CN110817460A - 线性码垛装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种线性码垛装置，包括导轨机构、第一摆臂机构、第二摆臂机构以及第三摆臂机构；第一摆臂机构设于导轨机构的输出端，第二摆臂机构设于第一摆臂机构的输出端，第三摆臂机构与设于第二摆臂机构的输出端，第三摆臂机构设有同步组件与第一摆臂机构、第二摆臂机构同步传动，第三摆臂机构始终保持水平状态。本装置中，无论第一摆动机构、第二摆臂机构如何摆动，第三摆臂均能够始终保持水平；第一摆臂机构、第二摆臂机构、第三摆臂机构能够折叠成“4”字形状进行收纳，能够大大减少整个装置的占地空间。本装置能够自由无限拼接，本装置能够多台共轨作业，自由调度，只需要悬挂在加工设备侧面即能进行自由作业。

Description

线性码垛装置

技术领域

本发明涉及机械自动化设备技术领域，特别涉及线性码垛装置。

背景技术

工业型码垛机器人被应用于各个领域，码垛机器人可以通过更换抓手达到多功能的物料搬运，例如：芯片、零件、膜片、载箱等码垛。

现有的码垛机器人，为了扩大工作区域，将机器人的体积设置较大，且不能进行折叠，无法适应工厂的狭窄环境。例如，无法进入狭小区域进行作业，特别是数码配件行业的自动化工厂，生产线之间的间距较小，生产设备较为精密。

因此，需要提出一种具有搬运距离长、结构紧凑，特别适用于狭小流水线搬运作业的码垛机器人。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了线性码垛装置，包括导轨机构、第一摆臂机构、第二摆臂机构以及第三摆臂机构；第一摆臂机构设于导轨机构的输出端，第二摆臂机构设于第一摆臂机构的输出端，第三摆臂机构与设于第二摆臂机构的输出端，第三摆臂机构设有同步组件与第一摆臂机构、第二摆臂机构同步传动，第三摆臂机构始终保持水平状态。

本发明提供一种线性码垛装置，本装置采用导轨机构对第一摆臂机构进行驱动，且第一摆臂机构上连接有第二摆臂机构和第三摆臂机构，第一摆臂机构通过同步组件与第一摆臂机构、第二摆臂机构同步传动；在第一摆动机构、第二摆臂机构摆动下，第三摆臂能够始终保持水平，第一摆臂机构、第二摆臂机构、第三摆臂机构能够折叠成“4”字形状进行收纳，既能伸入狭小区域作业，又能极小空间下直线运行、自由调度。具有体积小，灵活度高，占用区域少等特点。

在一些实施方式中，第一摆臂机构包括安装架、第一伺服电机、第一摆臂；安装架固定在导轨机构的输出端，第一伺服电机设于安装架的一侧，第一摆臂活动地设于安装架上且与第一伺服电机驱动连接。

由此，第一摆臂由第一伺服电机进行驱动，在第一伺服电机的驱动下，第一摆臂以安装架为圆心进行正反摆动。

在一些实施方式中，第二摆臂机构包括第二伺服电机、第二摆臂，第二伺服电机固定在第一摆臂的输出端的一侧，第二摆臂可活动地设于第一摆臂的输出端且与第二伺服电机驱动连接。

由此，第二摆臂由第二伺服电机进行驱动，在第二伺服电机的驱动下，第二摆臂以安装架为圆心进行正反摆动。

在一些实施方式中，第三摆臂机构还包括第三摆臂，同步组件包括第一同步带、第二同步带、第一关节轮、第二关节轮、第三关节轮、第四关节轮，第一关节轮固定在安装架上且位于与第一摆臂的交界处，第二关节轮可旋转地设于第一摆臂上且位于与第二摆臂的交界处，第一关节轮和第二关节轮通过第一同步带传动连接，第三关节轮、第四关节轮分别可旋转地设于第二摆臂的两端，第三关节轮与第二关节轮连接，第四关节轮与第三摆臂连接，第三关节轮与第四关节轮通过第二同步带传动连接。

由此，当第一摆臂、第二摆臂摆动时，第二关节轮、第三关节轮、第四关节轮便会相应地旋转，从而使第三摆臂始终保持水平状态。

在一些实施方式中，第一关节轮、第二关节轮、第三关节轮、第四关节轮均为同步轮，第一关节轮、第二关节轮、第三关节轮、第四关节轮齿数相同。

由此，第一关节轮、第二关节轮、第三关节轮、第四关节轮齿数相同，即第一关节轮、第二关节轮、第三关节轮、第四关节轮之间的传动比为一比一。

在一些实施方式中，线性码垛装置还包括旋转机构，旋转机构包括第三伺服电机、第一传动轮、第二传动轮、传动带，第一传动轮和第二传动轮分别设于第三摆臂的两端，第一传动轮和第二传动轮通过传动带传动连接，第三伺服电机与第一传动轮驱动驱动连接且位于靠近第二摆臂一端。

由此，旋转机构中，第二传动轮为输出端，第二传动轮上可通过构件安装或直接安装夹具、吸盘等触手配件，能够对工件进行抓取、吸取，以实现码垛功能。

在一些实施方式中，导轨机构包括底板座、导轨、滑块以及定位驱动组件，导轨固定在底板座上，滑块可滑动地设于导轨上，滑块为导轨机构的输出端，定位驱动组件设于滑块与导轨之间。

由此，第一摆臂机构安装在滑块，滑块在定位驱动组件的驱动下在导轨上进行正反移动，从而驱动整个第一摆臂机构及其连接件进行正反移动。

在一些实施方式中，定位驱动组件包括若干磁块以及定子，定子设于滑块上，若干磁块极性交替地贴置在底板座上，若干磁块沿轨道方向排列分布，定子与若干磁块配合。

由此，磁铁极性交替地粘贴在底板座上，首尾分别是NS极，当拼接时刚好能够对上，理论上可以无限拼装，因此，底板座和直线导轨的长度实际上是相邻极性相同磁铁距离的整数倍。

在一些实施方式中，导轨机构还包括编码器组件，编码器组件包括磁栅读头、磁栅尺，磁栅读头安装在滑块上，磁栅尺贴装在底板座，磁栅读头与磁栅尺配合。

由此，磁栅尺是磁栅数显系统的基准元件，配合磁栅读头构成编码器组件，使滑块在断电的情况下能够记忆位置。

本发明的具体有益效果为：本装置中，无论第一摆动机构、第二摆臂机构如何摆动，第三摆臂均能够始终保持水平；第一摆臂机构、第二摆臂机构、第三摆臂机构能够折叠成“4”字形状进行收纳，能够大大减少整个装置的占地空间。本装置能够自由无限拼接，本装置能够多台共轨作业，自由调度，只需要悬挂在加工设备侧面即能进行自由作业。

附图说明

图1为本发明一实施方式的线性码垛装置的立体结构示意图。

图2为图1所示线性码垛装置的一状态的侧视结构示意图。

图3为图2中J-J方向剖面结构示意图。

图4为图2中K-K方向剖面结构示意图。

图5为图4中N-N方向剖面结构示意图。

图6为图1所示线性码垛装置的另一状态的侧视结构示意图。

图中标号：1-导轨机构、11-底板座、12-导轨、13-滑块、14-定位驱动组件、141-磁块、142-定子、15-编码器组件、151-磁栅读头、152-磁栅尺、2-第一摆臂机构、21-安装架、22-第一伺服电机、23-第一摆臂、24-第一减速机、3-第二摆臂机构、31-第二伺服电机、32-第二摆臂、33-第二减速、34-连接环、4-第三摆臂机构、41-第三摆臂、42-同步组件、421-第一同步带、422-第二同步带、423-第一关节轮、424-第二关节轮、425-第三关节轮、426-第四关节轮、5-旋转机构、51-第三伺服电机、52-第一传动轮、53-第二传动轮、54-传动带、55-压环。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1-2示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的线性码垛装置，包括导轨机构1、第一摆臂机构2、第二摆臂机构3以及第三摆臂机构4。第一摆臂机构2设于导轨机构1的输出端，第二摆臂机构3设于第一摆臂机构2的输出端，第三摆臂机构4与设于第二摆臂机构3的输出端，第三摆臂机构4设有同步组件42与第一摆臂机构2、第二摆臂机构3同步传动，第三摆臂机构4始终保持水平状态。

本发明提供一种线性码垛装置，本装置采用导轨机构1对第一摆臂机构2进行驱动，且第一摆臂机构2上连接有第二摆臂机构3和第三摆臂机构4，第一摆臂机构2通过同步组件42与第一摆臂机构2、第二摆臂机构3同步传动；在第一摆臂机构2、第二摆臂机构2摆动下，第三摆臂41能够始终保持水平，第一摆臂机构2、第二摆臂机构3、第三摆臂机构4能够折叠成“4”字形状进行收纳，既能伸入狭小区域作业，又能极小空间下直线运行、自由调度。具有体积小，灵活度高，占用区域少等特点。

结合图1-3，第一摆臂23装置包括安装架21、第一伺服电机22、第一减速机24、第一摆臂23。安装架21呈U型状，安装架21固定在导轨机构1的输出端；第一伺服电机22设于安装架21的一侧，第一摆臂23活动地设于安装架21的U型凹口内，且通过第一减速机24与第一伺服电机22驱动连接。第一摆臂23由第一伺服电机22进行驱动，在第一伺服电机22的驱动下，第一摆臂23以安装架21为圆心进行正反摆动。

结合图1、2、4，第二摆臂机构3包括第二伺服电机31、第二减速33机、连接环34、第二摆臂32。第二伺服电机31固定在第一摆臂23的输出端的一侧，即第二伺服电机31位于第一摆臂23远离安装架21一端；第二摆臂32可活动地设于第一摆臂23的输出端且与通过第二减速33机、连接环34与第二伺服电机31驱动连接，即连接环34设于第二减速33机的输出端，第二减速33机设于第二伺服电机31的驱动驱动端。第二摆臂32由第二伺服电机31进行驱动，在第二伺服电机31的驱动下，第二摆臂32以安装架21为圆心进行正反摆动。

结合图1-4，第三摆臂机构4还包括第三摆臂41，同步组件42包括第一同步带421、第二同步带422、第一关节轮423、第二关节轮424、第三关节轮425、第四关节轮426。第一关节轮423固定在安装架21的U型凹口的内侧，且位于与第一摆臂23的交界处；第二关节轮424通过深沟球轴承可旋转地设于第一摆臂23上且位于与第二摆臂32的交界处，第一关节轮423和第二关节轮424通过第一同步带421传动连接；第三关节轮425、第四关节轮426分别通过深沟球轴承可旋转地设于第二摆臂32的两端，第三关节轮425位于第二摆臂32与第一摆臂23的交界处，第四关节轮426位于第二摆臂32与第三摆臂41的交界处；第三关节轮425与第二关节轮424固定连接，第四关节轮426与第三摆臂41固连接，第三关节轮425与第四关节轮426通过第二同步带422传动连接。

当第一摆臂23、第二摆臂32摆动时，第二关节轮424、第三关节轮425、第四关节轮426便会相应地旋转，从而使第三摆臂41始终保持水平状态。第一摆臂23、第二摆动、第三摆臂41三者依次叠加安装，独立旋转时无干涉障碍，第三摆臂41可以折叠收纳，从侧面看来，第一摆臂23、第二摆动、第三摆臂41三者可折叠成一个“4”形状，如图6所示。

结合图1-4，第一关节轮423、第二关节轮424、第三关节轮425、第四关节轮426均为同步轮，第一关节轮423、第二关节轮424、第三关节轮425、第四关节轮426齿数相同，即第一关节轮423、第二关节轮424、第三关节轮425、第四关节轮426之间的传动比均为一比一。

结合图1、5，线性码垛装置还包括旋转机构5，旋转机构5包括第三伺服电机51、第一传动轮52、第二传动轮53以及传动带54。第一传动轮52和第二传动轮53分别设于第三摆臂41的两端，第一传动轮52和第二传动轮53通过传动带54传动连接，第三伺服电机51与第一传动轮52驱动驱动连接且位于靠近第二摆臂32一端；第二传动轮53上装有压环55，压环55上装置夹具或吸盘等触手元件。

旋转机构5中，第二传动轮53为输出端，第二传动轮53上可通过构件安装或直接安装夹具、吸盘等触手配件，能够对工件进行抓取、吸取，以实现码垛功能。

结合图1-3，导轨机构1包括底板座11、导轨12、滑块13以及定位驱动组件14。导轨12可以是直线导轨12也可以是曲线导轨12，本实施例中，导轨12为直线导轨12导轨12固定在底板座11上；滑块13可滑动地设于导轨12上，滑块13为导轨机构1的输出端，定位驱动组件14设于滑块13与导轨12之间。

第一摆臂机构2安装在滑块13，滑块13在定位驱动组件14的驱动下在导轨12上进行正反移动，从而驱动整个第一摆臂机构2及其连接件进行正反移动。

结合图1-3定位驱动组件14包括若干磁块141以及定子142，定子142设于滑块13上，若干磁块141极性交替地贴置在底板座11上，若干磁块141沿轨道方向排列分布，定子142与若干磁块141配合。

磁铁极性交替地粘贴在底板座11上，首尾分别是NS极，当拼接时刚好能够对上，理论上可以无限拼装，因此，底板座11和直线导轨12的长度实际上是相邻极性相同磁铁距离的整数倍。

结合图1-3，导轨机构1还包括编码器组件15，编码器组件15包括磁栅读头151、磁栅尺152，磁栅读头151安装在滑块13上，磁栅尺152贴装在底板座11，磁栅读头151与磁栅尺152配合。磁栅为绝对值型磁栅，磁栅尺152是磁栅数显系统的基准元件，配合磁栅读头151构成编码器组件15，使滑块13在断电的情况下能够记忆位置。

第一伺服电机22、第二伺服电机31、第三伺服电机51编码器组件15为绝对值光电编码器组件15。

本装置还配置有PLC控制器，以编程的形式对本装置进行自动化控制。整个装置的输出端为第三摆臂41上的第二传动轮53，第二传动轮53上安装有触手元件(气夹、电夹、油夹、吸盘等)，以触手元件对工件进行捕捉。以X轴、Y轴、Z轴为三维坐标基准对本装置的工作原理进行说明，具体如下，

X轴方向：X轴方向由导轨机构1进行控制。滑块13在定位驱动组件14的驱动下在导轨12上进行正反移动，从而驱动整个第一摆臂机构2及其连接件进行正反移动。

Y、Z轴方向：Y、Z轴方向由第一摆臂机构2、第二摆臂32、第三摆臂41进行控制。第一摆臂机构2中，在第一伺服电机22的驱动下，第一摆臂23以安装架21为圆心进行正反摆动；第二摆臂机构3中，在第二伺服电机31的驱动下，第二摆臂32以安装架21为圆心进行正反摆动；第三摆臂机构4中，第三摆臂41通过同步组件42与第一摆臂23和第二摆臂32联动，第三摆臂41始终保持水平状态。

Z旋转方向：Z旋转方向由旋转机构5进行控制。第三伺服电机51驱动第一传动轮52旋转，并通过传动带54联动第二传动轮53旋转，从而使设于第二传动乱上的触手元件旋转。

本装置中，无论第一摆臂机构2、第二摆臂机构2如何摆动，第三摆臂41均能够始终保持水平；第一摆臂机构2、第二摆臂机构3、第三摆臂机构4能够折叠成“4”字形状进行收纳，能够大大减少整个装置的占地空间。本装置能够自由无限拼接，本装置能够多台共轨作业，自由调度，只需要悬挂在加工设备侧面即能进行自由作业。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.线性码垛装置，其特征在于，包括导轨机构(1)、第一摆臂机构(2)、第二摆臂机构(3)以及第三摆臂机构(4)；所述第一摆臂机构(2)设于导轨机构(1)的输出端，所述第二摆臂机构(3)设于第一摆臂机构(2)的输出端，所述第三摆臂机构(4)与设于第二摆臂机构(3)的输出端，所述第三摆臂机构(4)设有同步组件(42)与第一摆臂机构(2)、第二摆臂机构(3)同步传动，所述第三摆臂机构(4)始终保持水平状态。

2.根据权利要求1所述的线性码垛装置，其特征在于，所述第一摆臂(23)装置包括安装架(21)、第一伺服电机(22)、第一摆臂(23)；所述安装架(21)固定在导轨机构(1)的输出端，所述第一伺服电机(22)设于安装架(21)的一侧，所述第一摆臂(23)活动地设于安装架(21)上且与第一伺服电机(22)驱动连接。

3.根据权利要求2所述的线性码垛装置，其特征在于，所述第二摆臂机构(3)包括第二伺服电机(31)、第二摆臂(32)，所述第二伺服电机(31)固定在第一摆臂(23)的输出端的一侧，所述第二摆臂(32)可活动地设于第一摆臂(23)的输出端且与第二伺服电机(31)驱动连接。

4.根据权利要求3所述的线性码垛装置，其特征在于，所述第三摆臂机构(4)还包括第三摆臂(41)，所述同步组件(42)包括第一同步带(421)、第二同步带(422)、第一关节轮(423)、第二关节轮(424)、第三关节轮(425)、第四关节轮(426)，所述第一关节轮(423)固定在安装架(21)上且位于与第一摆臂(23)的交界处，所述第二关节轮(424)可旋转地设于第一摆臂(23)上且位于与第二摆臂(32)的交界处，所述第一关节轮(423)和第二关节轮(424)通过第一同步带(421)传动连接，所述第三关节轮(425)、第四关节轮(426)分别可旋转地设于第二摆臂(32)的两端，第三关节轮(425)与第二关节轮(424)连接，所述第四关节轮(426)与第三摆臂(41)连接，所述第三关节轮(425)与第四关节轮(426)通过第二同步带(422)传动连接。

5.根据权利要求4所述的线性码垛装置，其特征在于，所述第一关节轮(423)、第二关节轮(424)、第三关节轮(425)、第四关节轮(426)均为同步带轮，所述第一关节轮(423)、第二关节轮(424)、第三关节轮(425)、第四关节轮(426)齿数相同。

6.根据权利要求4所述的线性码垛装置，其特征在于，还包括旋转机构(5)，所述旋转机构(5)包括第三伺服电机(51)、第一传动轮(52)、第二传动轮(53)、传动带(54)，所述第一传动轮(52)和第二传动轮(53)分别设于第三摆臂(41)的两端，所述第一传动轮(52)和第二传动轮(53)通过传动带(54)传动连接，所述第三伺服电机(51)与第一传动轮(52)驱动驱动连接且位于靠近第二摆臂(32)一端。

7.根据权利要求1-8任一所述的线性码垛装置，其特征在于，所述导轨机构(1)包括底板座(11)、导轨(12)、滑块(13)以及定位驱动组件(14)，所述导轨(12)固定在底板座(11)上，所述滑块(13)可滑动地设于导轨(12)上，所述滑块(13)为导轨机构(1)的输出端，所述定位驱动组件(14)设于滑块(13)与导轨(12)之间。

8.根据权利要求7所述的线性码垛装置，其特征在于，所述定位驱动组件(14)包括若干磁块(141)以及定子(142)，所述定子(142)设于滑块(13)上，若干所述磁块(141)极性交替地贴置在底板座(11)上，若干所述磁块(141)沿导轨(12)方向排列分布，所述定子(142)与若干所述磁块(141)配合。

9.根据权利要求8所述的线性码垛装置，其特征在于，所述导轨机构(1)还包括编码器组件(15)，所述编码器组件(15)包括磁栅读头(151)、磁栅尺(152)，所述磁栅读头(151)安装在滑块(13)上，所述磁栅尺(152)贴装在底板座(11)，所述磁栅读头(151)与磁栅尺(152)配合。

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