CN110103245A - 一种机器人用自动化倒角工具 - Google Patents

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Abstract

一种机器人用自动化倒角工具，它涉及一种倒角工具。本发明解决了现有的机器人倒角工具无法完成精度较高的制造要求的问题。本发明包括支架、两个竖直测力机构、两个水平测力机构、气动主轴、RCC中心补偿装置、辅助定位块、快换盘连接器和倒角刀，所述支架竖直设置，所述快换盘连接器和RCC中心补偿装置由上至下安装在支架的上表面，气动主轴与支架固定连接，气动主轴的上端穿过支架的上表面与RCC中心补偿装置连接，气动主轴的下端连接有倒角刀，辅助定位块套装在气动主轴上，两个竖直测力机构相对安装在支架两侧的外壁上，两个水平测力机构相对设置并安装在支架的下部。本发明属于工业机器人技术领域。

Description

一种机器人用自动化倒角工具
技术领域
本发明涉及一种倒角工具,具体涉及一种机器人用自动化倒角工具，用于工件焊接前倒角等需求倒角的工况，属于工业机器人技术领域。
背景技术
随着航空航天等军事工业的高速发展，对产品的动力学特性、重量和可靠性的要求越来越高，大量采用薄壁、自由曲面来进行设计。薄壁轻质零件由于其尺寸大、形状不规则、刚度低的特点，在数字化制造过程中不易装夹、易产生形变，难以控制精度。
航空航天领域的制造具有小批量多种类的特点，传统的自动化制造方式无法适应相应的需求，所以目前大多生产厂商均采用手工方式进行制造。然而，随着对产品质量和一致性的要求不断提高，国内人力成本不断增加，以及技术工人难以培养等诸多现状，面向该类型构件的自动化制造需求越来越明显。基于工业机器人的数字化制造成本低，柔性程度高，相比于专用机床，在该类型的加工任务具有明显的优势。然而机器人由于其串联结构的原因，本身刚度和精度远不如机床，为完成精度相对较高的制造要求，发明具有主动或被动补偿能力的机器人末端执行器有着极大意义。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的机器人倒角工具无法完成精度较高的制造要求的问题，进而提供一种机器人用自动化倒角工具。
本发明的技术方案是：
包括支架、两个竖直测力机构、两个水平测力机构、气动主轴、RCC中心补偿装置、辅助定位块、快换盘连接器和倒角刀，所述支架竖直设置，所述快换盘连接器和RCC中心补偿装置由上至下安装在支架的上表面，气动主轴与支架固定连接，气动主轴的上端穿过支架的上表面与RCC中心补偿装置连接，气动主轴的下端连接有倒角刀，辅助定位块套装在气动主轴上，两个竖直测力机构相对安装在支架两侧的外壁上，两个水平测力机构相对设置并安装在支架的下部。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
本发明属于机器人末端执行器，通过四个传感器实时反馈受力，通过偏摆型气动主轴能够在恒力范围内偏摆正负5mm，弥补机器人的轨迹及工件装夹的误差，RCC中心补偿装置具有主动和被动补偿能力，可以进一步增加适应范围。本发明配合不同角度的倒角刀，可以使机器人精确倒出固定角度的倒角，尺寸误差在0.1范围之内。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是图1的分解图；
图3是辅助定位块的分解图；
图4是本发明与工件的装配示意图；
图5是图4的左视图；
图6是图4的俯视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式的一种机器人用自动化倒角工具它包括支架1、两个竖直测力机构2、两个水平测力机构3、气动主轴4、RCC 中心补偿装置5、辅助定位块6、快换盘连接器7和倒角刀8，
所述支架1竖直设置，所述快换盘连接器7和RCC中心补偿装置5由上至下安装在支架1的上表面，气动主轴4与支架1固定连接，气动主轴4的上端穿过支架1的上表面与 RCC中心补偿装置5连接，气动主轴4的下端连接有倒角刀8，辅助定位块6套装在气动主轴4上，两个竖直测力机构2相对安装在支架1两侧的外壁上，两个水平测力机构3相对设置并安装在支架1的下部。
气动主轴4型号是demag公司的esr-350，气动主轴能够在恒力范围内偏摆正负5mm, 弥补机器人的反应时间，RCC中心补偿装置5是ATI公司9116-413-C，在工件10装配接触时就能够迅速提供补偿，能保证快速的自动化装配。RCC中心补偿装置5可以进一步增加适应范围。竖直测力机构2和水平测力机构3能够保证倒角刀8始终处于倒角位置，辅助定位块6用于调节需要倒角的大小。
具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式的支架1包括上部焊接圆盘 1-1、左侧板1-2、右侧板1-3和背板1-4，左侧板1-1和右侧板1-2相对设置，背板1-4 位于左侧板1-2和右侧板1-3之间，上部焊接圆盘1-1为圆环形板体，上部焊接圆盘1-1 的上表面与RCC中心补偿装置5连接，上部焊接圆盘1-1的下表面与左侧板1-2和背板1-4 的上端面连接。支架为工具的主体框架，起固定、支撑作用。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式的所述左侧板1-1的长度大于右侧板1-2的长度，左侧板1-1的上部设有多个与气动主轴4的连接的螺纹孔，气动主轴4通过螺栓与左侧板1-1的内壁固定连接。
其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图2说明本实施方式，本实施方式的所述每个竖直测力机构2 包括第一连接块2-1、竖直传感器2-2、第二连接块2-3和第一轴承2-4，第一连接块2-1 和第二连接块2-3由上至下依次固定安装在支架1的外侧壁上，竖直传感器2-2安装在第一连接块2-1和第二连接块2-3之间，第一轴承2-4垂直于支架1并通过第一轴承2-4上的连接轴安装在第二连接块2-3上。
第一轴承2-4为聚氨酯成形轴承-带轴型，竖直测力机构2通过竖直传感器可以反馈相应方向的力和力矩，用于位姿补偿。
其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：结合图2说明本实施方式，本实施方式的所述每个水平测力机构3 包括第三连接块3-2、水平传感器3-1和第二轴承3-3，
第三连接块3-2安装在支架1上，水平传感器3-1安装在第三连接块3-2上，第二轴承3-3通过第二轴承3-3上的连接轴水平安装在第三连接块3-2上。水平测力机构3通过水平传感器3-2可以反馈相应方向的力和力矩，用于位姿补偿。
其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
具体实施方式六：结合图3说明本实施方式，本实施方式的所述辅助定位块6外壁的上部设有两个连接端6-1，两个连接端6-1通过螺栓固定连接。
如此设置，将两个连接端6-1通过螺栓拧紧，可以将辅助定位块6固定在气动主轴4上。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
具体实施方式七：结合图3说明本实施方式，本实施方式的所述辅助定位块6外壁的下部设有扳手9，辅助定位块6外壁的下部设有两个插槽6-2，扳手9的两端分别插装在两个插槽6-2内。
如此设置，需要更换倒角刀时，可以用扳手卸下及安装好。倒角工作的时候将扳手从插槽6-2中取出。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。
工作原理：
本发明属于机器人末端执行器，使用时，工件9置于加工台上进行定位，机器人按预先程序带动执行器到工作位置，此时欲加工的工件9位于辅助定位块6的下面，位于倒角刀8的前面，同时机器人根据水平和竖直传感器的受力状态微调，保证两组传感器都处于合理的受力状态，此时工具处于到位状态。机器人下达指令给倒角工具启动，通过气动主轴4驱动倒角刀8工作，机器人按倒角轨迹走完行程后关闭气动主轴，倒角工作结束。
工作时，机器人视觉扫描需要倒角的线面，生成运动轨迹，工具到位。机器人微动调节四个传感器受力，用四个传感器同时受力保证工具始终与工件相贴，进行位资误差补偿，补偿方法如下：
以倒角刀8中心点为坐标系原点，以竖直测力机构2正压力方向为X轴正方向，以水平测力机构3正压力方向为Z轴正方向，建立空间直角坐标系。Y轴方向为进给方向。X轴方向自由度由竖直测力机构2反馈力调节；Y方向自由度为进给方向，不进行补偿调节；Z 方向自由度由水平测力机构3反馈力调节。YOZ平面内自由度，由于倒角刀8为回转体，在合理的误差内不影响加工，不进行误差补偿；XOZ平面内自由度，由水平测力机构3受力对坐标原点的合力矩反馈调节；XOY平面内自由度，由竖直测力机构2对坐标原点的合力矩反馈调节。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种机器人用自动化倒角工具，其特征在于：它包括支架(1)、两个竖直测力机构(2)、两个水平测力机构(3)、气动主轴(4)、RCC中心补偿装置(5)、辅助定位块(6)、快换盘连接器(7)和倒角刀(8)，
所述支架(1)竖直设置，所述快换盘连接器(7)和RCC中心补偿装置(5)由上至下安装在支架(1)的上表面，气动主轴(4)与支架(1)固定连接，气动主轴(4)的上端穿过支架(1)的上表面与RCC中心补偿装置(5)连接，气动主轴(4)的下端连接有倒角刀(8)，辅助定位块(6)套装在气动主轴(4)上，两个竖直测力机构(2)相对安装在支架(1)两侧的外壁上，两个水平测力机构(3)相对设置并安装在支架(1)的下部。
2.根据权利要求1所述的一种机器人用自动化倒角工具，其特征在于：支架(1)包括上部焊接圆盘(1-1)、左侧板(1-2)、右侧板(1-3)和背板(1-4)，左侧板(1-1)和右侧板(1-2)相对设置，背板(1-4)位于左侧板(1-2)和右侧板(1-3)之间，上部焊接圆盘(1-1)为圆环形板体，上部焊接圆盘(1-1)的上表面与RCC中心补偿装置(5)连接，上部焊接圆盘(1-1)的下表面与左侧板(1-2)和背板(1-4)的上端面连接。
3.根据权利要求2所述的一种机器人用自动化倒角工具，其特征在于：所述左侧板(1-1)的长度大于右侧板(1-2)的长度，左侧板(1-1)的上部设有多个与气动主轴(4)的连接的螺纹孔，气动主轴(4)通过螺栓与左侧板(1-1)的内壁固定连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种机器人用自动化倒角工具，其特征在于：所述每个竖直测力机构(2)包括第一连接块(2-1)、竖直传感器(2-2)、第二连接块(2-3)和第一轴承(2-4)，第一连接块(2-1)和第二连接块(2-3)由上至下依次固定安装在支架(1)的外侧壁上，竖直传感器(2-2)安装在第一连接块(2-1)和第二连接块(2-3)之间，第一轴承(2-4)垂直于支架(1)并通过第一轴承(2-4)上的连接轴安装在第二连接块(2-3)上。
5.根据权利要求1或2所述的一种机器人用自动化倒角工具，其特征在于：所述每个水平测力机构(3)包括第三连接块(3-2)、水平传感器(3-1)和第二轴承(3-3)，第三连接块(3-2)安装在支架(1)上，水平传感器(3-1)安装在第三连接块(3-2)上，第二轴承(3-3)通过第二轴承(3-3)上的连接轴水平安装在第三连接块(3-2)上。
6.根据权利要求1所述的一种机器人用自动化倒角工具，其特征在于：所述辅助定位块(6)外壁的上部设有两个连接端(6-1)，两个连接端(6-1)通过螺栓固定连接。
7.根据权利要求6所述的一种机器人用自动化倒角工具，其特征在于：所述辅助定位块(6)外壁的下部设有扳手(6-2)，辅助定位块(6)外壁的下部设有两个插槽(6-3)，扳手(6-2)的两端分别插装在两个插槽(6-3)内。
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