一种六轴上下料机器人系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种六轴上下料机器人系统及其控制方法，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，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，本发明专利技术中，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。

A Six-Axis Loading Robot System and Its Control Method

The invention discloses a six-axis feeding robot system and its control method, in which the grabbing mechanism adopts a four-axis mode of three rotating axes plus one straight axis, the storage mechanism adopts two straight axes, and the storage mechanism is supplemented with vertical degrees of freedom relative to the grabbing mechanism, so that the rotating joints are reduced, thereby greatly reducing the cost of the six-axis feeding robot system. The grabbing mechanism can be arranged freely in different forms with material storehouse and machine tool equipment. Besides single machine automation, the assembly line automation unit can be formed with other machine tools and robots to improve the automation degree of factory intelligent manufacturing, which can generally meet the requirements of users for feeding and unloading robots. In addition, the six-axis feeding and unloading robot system in the present invention has simple and compact structure and can be operated. Smooth running, high precision, less parts than six-axis robots, simplified processing technology, low assembly difficulty, while meeting customer needs to reduce manufacturing costs, which is conducive to the promotion and application of intelligent manufacturing automation.

【技术实现步骤摘要】
一种六轴上下料机器人系统及其控制方法
本专利技术涉及工业机器人控制
，尤其涉及一种六轴上下料机器人系统及其控制方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
针对上述缺陷或不足，本专利技术的目的在于提供一种六轴上下料机器人系统及其控制方法，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，本专利技术的技术方案为：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。一种六轴上下料机器人系统的控制方法，包括：1)、将抓料机构安装于料库机构和车床之间，调整抓料底板的水平位置，使得抓料机构、料库机构和车床并位于同一条直线上；2)、将料物放置于料盘板上，调整料盘板垂直高度和水平位置，以使得料盘板与抓料机构相配合；3)、抓料底板带动大臂水平移动，同时料盘底座带动料盘板水平移动，第三传动轴机构带动大臂摆动到料盘板上端，末端执行器调整夹具打开，料盘板向上运动，将物料送入末端执行器的第一夹具爪，第一夹具爪将料物夹紧，料盘板向下运动，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，大臂通过第三传动轴机构摆动到上料位置，使得末端执行器与机床夹持机构同心，末端执行器的第二夹具爪打开，抓料机构向机床夹持机构水平移动至取料位置，末端执行器的第二夹具爪夹紧加工后的料物，机床夹持机构打开，抓料机构反方向水平移动退出，完成下料；5)、旋转末端执行器的第一夹具爪与机床夹持机构同心，抓料机构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，末端执行器的第一夹具爪打开，抓料机构反方向水平移动退出，大臂通过第三传动轴机构向料库机构方向摆动，同时末端执行器调整第二夹具爪面对料库机构，完成上料；6)、抓料底板带动大臂水平移动，同时料盘底座带动料盘板水平移动，料盘板向上运动至放料位置，末端执行器的第二夹具爪将加工好的物料放入料盘板，第二夹具爪打开，料盘板向下运动，完成放料。与现有技术比较，本专利技术的有益效果为：本专利技术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，本专利技术中，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。进一步的，本专利技术中六轴上下料机器人系统控制方法采用了全自动的数控编程技术，实现了完全的自动化操作和调整，节省了劳动力，使得机床上下料实现了快速的机械化操作。附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种六轴上下料机器人系统，其特征在于，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(8)；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。

【技术特征摘要】
1.一种六轴上下料机器人系统，其特征在于，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(8)；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。2.根据权利要求1所述的六轴上下料机器人系统，其特征在于，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)输出端通过第五轴同步带轮(13)与第五同步带(29)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。3.根据权利要求2所述的六轴上下料机器人系统，其特征在于，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。4.根据权利要求3所述的六轴上下料机器人系统，其特征在于，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。5.根据权利要求1所述的六轴上下料机器人系统，其特征在于，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，带动大臂(6)水平旋转。6.根据权利要求1所述的六轴上下料机器人系统，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朝龙，
申请(专利权)人：刘朝龙，
类型：发明
国别省市：陕西,61