CN109108111B - 一种高速高精度多轴联动的自动校正装备及校正方法 - Google Patents
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Abstract
一种高速高精度多轴联动的自动校正装备及校正方法，属于辅助工装技术领域。本发明需要解决的技术问题是提升偏心引棒的校正效率，提升产品合格率。方案：水平XY方向进给系统设置在作业平台上，垂直升降系统安装在水平XY方向进给系统上，末端夹紧系统安装在垂直升降系统上，作业平台为校正装备提供承载作业平台，水平XY方向进给系统带动垂直升降系统在水平面内实现XY方向运动，从而带动末端夹紧系统在水平面内实现XY方向运动，垂直升降系统带动末端夹紧系统在垂直方向上运动。本发明用于热水器加热管的引棒校正中。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动校正装置及校正方法，具体涉及一种高速高精度多轴联动的自动校正装备及校正方法，属于辅助工装技术领域。
背景技术
目前家用热水器加热管的引棒校正多采用人工来完成，人靠手工用钳子进行校正引棒，由于引棒日产量很大，但每个加热管上的四根引棒从生产线下来均存在与法兰盘安装面垂直度超差的情况，而且加热管上的四根引棒之间距离很小，偏心方向不一，需反复用钳子手工校直每个引棒，人工校正耗时长；生产线上平均每小时会产生200个加热管共计800根偏心引棒，而且产品种类高达5种，每种产品的引棒位置均有不同，如果依靠一个工人专职作这个工序，不仅很难在规定时间内供应上合格品的数量，而且长时间的反复操作会给人造成很大的身体疲劳和精神枯燥，导致产品质量低下，但如果增加从事该工序的操作者数量，则带来了很大的人力资源浪费，导致生产成本增加。因此，亟待设计一种多轴联动的自动校正装备。
发明内容
在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
鉴于此，本发明提出了一种高速高精度多轴联动的自动校正装备及校正方法。
本发明需要解决的技术问题是提升偏心引棒的校正效率，提升产品合格率，同时兼具节约人力资源，降低生产成本的优点，采取的技术手段是：
方案一：一种高速高精度多轴联动的自动校正装备，包括水平XY方向进给系统，垂直升降系统，末端夹紧系统和作业平台；所述水平XY方向进给系统设置在作业平台上，所述垂直升降系统安装在水平XY方向进给系统上，末端夹紧系统安装在垂直升降系统上，作业平台为校正装备提供承载作业平台，水平XY方向进给系统带动垂直升降系统在水平面内实现XY方向运动，从而带动末端夹紧系统在水平面内实现XY方向运动，垂直升降系统带动末端夹紧系统在垂直方向上运动。
进一步地：所述水平XY方向进给系统包括X向轨道、X向滚珠丝杠、第一丝杠安装座、第一伺服电机、Y向底板、Y向轨道、Y向滚珠丝杠、第二丝杠安装座、第二伺服电机和十字滑板；所述X向轨道设置在作业平台上，X向滚珠丝杠设置在X向轨道间，且X向滚珠丝杠的两端通过第一丝杠安装座与作业平台建立连接，所述第一伺服电机安装在作业平台上，且第一伺服电机的输出端与X向滚珠丝杠连接，所述Y向底板的底面上安装有丝母和滑块，丝母与X向滚珠丝杠连接，滑块在X向轨道上滑动，所述Y向轨道设置在Y向底板上，Y向滚珠丝杠设置在Y向轨道间，且Y向滚珠丝杠的两端通过第二丝杠安装座与Y向底板建立连接，所述第二伺服电机安装在Y向底板上，且第二伺服电机的输出端与Y向滚珠丝杠连接，十字滑板的底面上设置有丝母和滑块，丝母与Y向滚珠丝杠连接，滑块在Y向轨道上滑动，垂直升降系统安装在十字滑板上。
进一步地：所述垂直升降系统包括升降气缸和升降气缸导向安装座，升降气缸安装在升降气缸导向安装座内，升降气缸导向安装座安装在十字滑板上，升降气缸的执行端与末端夹紧系统连接。
进一步地：所述末端夹紧系统包括限位盘、气动平行夹爪气缸和至少三个加高软爪；所述限位盘的中心开设有同心孔，空心孔的侧壁上沿限位盘的径向开设有至少三个径向沉孔，且至少三个径向沉孔度范围内均匀排列，每个径向沉孔内设置有一个加高软爪，调整螺栓由限位盘侧壁穿入并与加高软爪的外端连接，调整螺栓上设置锁紧螺母，气动平行夹爪气缸与加高软爪连接。
进一步地：所述作业平台的底面上设置有多个支腿。
进一步地：加高软爪闭合后，内端形成整圆。
进一步地：所述一种高速高精度多轴联动的自动校正装备还包括上位机，上位机与升降气缸的开关、气动平行夹爪气缸的开关、第一伺服电机和第二伺服电机连接。
方案二：一种高速高精度多轴联动的自动校正方法，该方法是依托方案一所述的一种高速高精度多轴联动的自动校正装备实现的，具体工步包括：
第一工步为水平XY方向进给系统，XY方向通过第一伺服电机与X向滚珠丝杠，第二伺服电机与Y向滚珠丝杠快速行走至目标点位置正下方；
第二工步为垂直升降系统，通过升降气缸快速提升至目标点高度位置；
第三工位为末端夹紧系统，通过自动定心的气动平行夹爪气缸和加高软爪以及限位盘快速精准打开至开爪位置，到达目标点夹紧目标；通过上位机令水平XY方向进给系统带动垂直升降系统和末端夹紧系统在校正精度范围内做圆周轨迹运动，圆周轨迹运动速度通过伺服电机控制；从而达到高速、高精度校正不同位置引棒的目标。
本发明所达到的效果为：
本发明的水平XY方向进给系统，X向进给采用电机连接联轴器连接滚珠丝杠的形式，支撑采用线性直线导轨，Y向进给采用电机连接联轴器连接滚珠丝杠的形式，支撑采用线性直线导轨，X向滚珠丝杠与Y向滚珠丝杠之间通过滑板连接过渡，控制采用上位机发脉冲指令，以此实现X、Y两方向高速高精度联动。末端夹紧系统采用加高软爪和圆周限位的组合结构，限位螺栓和螺母保证加高软爪打开直径；加高软爪闭合位置，三个加高软爪内侧形成整圆，加高软爪之间保证没有缝隙，将被校正引棒圆柱夹紧。目前为某厂提供的装备校正效率和精度可以提升至原来的2倍以上，由每天人工校正1种产品200件至现在每天可自动校正2种产品400件，人工校正精度为1mm，本发明的设备校正精度可达0.2mm以内。从以上数据上明显看出使用此装备的优势。本发明还可以用于其他细杆类零部件的安装校正中。
附图说明
图1为一种高速高精度多轴联动的自动校正装备的俯视图；
图2为一种高速高精度多轴联动的自动校正装备的主视图；
图3为本发明拆除垂直升降系统B和末端夹紧系统C后的主视图；
图4为图3的俯视图；
图5为末端夹紧系统C的主视图；
图6为图5的俯视图(加高软爪张开状态)；
图7为图5的俯视图(加高软爪闭合状态)；
图中：
A-水平XY方向进给系统；B-垂直升降系统；C-末端夹紧系统；D-作业平台；1-X向轨道，2-X向滚珠丝杠，3-第一丝杠安装座，4-第一伺服电机，5-Y向底板，6-Y向轨道，7-Y向滚珠丝杠，8-第二丝杠安装座，9-第二伺服电机，10-十字滑板，11-升降气缸，12-升降气缸导向安装座，13-限位盘，14-加高软爪，15-调整螺栓，16-锁紧螺母，17-支腿,18-气动平行夹爪气缸。
具体实施方式
为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本发明公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在申请文件中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
实施例：参见图1至图6，本实施方式的一种高速高精度多轴联动的自动校正装备，一种高速高精度多轴联动的自动校正装备，包括水平XY方向进给系统A，垂直升降系统B，末端夹紧系统C和作业平台D；所述水平XY方向进给系统A设置在作业平台D上，所述垂直升降系统B安装在水平XY方向进给系统A上，末端夹紧系统C安装在垂直升降系统B上，作业平台D为校正装备提供承载作业平台，水平XY方向进给系统A带动垂直升降系统B在水平面内实现XY方向运动，从而带动末端夹紧系统C在水平面内实现XY方向运动，垂直升降系统B带动末端夹紧系统C在垂直方向上运动。
另外，根据一种实现方式，所述水平XY方向进给系统A包括X向轨道1、X向滚珠丝杠2、第一丝杠安装座3、第一伺服电机4、Y向底板5、Y向轨道6、Y向滚珠丝杠7、第二丝杠安装座8、第二伺服电机9和十字滑板10；所述X向轨道1设置在作业平台D上，X向滚珠丝杠2设置在X向轨道1间，且X向滚珠丝杠2的两端通过第一丝杠安装座3与作业平台建立连接，所述第一伺服电机4安装在作业平台上，且第一伺服电机4的输出端与X向滚珠丝杠2连接，所述Y向底板5的底面上安装有丝母和滑块，丝母与X向滚珠丝杠2连接，滑块在X向轨道1上滑动，所述Y向轨道6设置在Y向底板5上，Y向滚珠丝杠7设置在Y向轨道6间，且Y向滚珠丝杠7的两端通过第二丝杠安装座8与Y向底板5建立连接，所述第二伺服电机9安装在Y向底板5上，且第二伺服电机9的输出端与Y向滚珠丝杠7连接，十字滑板10的底面上设置有丝母和滑块，丝母与Y向滚珠丝杠7连接，滑块在Y向轨道6上滑动，垂直升降系统B安装在十字滑板10上。
进一步地：所述垂直升降系统B包括升降气缸11和升降气缸导向安装座12，升降气缸11安装在升降气缸导向安装座12内，升降气缸导向安装座12安装在十字滑板10上，升降气缸11的执行端与末端夹紧系统C连接。
另外，根据一种实现方式，所述末端夹紧系统C包括限位盘13、气动平行夹爪气缸18和至少三个加高软爪14；所述限位盘13的中心开设有同心孔，空心孔的侧壁上沿限位盘13的径向开设有至少三个径向沉孔，且至少三个径向沉孔360度范围内均匀排列，每个径向沉孔内设置有一个加高软爪14，调整螺栓15由限位盘13侧壁穿入并与加高软爪14的外端连接，调整螺栓15上设置锁紧螺母16，气动平行夹爪气缸18与加高软爪14连接。
另外，根据一种实现方式，所述作业平台D的底面上设置有多个支腿17。
另外，根据一种实现方式，加高软爪14闭合后，内端形成整圆。
另外，根据一种实现方式，所述一种高速高精度多轴联动的自动校正装备还包括上位机，上位机与升降气缸11的开关、气动平行夹爪气缸18的开关、第一伺服电机4和第二伺服电机9连接。
实施例2：参见图1至图6，本实施方式的一种高速高精度多轴联动的自动校正方法，该方法是依托方案一所述的一种高速高精度多轴联动的自动校正装备实现的，具体工步包括：
第一工步为水平XY方向进给系统，XY方向通过第一伺服电机与X向滚珠丝杠，第二伺服电机与Y向滚珠丝杠快速行走至目标点位置正下方；
第二工步为垂直升降系统，通过升降气缸快速提升至目标点高度位置；升降气缸型号：MGGMF50-75-A93；
第三工位为末端夹紧系统，通过自动定心的气动平行夹爪气缸和加高软爪以及限位盘快速精准打开至开爪位置，到达目标点夹紧目标；通过上位机令水平XY方向进给系统带动垂直升降系统和末端夹紧系统在校正精度范围内做圆周轨迹运动，圆周轨迹运动速度通过伺服电机控制；从而达到高速、高精度校正不同位置引棒的目标。
另外，根据一种实现方式，上位机令水平XY方向进给系统带动垂直升降系统和末端夹紧系统在校正精度范围内做圆周轨迹运动，圆周轨迹运动速度通过伺服电机控制X方向以80mm/s的速度运行0.5mm；X方向以30mm/s的速度运行0.2mm；从而达到高速、高精度校正不同位置引棒的目标，所述上位机具有可视的操作界面，能够显示当前正在校正的产品种类、末端夹紧系统距离设备原点的XY方向位置、垂直提升降气缸的提升或下降状态、自动定心气动平行夹爪气缸的夹紧放松状态并具有手动与自动模式，当设备遇到故障或需要调试时，采用手动模式排查故障或调整参数，当更换产品时，只需在上位机一键切换产品种类，启动自动模式，水平XY方向进给系统则按上位机内存储的指令自动切换行走路线，垂直升降系统，末端夹紧系统只需按规定运行指令，即可达到校正不同种类工件的功能。
水平XY方向进给系统，功能为将垂直升降系统和末端夹紧系统行走至校正目标点X、Y方向位置，保证行走精度，校正精度；2.垂直升降系统，功能为将末端夹紧系统提升至校正目标点Z方向位置。3.末端夹紧系统，采用加高软爪和圆周限位的组合结构，定位精确。垂直升降系统可以采用普通气缸和专用导杆替代，不过增加了空间尺寸而且升降高度不可调整。末端夹紧系统可取消用圆周限位，不过定位精度相对差一些而且夹爪张开尺寸范围不可调整。
虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。
Claims (6)
1.一种高速高精度多轴联动的自动校正装备，其特征在于：包括水平XY方向进给系统（A），垂直升降系统（B），末端夹紧系统（C）和作业平台（D）；所述水平XY方向进给系统（A）设置在作业平台（D）上，所述垂直升降系统（B）安装在水平XY方向进给系统（A）上，末端夹紧系统（C）安装在垂直升降系统（B）上，作业平台（D）为校正装备提供承载作业平台，水平XY方向进给系统（A）带动垂直升降系统（B）在水平面内实现XY方向运动，从而带动末端夹紧系统（C）在水平面内实现XY方向运动，垂直升降系统（B）带动末端夹紧系统（C）在垂直方向上运动，所述末端夹紧系统（C）包括限位盘（13）、气动平行夹爪气缸（18）和至少三个加高软爪（14）；所述限位盘（13）的中心开设有同心孔，同心孔的侧壁上沿限位盘（13）的径向开设有至少三个径向沉孔，且至少三个径向沉孔360度范围内均匀排列，每个径向沉孔内设置有一个加高软爪（14），调整螺栓（15）由限位盘（13）侧壁穿入并与加高软爪（14）的外端连接，调整螺栓（15）上设置锁紧螺母（16），气动平行夹爪气缸（18）与加高软爪（14）连接，加高软爪（14）闭合后，内端形成整圆，且加高软爪（14）之间保证没有缝隙；还包括上位机，通过上位机令水平XY方向进给系统（A）带动垂直升降系统（B）和末端夹紧系统（C）在校正精度范围内做圆周轨迹运动，从而达到高速、高精度校正不同位置引棒的目标。
2.根据权利要求1所述的一种高速高精度多轴联动的自动校正装备，其特征在于：所述水平XY方向进给系统（A）包括X向轨道（1）、X向滚珠丝杠（2）、第一丝杠安装座（3）、第一伺服电机（4）、Y向底板（5）、Y向轨道（6）、Y向滚珠丝杠（7）、第二丝杠安装座（8）、第二伺服电机（9）和十字滑板（10）；所述X向轨道（1）设置在作业平台（D）上，X向滚珠丝杠（2）设置在X向轨道（1）间，且X向滚珠丝杠（2）的两端通过第一丝杠安装座（3）与作业平台建立连接，所述第一伺服电机（4）安装在作业平台上，且第一伺服电机（4）的输出端与X向滚珠丝杠（2）连接，所述Y向底板（5）的底面上安装有丝母和滑块，丝母与X向滚珠丝杠（2）连接，滑块在X向轨道（1）上滑动，所述Y向轨道（6）设置在Y向底板（5）上，Y向滚珠丝杠（7）设置在Y向轨道（6）间，且Y向滚珠丝杠（7）的两端通过第二丝杠安装座（8）与Y向底板（5）建立连接，所述第二伺服电机（9）安装在Y向底板（5）上，且第二伺服电机（9）的输出端与Y向滚珠丝杠（7）连接，十字滑板（10）的底面上设置有丝母和滑块，丝母与Y向滚珠丝杠（7）连接，滑块在Y向轨道（6）上滑动，垂直升降系统（B）安装在十字滑板（10）上。
3.根据权利要求2所述的一种高速高精度多轴联动的自动校正装备，其特征在于：所述垂直升降系统（B）包括升降气缸（11）和升降气缸导向安装座（12），升降气缸（11）安装在升降气缸导向安装座（12）内，升降气缸导向安装座（12）安装在十字滑板（10）上，升降气缸（11）的执行端与末端夹紧系统（C）连接。
4.根据权利要求1所述的一种高速高精度多轴联动的自动校正装备，其特征在于：所述作业平台（D）的底面上设置有多个支腿（17）。
5.根据权利要求3所述的一种高速高精度多轴联动的自动校正装备，其特征在于：所述上位机与升降气缸（11）的开关、气动平行夹爪气缸（18）的开关、第一伺服电机（4）和第二伺服电机（9）连接。
6.一种高速高精度多轴联动的自动校正方法，该方法是依托权利要求1所述的一种高速高精度多轴联动的自动校正装备实现的，其特征在于，具体工步包括：
第一工步为水平XY方向进给系统，XY方向通过第一伺服电机与X向滚珠丝杠，第二伺服电机与Y向滚珠丝杠快速行走至目标点位置正下方；
第二工步为垂直升降系统，通过升降气缸快速提升至目标点高度位置；
第三工步为末端夹紧系统，通过自动定心的气动平行夹爪气缸和加高软爪以及限位盘快速精准打开至开爪位置，限位螺栓和螺母保证加高软爪打开直径；加高软爪闭合位置，三个加高软爪内侧形成整圆，加高软爪之间保证没有缝隙，将被校正引棒圆柱夹紧，到达目标点夹紧目标；通过上位机令水平XY方向进给系统带动垂直升降系统和末端夹紧系统在校正精度范围内做圆周轨迹运动，圆周轨迹运动速度通过伺服电机控制；从而达到高速、高精度校正不同位置引棒的目标。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Address after: 225500 No. 2889 South Ring Road, Sanshui street, Jiangyan District, Taizhou, Jiangsu. Patentee after: Huacui Intelligent Equipment Co.,Ltd. Address before: 225500 No. 2889 South Ring Road, Sanshui street, Jiangyan District, Taizhou, Jiangsu. Patentee before: HIT ROBOT GROUP (JIANGSU) HUACUI INTELLIGENT EQUIPMENT Co.,Ltd. |
|
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A high-speed and high-precision multi axis linkage automatic calibration equipment and calibration method Granted publication date: 20200602 Pledgee: Bank of China Limited Jiangyan Branch Pledgor: Huacui Intelligent Equipment Co.,Ltd. Registration number: Y2024980008289 |