CN101633173B - 机器人末端执行器校正装置 - Google Patents

Abstract

机器人末端执行器校正装置，涉及一种机械装置，由机器人柔性连接手和补偿校正装置两个部分组成。机器人柔性连接手以机器人手臂(1)的末端轴的端面作为起始基面，后连杆(9)经螺栓(8)紧固到万向关节球(3)上，夹板(2)被紧固螺栓(7)夹持，使两个万向关节球形成一体；补偿校正装置由V形定位块(10)和定位针(11)以及支撑板(12)组成，V形定位块(10)被螺栓紧固到支撑板(12)上，定位针(11)用自身螺纹与支撑板(12)相连。本发明能节约工时、提高生产效率、降低废品率，可广泛应用于由多轴联动机器人实施的精密高压水射流切割、喷涂、焊接以及搬运系统中。

Description

机器人末端执行器校正装置

技术领域

本发明涉及一种机械装置，特别是涉及一种机器人末端执行器校正装置。

背景技术

现代自动化生产中，机器人的本体不是工作的末端执行器，末端执行器是工作中的喷枪、高压水射流水刀开关阀、焊枪和焊钳，以及搬运中真空吸附等装置，这些装置在机器人学中统称为机器人末端执行器(end offector)。根据不同工艺要求为防止机器人位置干涉，需添加过渡连接机构。这使得要把机器人精确程度传递给最终产品或者用户位置上，必须要有一个柔性连接手与补偿校准装置，而不是添加硬连接。添加硬连接后，在实际生产中更换工具总成及其零件时保证最终加工位置精密的办法是：由工艺员不断进行机器人程序调整，并由质检员审核。在这个过程中产生了大量废品，浪费了大量工时。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人末端执行器校正装置，机器人柔性连接手可使机器人的末端轴与工具之间实现柔性可调整的连接；补偿校正装置则可以进行精准的位置确认，本发明适用于多轴三维工业机器人。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

机器人末端执行器校正装置，由机器人柔性连接手和补偿校正装置两个部分组成：机器人柔性连接手以机器人末端手臂的末端轴的端面作为起始基面，用螺栓连接后连杆，后连杆经螺栓紧固到万向关节球上，并用有锥面的上下一套夹板相连，夹板被紧固螺栓夹持，夹板另一端同时连接另外一个万向关节球，使两个万向关节球形成一体，前连杆被U形螺栓以弹性连接的方式连接机器人末端执行器，其中，夹板的锥面与万向关节球之间是圆周线接触；补偿校正装置由V形定位块和定位针以及支撑板组成，V形定位块被螺栓紧固到支撑板上，定位针用自身螺纹与支撑板相连，支撑板则依靠自身的螺纹孔固定到墙壁或者设备的支架上。

所述的机器人末端执行器校正装置，其机器人柔性连接手：设置于机器人本体和焊接、水切、喷涂诸工具之间。

所述的机器人末端执行器校正装置，其补偿校正装置部分设置于：机器人的本体外、在三维工业机器人工作的范围内。

本发明的优点与效果是：

本发明所设计的装置在使用时，首先编程人员在编写第一个程序之前，用机器人把工具放置到补偿校正装置上对正，然后以此工具的位置和姿态进行每一个程序的编辑，这样工具的最终位置和姿态实际上就是校正装置校正后的位置和姿态。当进行工具零件或者总成更换时，再使用补偿校正装置校正，发现无法对正，这时可适当松动柔性连接手夹板上的紧固螺栓，关节球即可在夹板中轻微转动，这样可以很容易地使工具再一次在补偿校正装置上校正，然后把调节后的关节球再一次紧固在夹板上。此时，机器人所携带的工具的位置和姿态会与初次位置和姿态完全一致，编程人员无须重新调程序，可大幅度节约工时，减少废品，提高生产效率，增加企业效益。并且该结构紧凑精巧与没有该结构直接连带机器人的夹具相比不易对机器人的位置产生干涉。

机器人柔性连接手与补偿校正装置所有部件均使用防锈、防腐的优质材料，加工也必须非常精密，越精密越可增加使用寿命，而且可以补偿工具本身的制造公差，使得校准装置对机器人的位置和姿态校正准确，并进一步提高工具的互换性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的支撑板构件示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行详细说明：

本发明的主要构件有：1.机器人末端手臂；2.夹板；3.万向关节球；4.前连杆；5.机器人末端执行器；6.U型螺栓；7.紧固螺栓；8.连接螺栓；9.后连杆；10.V型定位块；11.定位针；12.支撑板。

本发明由机器人柔性连接手和补偿校正装置两个部分组成，机器人柔性连接手可使机器人的末端轴与工具之间实现柔性可调整的连接，机器人手部分包括：自行发明设计的精密万向关节和夹板，以及支撑装置，使用的材质特殊，很好的解决了柔性连接的稳定性问题；补偿校正装置则可以进行精准的位置确认，该部分可限制部分关键自由度，校准的部分加工精密，且可推出系列校准装置。利用本发明能大幅度节约工时、提高生产效率、降低废品率，可应用于由多轴联动机器人实施的精密高压水射流切割、喷涂、焊接以及搬运系统中。

机器人的柔性连接手部分处于机器人本体和焊接、水切、喷涂等工具之间。该部分以机器人末端手臂1的末端轴的端面作为起始基面，用7-8个螺栓连接后连杆9，后连杆9被连接螺栓8紧固到一个可以向多个方向和角度进行微量调整的万向关节球上3，并用有锥面的上下一套夹板2相连，夹板2被紧固螺栓7紧紧的夹持，夹板另一端同时连接另外一个万向关节球3，从而使两个万向关节球形成一体。然后再通过相同的螺栓连接前连杆4，前连杆4被U形螺栓6以弹性连接的方式连接机器人末端执行器5。其中，夹板2的锥面与万向关节球3之间是圆周线接触。选择设计材料时保证夹板2和万向关节球3出现硬度差，以实现微观上的柔性结合，当发生磨损时，会先磨损容易加工制造的一方。

补偿校正装置部分位于机器人的本体外、在三维工业机器人工作范围之内，以便机器人有能力让工具可以在其上进行补偿与校正。补偿校正装置由V形定位块10和定位针11以及支撑板12组成。V形定位块(10被螺栓紧固到支撑板12上，定位针11用自身螺纹与支撑板12相连。支撑板12则依靠自身的螺纹孔固定到墙壁或者设备的支架上。补偿校正装置能够限制住影响末端执行器5的三维位置中的所有自由度，并依赖精确的定位，使得末端执行器5位姿得到校准。

正常条件下，机器人会携带切割、喷涂、焊接等末端执行器进行精确位置运动，轨迹是正式生产前示教完毕的。但是，当由于末端执行器5损坏而更换总成或者更换它的零件后，由重新安装后的装配公差引起机器人末端执行器5末端执行器的工作点位置微量偏移，这将对生产工艺产生重大影响。机器人只会按照先前示教的轨迹运动将致使更换后加工的产品报废，严重时甚至毁坏设备本身。为此，每当更换机器人末端执行器5及其零件时，工艺编程人员需要次数频繁的进行机器人程序修改，且修改一次，就要把所有的示教程序修改，浪费了大量的工时，还由于修改程序产生大量报废工件。

而携带机器人柔性连接手和补偿校正装置的机器人总装设备，会解决上述问题。首先编程人员在编写第一个程序之前，用机器人连带着机器人柔性连接手把机器人末端执行器5放置到补偿校正装置上的V形定位块10与定位针11上对正，然后以此位置为基准进行每一个程序的编辑，这样工具的基准位置实际上是与校正装置校正后的位置。当进行工具零件或者总成更换后，再用机器人去与补偿校正装置对正，发现已经无法对正，这时适当松动柔性连接手夹板2上的紧固螺栓7后，万向关节球3即可在夹板2中轻微自如的转动，这样可以很容易地使工具再一次在补偿校正装置上实现校正，然后把调节后的万向关节球3再一次紧固在夹板2上。此时，机器人末端执行器5的位置会与初次对正的位置完全一致，编程人员则无须重新调节程序，可大幅度节约工时，减少废品，增加企业效益。

机器人末端执行器校正装置所有组件均使用防锈、防腐的优质材料，加工也非常精密，越精密越可增大疲劳寿命且可更好的进行公差、误差的补偿，从而使得校准装置的校正位置准确并进一步提高工具的互换性。经过3000小时不间断的测试，使用效果完全达到设计目的。

Claims (3)

1.机器人末端执行器校正装置，由机器人柔性连接手和补偿校正装置两个部分组成，其特征在于：机器人柔性连接手以机器人末端手臂(1)的末端轴的端面作为起始基面，用螺栓连接后连杆(9)，后连杆(9)经螺栓(8)紧固到万向关节球(3)上，并用有锥面的上下一套夹板(2)相连，夹板(2)被紧固螺栓(7)夹持，夹板另一端同时连接另外一个万向关节球(3)，使两个万向关节球形成一体，前连杆(4)被U形螺栓(6)以弹性连接的方式连接机器人末端执行器(5)，夹板(2)的锥面与万向关节球(3)之间是圆周线接触；补偿校正装置由V形定位块(10)和定位针(11)以及支撑板(12)组成，V形定位块(10)被螺栓紧固到支撑板(12)上，定位针(11)用自身螺纹与支撑板(12)相连，支撑板(12)则依靠自身的螺纹孔固定到墙壁或者设备的支架上。

2.根据权利要求1所述的机器人末端执行器校正装置，其特征在于，所述的机器人柔性连接手：设置于机器人本体和焊接、水切、喷涂工具之间。

3.根据权利要求1所述的机器人末端执行器校正装置，其特征在于，所述的补偿校正装置部分设置于：机器人的本体外、在三维工业机器人工作的范围内。

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