CN103538060B - 一种六轴折弯机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械加工技术领域内一种六轴折弯机器人，包括相互垂直的X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨，X轴导轨与机身固定连接，X轴导轨与Z轴导轨通过滑块一垂直连接，滑块一上分别设有与X轴导轨和Z轴导轨相对滑动连接的X向滑块导轨和Z向滑块导轨，Z轴导轨下端固定设有滑块二，所述滑块二上固定设有与Y轴导轨滑动连接Y轴滑块导轨，Y轴导轨的前端转动连接A轴，A轴上转动连接有与A轴垂直的B轴，B轴上转动连接有与B轴垂直的C轴，C轴前端设有末端执行机构，滑块一上设有分别驱动滑块一沿X轴和Z轴平移的X轴驱动机构和Z轴驱动机构，滑块二上设有Y轴驱动机构，所述A轴、B轴和C轴上分别设有转动驱动装置。本发明的结构在连续的板料折弯加工中，动作准确、灵活、工作效率高。

Description

一种六轴折弯机器人

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种六轴折弯机器人。

背景技术

现有技术中的数控折弯机器人由于抓取机构自由度的限制，抓运大尺寸板料时活动空间受限，抓运小件板料是活动不灵活，加工效率低。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种动作灵活、工作效率高的六轴折弯机器人。

本发明的目的是这样实现的，一种六轴折弯机器人，包括相互垂直的X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨，所述X轴导轨与机身固定连接，所述X轴导轨与Z轴导轨通过滑块一垂直连接，所述滑块一上分别设有与X轴导轨和Z轴导轨相对滑动连接的X向滑块导轨和Z向滑块导轨，所述Z轴导轨下端固定设有滑块二，所述滑块二上固定设有与Y轴导轨滑动连接的Y轴滑块导轨，所述Y轴导轨的前端转动连接A轴，所述A轴上转动连接有与A轴垂直的B轴，所述B轴上转动连接有与B轴垂直的C轴，所述C轴前端设有末端执行机构，所述滑块一上设有X轴驱动机构和Z轴驱动机构，滑块二上设有Y轴驱动机构，所述A轴、B轴和C轴上分别设有转动驱动装置。

本发明的六轴折弯机器人与数控折弯机配合使用，未端执行机构用于抓取板料，六轴带动末端执行机构动作，用于折弯过程中板料位置和角度的校正、搬运和调整。末端执行机构通过驱动机构驱动可沿X轴、Z轴和Y平移，特别是本发明中还设置了A轴、B轴和C轴三个方向的旋转轴，通过各自的转动驱动机构驱动可以方便的使末端执行机构沿Y轴导轨前端各方向、各角度精确定位和抓取板料，适于板料各种角度的折弯和变换要求，并可实现同一板料连续多方位的折弯工序，大大提高数控折弯机的加工效率和灵活性。

为便于实现末端执行机构沿Y轴往复平移，所述Y轴驱动机构包括固定在滑块二上的电机一，电机一的输出轴上设有电机带轮一，所述电机带轮一下方两侧的滑块二上对称设有换向轮一和换向轮二，所述电机带轮一上配合绕设有齿形带一，所述齿形带一分别对称绕过换向轮一和换向轮二并且两端分别与Y轴导轨的两端固定连接。

为便于实现未端执行机构的快速平移，以提高折弯机的工作效率，所述Y轴导轨包括外导轨和与外导轨伸缩配合的内导轨，所述内导轨的前端经所述A轴、B轴和C轴连接所述末端执行机构；所述外导轨两端设有换向轮三和换向轮四，所述换向轮三和换向轮四外周对称绕设有平带，所述平带两端分别与滑块二的两侧固定，所述换向轮三和换向轮四之间的平带上固定设有连接块，所述连接块与内导轨固定连接。本发明的结构，外导轨在电机一的驱动下，通过换向轮一、换向轮二和齿形带一的带动以一定速度前移，同时，换向轮三和换向轮四与外导轨同步前移，因平带两端部与滑块二固定而无法移动，因此连接块随平带也同速向前平移，而连接块同时会拉动内导轨相对外导轨同速前移，从而使内导轨相对滑块二和Z轴导轨以双倍的速度平移，实现内导轨倍速平移的效果，而内导轨的前端是与末端执行机构直接连接的平移部件，在一个工件连续折弯工作中，需频繁的前后平移，采用此倍速的平移机构可以明显提高折弯机的工作效率。

为便于实现机器人X轴方向和Z轴方向的平移，所述X轴驱动机构包括固定在滑块一上的电机二，所述电机二输出轴上设有电机带轮二，所述电机带轮二下方两侧的滑块一上固定有换向轮五和换向轮六，所述电机带轮二上配合绕设齿形带二，所述齿形带二两端分别对称绕过换向轮五和换向轮六并且两端分别与X轴导轨的两侧固定；所述Z轴驱动机构包括电机三和电机带轮三，所述电机带轮三一侧的滑块一上下方分别设有换向轮七和换向轮八，所述电机带轮三上绕设有齿形带三，所述齿形带三两端分别对称绕过换向轮七和换向轮八并且两端分别与Z轴的上端和下端固定。

为便于使六轴折弯机器人各轴运动机构与数控折弯机各部协调动作，所述X轴驱动机构、Y轴驱动机构、Z轴驱动机构及A轴、B轴和C轴的转动驱动装置通过机器人控制系统控制各自的动作，机器人控制系统与数控折弯机控制系统信号连接。

为便于六轴折弯机器人与数控折弯机的配合工作，以实现同一板料不同位置和角度的连续折弯作业，所述机器人控制系统包括控制模块一和分别与控制模块一信号连接的视觉定位模块、伺服驱动系统、通信模块一和手持示教盒；

所述控制模块一用于控制机器人六轴动作；

所述伺服驱动系统用于驱动六轴的动作实现板料的取料、搬运和位置校正；

所述视觉定位模块用于识别并向控制模块一传递板料的位置信息；

所述手持示教盒用于控制模块一的编程，以编制板料定位、取料、搬运、避让动作程序；

所述数控折弯机控制系统包括控制模块二和分别与控制模块二信号连接的后档料定位系统、主传动系统和通信模块二；

所述控制模块二用于控制折弯机主传动系统和后档料定位系统的动作；

所述主传动系统用于控制折弯机滑块的动作以实现折弯功能；

所述后档料定位系统用于控制后档料板的位置；

所述通信模块一和通信模块二用于机器人控制系统与数控折弯机控制系统信号连接。

附图说明

图1为本发明的六轴折弯机器人的原理图。

图2为本发明的六轴折弯机器人的结构图。

图3为图2的在Ⅰ处的局部放大图。

图4为Z轴驱动机构的示意图。

图5为X轴驱动机构的示意图。

图6为折弯机器人与数控折弯机控制系统的工作框图。

其中，1、 X轴导轨；2、Z轴导轨；3、Y轴导轨；3a外杆；3b内杆；3c连接块；4滑块一；5滑块二；6、X向滑块导轨；7、Z向滑块导轨；8、Y向滑块导轨；9、电机一；10、电机二；11、电机三；12、A轴；13、B轴；14、C轴；15、末端执行机构；16、电机带轮一；17、换向轮一；18、换向轮二；19、齿形带一；20、换向轮三；21、换向轮四；22、平带；23、电机带轮二；24、换向轮五；25、换向轮六；26、齿形带二；27、数控折弯机控制系统；28、机器人控制系统。

具体实施方式

 如图1—图6所示为本发明的六轴折弯机器人，包括相互垂直的X轴导轨1、Y轴导轨3和Z轴导轨2，X轴导轨1与机身固定连接，X轴导轨1与Z轴导轨2通过滑块一4垂直连接，滑块一4上分别设有与X轴导轨1和Z轴导轨2相对滑动连接的X向滑块导轨6和Z向滑块导轨7，Z轴导轨2下端固定设有滑块二5，滑块二5上固定设有与Y轴导轨3滑动连接的Y轴滑块导轨8，Y轴导轨3的前端转动连接A轴12，A轴12上转动连接有与A轴12垂直的B轴13，B轴13上转动连接有与B轴13垂直的C轴14，C轴14前端设有末端执行机构15，滑块一4上设有X轴驱动机构和Z轴驱动机构，滑块二5上设有Y轴驱动机构，A轴12、B轴13和C轴14上分别设有转动驱动装置。

为便于实现末端执行机构15沿Y轴往复平移，Y轴驱动机构包括固定在滑块二5上的电机一9，电机一9的输出轴上设有电机带轮一16，电机带轮一16下方两侧的滑块二5上对称设有换向轮一17和换向轮二18，电机带轮一16上配合绕设有齿形带一19，齿形带一19分别对称绕过换向轮一17和换向轮二18并且两端分别与Y轴导轨3的两端固定连接。为便于实现未端执行机构15的快速平移，以提高折弯机的工作效率，Y轴导轨3包括外导轨3a和与外导轨3a伸缩配合的内导轨3b，内导轨3b的前端经A轴12、B轴13和C轴14连接末端执行机构15；外导轨3a两端设有换向轮三20和换向轮四21，换向轮三20和换向轮四21外周对称绕设有平带22，平带22两端分别与滑块二5的两侧固定，换向轮三20和换向轮四21之间的平带22上固定设有连接块3c，连接块3c与内导轨3b固定连接。本发明的结构，外导轨3a在电机一9的驱动下，通过换向轮一17、换向轮二18和齿形带一19的带动以一定速度前移，同时，换向轮三20和换向轮四21与外导轨3a同步前移，因平带22两端部与滑块二5固定而无法移动，因此连接块3c随平带22也同速向前平移，而连接块3c同时会拉动内导轨3b相对外导轨3a同速前移，从而使内导轨3b相对滑块二5和Z导轨以双倍的速度平移，实现内导轨3b倍速平移的效果，而内导轨3b的前端是与末端执行机构15直接连接的平移部件，在一个工件的连续折弯工作中，需频繁的前后平移，采用此倍速的平移机构可以明显提高折弯机的工作效率。

为便于实现机器人X轴方向和Z轴方向的平移，X轴驱动机构包括固定在滑块一4上的电机二10，电机二10输出轴上设有电机带轮二23，电机带轮二23下方两侧的滑块一4上固定有换向轮五24和换向轮六25，电机带轮二23上配合绕设齿形带二26，齿形带二26两端分别对称绕过换向轮五24和换向轮六25并且两端分别与X轴导轨1的两侧固定；Z轴驱动机构包括电机三11和电机带轮三，电机带轮三一侧的滑块一4上下方分别设有换向轮七和换向轮八，电机带轮三上绕设有齿形带三，齿形带三两端分别对称绕过换向轮七和换向轮八并且两端分别与Z轴导轨2的上端和下端固定。

本发明的六轴折弯机器人与数控折弯机配合使用，未端执行机构15用于抓取板料，六轴带动末端执行机构15动作，用于折弯过程中板料位置和角度的校正、搬运和调整。末端执行机构通过驱动机构驱动可沿X轴、Z轴和Y往复平移，特别是本发明中还设置了A轴、B轴和C轴三个方向的旋转轴，可以方便的使末端执行机构沿Y轴导轨前端各方向、各角度精确定位和抓取板料，适于板料各种角度的折弯和变换要求，并可实现同一板料连续多方位的折弯工序，大大提高数控折弯机的加工效率和灵活性。

为便于使六轴折弯机器人各机构与数控折弯机各部协调动作，X轴驱动机构、Y轴驱动机构、Z轴驱动机构及A轴、B轴和C轴的转动驱动装置通过机器人控制系统28控制各自的动作，机器人控制系统28与数控折弯机控制系统27信号连接。

为便于六轴折弯机器人与数控折弯机控制系统的协调工作，以实现同一板料不同位置的连续折弯作业，机器人控制系统28包括控制模块一和分别与控制模块一信号连接的视觉定位模块、伺服驱动系统、通信模块一和手持示教盒；控制模块一用于控制机器人六轴动作；伺服驱动系统用于驱动六轴的动作实现板料的取料、搬运和位置校正；视觉定位模块用于识别并向控制模块一传递板料的位置信息；手持示教盒用于控制模块一的编程，以编制板料定位、取料、搬运、避让动作程序；数控折弯机控制系统27包括控制模块二和分别与控制模块二信号连接的后档料定位系统、主传动系统和通信模块二；控制模块二用于控制折弯机主传动系统和后档料定位系统的动作；主传动系统用于控制折弯机滑块的动作以实现折弯功能；后档料定位系统用于控制后档料板的位置；通信模块一和通信模块二用于机器人控制系统与数控折弯机控制系统信号连接。

本发明的六折弯机器人控制系统工作分为编程模式和加工模式。

编程模式：

数控折弯机编程，先编程后档料位置程序，使后档料走到需要的位置，再编制主传动系统中滑块下行位置，完成折弯工作；六轴折弯机器人编程，通过手持示教盒对机器人控制系统进行交互编程，编制定位、取料、搬运、避让、折弯等一系列动作的程序。

工作模式：

控制模块二向后档料定位系统发送信号，让后挡料走到需要的位置，完成后，数控折弯机控制系统通过通讯模块二发信号给机器人控制系统；机器人控制系统通过通讯模块一将信号传递至控制模块一，控制模块一向视觉定位模块发送指令，识别板料当前位置；视觉定位模块将识别的板料位置信息发送给控制模块一，控制模块一根据该信息发送信号给伺服驱动系统，进行位置校正，搬运等一些列工作，并最终将板料运送到折弯机加工位置。完成后通过通讯模块一向数控折弯机控制系统发信号；数控折弯机控制系统的控制模块二通过通信模块二接受到信号后，向主传动系统发送指令，滑块下行，同时将滑块的实时位置通过通讯模块二直接发送给机器人控制系统，控制模块一根据滑块的实时位置，计算出折弯机器人各轴的位置与速度，并向伺服驱动系统发送指令，进行跟随运动；折弯完成后，数控折弯机控制系统向机器人控制系统发送信号，机器人控制系统的控制模块一接到信号后，向伺服驱动系统发送控制信号将加工好的工件搬运到成品区，并进行下一块工件折弯的准备工作。

Claims (5)

1.一种六轴折弯机器人，包括相互垂直的X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨，所述X轴导轨与机身固定连接，所述X轴导轨与Z轴导轨通过滑块一垂直连接，所述滑块一上分别设有与X轴导轨和Z轴导轨相对滑动连接的X向滑块导轨和Z向滑块导轨，所述Z轴导轨下端固定设有滑块二，所述滑块二上固定设有与Y轴导轨滑动连接的Y轴滑块导轨，所述Y轴导轨的前端转动连接A轴，所述A轴上转动连接有与A轴垂直的B轴，所述B轴上转动连接有与B轴垂直的C轴，所述C轴的前端设有末端执行机构，所述滑块一上设有分别驱动滑块一沿X轴和Z轴平移的X轴驱动机构和Z轴驱动机构，滑块二上设有Y轴驱动机构，所述A轴、B轴和C轴上分别设有转动驱动装置；其特征在于，所述Y轴驱动机构包括固定在滑块二上的电机一，电机一的输出轴上设有电机带轮一，所述电机带轮一下方两侧的滑块二上对称设有换向轮一和换向轮二，所述电机带轮一上配合绕设有齿形带一，所述齿形带一分别对称绕过换向轮一和换向轮二并且两端分别与Y轴导轨的两端固定连接。

2.根据权利要求1所述的六轴折弯机器人，其特征在于，所述Y轴导轨包括外导轨和与外导轨伸缩配合的内导轨，所述内导轨的前端经所述A轴、B轴和C轴连接所述末端执行机构；所述外导轨两端设有换向轮三和换向轮四，所述换向轮三和换向轮四外周对称绕设有平带，所述平带两端分别与滑块二的两侧固定，所述换向轮三和换向轮四之间的平带上固定设有连接块，所述连接块与内导轨固定连接。

3.根据权利要求1所述的六轴折弯机器人，其特征在于，所述X轴驱动机构包括固定在滑块一上的电机二，所述电机二的输出轴上设有电机带轮二，所述电机带轮二下方两侧的滑块一上固定有换向轮五和换向轮六，所述电机带轮二上配合绕设齿形带二，所述齿形带二两端分别对称绕过换向轮五和换向轮六并且两端分别与X轴导轨的两侧固定；所述Z轴驱动机构包括电机三和电机带轮三，所述电机带轮三一侧的滑块一上下方分别设有换向轮七和换向轮八，所述电机带轮三上绕设有齿形带三，所述齿形带三两端分别对称绕过换向轮七和换向轮八并且两端分别与Z轴导轨的上端和下端固定。

4.根据权利要求1—3任一项所述的六轴折弯机器人，其特征在于，所述X轴驱动机构、Y轴驱动机构、Z轴驱动机构及A轴、B轴和C轴的转动驱动装置通过机器人控制系统控制各自的动作，所述机器人控制系统与数控折弯机控制系统信号连接。

5.根据权利要求4所述的六轴折弯机器人，其特征在于，所述机器人控制系统包括控制模块一和分别与控制模块一信号连接的视觉定位模块、伺服驱动系统、通信模块一和手持示教盒；

所述控制模块一用于控制机器人六轴动作；

所述伺服驱动系统用于驱动六轴的动作实现板料的取料、搬运和位置校正；

所述视觉定位模块用于识别并向控制模块一传递板料的位置信息；

所述手持示教盒用于控制模块一的编程，以编制板料定位、取料、搬运、避让动作程序；

所述数控折弯机控制系统包括控制模块二和分别与控制模块二信号连接的后档料定位系统、主传动系统和通信模块二；

所述控制模块二用于控制折弯机主传动系统和后档料定位系统的动作；

所述主传动系统用于控制折弯机滑块的动作；

所述后档料定位系统用于控制后档料板的位置；

所述通信模块一和通信模块二用于机器人控制系统与数控折弯机控制系统信号连接。