CN109249424A - 焊接机器人自动校正平面重力均衡机构 - Google Patents
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Abstract
一种焊接机器人自动校正平面重力均衡机构，属于自动校正平面重力均衡机构技术领域，包括平衡板A、平衡板B、4个浮动机构组件、中央决策控制模块PLC控制系统，平衡板A和平衡板B为上、下平行设置，每个浮动机构组件包括伺服电机、连接螺丝、万向节装置、传感器连接块、高精度抗冲击压力传感器和平衡受力板；连接螺丝、万向节装置和传感器连接块组成浮动机构；高精度抗冲击压力传感器设置在安装孔B下端孔内；本发明的有益效果是：工具平面受力均匀；使得焊接效果最佳。
Description
技术领域
本发明为自动校正平面重力均衡机构，特别涉及焊接机器人自动校正平面重力均衡机构，属于自动校正平面重力均衡机构技术领域。
背景技术
六轴机器人应用已十分广泛，在工业4.0的推动下，使得机器人在工业自动化领域的应用进一步被推广。机器人六个轴的伺服电机虽然都有扭矩值的参数，但不能满足机器人的工具端的重力平衡，在测试领域，机器人所载工具的重力平衡无法依赖机器人自身的技术。
在涂胶粘合产品领域，俩个产品面的粘合依赖粘合胶水，但受力不均也会导致缝隙不均，粘合强度不好；不能实现对该产品的重量计算，无法实现抓取自动称重；不能设定工具端单边受力值，无法实现单边受力的精准度和重复性。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中，受力不均、粘合强度不好、无法实现抓取自动称重的缺陷，提供了一种焊接机器人自动校正平面重力均衡机构，可以达到受力均匀，使得焊接效果最佳的目的。
为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：焊接机器人自动校正平面重力均衡机构，与六轴关节机器人配合使用；
包括平衡板A、平衡板B、4个浮动机构组件、中央决策控制模块PLC控制系统，所述平衡板A和平衡板B均为正方形，平衡板A和平衡板B为上、下平行设置，平衡板A在平衡板B的上方，平衡板A的4个角部各设置有1个安装孔A，平衡板B的4个角部各设置有1个安装孔B，4个浮动机构组件垂直设置在平衡板A和平衡板B的4个角部、穿设在安装孔A和安装孔B上；
每个浮动机构组件包括伺服电机、连接螺丝、万向节装置、传感器连接块、高精度抗冲击压力传感器和平衡受力板，所述万向节装置型号为:01G单节6*16*36；所述伺服电机固定在平衡板A上方、垂直向下设置，伺服电机的电机转轴穿设在安装孔A内，伺服电机的产品型号为40ST-M00330；
所述连接螺丝设置在伺服电机前端下方；连接螺丝与伺服电机前端为螺纹转动连接，所述万向节装置设置在伺服电机和连接螺丝下方，万向节装置通过连接螺丝与伺服电机前端转动连接；所述传感器连接块设置在万向节装置下方，传感器连接块与万向节装置固定连接，连接螺丝、万向节装置和传感器连接块组成浮动机构；平衡板在微调时，通过浮动机构保证连接螺丝在伺服电机前端的垂直拧紧和拧出；
所述高精度抗冲击压力传感器设置在安装孔B下端孔内，用来检测平衡板四个角的压力值；所述平衡受力板设置在高精度抗冲击压力传感器下方，平衡板B的底面处，平衡受力板和平衡板B固定连接；
平衡板A中心固定设置有一向下方向的圆形凸台，平衡板B的上面中心处设置有一圆弧形凹坑，圆形凸台的下端部支承在圆弧形凹坑内，圆弧形凹坑的中心形成中心支点，圆形凸台和圆弧形凹坑通过中心支点，互为滚动连接；两块平衡板中间有个圆形凸台作为中心杠杆支点，要求平衡板质量分布均匀，四个角重力均衡分布；
当机器人施加压力时，平衡受力板接受外力，平衡板B在外力作用下产生倾斜，使工具重心离开平衡板中心；通过高精度抗冲击压力传感器的压力信号线反馈值，伺服电机转动，促成平衡板B进行微调，使平衡板B重处于平衡状态。
所述平衡板A的周边长度比平衡板B的周边长度小；所述平衡板A和平衡板B质量分布均匀，四个角重力均衡分布。
所述伺服电机包括连接线和编码线，所述连接线设置在伺服电机下部一侧,所述编码线设置在伺服电机上部一侧。
所述高精度抗冲击压力传感器包括压力信号线和固定孔，高精度抗冲击压力传感器以M3平头螺丝、通过固定孔，固定在传感器连接块上；所述压力信号线设置在高精度抗冲击压力传感器一侧，所述固定孔设置在高精度抗冲击压力传感器另一侧边缘。
还包括挡板，所述挡板设置在平衡板A、平衡板B和伺服电机外围，挡板下边与平衡板A周边固定连接；所述挡板采用酸洗板折弯，喷警示黄漆，挡板对伺服电机和电线盒起保护作用。
还包括连接板，所述连接板设置在平衡板A上方正中位置，连接板与平衡板A固定连接；所述六轴关节机器人包括机身和六轴关节手臂，所述六轴关节手臂后端与机身固定连接；所述连接板设置在六轴关节手臂前端下方；六轴关节手臂前端下方与连接板固定连接；还包括机器人工作台，所述机身固定设置在机器人工作台上。
中央决策控制模块PLC控制系统包括机器人控制系统、伺服电机输出调整松下电机、显示设定模块、压力检测压力传感器、伺服扭力传感器伺服控制器，中央决策控制模块PLC控制系统通过CAN总线与机器人控制系统、伺服电机输出调整松下电机、显示设定模块、压力检测压力传感器、伺服扭力传感器伺服控制器电连接。
自动检测平面的重力分布，机器人施加压力时，可以使工具端重力均匀分布，工具的重心分布始终可以校正到平衡板的中心，能重复校正不同工具受力自动调整，伺服电机可实现微米级的调整，精度高；
在产品抓取领域，机器人在抓取到产品后，该发明机构通过预先设定好的压力值与抓取后产品重量的改变值进行对比，可以实现对该产品的重量计算，进而可以实现抓取自动称重；根据需要人工设定工具端单边受力值，重力不均匀分布，实现单边受力的精准度和重复性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明就是介于机器人的工具重力平衡所设计，通过本发明的机构及系统，能使工具在使用工程中自动寻找重力平衡，通过压力传感器及伺服系统，自动调整平面的受力分布不均匀问题，使整个工具平面受力均匀；
2、在超声波焊接领域，重力平衡机构可以使超声波工具焊接塑料产品时，通过改变受力调整使得工具压住产品的整个平面受力均匀，使得焊接效果最佳；
3、该发明可以改善产品周边受力的不同，使得机器人施加给产品正面力度均匀分布，达到更好的压合效果；
4、能实现对该产品的重量计算，进而可以实现抓取自动称重；根据需要人工设定工具端单边受力值，重力不均匀分布，实现单边受力的精准度和重复性。
附图说明
图1是：本发明主视图；
图2是：本发明俯视图；
图3是：本发明仰视图(去掉平衡板B)；
图4是：本发明使用状态图；
图5是：图4的A部放大图；
图6是：图2的A-A剖视放大图(旋转90度)；
图7是：图6的B部放大图；
图8是：中央决策控制模块PLC控制系统模块构成。
附图标记说明：平衡板A 1、安装孔A 101、圆形凸台102、平衡板B 2、安装孔B 201、圆弧形凹坑202、浮动机构组件3、伺服电机301、连接线30101、编码线30102、连接螺丝302、万向节装置303、传感器连接块304、高精度抗冲击压力传感器305、信号线30501、固定孔30502、平衡受力板306、挡板4、连接板5、机器人6、机身601、六轴关节手臂602、工作台7。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
如图1至图8所示，焊接机器人自动校正平面重力均衡机构，与六轴关节机器人6配合使用；
包括平衡板A 1、平衡板B 2、4个浮动机构组件3、中央决策控制模块PLC控制系统，所述平衡板A 1和平衡板B 2均为正方形，平衡板A 1和平衡板B 2为上、下平行设置，平衡板A 1在平衡板B 2的上方，平衡板A 1的4个角部各设置有1个安装孔A 101，平衡板B 2的4个角部各设置有1个安装孔B 201，4个浮动机构组件3垂直设置在平衡板A 1和平衡板B 2的4个角部、穿设在安装孔A 101和安装孔B 201上；
每个浮动机构组件3包括伺服电机301、连接螺丝302、万向节装置303、传感器连接块304、高精度抗冲击压力传感器305和平衡受力板306，所述万向节装置303型号为:01G单节6*16*36；所述伺服电机301固定在平衡板A 1上方、垂直向下设置，伺服电机301的电机转轴穿设在安装孔A 101内，伺服电机301的产品型号为40ST-M00330；
所述连接螺丝302设置在伺服电机301前端下方；连接螺丝302与伺服电机301前端为螺纹转动连接，所述万向节装置303设置在伺服电机301和连接螺丝302下方，万向节装置303通过连接螺丝302与伺服电机301前端转动连接；所述传感器连接块304设置在万向节装置303下方，传感器连接块304与万向节装置303固定连接，连接螺丝302、万向节装置303和传感器连接块304组成浮动机构；平衡板在微调时，通过浮动机构组件3保证连接螺丝302在伺服电机301前端的垂直拧紧和拧出；
所述高精度抗冲击压力传感器305设置在安装孔B 201下端孔内，用来检测平衡板四个角的压力值；所述平衡受力板306设置在高精度抗冲击压力传感器305下方，平衡板B 2的底面处，平衡受力板306和平衡板B 2固定连接；
平衡板A 1中心固定设置有一向下方向的圆形凸台102，平衡板B 2的上面中心处设置有一圆弧形凹坑202，圆形凸台102的下端部支承在圆弧形凹坑202内，圆弧形凹坑202的中心形成中心支点，圆形凸台102和圆弧形凹坑202通过中心支点，互为滚动连接；两块平衡板中间有个圆形凸台102作为中心杠杆支点，要求平衡板质量分布均匀，四个角重力均衡分布；
当机器人6施加压力时，平衡受力板306接受外力，平衡板B 2在外力作用下产生倾斜，使工具重心离开平衡板中心；通过高精度抗冲击压力传感器305的压力信号线30501反馈值，伺服电机301转动，促成平衡板B 2进行微调，使平衡板B 2重处于平衡状态。
所述平衡板A 1的周边长度比平衡板B 2的周边长度小；所述平衡板A 1和平衡板B2质量分布均匀，四个角重力均衡分布。
所述伺服电机301包括连接线30101和编码线30102，所述连接线30101设置在伺服电机301下部一侧,所述编码线30102设置在伺服电机301上部一侧。
所述高精度抗冲击压力传感器305包括压力信号线30501和固定孔30502，高精度抗冲击压力传感器305以M3平头螺丝、通过固定孔30502，固定在传感器连接块304上；所述压力信号线30501设置在高精度抗冲击压力传感器305一侧，所述固定孔30502设置在高精度抗冲击压力传感器305另一侧边缘。
还包括挡板4，所述挡板4设置在平衡板A 1、平衡板B 2和伺服电机301外围，挡板4下边与平衡板A 1周边固定连接；所述挡板4采用酸洗板折弯，喷警示黄漆，挡板4对伺服电机301和电线盒起保护作用。
还包括连接板5，所述连接板5设置在平衡板A 1上方正中位置，连接板5与平衡板A1固定连接；所述六轴关节机器人6包括机身601和六轴关节手臂602，所述六轴关节手臂602后端与机身601固定连接；所述连接板5设置在六轴关节手臂602前端下方；六轴关节手臂602前端下方与连接板5固定连接；还包括机器人6工作台7，所述机身601固定设置在机器人6工作台7上。
中央决策控制模块PLC控制系统包括机器人控制系统、伺服电机输出调整松下电机、显示设定模块、压力检测压力传感器、伺服扭力传感器伺服控制器，中央决策控制模块PLC控制系统通过CAN总线与机器人控制系统、伺服电机输出调整松下电机、显示设定模块、压力检测压力传感器、伺服扭力传感器伺服控制器电连接。
自动检测平面的重力分布，机器人6施加压力时，可以使工具端重力均匀分布，工具的重心分布始终可以校正到平衡板的中心，能重复校正不同工具受力自动调整，伺服电机301可实现微米级的调整，精度高；
在产品抓取领域，机器人6在抓取到产品后，该发明机构通过预先设定好的压力值与抓取后产品重量的改变值进行对比，可以实现对该产品的重量计算，进而可以实现抓取自动称重；根据需要人工设定工具端单边受力值，重力不均匀分布，实现单边受力的精准度和重复性。
作用机理：
待工作时，平衡板A 1和平衡板B 2相互平行，平衡板B 2处于平衡状态；当机器人6施加压力时，平衡受力板306接受外力，使工具端重力产生不均匀分布，平衡板B 2受到外力作用，平衡板B 2的圆弧形凹坑202与平衡板A 1的圆形凸台102通过中心支点发生滚动，平衡板B 2产生倾斜；一侧的2个浮动机构组件3向下浮动、即一侧的2个连接螺丝302自一侧的2个伺服电机301前端向下拧出；另一侧的2个浮动机构组件3向上浮动、即另一侧的2个连接螺丝302自另一侧的2个伺服电机301前端向上拧紧；平衡板A 1和平衡板B 2相互不平行，平衡板B 2处于不平衡状态，使工具重心离开平衡板中心；通过高精度抗冲击压力传感器305的压力信号线30501反馈值，伺服电机301转动，一侧的2个浮动机构组件3向上浮动、即一侧的2个连接螺丝302自一侧的2个伺服电机301前端向上拧紧，另一侧的2个浮动机构组件3向下浮动、即另一侧的2个连接螺丝302自另一侧的2个伺服电机301前端向下拧出，促成平衡板B 2进行微调，也就是调节平衡板的高低落差，使平衡板A 1和平衡板B 2复又相互平行，平衡板B 2重处于平衡状态，工具重心又回归平衡板中心，即机器人6中心；在浮动机构组件3向上、下浮动时，万向节装置303也随之转动。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.焊接机器人自动校正平面重力均衡机构，与六轴关节机器人配合使用，其特征在于：
包括平衡板A、平衡板B、4个浮动机构组件、中央决策控制模块PLC控制系统，所述平衡板A和平衡板B均为正方形，平衡板A和平衡板B为上、下平行设置，平衡板A在平衡板B的上方，平衡板A的4个角部各设置有1个安装孔A，平衡板B的4个角部各设置有1个安装孔B，4个浮动机构组件垂直设置在平衡板A和平衡板B的4个角部、穿设在安装孔A和安装孔B上；
每个浮动机构组件包括伺服电机、连接螺丝、万向节装置、传感器连接块、高精度抗冲击压力传感器和平衡受力板；所述伺服电机固定在平衡板A上方、垂直向下设置，伺服电机的电机转轴穿设在安装孔A内；
所述连接螺丝设置在伺服电机前端下方；连接螺丝与伺服电机前端为螺纹转动连接，所述万向节装置设置在伺服电机和连接螺丝下方，万向节装置通过连接螺丝与伺服电机前端转动连接；所述传感器连接块设置在万向节装置下方，传感器连接块与万向节装置固定连接，连接螺丝、万向节装置和传感器连接块组成浮动机构；
所述高精度抗冲击压力传感器设置在安装孔B下端孔内；所述平衡受力板设置在高精度抗冲击压力传感器下方，平衡板B的底面处，平衡受力板和平衡板B固定连接；
平衡板A中心固定设置有一向下方向的圆形凸台，平衡板B的上面中心处设置有一圆弧形凹坑，圆形凸台的下端部支承在圆弧形凹坑内，圆弧形凹坑的中心形成中心支点，圆形凸台和圆弧形凹坑通过中心支点，互为滚动连接；
当机器人施加压力时，平衡受力板接受外力，平衡板B在外力作用下产生倾斜，使工具重心离开平衡板中心；通过高精度抗冲击压力传感器的压力信号线反馈值，伺服电机转动，促成平衡板B进行微调，使平衡板B重处于平衡状态。
2.根据权利要求1所述的焊接机器人自动校正平面重力均衡机构，其特征在于：所述平衡板A的周边长度比平衡板B的周边长度小；所述平衡板A和平衡板B质量分布均匀，四个角重力均衡分布。
3.根据权利要求1所述的焊接机器人自动校正平面重力均衡机构，其特征在于：所述伺服电机包括连接线和编码线，所述连接线设置在伺服电机下部一侧,所述编码线设置在伺服电机上部一侧。
4.根据权利要求1所述的焊接机器人自动校正平面重力均衡机构，其特征在于：所述高精度抗冲击压力传感器包括压力信号线和固定孔，高精度抗冲击压力传感器以M3平头螺丝、通过固定孔，固定在传感器连接块上；所述压力信号线设置在高精度抗冲击压力传感器一侧，所述固定孔设置在高精度抗冲击压力传感器另一侧边缘。
5.根据权利要求1所述的焊接机器人自动校正平面重力均衡机构，其特征在于：还包括挡板，所述挡板设置在平衡板A、平衡板B和伺服电机外围，挡板下边与平衡板A周边固定连接；所述挡板采用酸洗板折弯，喷警示黄漆。
6.根据权利要求1所述的焊接机器人自动校正平面重力均衡机构，其特征在于：还包括连接板，所述连接板设置在平衡板A上方正中位置，连接板与平衡板A固定连接；所述六轴关节机器人包括机身和六轴关节手臂，所述六轴关节手臂后端与机身固定连接；所述连接板设置在六轴关节手臂前端下方；六轴关节手臂前端下方与连接板固定连接；还包括机器人工作台，所述机身固定设置在机器人工作台上。
7.根据权利要求1所述的焊接机器人自动校正平面重力均衡机构，其特征在于：中央决策控制模块PLC控制系统包括机器人控制系统、伺服电机输出调整松下电机、显示设定模块、压力检测压力传感器、伺服扭力传感器伺服控制器，中央决策控制模块PLC控制系统通过CAN总线与机器人控制系统、伺服电机输出调整松下电机、显示设定模块、压力检测压力传感器、伺服扭力传感器伺服控制器电连接。
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Address after: North Gate, 173 Shunyu West Road, Yuyao City, Ningbo City, Zhejiang Province, 315400 Applicant after: Ningbo Yirong Automation Technology Co.,Ltd. Address before: 315400 Yuyao Yirong Automation Technology Co., Ltd., north gate, 173 Shunyu West Road, Yuyao City, Ningbo City, Zhejiang Province Applicant before: YUYAO YIRONG AUTOMATION TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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