本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械設(shè)備，具體地說，是一種桁架式機(jī)器人。

背景技術(shù)：

隨著數(shù)字化加工設(shè)備的普及，如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、立式加工中心、臥式加工中心等設(shè)備的出現(xiàn)，工件的加工效率和加工精度有了很大的提高，但目前絕大部分加工設(shè)備還不能完全實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)，在加工工程中都需要人工參與，比如人工裝夾上下工件，人工檢測(cè)工件，監(jiān)控零件加工質(zhì)量。

在自動(dòng)化生產(chǎn)線中，對(duì)于人工裝夾上下工件，常常會(huì)應(yīng)用桁架式機(jī)械手或者六軸機(jī)器人代替人工，通過和數(shù)控機(jī)床緊密配合，組成無人上下料機(jī)加工系統(tǒng)，能夠極大的提高工作效率，降低用工成本。但目前這兩種機(jī)器人上下料機(jī)加工系統(tǒng)在使用時(shí)工作都不是很穩(wěn)定。原因有以下幾點(diǎn)：

1、上下料時(shí)由于被加工件的尺寸隨機(jī)變量較大，特別是毛坯件，如被夾持部位的位置、形狀、尺寸等發(fā)生變化時(shí)，剛性抓手是無法自動(dòng)調(diào)整姿態(tài)，從而使被加工工件不能準(zhǔn)確的安放到機(jī)床的加工平臺(tái)工裝上。

2、通用六軸機(jī)器人由于受到自身機(jī)械臂長(zhǎng)度影響，上下料時(shí)，自身得靠近機(jī)床，如果整個(gè)機(jī)加聯(lián)線系統(tǒng)中某臺(tái)機(jī)床發(fā)生故障進(jìn)行人工維修時(shí)，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。

3、目前，機(jī)加聯(lián)線中的機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)絕大部分采用的伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，由于行走路徑長(zhǎng)，其累計(jì)誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于工件裝夾精度要求。并且行走機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式一般都是由齒輪齒條和減速機(jī)等部件構(gòu)成，受部件自身精度影響，如減速機(jī)自身間隙，齒輪齒條嚙合間隙等，都會(huì)影響行走機(jī)構(gòu)的重復(fù)定位精度，造成自動(dòng)上下料的不穩(wěn)定。

4、目前的機(jī)加聯(lián)線的機(jī)械臂，在傳接工件或工件換向抓取時(shí)多采用通過固定的過渡裝置倒換、傳接，這給加工設(shè)備的排列增加了難度，有的要增加專門的傳遞設(shè)備，甚至有的不能做到完全自動(dòng)化生產(chǎn)，這也是很多企業(yè)不愿用自動(dòng)化機(jī)加聯(lián)線原因之一。

5、目前，國內(nèi)常見的機(jī)加聯(lián)線大多是國外供應(yīng)商提供，其銷售價(jià)格不菲，而且工作并不很穩(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)上述目前的機(jī)器人設(shè)備準(zhǔn)確性差，適應(yīng)性弱，定位精度差，無法連續(xù)傳遞加工部件等問題，提供了一種新的桁架式機(jī)器人。

本實(shí)用新型的桁架式機(jī)器人，包括設(shè)置在桁架上的橫移導(dǎo)軌，滑動(dòng)安裝在橫移導(dǎo)軌上的橫向行走座，滑動(dòng)安裝在橫向行走座設(shè)置的縱移導(dǎo)槽中的縱向行走座，安裝在縱向行走座上可升降的豎向升降座，以及安裝在豎向升降座上機(jī)械手。

所述橫移導(dǎo)軌與縱移導(dǎo)槽相互垂直，所述桁架上安裝有齒條，所述齒條與橫移導(dǎo)軌平行，所述橫向行走座設(shè)置的驅(qū)動(dòng)支架上安裝有至少兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)都安裝有驅(qū)動(dòng)齒輪，所述驅(qū)動(dòng)齒輪均與齒條嚙合。

優(yōu)選的是，所述桁架上安裝有接液槽，所述接液槽位于導(dǎo)軌下方，所述接液槽分為多個(gè)接液段，相鄰接液段端部之間設(shè)置的間隔上安裝有活動(dòng)門，所述活動(dòng)門一端滑動(dòng)安裝在一個(gè)接液段的端部上，另一端搭接到另一個(gè)接液段的端部上。

優(yōu)選的是，所述機(jī)械手安裝在豎向升降座設(shè)置的浮動(dòng)裝置上，所述浮動(dòng)裝置包括與豎向升降座固接的固定座以及安裝在固定座上用于連接機(jī)械手的連接法蘭，所述連接法蘭設(shè)置的浮動(dòng)軸滑動(dòng)安裝在固定座頂部設(shè)置的浮動(dòng)孔中。

所述固定座設(shè)置的內(nèi)腔中安裝有軸向浮動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述軸向浮動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一連桿、第二連桿和支撐桿。

所述浮動(dòng)軸內(nèi)端與第一連桿相連，第一連桿與第二連桿相連，第二連桿與固定座底壁設(shè)置的底座相連。

所述支撐桿與第一連桿和/或第二連桿鉸接，所述支撐桿與固定座之間安裝有軸向浮動(dòng)彈簧，所述軸向浮動(dòng)彈簧的軸線與浮動(dòng)軸的軸線平行。

優(yōu)選的是，所述底座滑動(dòng)安裝在固定座底壁設(shè)置的浮動(dòng)槽中，所述浮動(dòng)槽所在平面與連接法蘭平行，所述底座與固定座內(nèi)側(cè)壁之間安裝有多個(gè)徑向浮動(dòng)彈簧，所述徑向浮動(dòng)彈簧都徑向設(shè)置在與浮動(dòng)軸同軸的同一圓周上。

優(yōu)選的是，所述軸向浮動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置多個(gè)，且都位于與浮動(dòng)軸同軸的同一圓周上。

優(yōu)選的是，所述桁架上安裝有定位機(jī)構(gòu)，所述定位機(jī)構(gòu)包括橫向安裝在桁架上的多個(gè)定位傳感器，所述定位傳感器包括粗定位傳感器和精定位傳感器，所述粗定位傳感器設(shè)置兩個(gè)，所述精定位傳感器位于粗定位傳感器之間。

優(yōu)選的是，所述機(jī)械手包括肩部、大臂、小臂、腕部和抓手，所述肩部與豎向升降座連接，所述大臂通過設(shè)置的轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)的安裝到肩部上，所述小臂通過設(shè)置的轉(zhuǎn)軸鉸接在大臂上，所述腕部通過設(shè)置的轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)的安裝到小臂上，所述抓手與腕部固接。

所述轉(zhuǎn)軸都安裝有旋轉(zhuǎn)鎖定裝置；所述旋轉(zhuǎn)鎖定裝置包括軸座、鎖定盤、推桿、擺桿、氣缸。

鎖定盤固裝在轉(zhuǎn)軸上，并安裝到軸座設(shè)置的轉(zhuǎn)孔中。

所述擺桿一端與氣缸的活塞桿鉸接，中部鉸接在軸座上，另一端與推桿鉸接。

所述推桿滑動(dòng)安裝在軸座設(shè)置的導(dǎo)孔中，一端安裝有鋼球。

所述鎖定盤表面設(shè)置有多個(gè)可使鋼球插入的固定槽，所述固定槽都位于同一圓周。

本實(shí)用新型的有益效果是：桁架式機(jī)器人采用雙驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行橫移，消除了齒輪齒條配合間隙，可使長(zhǎng)距離行走具有較高的位置精度。

安裝的接液槽能夠防止導(dǎo)軌的潤(rùn)滑油及工件切削液滴落到設(shè)備和設(shè)備間過道上，還能夠起防護(hù)作用，防止輸送過程中機(jī)械手上的工件意外掉落損壞設(shè)備和檢修人員。設(shè)置的活動(dòng)門能夠打開和關(guān)閉接液段之間的間隔，使機(jī)器人能夠進(jìn)行工件的裝夾。

設(shè)置的浮動(dòng)裝置使機(jī)械手能夠徑向和軸向都能夠進(jìn)行浮動(dòng)，可根據(jù)工件的隨機(jī)變量進(jìn)行變化，滿足了工件隨機(jī)變量的抓取安裝要求，適應(yīng)機(jī)床加工夾具的精定位要求。

定位機(jī)構(gòu)能夠使設(shè)備在工件的遠(yuǎn)距離輸送過程中，通過快速粗定位方式，使設(shè)備的移動(dòng)減速并停止，消除了設(shè)備移動(dòng)時(shí)慣性產(chǎn)生的誤差，增強(qiáng)設(shè)備重復(fù)定位精度。

機(jī)械手通過旋轉(zhuǎn)鎖定裝置對(duì)各個(gè)部件的旋轉(zhuǎn)、擺動(dòng)進(jìn)行定位，旋轉(zhuǎn)鎖定裝置通過鋼球鎖緊結(jié)構(gòu)，重復(fù)定位精度高。

附圖說明

附圖1為桁架式機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖一；

附圖2為橫向行走座的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖3為接液槽部分的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖4為浮動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖一；

附圖5為浮動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖二；

附圖6為桁架式機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖二；

附圖7為旋轉(zhuǎn)鎖定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖一；

附圖8為旋轉(zhuǎn)鎖定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖二。

具體實(shí)施方式

為了能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)、特征及其它目的，現(xiàn)結(jié)合所附較佳實(shí)施例詳細(xì)說明如下，所說明的較佳實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，并非限定本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式如下：

如圖1至8所示，桁架式機(jī)器人包括設(shè)置在桁架1上的橫移導(dǎo)軌11，滑動(dòng)安裝在橫移導(dǎo)軌11上的橫向行走座2，滑動(dòng)安裝在橫向行走座2設(shè)置的縱移導(dǎo)槽21中的縱向行走座3，安裝在縱向行走座3上可升降的豎向升降座4，以及安裝在豎向升降座4上機(jī)械手5。橫移導(dǎo)軌11與縱移導(dǎo)槽21相互垂直。

通過橫向行走座2在橫移導(dǎo)軌11上的橫向移動(dòng)，縱向行走座3在橫向行走座2上的縱向移動(dòng)，豎向升降座4在縱向行走座3上的升降移動(dòng)，分別實(shí)現(xiàn)機(jī)械手5在X軸、Y軸和Z軸上的移動(dòng)，使機(jī)械手5能夠移動(dòng)到各個(gè)位置，拿取工件。

如圖1至2所示，桁架1上安裝有齒條12，齒條12與橫移導(dǎo)軌11平行，橫向行走座2設(shè)置的驅(qū)動(dòng)支架22上安裝有至少兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)23，驅(qū)動(dòng)電機(jī)23都安裝有驅(qū)動(dòng)齒輪24，驅(qū)動(dòng)齒輪24均與齒條12嚙合。

通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)23使驅(qū)動(dòng)齒輪24旋轉(zhuǎn)，使驅(qū)動(dòng)齒輪24通過與齒條12的嚙合，實(shí)現(xiàn)對(duì)橫向行走座2橫向移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)23與驅(qū)動(dòng)齒輪24之間均安裝有離合器，通過離合器實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)23與驅(qū)動(dòng)齒輪24之間連接的斷開和閉合。

通過離合器的控制，當(dāng)橫向行走座2向一側(cè)移動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)一側(cè)的驅(qū)動(dòng)齒輪24作為主動(dòng)輪，另一個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪24作為從動(dòng)輪。由于齒輪嚙合的工作面是一致的，消除了齒輪與齒條見的件次，提高了運(yùn)行精度。

如圖1和3所示，桁架1上安裝有接液槽6，接液槽6位于橫移導(dǎo)軌11下方，防止橫移導(dǎo)軌的潤(rùn)滑油及工件切削液滴落到設(shè)備和設(shè)備間過道上，還能夠起防護(hù)作用，防止輸送過程中機(jī)械手上的工件意外掉落損壞設(shè)備和檢修人員。

接液槽6分為多個(gè)接液段61，相鄰接液段61端部之間設(shè)置的間隔上安裝有活動(dòng)門62，活動(dòng)門62一端滑動(dòng)安裝在一個(gè)接液段61的端部上，另一端搭接到另一個(gè)接液段61的端部上。

當(dāng)機(jī)械手需要下降到接液槽6下方進(jìn)行工件的拿取時(shí)，將活動(dòng)門62向一側(cè)滑動(dòng)，使其離開接液段61端部之間的間隔，從而使機(jī)械手能夠通過間隔下降到接液槽6下方，進(jìn)行工件拿取。

為了便于自動(dòng)化控制，活動(dòng)門62上安裝有電機(jī)驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)輪，需要進(jìn)行活動(dòng)門62的開啟時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)輪運(yùn)動(dòng)，使活動(dòng)門62自行向一側(cè)滑動(dòng)。

為了提高機(jī)械手5對(duì)工件的隨機(jī)變量的適應(yīng)性，機(jī)械手5安裝在豎向升降座4設(shè)置的浮動(dòng)裝置7上。

如圖4至5所示，浮動(dòng)裝置7包括與豎向升降座4固接的固定座71以及安裝在固定座71上用于連接機(jī)械手5的連接法蘭72。

連接法蘭72設(shè)置的浮動(dòng)軸73滑動(dòng)安裝在固定座71頂部設(shè)置的浮動(dòng)孔中，使連接法蘭72能夠相對(duì)與固定座71進(jìn)行升降，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的軸向移動(dòng)。

為了實(shí)現(xiàn)軸向上的浮動(dòng)，固定座71設(shè)置的內(nèi)腔中安裝有軸向浮動(dòng)機(jī)構(gòu)，軸向浮動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一連桿74、第二連桿75和支撐桿76。

浮動(dòng)軸73內(nèi)端與第一連桿74相連，第一連桿74與第二連桿75相連，第二連桿75與固定座71底壁設(shè)置的底座77相連。

支撐桿76與第一連桿74和/或第二連桿75鉸接，支撐桿76與固定座71之間安裝有軸向浮動(dòng)彈簧78，軸向浮動(dòng)彈簧78的軸線與浮動(dòng)軸73的軸線平行。

通過軸向浮動(dòng)彈簧78支撐的支撐桿76，對(duì)第一連桿74與第二連桿75形成的機(jī)械臂進(jìn)行彈性支撐，從使機(jī)械臂支撐連接法蘭72的浮動(dòng)軸73。通過軸向浮動(dòng)彈簧78的彈力，使連接法蘭72軸向往復(fù)浮動(dòng)，適應(yīng)工件軸向上的隨機(jī)變量。

由于軸向浮動(dòng)是浮動(dòng)裝置最主要的運(yùn)動(dòng)方式，軸向浮動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置多個(gè)，且都位于與浮動(dòng)軸73同軸的同一圓周上，使浮動(dòng)軸73能夠收到足夠的彈性支撐。

為了實(shí)現(xiàn)徑向上的浮動(dòng)，底座77滑動(dòng)安裝在固定座71底壁設(shè)置的浮動(dòng)槽79中，浮動(dòng)槽79所在平面與連接法蘭72平行，底座77與固定座71內(nèi)側(cè)壁之間安裝有多個(gè)徑向浮動(dòng)彈簧70，徑向浮動(dòng)彈簧70都徑向設(shè)置在與浮動(dòng)軸73同軸的同一圓周上。

為了連接法蘭72軸向浮動(dòng)，浮動(dòng)軸73與浮動(dòng)孔為間隙配合，浮動(dòng)軸73在徑向也有一定的竄動(dòng)。底座77的側(cè)壁與浮動(dòng)槽79側(cè)壁之間均設(shè)有間隙，通過多個(gè)徑向浮動(dòng)彈簧70的支撐，使底座77在浮動(dòng)槽79中能夠在平面上自由移動(dòng)。從而使底座77通過軸向浮動(dòng)機(jī)構(gòu)和浮動(dòng)軸73，使連接法蘭72在徑向也能夠進(jìn)行浮動(dòng)，適應(yīng)工件徑向上的隨機(jī)變量。

為了使橫向行走座2橫向移動(dòng)定位準(zhǔn)確，能夠使機(jī)械手準(zhǔn)確的運(yùn)行到工件所在位置，桁架1上安裝有定位機(jī)構(gòu)。如圖1所示，定位機(jī)構(gòu)包括橫向安裝在桁架1上的多個(gè)定位傳感器，定位傳感器包括粗定位傳感器81和精定位傳感器82，粗定位傳感器81設(shè)置兩個(gè)，精定位傳感器82位于粗定位傳感器81之間。

精定位傳感器82位于工件所在位置上方，粗定位傳感器81位于精定位傳感器82兩側(cè)。當(dāng)橫向行走座2橫向移動(dòng)向工件所在位置時(shí)，粗定位傳感器81先感應(yīng)到橫向行走座2，驅(qū)動(dòng)橫向行走座2減速移動(dòng)，直至精定位傳感器82感應(yīng)到橫向行走座2時(shí)，橫向行走座2的移動(dòng)停止，使機(jī)械手5停到工件所在位置上方。

橫向行走座2移動(dòng)到工件所在位置，至少需要經(jīng)過兩個(gè)定位傳感器，先對(duì)其減速，再使其停止。避免當(dāng)只設(shè)置一個(gè)傳感器進(jìn)行定位，橫向行走座2突然停止，其自身的慣性使其竄動(dòng)，無法停止在預(yù)定位置，產(chǎn)生誤差。

如圖6所示，機(jī)械手5包括肩部51、大臂52、小臂53、腕部54和抓手55。

肩部51與豎向升降座4連接。大臂52通過設(shè)置的轉(zhuǎn)軸9可旋轉(zhuǎn)的安裝到肩部51上，使大臂52能夠通過轉(zhuǎn)軸9的旋轉(zhuǎn)，相對(duì)于肩部52進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。小臂53通過設(shè)置的轉(zhuǎn)軸9鉸接在大臂52上，使小臂53能夠通過轉(zhuǎn)軸9的旋轉(zhuǎn)，相對(duì)于大臂52擺動(dòng)。腕部54通過設(shè)置的轉(zhuǎn)軸9可旋轉(zhuǎn)的安裝到小臂53上，使腕部54能夠通過轉(zhuǎn)軸9的旋轉(zhuǎn)，相對(duì)于小臂53轉(zhuǎn)動(dòng)。抓手55與腕部54固接，抓手55能夠抓取工件。

大臂52、小臂53和腕部54運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)軸9都會(huì)旋轉(zhuǎn)。

轉(zhuǎn)軸9都安裝有旋轉(zhuǎn)鎖定裝置，旋轉(zhuǎn)鎖定裝置包括軸座91、鎖定盤92、推桿93、擺桿94、氣缸95。

鎖定盤92固裝在轉(zhuǎn)軸9上，并安裝到軸座91設(shè)置的轉(zhuǎn)孔96中，能夠隨著轉(zhuǎn)軸9的轉(zhuǎn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。

擺桿94一端與氣缸95的活塞桿鉸接，中部鉸接在軸座91上，另一端與推桿93鉸接。

推桿93滑動(dòng)安裝在軸座91設(shè)置的導(dǎo)孔97中，一端安裝有鋼球。

鎖定盤92表面設(shè)置有多個(gè)可使鋼球插入的固定槽98，固定槽98都位于同一圓周。

驅(qū)動(dòng)氣缸95推動(dòng)擺桿94，使擺桿94作為杠桿，驅(qū)動(dòng)推桿93在導(dǎo)孔97中滑動(dòng)。使推桿93將鋼球推入并頂?shù)焦潭ú?8中。通過鋼球的限制，使鎖定盤92無法轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而鎖定轉(zhuǎn)軸9的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手5大臂52、小臂53和腕部54部位的運(yùn)動(dòng)固定。

鋼球可與推桿93固接，也可直接裝在導(dǎo)孔97中，而導(dǎo)孔97的端面則貼到鎖定盤92的表面上，防止鋼球脫出。推桿93在導(dǎo)孔97內(nèi)，將鋼球推入到固定槽98中，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)鎖定盤92的固定。