(4-3)、聯軸器(4-4)、軸承端蓋(4-5)、鎖緊螺母(4-6)、深溝球軸承(4-7)、中間擋板(4-8)、絲杠(4-9)、滑軌(4-10)、方鋼管(4-11)、絲杠套(4-12)、滑塊螺栓(4-13)、固定塊(4-14)、滑塊(4-15)、滑軌螺栓(4-16)、擋塊螺栓(4-17)、左側擋板(4-18)、配重(4-19)組成；左側擋板(4-18)和中間擋板(4-8)和方鋼管(4-11)固定在一起，形成水平機構(4)的支架，滑軌(4-10)的兩端安裝在左側擋板(4-18)和中間擋板(4-8)上，滾珠絲杠(4-9)的電機端安裝在右側擋板(4-3)上，通過軸承端蓋(4-5)、鎖緊螺母(4-6)和深溝球軸承(4-7)固定，滾珠絲杠(4-9)的另一端安裝在左側擋板(4-18)上，也是通過深溝球軸承和鎖緊螺母實現支撐，絲杠套(4-12)安裝在滑塊(4-15)上，通過滾珠絲杠(4-9)傳遞動力，沿著滑軌(4-10)水平滑動，動力源電機(4-1)通過電機固定螺釘(4-2)固定在右側擋板(4-3)上，電機(4-1)的動力通過聯軸器(4-4)傳遞給滾珠絲杠(4-9)，從而實現了垂直提升機構運動的傳遞，配重(4-19)保證了水平機構(4)的平穩運動;手部開合機構(5)由螺桿(5-1)、上擋塊(5-2 )、下擋塊(5-3)、螺釘(5-4)、右爪(5-5)、左爪(5-6)組成，左爪(5-6)和右爪(5-5)的上部有開槽與方鋼管(4-11)相連接，水的重力由方鋼管(4-11)承擔，左爪(5-6)和右爪(5-5)的下部有開槽以便夾持工件，上擋塊(5-2)和下擋塊(5-3)由螺釘(5-4)鏈接，上擋塊(5-2)和下擋塊(5-3)有螺紋槽與螺桿(5-1)鏈接，螺桿(5-1)的轉動帶動左爪(5-6)和右爪(5-5)實現夾持功能，保證了桶裝水搬運的順利完成。
【文檔編號】B25J15/08GK205415630SQ201521044316
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月15日
【發明人】田和強, 楊朋, 尹國校, 蔣佳坤, 朱炫炫, 尹猛
【申請人】山東科技大學