四轴码垛机器人制造技术

本实用新型专利技术属于自动码垛设备领域，具体涉及一种四轴码垛机器人，其在连接架上远离小臂的一端安装小臂助力缸，小臂助力缸的缸体与连接架铰接，其活塞杆的端部与小臂靠近大臂一端铰接且该铰接点偏离小臂电机的轴线；当连杆、手臂和小臂呈自然下垂状态时，小臂助力缸与连接架的铰接点a、小臂助力缸与小臂的铰接点b以及小臂与连接架的铰接点c三点成一条直线，且铰接点b位于铰接点a与铰接点c之间。工作时，小臂助力缸提供的转矩与小臂所需的转矩呈正相关关系，助力效果好，同时避免了小臂助力缸成为负载的情况出现；当使用与以往同等功率的小臂电机时，可提升比以往更重的负载，整体能耗降低。

【技术实现步骤摘要】
四轴码垛机器人
本技术涉及一种四轴码垛机器人，属于自动码垛设备领域。
技术介绍
码垛机器人主要用于产品的码垛，即将生产线上的产品按照一定的规律进行堆放。四轴码垛机器人是码垛机器人的一种，能够实现腰部旋转、大臂上下摆动、小臂前后摆动以及机械手回转四种运动。传统四轴码垛机器人的小臂主要由电机驱动，工作时，电机输出的转矩要克服机械手以及抓取产品的重力，当抓取的产品较重时，电机负载会很大，这就需要配备大功率的电机，不仅使得设备庞大笨重，而且能耗高。为了解决现有技术问题，中国专利号为201620550725.2的技术专利公开了一种四轴码垛机器人，图5为该技术的结构示意图，大臂13与小臂11之间设有油缸16，小臂11向靠近大臂13的方向转动时，油缸16连接的油缸蓄能器17蓄能，小臂11向远离大臂13的方向转动时，油缸蓄能器17释放压力能，油缸16为小臂11助力。但该技术专利中，油缸16形成的推力和力臂受大臂13和小臂11位置关系的共同影响，由于大臂13和小臂11的位置变化复杂多样，所以推力大小和力臂长短的变化都不稳定，造成油缸16输出的转矩具有很强的不确定性。工作时，油缸16输出的转矩大小不按小臂11所需的转矩大小变化，不仅不会呈现正相关关系，在有些工况下，甚至会呈现负相关关系，并且油缸16还会成为反向负载。例如，当大臂13和小臂11处于如图6所示的位置关系时，此时油缸16的轴线与小臂11垂直(即油缸16形成的力臂最长)，小臂11自然下垂，不需要小臂电机12和油缸16为小臂11提供动力，如果没有油缸16的作用，小臂电机12负载为零，但此时为了抵消油缸16产生的转矩，小臂电机12还需要输出反向转矩；随着小臂11向远离大臂13的方向转动时(即机械手15提升时)，小臂电机12的负载逐渐增大，而油缸16为了助力而形成的推力和力臂(即油缸16输出的转矩)却逐渐减小，助力效果差。
技术实现思路
根据以上现有技术的不足，本技术所要解决的技术问题是：提供一种助力效果好且能够避免小臂助力缸成为负载的情况出现的四轴码垛机器人。本技术所述的四轴码垛机器人，包括底座、小臂、大臂、转臂和手臂，底座上的驱动机构带动其上方的转臂转动，转臂上安装带动大臂转动的大臂电机，大臂远离大臂电机的一端安装带动小臂转动的小臂电机，小臂上远离小臂电机的一端与手臂铰接；增设一连接架，小臂与连接架铰接且二者的铰接点c位于小臂电机的轴线上，连接架与转臂之间设有连接臂，连接臂的两端分别与连接架和转臂铰接，转臂、连接臂、连接架和大臂构成平行四边形平面连杆机构；连接架与手臂之间设有连杆，连杆的两端分别与连接架和手臂铰接，连接架、连杆、手臂和小臂构成平行四边形平面连杆机构；连接架上远离小臂的一端安装小臂助力缸，小臂助力缸的缸体与连接架铰接，其活塞杆的端部与小臂靠近大臂一端铰接且该铰接点偏离小臂电机的轴线；当连杆、手臂和小臂呈自然下垂状态时，小臂助力缸与连接架的铰接点a、小臂助力缸与小臂的铰接点b以及小臂与连接架的铰接点c三点成一条直线，且铰接点b位于铰接点a与铰接点c之间。对于上述两个平行四边形平面连杆机构而言，在连杆机构平面内，转臂角度固定不变，工作过程中，大臂和小臂会进行转动，利用平行四边形平面连杆机构的运动特性，连接架和手臂只进行平移运动，角度不会改变，保证了抓取工作的正常进行。小臂助力缸安装在连接架和小臂之间，由于连接架的角度不会改变，小臂助力缸为了助力而形成的力臂只受小臂转动角度的影响，不再受大臂和小臂位置关系的共同影响，工作过程中，小臂助力缸输出的转矩更加稳定。当连杆、手臂和小臂呈自然下垂状态时，不需要小臂电机和小臂助力缸提供动力，此时，铰接点a、铰接点b、铰接点c三点成一条直线，小臂助力缸形成的力臂大小为零(即小臂助力缸输出转矩为零)，避免了小臂助力缸成为反向负载；并且在小臂的正常工作范围内，随着小臂从自然下垂状态向远离大臂的方向转动(即手臂提升)，小臂所需的转矩越来越大，这个过程中，由于小臂助力缸形成的力臂会逐渐增大，所以本技术的助力效果更好。优选的，小臂助力缸采用恒压气缸，以保证推力不变。在正常工作范围内，当小臂从自然下垂状态向远离大臂的方向转动时(即手臂提升时)，由于小臂助力缸形成的力臂会逐渐增大，根据M＝F×L(力矩＝力×力臂)，由于推力F恒定，力臂L逐渐增大，所以小臂助力缸输出的力矩M(即转矩)会逐渐增大，即小臂助力缸输出的转矩会随小臂所需转矩的增大而增大，反之减小，两者呈正相关关系，达到的助力效果更加明显。优选的，转臂上远离大臂的一端安装大臂助力缸，大臂助力缸的缸体与转臂铰接，其活塞杆的端部与大臂远离小臂一端铰接且该铰接点偏离大臂电机轴线。当大臂上升时，大臂助力缸为大臂提升助力。进一步优选的，大臂助力缸采用液压油缸，液压油缸连接有蓄能器，蓄能器在大臂下降时蓄能，大臂上升时，蓄能器为液压油缸提供能量，液压油缸为大臂提升助力。优选的，连接臂是向背离大臂方向弯曲的弧形臂，当大臂下降时，通过弧形臂形状的设定，有效地避免了连接臂与其他零部件干涉，扩大了四轴码垛机器人的行程范围。优选的，手臂下方安装机械手，在实际应用时，可根据工作需要在手臂下方安装不同功能的机械手，以适应各种生产线的需求。本技术与现有技术相比所具有的有益效果是：本技术所述的四轴码垛机器人结构巧妙，工作时，小臂助力缸提供的转矩与小臂所需的转矩呈正相关关系，即小臂所需的转矩增大时，小臂助力缸提供的转矩会相应的增大，小臂所需的转矩减小时，小臂助力缸提供的转矩会相应的减小，助力效果好，并且避免了小臂助力缸成为负载的情况出现；当使用与以往同等功率的小臂电机时，可提升比以往更重的负载，整体能耗降低。附图说明图1是本技术的整体结构示意图；图2是本技术处于工作状态一时的结构示意图；图3是本技术处于工作状态二时的结构示意图；图4是本技术的简化结构原理图；图5为现有四轴码垛机器人的整体结构示意图；图6为现有四轴码垛机器人处于特定工作状态时的结构示意图。图中：1、底座；2、驱动机构；3、大臂助力缸；4、蓄能器；5、转臂；6、连接臂；7、小臂助力缸；8、连接架；9、连杆；10、手臂；11、小臂；11.1、小臂助力臂；12、小臂电机；13、大臂；13.1、大臂助力臂；14、大臂电机；15、机械手；16、油缸；17、油缸蓄能器。具体实施方式下面结合实施例对本技术做进一步描述：如图1所示，本技术所述的四轴码垛机器人包括底座1、转臂5、连杆9、大臂13、小臂11、连接臂6、手臂10和连接架8(本实施例中的连接架8设置为三角架的形式)。底座1固定，底座1上的驱动机构2带动其上方的转臂5转动，本实施例中的驱动机构2采用减速机，通过减速机带动转臂5水平方向转动。转臂5上安装带动大臂13转动的大臂电机14，大臂13远离大臂电机的一端安装带动小臂11转动的小臂电机12，小臂11上远离小臂电机的一端与手臂10铰接，手臂10下方可根据工作需要安装不同功能的机械手，以满足不同生产线的需要。小臂11与连接架8铰接且二者的铰接点c位于小臂电机轴线上，连接臂6位于连接架8与转臂5之间，其两端分别与连接架8和转臂5铰接，转臂5、连接臂6、连接架8和大臂13构成平行四边形平面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四轴码垛机器人，包括底座(1)、小臂(11)、大臂(13)、转臂(5)和手臂(10)，底座(1)上的驱动机构(2)带动其上方的转臂(5)转动，转臂(5)上安装带动大臂(13)转动的大臂电机(14)，大臂(13)远离大臂电机的一端安装带动小臂(11)转动的小臂电机(12)，小臂(11)上远离小臂电机的一端与手臂(10)铰接，其特征在于：增设一连接架(8)，小臂(11)与连接架(8)铰接且二者的铰接点c位于小臂电机轴线上，连接架(8)与转臂(5)之间设有连接臂(6)，连接臂(6)的两端分别与连接架(8)和转臂(5)铰接，转臂(5)、连接臂(6)、连接架(8)和大臂(13)构成平行四边形平面连杆机构；连接架(8)与手臂(10)之间设有连杆(9)，连杆(9)的两端分别与连接架(8)和手臂(10)铰接，连接架(8)、连杆(9)、手臂(10)和小臂(11)构成平行四边形平面连杆机构；连接架(8)上远离小臂(11)的一端安装小臂助力缸(7)，小臂助力缸(7)的缸体与连接架(8)铰接，其活塞杆的端部与小臂(11)靠近大臂一端铰接且该铰接点偏离小臂电机轴线；当连杆(9)、手臂(10)和小臂(11)呈自然下垂状态时，小臂助力缸(7)与连接架(8)的铰接点a、小臂助力缸(7)与小臂(11)的铰接点b以及小臂(11)与连接架(8)的铰接点c三点成一条直线，且铰接点b位于铰接点a与铰接点c之间。...

【技术特征摘要】
1.一种四轴码垛机器人，包括底座(1)、小臂(11)、大臂(13)、转臂(5)和手臂(10)，底座(1)上的驱动机构(2)带动其上方的转臂(5)转动，转臂(5)上安装带动大臂(13)转动的大臂电机(14)，大臂(13)远离大臂电机的一端安装带动小臂(11)转动的小臂电机(12)，小臂(11)上远离小臂电机的一端与手臂(10)铰接，其特征在于：增设一连接架(8)，小臂(11)与连接架(8)铰接且二者的铰接点c位于小臂电机轴线上，连接架(8)与转臂(5)之间设有连接臂(6)，连接臂(6)的两端分别与连接架(8)和转臂(5)铰接，转臂(5)、连接臂(6)、连接架(8)和大臂(13)构成平行四边形平面连杆机构；连接架(8)与手臂(10)之间设有连杆(9)，连杆(9)的两端分别与连接架(8)和手臂(10)铰接，连接架(8)、连杆(9)、手臂(10)和小臂(11)构成平行四边形平面连杆机构；连接架(8)上远离小臂(11)的一端安装小臂助力缸(7)，小臂助力缸(7)的缸体与连接架(8)铰接，其活塞杆的端部与小臂(11)靠近...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛国成，
申请(专利权)人：山东巨鼎机器人科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37