本发明属于坐标机器人技术领域，具体地说是高精度单臂式坐标机器人及使用方法。
背景技术：
坐标机器人是以xyz直角坐标系为基本数学模型设计得到的机器人系统，其包括x轴、y轴、z轴三个轴向的运动单元。其中，每个轴向的运动单元通常以伺服电机、步进电机为驱动装置，以同步带同步轮、滚珠丝杠、齿轮齿条等作为传动装置，并且在坐标机器人的末端工作头上固定不同的夹持设备，如夹具、爪手、安装架等，从而完成夹持设备在xyz三维直角坐标系中任意轴向上的线性运动。
目前，现有的坐标机器人在使用，移动装置在移动时速度较为缓慢，从而导致坐标机器人的工作效率低下。
技术实现要素：
本发明提供高精度单臂式坐标机器人及使用方法，用以解决现有技术中的缺陷。
本发明通过以下技术方案予以实现：
高精度单臂式坐标机器人，包括支架和安装在支架上的第一电机，支架竖向方向上滑动连接有第二滑轨；支架的两侧均设有链轮和定滑轮，链轮均与第一电机的转轴固定连接，链轮上配合设有第一链条，第一链条的一端悬空另一端与第二滑轨固定连接，定滑轮转动连接在支架，定滑轮上配合设有第二链条，第二链条的一端与第二滑轨固定连接，另一端固定连接有配重块；第二滑轨上滑动连接有横向移动的悬梁，悬梁上滑动连接纵向移动的滑台，滑台上转动连接有气爪装置。
本装置中，物料能通过气爪装置抓取，由于定滑轮上的第二链条的一端与第二滑轨连接，另一端与配重块连接，因此，第一滑轨所受的重力被配重块抵消，当物料需要上下移动时，启动第一电机，第一电机转轴的转动带动链轮的转动，链轮的转动带动第一链条的移动，由于第二滑轨滑动连接在支架上，因此，第一链条拉动第二滑轨沿支架上下移动，而第二滑轨的上下移动带动悬梁上下移动，悬梁的上下移动带动滑台上下移动，滑台的上下移动带动气爪装置的上下移动，进而实现物料的上下移动，而悬梁在第二滑轨上横向移动能带动物料的横向移动，滑台在悬梁上的纵向移动带动物料的纵向移动，因此，物料能在支架上实现x、y、z三个方向的移动。此外，物料在上下移动时，由于通过电机转轴的旋转带动链轮转动而实现的上下移动，因此，相比于丝杆传送滑台的方法，能实现物料的快速上下移动，进而能提高物料运输的速度，提高工作效率。
作为优选，所述的第一电机为双轴伸电机，双轴伸电机的两侧转轴均固定连接转杆的一端，转杆的另一端与对应侧的链轮固定连接。双轴伸电机转轴的转动带动转杆的转动，进而带动链轮的转动，从而实现一个电机带动两侧的链轮同步同速转动，减少电机的使用量，节约成本。
作为优选，所述的支架包括两个竖梁，竖梁的下端与地面固定连接，两竖梁的上端通过横梁固顶连接，竖梁上安装有第一滑轨和定滑轮，第一滑轨上均配合设有第一滑块，两第一滑块之间通过第二滑轨固定连接，横梁上安装有双轴伸电机。第一滑块配合在第一滑轨上，第二滑轨与第一滑块固定连接，因此能保证第二滑轨沿第一滑轨设定的方向上下移动。
作为优选，所述的第二滑轨上滑动连接有第二滑块，第二滑块与悬梁垂直连接，支架的一侧安装有第二电机，第二电机的转轴固定安装有第一转轮，两第一转轮上套有断开的第一同步带，第一同步带断开两端通过第二滑块固定连接。悬梁固定连接在第二滑块上，第二滑块与第二滑轨配合，因此能保证悬梁沿第二滑轨设定的方向横向移动，而第二电机转轴的旋转能带动第一转轮的旋转，第一转轮的旋转带动对应的第一同步带滑动，由于第一同步带与第二滑块固定连接，因此第一同步带带动悬梁横向移动。
作为优选，所述的悬梁顶面的两侧固定安装有纵向的第三滑轨，第三滑轨上均配合设有第三滑块，两第三滑块均能通过滑台固定连接，悬梁上沿悬梁纵向方向安装有两个第三电机，第三电机的转轴均套接有第二转轮，第二转轮上配合设有断开的第二同步带，第二同步带通过滑台固定连接，悬梁上纵向开设条形透槽，滑台的底面垂直连接有转轴朝下的旋转电机，旋转电机转轴的下端穿出条形透槽并安装气爪装置。由于滑台与第三滑块固定连接，第三滑块配合在第三滑轨上，因此，滑台能在第三滑轨限定的方向上纵向移动，其中，第三电机转轴的转动带动第二转轮的转动，第二转轮的转动带动第二同步带的滑动，第二同步带的滑动带动滑台前后移动，从而带动气爪装置的前后移动，而旋转电机转轴的转动带动气爪装置的转动，进而带动物料角度的调整。
作为优选，所述的悬梁的两侧均固定安装有形状为直角梯形的连接筋板，连接筋板的一条直角边与悬梁固定连接，连接筋板的另一直角边与第二滑轨固定连接。连接筋板能增加悬梁与滑台连接的稳定性，同时能防止在物料重力作用下悬梁弯曲影响使用。
作为优选，所述的气爪装置包括动夹板、定夹板、第一气缸和第二气缸，旋转电机转轴的下端固定连接连接板，连接板的下面固定连接有第四滑轨，第四滑轨上配合设有第四滑块，第四滑块铰接动夹板，第四滑轨上通过固定块固定连接有定夹板，动夹板上安装有第一气缸，第一气缸的伸长轴与动夹板下端铰接l挡板，第二气缸的固定端固定连接在连接板上，第二气缸的伸长轴与动夹板固定连接。第二气缸伸长轴的伸长能带动动夹板朝远离定夹板的方向移动，而第二气缸伸长轴的收缩能带动动夹板靠近定夹板，从而实现夹物料，第二气缸伸长轴的伸长能带动l型挡板张开，从而方便气爪装置放置物料。
作为优选，所述的动夹板的下端固定连接有l型的挡板。挡板起到支撑物料的作用，能防止物料在运输时从两夹板之间落下。
高精度单臂式坐标机器人的使用方法包括以下步骤：
（1）将气爪装置移动至物料上方，根据控制器控制，根据需要启动第一电机、第二电机或第三电机，其中，第一电机的转动带动链轮的转动进而带动链条上下移动，链条的移动带动第二滑轨上下移动，第二滑轨的上下移动带动悬臂的上下移动，悬臂的上下移动带动滑台的上下移动，进而带动气爪装置的上下移动，第二电机的转动带动第一旋转轮的转动，进而带动第一同步带横向移动，第一同步带的横向移动带动第二滑块的移动，进而带动悬臂的横向移动，最终带动气爪装置的横向移动，第三电机的转动带动第二旋转轮的转动，从而带动第二同步带的纵向移动，进而带动其中的纵向移动，从而根据控制器设定的程序带动气爪装置x、y、z三个方向的移动，带动气爪装置到所需位置；
（2）利用气爪装置夹取物料，启动第二气缸，第二气缸的伸长带动动夹板向远离定夹板的方向移动，进而两夹板之间距离增大，待物料位于两夹板之间时，启动第二气缸，使得第二气缸收缩带动动夹板向定夹板方向移动，进而夹住物料；
（3）旋转物料，通过控制器控制，根据需要，启动旋转电机，旋转电机的转动带动连接板的转动，进而带动第四滑轨转动，第四滑轨转动带动定夹板和动夹板的转动，进而带动物料转动；
（4）放下物料，同（1）相同的原理通过气爪装置带动物料到达所需位置后，启动第一气缸，第一气缸伸长轴的收缩带动动夹板旋转与定夹板形成张开状态，从而物料落下。
本发明的有益效果为：本装置的使用具有以下优点：
（1）不仅能实现物料在x、y、z三轴向上的移动，同时，能通过旋转电机控制物料旋转，调整物料角度，增加物料放置的精准度。
（2）通过第一电机、第二电机和第三电机能实现物料的快速移动，从而提高装置的效率。
（3）通过配重块分担第二滑轨上受到的重力进而分担物料产生重力，进而减少第一电机工作时的负载，从而增加第一电机的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的气爪装置示意图；
图3是图1的i局部放大图。
图中所示：
1、连接筋板，2、第一电机，3、第一滑轨，4、第一滑块，5、第二滑轨，6、链轮，7、定滑轮，8、第一链条，9、第二链条，10、悬梁，11、滑台，12、气爪装置，13、转杆，14、第二滑块，15、第二电机，16、第一转轮，17、第一同步带，18、第三滑轨，19、第三滑块，20、第三电机，21、第二转轮，22、第二同步带，23、旋转电机，24、挡板，101、竖梁，102、横梁，121、动夹板，122、第一气缸，123、第二气缸，124、第四滑轨，125、第四滑块，126、定夹板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
高精度单臂式坐标机器人及使用方法，如图1-3所示。包括支架和第一电机2，支架包括两个竖梁101，竖梁101为空心梁，竖梁101的下端与地面固定连接，两竖梁101的上端和下部通过横梁102固顶连接，竖梁101上安装有第一滑轨3和定滑轮7，第一滑轨3上均配合设有第一滑块4，两第一滑块4之间通过第二滑轨5固定连接，横梁102上安装第一电机2，第一电机2为双轴伸电机，双轴伸电机的两侧转轴均固定连接转杆13的一端，转杆13的另一端与对应侧的链轮6固定连接，链轮6上配合设有第一链条8，第一链条8的一端悬空穿入竖梁101内且接平衡块，另一端与第二滑轨5固定连接。定滑轮转动连接在对应侧的竖梁101上且定滑轮7上配合设有第二链条9，第二链条9的一端与第二滑轨5固定连接，另一端固定连接有配重块。
第二滑轨5上滑动连接有第二滑块14，第二滑块14与悬梁10垂直连接，支架的两侧沿支架的竖向中心线对称安装有第二电机15，第二电机15的转轴均固定安装有第一转轮16，两第一转轮16上套有断开的第一同步带17，第一同步带17断开两端通过第二滑块14固定连接。
悬梁10顶面的两侧固定安装有纵向的第三滑轨18，第三滑轨18上均配合设有第三滑块19，两第三滑块19均能通过滑台11固定连接，悬梁10上沿悬梁纵向方向安装有两个第三电机20，第三电机20的转轴均套接有第二转轮21，第二转轮21上配合设有断开的第二同步带22，第二同步带22通过滑台11固定连接，悬梁10上纵向开设条形透槽，滑台11的底面垂直连接有转轴朝下的旋转电机23，旋转电机23转轴的下端穿出条形透槽并固定连接连接板。连接板的下面固定连接有第四滑轨124，第四滑轨124上配合设有第四滑块125，第四滑块125铰接动夹板121，动夹板121的下端固定连接有l型的挡板24。第四滑轨124上通过固定块固定连接有定夹板126，第四滑块125上安装有第一气缸122，第一气缸122的伸长轴与动夹板121铰接，第二气缸123的固定端固定连接在连接板的定夹板上，第二气缸123的伸长轴与动夹板121固定连接。
悬梁10的两侧均固定安装有形状为直角梯形的连接筋板1，连接筋板1的一条直角边与悬梁10固定连接，连接筋板1的另一直角边与第二滑轨5固定连接。连接筋板1能增加悬梁10与第二滑轨5连接的稳定性，同时能防止在物料重力作用下悬梁10弯曲影响使用。
本装置在使用前，第一气缸122的伸长杆处于伸长状态，第二气缸123的伸长杆处于伸长状态，本装置的运行通过控制器控制。
当物料需要上下移动时，启动第一电机2，第一电机2位双轴伸电机通过转杆13带动链轮6的转动，链轮6的转动带动第一链条8的移动，由于第二滑轨5滑动连接在竖梁101上，因此，第一链条8拉动第二滑轨5沿竖梁101上下移动，而第二滑轨5的上下移动带动悬梁10的上下移动，悬梁10的上下移动带动滑台11上下移动，滑台11的上下移动带动气爪装置12的上下移动，进而实现物料的上下移动；当物料需要左右移动时，启动第二电机15，第二电机15转轴的旋转能带动第一转轮16的旋转，第一转轮16的旋转带动对应的第一同步带17滑动，由于第一同步带17与第二滑块14固定连接，而悬梁10固定连接在第二滑块14上，因此第一同步带17带动悬梁10横向移动，第二滑块14与第二滑轨5配合，因此能保证悬梁10沿第二滑轨5设定的方向横向移动；当物料需要纵向移动时，启动第三电机20，第三电机20转轴的转动带动第二转轮21的转动，第二转轮21的转动带动第二同步带22的滑动，第二同步带22的滑动带动滑台11前后移动，从而带动气爪装置12的前后移动，由于滑台11与第三滑块19固定连接，第三滑块19配合在第三滑轨18上，因此，滑台11能在第三滑轨18限定的方向上纵向移动。当物料需要转动方向时，启动旋转电机23，旋转电机23的转轴带动气爪装置12的转动，进而带动物料角度的调整。
气爪装置夹物料的方式为，启动第二气缸123，第二气缸123的伸长带动动夹板121向远离定夹板126的方向移动，进而两夹板之间距离增大，待物料位于两夹板之间时，反向启动第二气缸123，使得第二气缸123收缩带动动夹板121向定夹板126方向移动，进而夹住物料。
气爪装置放置物料的方式为，启动第二气缸123，第二气缸123伸长轴的伸长带动动夹板121远离定夹板123，与定夹板123形成张开状态，从而物料落下。
本装置使用具有以下优点：
（1）不仅能实现物料在x、y、z三轴向上的移动，同时，能通过旋转电机控制物料旋转，调整物料角度，增加物料放置的精准度。
（2）通过第一电机、第二电机和第三电机能实现物料的快速移动，从而提高装置的效率。
（3）通过配重块分担第二滑轨上受到的重力进而分担物料产生重力，进而减少第一电机工作时的负载，从而增加第一电机的使用寿命。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
1.高精度单臂式坐标机器人，包括支架和安装在支架上的第一电机（2），其特征在于：支架竖向方向上滑动连接有第二滑轨（5）；支架的两侧均设有链轮（6）和定滑轮（7），链轮（6）均与第一电机（2）的转轴固定连接，链轮（6）上配合设有第一链条（8），第一链条（8）的一端悬空另一端与第二滑轨（5）固定连接，定滑轮（7）转动连接在支架，定滑轮（7）上配合设有第二链条（9），第二链条（9）的一端与第二滑轨（5）固定连接，另一端固定连接有配重块；第二滑轨（5）上滑动连接有横向移动的悬梁（10），悬梁（10）上滑动连接纵向移动的滑台（11），滑台（11）上安装有气爪装置（12）。
2.根据权利要求1所述的高精度单臂式坐标机器人，其特征在于：第一电机（2）为双轴伸电机，双轴伸电机的两侧转轴均固定连接转杆（13）的一端，转杆（13）的另一端与对应侧的链轮（6）固定连接。
3.根据权利要求2所述的高精度单臂式坐标机器人，其特征在于：支架包括两个竖梁（101），竖梁（101）的下端与地面固定连接，两竖梁（101）的上端通过横梁（102）固顶连接，竖梁（101）上安装有第一滑轨（3）和定滑轮（7），第一滑轨（3）上均配合设有第一滑块（4），两第一滑块（4）之间通过第二滑轨（5）固定连接，横梁（102）上安装有双轴伸电机。
4.根据权利要求1所述的高精度单臂式坐标机器人，其特征在于：第二滑轨（5）上滑动连接有第二滑块（14），第二滑块（14）与悬梁（10）垂直连接，支架的一侧安装有第二电机（15），第二电机（15）的转轴固定安装有第一转轮（16），第一转轮（16）上套有断开的第一同步带（17），第一同步带（17）断开两端通过第二滑块（14）上的安装板固定连接。
5.根据权利要求1所述的高精度单臂式坐标机器人，其特征在于：悬梁（10）顶面的两侧固定安装有纵向的第三滑轨（18），第三滑轨（18）上均配合设有第三滑块（19），两第三滑块（19）均能通过滑台（11）固定连接，悬梁（10）上沿悬梁纵向方向安装有第三电机（20），第三电机（20）的转轴套接有第二转轮（21），第二转轮（21）上配合设有断开的第二同步带（22），第二同步带（22）通过滑台（11）固定连接，悬梁（10）上纵向开设条形透槽，滑台（11）的底面垂直连接有转轴朝下的旋转电机（23），旋转电机（23）转轴的下端穿出条形透槽并安装气爪装置（12）。
6.根据权利要求5所述的高精度单臂式坐标机器人，其特征在于：悬梁（10）的两侧均固定安装有形状为直角梯形的连接筋板（1），连接筋板（1）的一条直角边与悬梁（10）的固定板连接，连接筋板（1）的另一直角边与第二滑轨（5）固定连接。
7.根据权利要求5所述的高精度单臂式坐标机器人，其特征在于：气爪装置（12）包括动夹板（121）、定夹板（126）、第一气缸（122）和第二气缸（123），旋转电机（23）转轴的下端固定连接连接板，连接板的下面固定连接有第四滑轨（124），第四滑轨（124）上配合设有第四滑块（125），第四滑块（125）铰接动夹板（121），第四滑轨（124）上通过固定块固定连接有定夹板（126），动夹板（121）上安装有第一气缸（122），第一气缸（122）的伸长轴与动夹板（121）下端l型挡板（24）的转轴铰接，第二气缸（123）的固定端固定连接在连接板（124）上，第二气缸（123）的伸长轴与动夹板（121）固定连接。
8.根据权利要求7所述的高精度单臂式坐标机器人，其特征在于：动夹板（121）的下端固定连接有l型的挡板（24）。
9.根据权利要求1-8所述的高精度单臂式坐标机器人的使用方法包括以下步骤：
（1）将气爪装置移动至物料上方，根据控制器控制，根据需要启动第一电机、第二电机或第三电机，其中，第一电机的转动带动链轮的转动进而带动第一链条上下移动，第一链条的移动带动第二滑轨上下移动，第二滑轨的上下移动带动悬臂的上下移动，悬臂的上下移动带动滑台的上下移动，进而带动气爪装置的上下移动，第二电机的转动带动第一旋转轮的转动，进而带动第一同步带横向移动，第一同步带的横向移动带动第二滑块的移动，进而带动悬臂的横向移动，最终带动气爪装置的横向移动，第三电机的转动带动第二旋转轮的转动，从而带动第二同步带的纵向移动，进而带动其中的纵向移动，从而根据控制器设定的程序带动气爪装置x、y、z三个方向的移动，带动气爪装置到所需位置；
（2）利用气爪装置夹取物料，启动第二气缸，第二气缸的伸长带动动夹板向远离定夹板的方向移动，进而两夹板之间距离增大，待物料位于两夹板之间时，启动第二气缸，使得第二气缸收缩带动动夹板向定夹板方向移动，进而夹住物料；
（3）旋转物料，通过控制器控制，根据需要，启动旋转电机，旋转电机的转动带动连接板的转动，进而带动第四滑轨转动，第四滑轨转动带动定夹板和动夹板的转动，进而带动物料转动；
（4）放下物料，同（1）相同的原理通过气爪装置带动物料到达所需位置后，启动第二气缸，第二气缸伸长轴的收缩带动动夹板旋转与定夹板形成张开状态，从而物料落下。
技术总结