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CN102234026A - 码垛机器人 - Google Patents

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王其军
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Abstract

一种码垛机器人，其包括升降架、与升降架可滑动连接的伸缩手臂、分别设于伸缩手臂两端的末端执行器及平衡机构，平衡机构包括设于伸缩手臂上的丝杆、与丝杆螺纹配合的滑动件、与丝杆的一端固定连接的驱动件及固定于滑动件上的配重件，驱动件驱动丝杆转动，以滑动调节滑动件相对于该丝杆的位置。上述码垛机器人通过平衡机构的驱动件驱动丝杆转动，滑动件与丝杆螺纹配合而相对丝杆滑动，使伸缩手臂处于平衡状态，从而消除承载于末端执行器上的载重对升降架产生的弯矩。因此，本发明的码垛机器人的平衡性较好。

Description

码垛机器人
技术领域
本发明涉及一种机器人，尤其涉及一种码垛用的机器人。
背景技术
现在的工业生产线上常使用机器人代替人力将载重搬运并整齐排列在货板上。
一种码垛机器人，其包括旋转基座、升降架、伸缩手臂、末端执行器及配重件。升降架固定在该旋转基座上。伸缩手臂与升降架可滑动连接。末端执行器及配重件分别固定于伸缩手臂的两端。配重件与载重相对于升降架构成杠杆平衡，使伸缩手臂处于平衡状态。该伸缩手臂可以调节自身长度，使末端执行器抓取载重，然后通过控制伸缩手臂在升降架上的升降将载重调整到合适的高度，最后通过旋转基座的转动，将载重码垛排列在货板上。
然而，当上述码垛机器人的伸缩手臂的长度改变或载重的重量改变时，配重件相对于支架产生的转动力矩再也难以平衡载重相对于支架产生的转动力矩，从而对升降架产生一个弯矩，使得上述码垛机器人的平衡性较差。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种平衡性较好的码垛机器人。
一种码垛机器人，其包括升降架、与升降架滑动连接的伸缩手臂、分别设于伸缩手臂两端的末端执行器及平衡机构，平衡机构包括设于伸缩手臂上的丝杆、与丝杆螺纹配合的滑动件、与丝杆的一端固定连接的驱动件及固定于滑动件上的配重件，驱动件驱动丝杆转动，以滑动调节滑动件相对于丝杆的位置。
上述码垛机器人通过平衡机构的驱动件驱动丝杆转动，滑动件与丝杆螺纹配合而相对丝杆滑动，使伸缩手臂处于平衡状态，从而消除承载于末端执行器上的载重对升降架产生的弯矩。因此，本发明的码垛机器人的平衡性较好。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式的码垛机器人的立体图。
图2是图1所示码垛机器人的伸缩手臂的立体图。
图3是图1所示码垛机器人的平衡机构的分解图。
图4是图3所示码垛机器人的平衡机构的滑动件的放大分解图。
图5是图3所示码垛机器人的平衡机构的局部立体图。
图6是图1所示码垛机器人工作时的状态示意图。
主要元件符号说明
  码垛机器人   100
  旋转底座   20
  升降架   30
  底板   31
  顶板   32
  侧板   35
  滑轨   351
  伸缩手臂   40
  限位件   41
  主体   43
  收容槽   432
  延伸臂   45
  安装件   47
  平衡机构   50
  配重件   51
  滑动件   53
  连接块   532
  滑块   534
  滑槽   5341
  螺纹件   535
  螺孔   5351
  滑动导轨   55
  导向凸起   552
  丝杆   57
  固定件   58
  驱动件   59
  末端执行器   60
  载重   70
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施方式对本发明的码垛机器人作进一步详细说明。
请参阅图1、图2及图6，本发明较佳实施方式的码垛机器人100包括旋转底座20、升降架30、伸缩手臂40、平衡机构50及末端执行器60。升降架30与旋转底座20可转动连接。伸缩手臂40与升降架30可滑动连接。平衡机构50及末端执行器60分别设于伸缩手臂40的两端。在本实施方式中，末端执行器60为吸盘。
旋转底座20大致为一个圆台。
升降架30包括底板31、顶板32及连接底板31与顶板32的两个侧板35。底板31可转动地设置在旋转底座20上。两个侧板35相对设置，并且两个侧板35在相对的表面上各设有两个相互平行的滑轨351。
请一并参阅图3，伸缩手臂40包括两个限位件41、一个主体43、一个延伸臂45、一个安装件47及一个升降器(未图示)。主体43为一个方形筒，延伸臂45一端收容于主体43内，另一端位于主体43外。主体43远离延伸臂45的一端的侧壁开设有收容槽432。延伸臂45远离主体43的一端为可伸缩的自由端。安装件47固设于该自由端的一侧。两个限位件41分别固定于主体43两侧，每个限位件41上开设有与滑轨351相对应的滑槽(图未示)，并通过滑槽与滑轨351的配合，使该两个限位件41可以在升降架30内滑动升降，从而使伸缩手臂40可相对于旋转底座20在升降架30内滑动升降。升降器设置在升降架30上，以驱动限位件41滑动并控制其滑动方向。固定于安装件47上的末端执行器60相对于旋转底座20的三维位置，可以通过升降架30的旋转、伸缩手臂40在升降架30上的升降及伸缩手臂40的伸缩来调整。
请再参阅图3，平衡机构50包括两个配重件51、一个滑动件53、两个滑动导轨55、一个丝杆57、两个固定件58及一个驱动件59。
每个配重件51固定于滑动件53上，其重量可以根据码垛机器人100的载重70而选择。
请一并参阅图4，滑动件53包括一个连接块532、两个滑块534及一个螺纹件535。连接块532大致呈“I”型，两个滑块534分别固定于连接块532的两端。每个滑块534上开设有滑槽5341。在本实施方式中，滑槽5341为燕尾槽。螺纹件535固定于连接块532的中部，且位于两个滑块534中间。螺纹件535上开设有螺孔5351，丝杆57穿设螺孔5351。
请参阅图3及图5，两个滑动导轨55相互平行地固定于收容槽432的底部。每个滑动导轨55上设有导向凸起552。在本实施方式中，导向凸起552为燕尾型凸起。两个固定件58固定于收容槽432的底部，且位于两个滑动导轨55的端部之间。丝杆57上设有外螺纹，其两端可转动地穿设两个固定件58，且其中一端与驱动件59固定连接。驱动件59驱动丝杆57转动，使滑动件53的螺纹件535相对于丝杆57滑动。在本实施方式中，驱动件59为驱动马达。
请参阅图3至6，码垛机器人100搬运载重70时，平衡机构50的驱动件59驱动丝杆57转动，滑动件53的螺纹件535相对丝杆57滑动，从而调节配重件51相对于伸缩手臂40的位置。平衡机构50与载重70相对于升降架30形成一个杠杆平衡结构。平衡机构50的配重件51及滑动件53的总重为m1g，其相对于升降架30的力臂为l1。伸缩手臂40的安装件47、末端执行器60及载重70的总重为m2g，其相对于升降架30的力臂为l2。根据力矩平衡原理可知：
m1g×l1＝m2g×l2(1)
由上述公式(1)可得：
l 1 = m 2 g × l 2 m 1 g - - - ( 2 )
当载重70的重量发生变化时，总重m2g也随着发生变化；当伸缩手臂40的长度发生变化时，力臂l2也会发生变化。因此，当载重70的重量或力臂l2发生变化时，可通过公式(2)计算得出力臂l1的变化值。码垛机器人100可通过平衡机构50的驱动件59驱动丝杆57转动，使滑动件53的螺纹件535相对丝杆57滑动，从而使配重件51及滑动件53滑动至新的平衡位置，即力臂l1的所在位置。
本发明的码垛机器人100通过平衡机构50的驱动件59驱动丝杆57转动，滑动件53与丝杆57螺纹配合而相对丝杆57滑动，使伸缩手臂40处于平衡状态，从而消除载重70对升降架30产生的弯矩。因此，本发明的码垛机器人100的平衡性较好。
本发明的码垛机器人100还可通过控制器(未图示)控制驱动件59，使平衡机构50自动调节配重件51及滑动件53相对于升降架30的力臂l1。
可以理解，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要保护的范围。

Claims (10)

1.一种码垛机器人，其包括升降架、与该升降架滑动连接的伸缩手臂以及分别设于该伸缩手臂两端的末端执行器及平衡机构，该平衡机构包括配重件，其特征在于：该平衡机构还包括设于该伸缩手臂上的丝杆、与该丝杆螺纹配合的滑动件及与该丝杆一端固定连接的驱动件，该配重件固定于该滑动件上，该驱动件驱动该丝杆转动，以滑动调节该滑动件相对于该丝杆的位置。
2.如权利要求1所述的码垛机器人，其特征在于：该伸缩手臂包括主体及部分收容于该主体内的延伸臂。
3.如权利要求2所述的码垛机器人，其特征在于：该伸缩手臂还包括固定于该延伸臂一端的安装件，该末端执行器固定于该安装件上。
4.如权利要求2所述的码垛机器人，其特征在于：该伸缩手臂还包括分别固定于该主体两侧的两个限位件，该两个限位件相对于该升降架可滑动。
5.如权利要求4所述的码垛机器人，其特征在于：该两个限位件上分别开设有滑槽，该升降架上设有与该滑槽相配合的滑轨。
6.如权利要求1所述的码垛机器人，其特征在于：该平衡机构还包括固定于该伸缩手臂上的两个固定件，该丝杆的两端分别穿设该两个固定件。
7.如权利要求1所述的码垛机器人，其特征在于：该平衡机构还包括固定于该伸缩手臂上的相互平行的两个滑动导轨，该两个滑动件上分别开设有与两个该滑动导轨相配合的滑槽。
8.如权利要求7所述的码垛机器人，其特征在于：该滑动件包括连接块、固定于该连接块两端的两个滑块及固定于该连接块的中部且位于该两个滑块中间的螺纹件，该配重件固定于该连接块上，该两个滑块分别相对于该两个导轨滑动。
9.如权利要求8所述的码垛机器人，其特征在于：该螺纹件开设有供该丝杆穿设的螺孔。
10.如权利要求1所述的码垛机器人，其特征在于：该码垛机器人还包括与该升降架可转动连接的旋转底座。
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