CN102658546B - 工业机器人 - Google Patents

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Abstract

提供一种工业机器人,包括基座导轨组件、底座组件、大臂组件、雕铣组件、腕部组件和爪手组件,所述基座导轨组件下端与导轨I相适配且可沿导轨I滚动,所述底座组件下端与基座导轨组件上端设有的导轨II相适配且可沿导轨II滑动,底座组件由上部组件和下部组件构成,且上部组件可绕下部组件转动;所述大臂组件上的肩轴与上部组件上部的肩轴孔浮动配合且大臂组件实现抬臂或放臂动作;所述雕铣组件下部与大臂组件侧部设有的导轨III相适配且可沿导轨III滑动并实现钻孔动作;所述腕部组件通过套杆安装在大臂组件的安装孔内并完成抬腕和放腕动作;所述爪手组件侧部与腕部组件上设有的导轨IV相适配并沿导轨IV滑动且实现爪手的开合动作。

Description

工业机器人
技术领域
本发明属机械加工机器人技术领域,具体涉及一种工业机器人。
背景技术
目前市面上数控机械加工领域的机器人只能实现抓取、移动功能,通用程度不高,虽然关节较多,但不能抓取较重工件,抓取工件的适用范围较小,适用范围窄。个别机器人虽然能抓取重工件,但体积庞大,占地面积大,价格也比较昂贵,配套设施不完善。传统工业机器人一般要配传送带系统进行自动化生产,普通传送带系统占地面积很大,是大规模集成控制的基础工作单元,仅局限于车间配套设施齐全,厂房面积大的公司,更重要的是零件工序之间加工时间需要协调一致,否则很难实现,机械行业加工工序之间的加工时间一般很难达到一致,因此并不适合大力普及,而且传送带系统需要人员在初始位置根据节奏频繁放料,在成品结束位置必须有专人妥善随节奏进行整理、检测,防止零件碰撞,因此,如采购两三台机器人,配置人员进行上下料,不仅起不到节省人力作用,反而增加成本,在需求多样化的今天,企业的产品零部件随市场需求出现多品种,真实的情况是每个企业只有相应部分零部件适合机器人,采购传统机器人及传送带系统性价比不高,意义不大,因此有必要改进。
发明内容
本发明解决的技术问题:提供一种具有抓取和移动工件功能且无需配置传送带系统的的工业机器人。
本发明采用的技术方案:工业机器人,包括基座导轨组件、底座组件、大臂组件、雕铣组件、腕部组件和爪手组件,所述基座导轨组件下端与导轨I相适配且可沿导轨I滚动,所述底座组件下端与基座导轨组件上端设有的导轨II相适配且可沿导轨II滑动,底座组件由上部组件和下部组件构成,且上部组件可绕下部组件转动;所述大臂组件上的肩轴与上部组件上部的肩轴孔浮动配合且大臂组件实现抬臂或放臂动作;所述雕铣组件下部与大臂组件上部设有的导轨III相适配且可沿导轨III滑动并实现钻孔定位动作;所述爪手组件上的托板侧部与腕部组件上设有的导轨IV相适配并沿导轨IV滑动且实现爪手的开合动作。
其中,所述基座导轨组件包括安装座、基座和导轨座,所述安装座下端设有滚子在导轨I上滚动,所述安装座和基座通过调整轴浮动连接,所述导轨座固定在基座上且导轨座上端设有的导轨II与底座组件下端相适配,其中安装座上设有电机I,所述电机I输出轴与减速机输入轴连接,所述减速机输出轴上设有齿轮,所述齿轮与设置在导轨I侧部的齿条啮合;所述基座下部设有电机II,所述电机II输出轴上设有主动带轮I,所述主动带轮I通过皮带I驱动设置在丝杠I端部的被动带轮I,所述丝杠I安装在导轨座上且位于导轨II之间。
进一步地,所述安装座下端两侧各设有两个滚子,所述滚子套装在轴上,滚子端用轴承支撑在安装座上且一端轴承用压盖封堵,所述导轨I一侧设有双滚珠保持架,导轨I另一侧设有单滚珠保持架,所述单滚珠保持架后端设有弹簧架,所述弹簧架与单滚珠保持架通过弹簧I柔性连接;所述安装座上端面制有上凹槽,所述基座下端面制有与上凹槽相对应的下凹槽,所述调整轴为四棱形,其四角均为弧状结构,所述调整轴通过沉头螺钉与基座固定连接后置于上凹槽和下凹槽内,所述上凹槽下端还制有让位孔。
其中,所述下部组件包括下底座,所述下底座下端设有导轨滑块I与导轨II相适配,且下底座通过丝母I与基座导轨组件连接,所述上部组件包括上底座,所述上底座上端制有的肩轴孔与大臂组件上设有的肩轴浮动配合,上底座下端与下底座转动连接,其中,电机III输出轴上设有主动带轮II,所述主动带轮II通过皮带II驱动支撑在下底座上的蜗杆I一端的被动带轮II,所述蜗杆I与设置在下底座和上底座之间的空腔内的蜗轮I啮合,且蜗轮I与上底座固定连接。
进一步地,所述肩轴孔径向制有通孔,所述通孔内设有顶销,所述顶销一端抵紧肩轴,顶销另一端设有顶丝,且顶丝与顶销之间设有弹簧II。
其中,所述大臂组件包括架体,所述架体一侧设有一端与肩轴孔浮动配合的肩轴,肩轴另一端固定安装蜗轮II,电机IV输出轴上设有主动带轮III,所述主动带轮III通过皮带III驱动设置在蜗杆II一端的被动带轮III,所述蜗杆II与蜗轮II啮合,所述架体另一侧制有与腕部组件相适配的连接孔;所述大臂组件侧部制有与雕铣组件下端面相配合的导轨III,所述架体端部设有电机V,所述电机V输出轴上设有主动带轮IV,所述主动带轮IV通过皮带IV驱动设置在导轨III之间的丝杠II一端的被动带轮IV。
进一步地,所述蜗轮II端部设有拉簧座,平衡拉簧一端与架体固定连接,平衡拉簧另一端与拉簧座固定连接。
其中,所述雕铣组件包括支架体,所述支架体下端面上设有与大臂组件连接的丝母II,还设有电机VI,所述电机VI出轴上设有主动带轮V,所述主动带轮V通过皮带V驱动设置在丝杠III一端的被动带轮V,所述丝杠III垂直支架体下端面设置且与导轨VI平行,动力电机侧部设有与导轨VI相配合的导轨滑块III且通过丝母III与丝杠III连接,所述动力电机输出轴上设有轴套I,所述轴套I一端通过其上制有的外螺纹与轴承套相配合,所述轴承套通过圆锥滚子轴承支撑在电机安装座上,所述轴套I另一端也通过外螺纹与钻夹头相配合。
其中,所述腕部组件包括支架,所述支架两侧支撑有套杆,所述套杆置于支架外侧部位套装有轴套II,套杆置于支架侧部位用锁紧螺母锁紧,所述支架内侧一端设有电机VII,所述电机VII输出轴上设有主动带轮VI,所述主动带轮VI通过齿形带驱动浮动支撑在支架两端的丝杠IV一端的被动带轮VI,所述支架内侧另一端设有气缸I,所述气缸I的气缸杆上设有限定丝杠IV前后位移的叉形连接板,所述丝杠IV与爪手组件连接;所述支架上设有蜗轮III,所述蜗轮III与蜗杆III啮合,所述电机VIII输出轴上设有主动带轮VII,所述主动带轮VII通过皮带VII驱动被动带轮VII,所述被动带轮VII设于蜗杆III一端。
其中,所述爪手组件包括托板和支撑轴,所述支撑轴支撑在托板一端,且支撑轴一端设有蜗轮IV,电机IX设于托板另一端,所述电机IX输出轴上设有主动带轮VIII,所述主动带轮VIII通过皮带VIII驱动设置在支撑轴一侧的蜗杆IV端部的被动带轮VIII,所述蜗杆IV与蜗轮IV啮合,所述支撑轴另一侧设有与腕部组件连接的丝母IV;所述支撑轴下端与转动支座一端固定连接,所述转动支座通过与V型铁固定块固定连接,所述V型铁固定块与V型铁固定连接,所述转动支座另一端与两个气缸II一端连接,所述两个气缸II的气缸杆均与爪手部平板固定连接,所述爪手部平板上设有与V型铁相对应夹持工件的夹板;所述两个气缸II之间设有传感器,检测头顶杆一端通过安装板与爪手部平板固定连接,检测头顶杆另一端对正传感器感测头位置。
本发明与现有技术相比的优点:
1、爪手组件夹持部采用2个薄型带导杆气缸,通过信号来实现手爪的张合,采用伺服电机驱动蜗轮蜗杆运动来实现手部180°的回转,使机器人爪手拿出加工完成的工件后旋转180°后将另一只手的毛坯工件送入机床卡盘;
2、腕部组件采用伺服电机驱动蜗轮蜗杆运动来实现±30°的角度旋转,可以让机器人对不同高度的工件能顺利抓取;
3、大臂组件采用伺服电机通过同步带驱动蜗轮蜗杆实现手臂在空间垂直方向120°的摆动;
4、底座组件采用伺服电机带动蜗轮蜗杆实现手臂水平方向的360°旋转运动;
5、基座导轨组件通过伺服电机带动丝杠在导轨上实现水平方向上移动
6、大臂组件上安装导轨,用伺服电机带动丝杆移动实现雕铣头Y向移动;
7、雕铣组件用伺服电机驱动丝杠带动一个动力头实现工件钻孔的进给。
8、在实现抓取工件的同时利用机床运行间隙进行打标记、追加工、雕刻、检测等功能,在装夹过程中进行反馈、预警、补偿,比其它机器人能更可靠的实现无人化。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为本发明的基座导轨组件结构主视图;
图3为本发明的基座导轨组件结构右视图;
图4为图3的A-A剖视图;
图5为图2的B-B剖视图;
图6为图2的C-C剖视图;
图7为本发明的底座组件结构立体图;
图8为本发明的底座组件结构主视图;
图9为图8的B-B剖视图;
图10为本发明的底座组件结构左视图;
图11为图10的D-D剖视图;
图12为图10的C-C剖视图;
图13为本发明的大臂组件结构主视图;
图14为图13的A-A剖视图;
图15为本发明的大臂组件结构仰视图;
图16为本发明的大臂组件结构立体图1;
图17为本发明的大臂组件结构立体图2;
图18为本发明的大臂组件结构立体图3;
图19为本发明的雕铣组件结构立体图;
图20为本发明的雕铣组件结构主视图;
图21为本发明的雕铣组件结构右视图;
图22为图21的A-A剖视图;
图23为本发明的腕部组件结构立体图1;
图24为本发明的腕部组件结构立体图2;
图25为本发明的腕部组件结构主视图;
图26为图25的A-A剖视图;
图27为图25的B-B剖视图;
图28为图25的C-C剖视图;
图29为本发明的爪手组件结构立体图;
图30为本发明的爪手组件结构主视图;
图31本发明的爪手组件结构左视图;
图32为图31的A-A剖视图。
具体实施方式
下面结合附图描述本发明的一种实施例。
如图1所示的工业机器人,包括基座导轨组件1、底座组件2、大臂组件3、雕铣组件4、腕部组件5和爪手组件6,所述基座导轨组件1下端与导轨I 120相适配且可沿导轨I 120滚动,所述底座组件2下端与基座导轨组件1上端设有的导轨II121相适配且可沿导轨II121滑动,底座组件2由上部组件7和下部组件8构成,且上部组件7可绕下部组件8转动;所述大臂组件3上的肩轴9与上部组件7上部的肩轴孔10浮动配合且大臂组件3实现抬臂或放臂动作;所述雕铣组件4下部与大臂组件3上部设有的导轨III11相适配且可沿导轨III11滑动并实现钻孔定位动作;所述腕部组件5通过套杆12安装在大臂组件3的安装孔117内并完成抬腕和放腕动作;所述爪手组件6侧部与腕部组件5上设有的导轨IV13相适配并沿导轨IV13滑动且实现爪手的开合动作。
如图2至图6所示的基座导轨组件1,包括安装座14、基座15和导轨座16,所述安装座14下端设有滚子18在导轨I 120上滚动,所述安装座14和基座15通过调整轴19浮动连接,所述导轨座16固定在基座15上且导轨座16上端设有的导轨II121与底座组件5下端相适配,其中安装座14上设有电机I 20,所述电机I 20输出轴与减速机21输入轴连接,所述减速机21输出轴上设有齿轮22,所述齿轮22与设置在导轨I 120侧部的齿条23啮合;所述基座15下部设有电机II24,所述电机II24输出轴上设有主动带轮I 25,所述主动带轮I 25通过皮带I 26驱动设置在丝杠I 27端部的被动带轮I 28,所述丝杠I 27安装在导轨座16上且位于导轨II121之间。所述安装座14下端两侧各设有两个滚子18,所述滚子18套装在轴上,滚子18两端用轴承支撑在安装座14上且一端轴承用压盖29封堵,所述导轨I 120一侧设有双滚珠保持架30,导轨I 120另一侧设有单滚珠保持架31,所述单滚珠保持架31后端设有弹簧架32,所述弹簧架32与单滚珠保持架31通过弹簧I 33柔性连接;所述安装座14上端面制有上凹槽34,所述基座15下端面制有与上凹槽34相对应的下凹槽35,所述调整轴19为四棱形,其四角均为弧状结构,所述调整轴19通过沉头螺钉36与基座15固定连接后置于上凹槽34和下凹槽35内,所述上凹槽34下端还制有让位孔37。导轨I 120上设有铁鞋123。
如图7至图12所述的底座组件2由上部组件7和下部组件8构成,下部组件8包括下底座38,所述下底座38下端设有导轨滑块I 119与导轨II121相适配,且下底座38通过丝母I 64与基座导轨组件1上的丝杠I 27连接,所述上部组件7包括上底座39,所述上底座39上端制有的肩轴孔10与大臂组件3上设有的肩轴9浮动配合,上底座39下端与下底座38转动连接,其中,电机III40输出轴上设有主动带轮II41,所述主动带轮II41通过皮带II42驱动支撑在下底座38上的蜗杆I 43一端的被动带轮II44,所述蜗杆I 43与设置在下底座38和上底座39之间的空腔内的蜗轮I 118啮合,且蜗轮I 118与上底座39固定连接。所述肩轴孔10的径向制有通孔45,所述通孔45内设有顶销46,所述顶销46一端抵紧肩轴9,顶销46另一端设有顶丝47,且顶丝47与顶销46之间设有弹簧II48。
如图13至图18所示的大臂组件3包括架体49,所述架体49一侧设有一端与肩轴孔10浮动配合的肩轴9,肩轴9另一端固定安装蜗轮II50,电机IV51输出轴上设有主动带轮III52,所述主动带轮III52通过皮带III53驱动设置在蜗杆II54一端的被动带轮III55,所述蜗杆II54与蜗轮II50啮合,所述架体49另一侧制有与腕部组件5相适配的连接孔117;所述大臂组件3侧部制有与雕铣组件4下端面的导轨滑块II57相配合的导轨III11,所述架体49端部设有电机V59,所述电机V59输出轴上设有主动带轮IV60,所述主动带轮IV60通过皮带IV61驱动设置在导轨III11之间的丝杠II62一端的被动带轮IV63。所述蜗轮II50端部设有拉簧座65,平衡拉簧66一端与架体49固定连接,平衡拉簧66另一端与拉簧座65固定连接。
如图19至图22所示的雕铣组件4包括支架体67,所述支架体67下端面上设有与大臂组件3上的丝杠II62连接的丝母II58,还设有电机VI68,所述电机VI68输出轴上设有主动带轮V 69,所述主动带轮V 69通过皮带V 70驱动设置在丝杠III75一端的被动带轮V 71,所述丝杠III75垂直支架体67下端面设置且与导轨VI122平行,动力电机72侧部设有与导轨VI122相配合的导轨滑块III73且通过丝母III74与丝杠III75连接,所述动力电机72输出轴上设有轴套I 76,所述轴套I 76一端通过其上制有的外螺纹与轴承套77相配合,所述轴承套77通过圆锥滚子轴承78支撑在电机安装座79上,所述轴套I 76另一端也通过外螺纹与钻夹头80相配合。
如图23至图28所示的腕部组件5包括支架81,所述支架81两侧支撑有套杆12,所述套杆12置于支架81外侧部位套装有轴套II83,套杆12置于支架81内侧部位用锁紧螺母86锁紧,所述支架81内侧一端设有电机VII82,所述电机VII82输出轴上设有主动带轮VI84,所述主动带轮VI84通过齿形带85驱动浮动支撑在支架81两端的丝杠IV87一端的被动带轮VI88,所述支架81内侧另一端设有气缸I 89,所述气缸I 89的气缸杆上设有限定丝杠IV87前后位移的叉形连接板90,所述丝杠IV87与爪手组件6连接;所述支架81上设有蜗轮III91,所述蜗轮III91与蜗杆III92啮合,所述电机VIII93输出轴上设有主动带轮VII94,所述主动带轮VII94通过皮带VII95驱动被动带轮VII96,所述被动带轮VII96设于蜗杆III92一端。
如图29至图32所的爪手组件6包括托板97和支撑轴98,所述支撑轴98支撑在托板97一端,且支撑轴98一端设有蜗轮IV99,电机IX 100设于托板101另一端,所述电机IX100输出轴上设有主动带轮VIII102,所述主动带轮VIII102通过皮带VIII103驱动设置在支撑轴98一侧的蜗杆IV104端部的被动带轮VIII105,所述蜗杆IV104与蜗轮IV99啮合,所述支撑轴98另一侧设有与腕部组件5上的丝杠IV87连接的丝母IV115;所述支撑轴98下端与转动支座106一端固定连接,所述转动支座106通过螺钉与V型铁固定块107固定连接,所述V型铁固定块107与V型铁108固定连接,所述转动支座106另一端与两个气缸II109一端连接,所述两个气缸II109的气缸杆均与爪手部平板110固定连接,优选薄型带导杆气缸,所述爪手部平板110上设有与V型铁108相对应夹持工件116的夹板111;所述两个气缸II109之间设有传感器112,检测头顶杆113一端通过安装板114与爪手部平板110固定连接,检测头顶杆113另一端对正传感器112感测头位置。
下面结合实例描述工作原理:
为描述其工作原理,现结合一实例进行说明。
假定工况:假定机器人与数控车床协同作业,假定工件116为直径40mm长200mm的轴类零件。现具体针对数控车床上已有零件正在进行加工,机器人处于料库前的取料位置且位置已调整到位,机器人从料库抓取毛坯,取出数控车床上的成品工件,装入毛坯,放置成品工件这一工作循环进行详细说明。
1)与本工业机器人配套使用的还需一立体料库A,控制系统给立体料库a轴电机一脉冲信号,驱动丝杠带动托盘上移,移动至预先调整好的位置后,系统终止电机旋转,等待工业机器人抓取工件(料库为配套设备,不属于本机器人,故在此不作详述)。
2)系统控制气缸II109(空位端)气缸杆缩回使爪手闭合,实现抓取工件。
3)系统给电机II24一脉冲信号,电机II24带动与其连接的主动带轮I25,通过皮带I 26,带动导轨座16上安装的丝杆I 27一端的被动带轮I 28旋转,丝杆I 27与下部组件8上安装的丝母I 64旋合,带动基座导轨组件1以上部件退至安全位置。
4)系统给电机III40一脉冲信号,电机III40带动与其连接的主动带轮II41,通过皮带II42,带动下底座38上安装的蜗杆I 43一端的被动带轮II44,蜗杆I 43与上底座39上安装的涡轮I 118啮合,带动上底座39及以上部件旋转,旋转至正对机床位置。
5)机器人底座以上部分调整好姿态,系统给电机I 20脉冲信号,电机I20通过与连接的减速机21带动减速机一端的齿轮22旋转,齿轮22与导轨I120上固定连接的齿条23啮合,带动机器人移动至装夹位置等待车床加工完成。
6)机床加工完成,机床自动门打开,机床给机器人一信号,机器人控制系统给电机IV51一脉冲信号,电机IV51带动与其连接的主动带轮III52,通过皮带III53,带动架体49上安装的蜗杆II54一端的被动带轮III55和蜗杆II54旋转,蜗杆II54和与肩轴9连接的蜗轮II50啮合,实现大臂组件3的角度调节。
7)系统给电机VIII93一脉冲信号,电机VIII93带动与其连接的主动带轮VII94,通过皮带VII95带动在架体49上安装的蜗杆III92一端的被动带轮VII96,蜗杆III92与腕部组件5一端安装的蜗轮III91啮合,实现腕部组件5的角度调节.
8)系统给电机IX100一脉冲信号,电机IX100带动其一端连接的主动带轮VIII102,通过皮带VIII103带动与托板97上安装的蜗杆IV104一端的被动带轮VIII105,蜗杆IV104与转动支座98一端安装的蜗轮IV99啮合,实现爪手组件6的回转。以上过程通过系统控制,使机器人前部爪手的空置位置停在工件的外端面,且v型铁斜面与工件保持较小的空隙。
9)系统控制气缸II109(空位端)气缸杆向外伸出,实现爪手的张开。
10)系统给电机VII82一脉冲信号,电机VII82带动其一端连接的主动带轮VI84,通过皮带VI85带动支架81上支撑的丝杆IV87上连接的被动带轮VI88,丝杆IV87与托板97上的丝母IV115旋合,带动爪手组件6向右移动。
11)当爪手组件6到达指定位置,系统控制气缸II109(空位端)的气缸杆缩回,实现爪手的闭合,实现抓取工件。
12)当机器人抓紧工件后,系统和机床通信,机床卡盘松开,如3)6)7)10)描述系统控制机器人移动至安全位置,系统给电机IX100一脉冲信号如8)实现爪手旋转180度。
13)系统给电机VII82一脉冲信号,如10)所述,机器人夹持工件116(毛坯)装入机床卡盘,机器人安装工件到位后,机器人与机床通信,机床卡盘加紧,系统控制气缸II109松开爪手。系统控制机器人退出机床,退出到安全位置后,机器人与机床通信,气动门关闭,机床启动。
14)系统控制机器人,将加工好的工件放入料库,再重新夹持一毛坯工件,进行下一工作循环。
本工业机器人在实现抓取工件的同时可利用机床运行间隙进行打标记、追加工、雕刻、检测,在装夹过程中进行反馈、预警、补偿,更可靠的实现无人化。
A:打标记现在成为每个产品基本要求,旨在可追溯性,解决的问题不仅是自动打标,可为客户提供全新的车间体验,完全去除打标现场零件堆积的杂乱场景,提高车间的使用面积及物流成本,还有工人工资支出及管理成本。
本机器人的雕铣标记功能工作原理简述:
1)在机器人等待加工及工作间隙,系统给电机V59一脉冲信号,电机V59带动与其一端连接的主动带轮IV60,主动带轮IV60通过皮带IV61带动架体49上安装的丝杆II62一端安装的从动带轮IV63,丝杆II62与雕铣组件4上的螺母II58旋合,带动雕铣组件4实现沿大臂组件3上导轨III11方向的运动。此轴设定为Y轴。
2)系统控制电机VII82,电机VII82带动与其一端连接的主动带轮VI84,主动带轮VI84通过齿开带85带动支架81上安装的丝杆IV87上的被动带轮VI88;丝杆IV87与爪手组件6的托板97上安装的螺母IV115旋合,带动爪手组件6实现沿大臂组件3上导轨III11垂直方向的运动。此轴设定为X轴。(在此过程中系统控制气缸I 89前移,气缸I 89带动其前端固定的叉形连接板90叉到支架81上支撑的丝杆IV87的台阶,限制X轴的浮动。
3)系统控制雕铣组件4上的电机VI68,电机VI68带动与其一端连接的主动带轮V69,主动带轮V69通过皮带V70带动支架体67上安装的丝杆III75上的从动带轮V71;丝杆III75与电机安装座79上安装的丝母III74旋合,带动动力电机72及电机安装座79和钻夹头80实现沿大臂组件3上导轨III11上平面的垂直方向的运动。此轴设定为Z轴。
4)系统控制XYZ三轴插补,以实现雕铣标记的功能。(注:雕铣时,钻夹头80内的刀具为小型的雕铣刀具)
B:追加工可分为如下情况:
1)零件的钻削
轴类零件的中心孔一般需要提前打好方可在机床上利用一夹一顶的方式进行加工。还有一些需要后续钻孔的零件,如法兰、平板,则可以精确打定位孔(引导孔)。省去了划线及工装的制作成本,从而节省了工时、人工、物流等成本及辅助设备的成本投入。
2)零件的铣削
可对零件的台阶及周边进行去毛刺,均匀且一致性高,省去了不必要的辅助工序,节省了工时、人工成本,提高生产效率。
3)对轻质材料如铝、尼龙、PVC、木等进行五轴复杂曲面铣削、雕刻(联动)。
原理:以上功能控制及机械原理与雕铣标记功能相同,仅仅需要更换对应的刀具即可。
C:检测:
1)检测成品工件:
对爪手夹持的两个工件利用精密的位置传感器进行简单外径测量,利用控制系统进行反馈及补偿。(精度0.005mm)
原理:运用位置传感器原理与百分表同,故不作详述。
2)检测毛坯工件:
检测对应的垂直方向的检测:手爪夹持工件对应的垂直方向利用位置传感器进行长度、厚度、宽度等测量。
原理简述:
毛坯料的长度方向的检测(爪手夹持位置的垂直方向,对于轴类为轴线方向):
数控车床的应用是为提高生产效率,提高工件的成品率,装夹精度是保证产品成品率的重要保障。为了使工件尺寸的一致性好,需预先在车床卡盘内车削出定位台阶孔。安装时只需使毛坯端面紧靠台阶,就能保证工件的轴向尺寸。
但毛坯工件长度肯定会有误差(轴线方向),针对数控车床的加工工艺,我们机器人设计了对该尺寸的检测装置。具体描述如下:
1)对机器人总的工作原理描述的:系统给电机VII82一脉冲信号,机器人夹持工件116(毛坯)装入机床卡盘,当工件的端面靠住卡盘的定位台阶后,(为了检测此处的尺寸及使两端面紧密接触,在系统中设定此处接触后,仍然朝卡盘方向移动5mm,丝杆IV87及丝杠IV87上的感应台阶会向相反方向窜动,支架81左端设有三个传感器124,)会出现以下三种结果:①如果工件轴向尺寸小于允许尺寸,则3个传感器124均无感应,通过系统设置好的程序将其放入废品区;②如果中间的传感器124有反应,则证明工件轴向尺寸大于允许尺寸,系统调出子程序,对长出的部分进行切削;③如果右侧的传感器124有反应,则是工件超差很多,子程序无法处理,系统会将其放入待处理区,由技术人员进行处理。
2)机器人安装工件到位后,机器人与机床通信,机床卡盘加紧,系统控制气缸松开爪手。随后机器人按照预定程序完成后续作业。
D:模块化的夹持装置
本机器人的夹持装置采用模块化设计,方便夹持各种不同工件。如盘类、轴类、矩形、异形等,大小调整范围广,基本可调在其夹持重量内。其它公司末端执行器直接采购夹持气爪或液压等之类的成品部件。缺点是零件更换及系列化大小的工件稍微超出一点都要整体更换夹爪,甚至轴类零件变盘类零件无法通用,类似的成本价格在1~3万元左右,还不包括改装人工成本。
本机器人只需调整V型铁固定座107或更换V型铁108及夹板111,就可实现装夹装置的快速调整更换。
工业机器人在数控机械加工行业里自动化程度较高,柔性好,运用范围较广,比传统自动化更能提高劳动效率,适应更复杂的环境,是大中小数控机械企业的最佳选择。
E:机器人肩部浮动装置简述:
所述肩轴孔10径向制有通孔45,所述通孔45内设有顶销46,所述顶销46一端抵紧肩轴9,顶销46另一端设有顶丝47,且顶丝47与顶销46之间设有弹簧II48。肩轴9另一端和上底座39接触位置是通过调心滚子轴承支撑的,调心滚子轴承有1-2.5°的调心角度。当机器人本体受力不均或与外界发生碰撞,肩轴9会绕调心滚子轴承转动,肩轴9另一端在轴上抵紧的顶销46会沿安装它的通孔45发生位移,设在其外部的传感器就会探测到,通过系统辨别做出指示,急停报警,等到故障排除,顶销46在弹簧II48的作用下顶正肩轴9,机器人正常工作。
上述实施例,只是本发明的较佳实施例,并非用来限制本发明实施范围,故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化,均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (4)

1.工业机器人,其特征在于:包括基座导轨组件(1)、底座组件(2)、大臂组件(3)、雕铣组件(4)、腕部组件(5)和爪手组件(6),所述基座导轨组件(1)下端与导轨Ⅰ(120)相适配且可沿导轨Ⅰ(120)滚动,所述底座组件(2)下端与基座导轨组件(1)上端设有的导轨Ⅱ(121)相适配且可沿导轨Ⅱ(121)滑动,底座组件(2)由上部组件(7)和下部组件(8)构成,且上部组件(7)可绕下部组件(8)转动;所述大臂组件(3)上的肩轴(9)与上部组件(7)上部的肩轴孔(10)浮动配合且大臂组件(3)实现抬臂或放臂动作;所述雕铣组件(4)下部与大臂组件(3)上部设有的导轨Ⅲ(11)相适配且可沿导轨Ⅲ(11)滑动并实现钻孔动作;所述腕部组件(5)通过套杆(12)安装在大臂组件(3)的安装孔内并完成抬腕和放腕动作;所述爪手组件(6)上的托板(97)侧部与腕部组件(5)上设有的导轨Ⅳ(13)相适配并沿导轨Ⅳ(13)滑动且实现爪手的开合动作;所述基座导轨组件(1)包括安装座(14)、基座(15)和导轨座(16),所述安装座(14)下端设有滚子(18)在导轨Ⅰ(120)上滚动,所述安装座(14)和基座(15)通过调整轴(19)浮动连接,所述导轨座(16)固定在基座(15)上且导轨座(16)上端设有的导轨Ⅱ(121)与底座组件(5)下端相适配,其中安装座(14)上设有电机Ⅰ(20),所述电机Ⅰ(20)输出轴与减速机(21)输入轴连接,所述减速机(21)输出轴上设有齿轮(22),所述齿轮(22)与设置在导轨Ⅰ(120)侧部的齿条(23)啮合;所述基座(15)下部设有电机Ⅱ(24),所述电机Ⅱ(24)输出轴上设有主动带轮Ⅰ(25),所述主动带轮Ⅰ(25)通过皮带Ⅰ(26)驱动设置在丝杠Ⅰ(27)端部的被动带轮Ⅰ(28),所述丝杠Ⅰ(27)安装在导轨座(16)上且位于导轨Ⅱ(121)之间;所述下部组件(8)包括下底座(38),所述下底座(38)下端设有导轨滑块Ⅰ(119)与导轨Ⅱ(121)相适配,且下底座(38)通过丝母Ⅰ(64)与基座导轨组件(3)连接,所述上部组件(7)包括上底座(39),所述上底座(39)上端制有的肩轴孔(10)与大臂组件(3)上设有的肩轴(9)浮动配合,上底座(39)下端与下底座(38)转动连接,其中,电机Ⅲ(40)输出轴上设有主动带轮Ⅱ(41),所述主动带轮Ⅱ(41)通过皮带Ⅱ(42)驱动支撑在下底座(38)上的蜗杆Ⅰ(43)一端的被动带轮Ⅱ(44),所述蜗杆Ⅰ(43)与设置在下底座(38)和上底座(39)之间的空腔内的蜗轮Ⅰ(118)啮合,且蜗轮Ⅰ(118)与上底座(39)固定连接;所述大臂组件(3)包括架体(49),所述架体(49)一侧设有一端与肩轴孔(10)浮动配合的肩轴(9),肩轴(9)另一端固定安装蜗轮Ⅱ(50),电机Ⅳ(51)输出轴上设有主动带轮Ⅲ(52),所述主动带轮Ⅲ(52)通过皮带Ⅲ(53)驱动设置在蜗杆Ⅱ(54)一端的被动带轮Ⅲ(55),所述蜗杆Ⅱ(54)与蜗轮Ⅱ(50)啮合,所述架体(49)另一侧制有与腕部组件(5)相适配的连接孔(117);所述大臂组件(3)上制有与雕铣组件(4)下端面相配合的导轨Ⅲ(11),所述架体(49)端部设有电机Ⅴ(59),所述电机Ⅴ(59)输出轴上设有主动带轮Ⅳ(60),所述主动带轮Ⅳ(60)通过皮带Ⅳ(61)驱动设置在导轨Ⅲ(11)之间的丝杠Ⅱ(62)一端的被动带轮Ⅳ(63);所述雕铣组件(4)包括支架体(67),所述支架体(67)下端面上设有与大臂组件(3)连接的丝母Ⅱ(58),还设有电机Ⅵ(68),所述电机Ⅵ(68)输出轴上设有主动带轮Ⅴ(69),所述主动带轮Ⅴ(69)通过皮带Ⅴ(70)驱动设置在丝杠Ⅲ(75)一端的被动带轮Ⅴ(71),所述丝杠Ⅲ(75)垂直于支架体(67)下端面设置且与导轨Ⅵ(122)平行,动力电机(72)侧部设有与导轨Ⅵ(122)相配合的导轨滑块Ⅲ(73)且通过丝母Ⅲ(74)与丝杠Ⅲ(75)连接,所述动力电机(72)输出轴上设有轴套Ⅰ(76),所述轴套Ⅰ(76)一端通过其上制有的外螺纹与轴承套(77)相配合,所述轴承套(77)通过圆锥滚子轴承(78)支撑在电机安装座(79)上,所述轴套Ⅰ(76)另一端也通过外螺纹与钻夹头(80)相配合;所述腕部组件(5)包括支架(81),所述支架(81)两侧支撑有套杆(12),所述套杆(12)置于支架(81)外侧部位套装有轴套Ⅱ(83),套杆(12)置于支架(81)内侧部位用锁紧螺母(86)锁紧,所述支架(81)内侧一端设有电机Ⅶ(82),所述电机Ⅶ(82)输出轴上设有主动带轮Ⅵ(84),所述主动带轮Ⅵ(84)通过皮带(85)驱动浮动支撑在支架(81)两端的丝杠Ⅳ(87)一端的被动带轮Ⅵ(88),所述支架(81)内侧另一端设有气缸Ⅰ(89),所述气缸Ⅰ(89)的气缸杆上设有限定丝杠Ⅳ(87)左右位移的叉形连接板(90),所述丝杠Ⅳ(87)与爪手组件(6)连接;所述支架(81)上设有蜗轮Ⅲ(91),所述蜗轮Ⅲ(91)与蜗杆Ⅲ(92)啮合,所述电机Ⅷ(93)输出轴上设有主动带轮Ⅶ(94),所述主动带轮Ⅶ(94)通过皮带Ⅶ(95)驱动被动带轮Ⅶ(96),所述被动带轮Ⅶ(96)设于蜗杆Ⅲ(92)一端;所述爪手组件(6)包括托板(97)和支撑轴(98),所述支撑轴(98)支撑在托板(97)一端,且支撑轴(98)一端设有蜗轮Ⅳ(99),电机Ⅸ(100)设于托板(97)另一端,所述电机Ⅸ(100)输出轴上设有主动带轮Ⅷ(102),所述主动带轮Ⅷ(102)通过皮带Ⅷ(103)驱动设置在支撑轴(98)一侧的蜗杆Ⅳ(104)端部的被动带轮Ⅷ(105),所述蜗杆Ⅳ(104)与蜗轮Ⅳ(99)啮合,所述托板(97)另一侧设有与腕部组件(5)连接的丝母Ⅳ(115);所述支撑轴(98)下端与转动支座(106)一端固定连接,所述转动支座(106)与V型铁固定块(107)固定连接,所述V型铁固定块(107)与V型铁(108)固定连接,所述转动支座(106)另一端与两个气缸Ⅱ(109)一端连接,所述两个气缸Ⅱ(109)的气缸杆均与爪手部平板(110)固定连接,所述爪手部平板(110)上设有与V型铁(108)相对应夹持工件(116)的夹板(111);所述两个气缸Ⅱ(109)之间设有传感器(112),检测头顶杆(113)一端通过安装板(114)与爪手部平板(110)固定连接,检测头顶杆(113)另一端对正传感器(112)感测头位置。
2.根据权利要求1所述的工业机器人,其特征在于:所述安装座(14)下端两侧各设有两个滚子(18),所述滚子(18)套装在轴上,滚子(18)两端用轴承支撑在安装座(14)上且一端轴承用压盖(29)封堵,所述导轨Ⅰ(120)一侧设有双滚珠保持架(30),导轨Ⅰ(120)另一侧设有单滚珠保持架(31),所述单滚珠保持架(31)后端设有弹簧架(32),所述弹簧架(32)与单滚珠保持架(31)通过弹簧Ⅰ(33)柔性连接;所述安装座(14)上端面制有上凹槽(34),所述基座(15)下端面制有与上凹槽(34)相对应的下凹槽(35),所述调整轴(19)为四棱形,其四角均为弧状结构,所述调整轴(19)通过沉头螺钉(36)与基座(15)固定连接后置于上凹槽(34)和下凹槽(35)内,所述上凹槽(34)下端还制有让位孔(37)。
3.根据权利要求1所述的工业机器人,其特征在于:所述肩轴孔(10)的径向制有通孔(45),所述通孔(45)内设有顶销(46),所述顶销(46)一端抵紧肩轴(9),顶销(46)另一端设有顶丝(47),且顶丝(47)与顶销(46)之间设有弹簧Ⅱ(48)。
4.根据权利要求1所述的工业机器人,其特征在于:所述蜗轮Ⅱ(50)端部设有拉簧座(65),平衡拉簧(66)一端与架体(49)固定连接,平衡拉簧(66)另一端与拉簧座(65)固定连接。
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Denomination of invention: Off line programming tool for industrial robot

Effective date of registration: 20191206

Granted publication date: 20140910

Pledgee: The Bank of Changan Limited by Share Ltd. Baoji dongin Metro small micro branch

Pledgor: Liu Chaolong

Registration number: Y2019610000053

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Date of cancellation: 20201207

Granted publication date: 20140910

Pledgee: The Bank of Changan Limited by Share Ltd. Baoji dongin Metro small micro branch

Pledgor: Liu Chaolong

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Denomination of invention: Industrial robot

Effective date of registration: 20201210

Granted publication date: 20140910

Pledgee: The Bank of Changan Limited by Share Ltd. Baoji dongin Metro small micro branch

Pledgor: Liu Chaolong

Registration number: Y2020610000228

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Date of cancellation: 20220107

Granted publication date: 20140910

Pledgee: The Bank of Changan Limited by Share Ltd. Baoji dongin Metro small micro branch

Pledgor: Liu Chaolong

Registration number: Y2020610000228

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Denomination of invention: Industrial robot

Effective date of registration: 20220111

Granted publication date: 20140910

Pledgee: The Bank of Changan Limited by Share Ltd. Baoji dongin Metro small micro branch

Pledgor: Liu Chaolong

Registration number: Y2022980000317

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Date of cancellation: 20230207

Granted publication date: 20140910

Pledgee: The Bank of Changan Limited by Share Ltd. Baoji dongin Metro small micro branch

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Denomination of invention: Industrial robot

Effective date of registration: 20230329

Granted publication date: 20140910

Pledgee: The Bank of Changan Limited by Share Ltd. Baoji dongin Metro small micro branch

Pledgor: Liu Chaolong

Registration number: Y2023980036734

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Date of cancellation: 20230905

Granted publication date: 20140910

Pledgee: The Bank of Changan Limited by Share Ltd. Baoji dongin Metro small micro branch

Pledgor: Liu Chaolong

Registration number: Y2023980036734

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Denomination of invention: industrial robot

Effective date of registration: 20230906

Granted publication date: 20140910

Pledgee: Baoji Weibin rural commercial bank Limited by Share Ltd.

Pledgor: Liu Chaolong

Registration number: Y2023980055611

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