CN206029863U - 抛光直角坐标机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抛光直角坐标机器人，在工作台上设有X轴、Y轴和Z轴，X轴、Y轴和Z轴均由立体设置并在三端固定连接的丝杆和滑杆组成，X轴与Y轴固定在工作台上，Z轴垂直设置在X轴上并可由X轴丝杆带动沿X轴滑杆滑动，Z轴上的丝杆带动沿Z轴沿Z轴滑杆滑动，Z轴滑杆带动气动机械抓滑动；刀具设置在气动机械手上；在滑杆上设有接近开关；工件台设置在工作台上且与刀具位置相适配；所述PLC通过伺服放大器与所述伺服电机连接，通过步进驱动器与步进电机连接。该机器人采用摇杆和激光传感器进行直接示教完成数据采集，MATLAB处理和优化数据，PLC发出控制信息直接控制伺服电机驱动，实现轨迹精确再现。

Description

抛光直角坐标机器人

技术领域

本实用新型属于自动控制与抛光技术领域，具体说是一种能自动抛光的直角坐标机器人装置。

背景技术

在抛光领域，国内外都有针对该项工作的机器人产品，此类机器人主要由机器人本体、计算机和相应控制系统组成，可做复杂的轨迹运动。目前，国内外的研究热点和难点包括轨迹规划、自动补偿技术、抛光工艺分析、柔性抛光技术等。

国外抛光设备在很多技术指标上确实领先国内水平，但也存在着价格高昂以致不能全面推广的突出问题。国内品牌虽然价格便宜很多，但在定位技术、运动轨迹连续性、偏差补偿、可靠性、工作寿命等方面有较大缺陷，也很难普遍投入生产。

针对这些问题，国内外机器人生产厂家正在积极寻求解决办法，努力突破技术瓶颈，同时必须降低设备的成本。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本实用新型的目的是提供一种抛光直角坐标机器人，该机器人采用摇杆和激光传感器进行直接示教完成数据采集，MATLAB处理和优化数据，PLC发出控制信息直接控制伺服电机驱动，实现轨迹精确再现。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种抛光直角坐标机器人，其特征在于：该机器人包括PLC、伺服放大器、步进驱动器、伺服电机、步进电机、气动机械手、刀具、工件台和工作台，在工作台上设有X轴、Y轴和Z轴，X轴、Y轴和Z轴均由丝杆和滑杆组成，且丝杆和滑杆立体设置并在端部固定连接，X轴与Y轴固定在工作台上，Z轴垂直设置在X轴上并可由X轴丝杆带动沿X轴滑杆滑动，Z轴上的丝杆沿Z轴滑杆滑动，Z轴滑杆带动气动机械手滑动；刀具置在气动机械手上；在滑杆上设有接近开关；工件台设置在工作台上且与刀具位置相适配；所述PLC通过伺服放大器与所述伺服电机连接，通过步进驱动器与步进电机连接。

进一步，在工作台上设有刀具库。PLC、步进驱动器和伺服放大器设置在控制柜内。

本实用新型由机械系统与控制系统组成。机械系统由滚珠丝杠运动机构、刀具库和工作台三个部分组成。利用三台滚珠丝杠构成三轴直角坐标，分为X、Y、Z三轴。气动机械手安装于Z轴上，由气动机械手夹持刀具，旋转轴转动控制刀具三维运动，可以对工件进行顶面和侧面抛光。机器人采用摇杆和激光传感器进行直接示教，通过INTOUCH来完成数据采集，利用MATLAB处理和优化数据，将拟合好的曲线分成若干个点传给PLC，最后PLC直接控制伺服电机驱动，由压力传感器构成全闭环系统，精确实现轨迹再现。

控制系统采用PC+PLC架构，PC作为上位机，主要功能是实时显示机器人状态数据，控制信号输入，对采集的示教数据进行拟合处理。PLC主要控制机器人本体的运动，示教采集数据，执行插补运算，通过MODBUSTCP协议把机器人运转信息实时传送给PC，也可以接收PC输入的控制信号，并在PC和PLC之间传输示教数据和拟合处理后的数据。

(1)示教过程

用机器人代替人进行作业时，必须预先对机器人发出指示，规定机器人进行应完成的动作和作业的具体内容，这个过程就称为对机器人的示教或对机器人的编程。

首先通过手动摇杆和激光传感器实现轨迹定位，INTOUCH采集数据并传输给PC，MATLAB将采集到的点拟合成曲线并优化处理后的轨迹坐标再通过传回PLC，最后PLC控制伺服电机等进行轨迹再现，完成示教过程。

(2)控制系统

控制部分主要以PLC为核心，PC机负责人机交互组态和MATLAB运算，以伺服电机和气缸相结合的方式驱动，配合先进的通信技术，实现抛光机器人自动控制系统的硬件和软件设计。

控制好两台伺服电机和一台步进电机协调运动，实现三维空间的精确定位、连续不规则轨迹运动控制；设计工件实体面的图形分析方法，可以形成控制器识别的运动轨迹参数；研究设计运动控制算法或者利用控制器自身的圆弧插补运动控制算法，使运动轨迹和设定轨迹吻合度更高。

实用新型具有以下突出的有益效果：

(1)抛光轨迹最优

示教系统首先通过手动摇杆和激光探头进行直接示教，PLC采集坐标数据并传输给PC，MATLAB拟合曲线并优化处理，得出精度更高的轨迹，PLC根据轨迹坐标结合圆弧插补技术，控制伺服电机实现轨迹再现。

(2)抛光过程全自动化

能按照加工工艺要求从刀具库选取不同刀具，分别完成粗抛、细抛工艺流程。刀具的更换动作自动完成，能进一步抛光过程的工作效率。

(3)三维立体抛光

设计三轴丝杠的直线运动和工件台的旋转运动，从而实现三维立体抛光。通过伺服电机的半闭环反馈和压力传感器的全闭环反馈，确保运动机构精度。

本实用新型通过配有伺服的机械装置固定工具，来实现抛光工具的旋转，从而完成对工具面面交接处的精密抛光，保证其满足工艺要求。机器人采用摇杆和激光传感器进行直接示教完成数据采集，MATLAB处理和优化数据，PLC发出控制信息直接控制伺服电机驱动，实现轨迹精确再现。

附图说明

图1是本实用新型的原理示意图；

图2是本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型的正视结构示意图；

图4为本实用新型的俯视结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明:

参见图1、图2图3及图4，一种抛光直角坐标机器人装置，包括PLC1(型号汇川AM600)、伺服放大器2(型号汇川ISMH1)、步进驱动器3、刀具库4、伺服电机5、步进电机6、操纵台7、气动机械手8、刀具9、工件台10、工作台16。在工作台上设有X轴11、Y轴12和Z轴13，X轴、Y轴和Z轴均由丝杆14和滑杆15组成，且丝杆14和滑杆15立体设置并在端部固定连接；X轴与Y轴固定在工作台上，Z轴垂直设置在X轴上并可由X轴的丝杆带动沿X轴的滑杆滑动，Z轴丝杆沿Z轴滑杆滑动，Z轴的滑杆带动气动机械手8滑动。运动滑块上设有接近开关17，PLC通过伺服放大器与所述伺服电机连接，通过步进驱动器与步进电机连接。PLC、步进驱动器和伺服放大器设置在控制柜内。

PLC主要控制机器人本体的运动，示教采集数据，执行插补运算，通过MODBUSTCP协议把机器人运转信息实时传送给PC，也可以接收PC输入的控制信号，并在PC和PLC之间传输示教数据和拟合处理后的数据，由PLC控制两台伺服放大器与一台步进驱动器完成三维立体抛光。

以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种抛光直角坐标机器人，其特征在于：该机器人包括PLC（1）、伺服放大器（2）、步进驱动器（3）、伺服电机（5）、步进电机（6）、气动机械手（8）、刀具（9）、工件台（10）和工作台（16），在工作台（16）上设有X轴（11）、Y轴（12）和Z轴（13），X轴（11）、Y轴（12）和Z轴（13）均由丝杆（14）和滑杆（15）组成，且丝杆（14）和滑杆（15）在端部固定连接，X轴（11）与Y轴（12）固定在工作台（16）上，Z轴（13）垂直设置在X轴（11）上并可由X轴丝杆带动沿X轴滑杆滑动，Z轴上的丝杆带动Z轴滑杆滑动，Z轴滑杆带动气动机械手（8）滑动；刀具（9）设置在气动机械手（8）上；在滑杆（15）上设有接近开关；工件台（10）设置在工作台（16）上且与刀具（9）位置相适配；所述PLC（1）通过伺服放大器（2）与所述伺服电机（5）连接，通过步进驱动器（3）与步进电机（6）连接。

2.根据权利要求1所述的抛光直角坐标机器人，其特征在于：在工作台（16）上设有刀具库（4）。

3.根据权利要求1所述的抛光直角坐标机器人，其特征在于：PLC（1）、步进驱动器（3）和伺服放大器（2）设置在控制柜内。