CN211440081U

CN211440081U - 机器人零点校准装置

Info

Publication number: CN211440081U
Application number: CN202020049949.1U
Authority: CN
Inventors: 周维纲; 孟祥陆; 丁士颀; 盛辰皓
Original assignee: SAIC Volkswagen Automotive Co Ltd
Current assignee: SAIC Volkswagen Automotive Co Ltd
Priority date: 2020-01-10
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2020-09-08
Anticipated expiration: 2030-01-10

Abstract

本实用新型涉及零件加工制造领域，更具体的说，涉及一种机器人零点校准装置。本实用新型提出的机器人零点校准装置，包括主板、法兰校准盘、校准定位销和等高块；主板，与机器人底座进行定位并紧固；法兰校准盘，安装在主板上，与机器人法兰通过校准定位销进行定位；等高块，一端与机器人法兰连接，另一端为定位端，与法兰校准盘的端面接触，限制法兰校准盘的平面自由度。本实用新型提出的机器人零点校准装置，在机器人零点校准的过程中，以量化、标准化的方法代替目视化的观察，大幅提升了零点校准的可靠性和精确性，有效降低了后续程序调整的时间，显著提升了维修效率和设备开动率，并具有一定的通用性和可推广性。

Description

机器人零点校准装置

技术领域

本实用新型涉及零件加工制造领域，更具体的说，涉及一种机器人零点校准装置。

背景技术

目前，六轴机器人广泛应用于工件的搬运和清洗，当机器人长期运行疲劳磨损，不能满足原有的定位精度要求后，需要更换相应的零部件，例如关节减速器，并进行零点回归的工作。

零点回归工作使得机器人的机械零点的位置姿态，和电气控制系统的六轴关节零点角度相对应，从而建立起全局坐标系统。

现有技术中，零点回归工作主要采用目视观察、刻度线对齐的方法，使机器人各轴运行至各关节刻度线对齐，在此状态下确定电气零点。

在现实应用中，此方法存在以下一些弊端：

1)如果在环境恶劣的地方工作，如潮湿高温的清洗室，会导致原有的关节刻度线模糊不清，无法辨识；

2)新更换的零部件如关节减速器无法单独标定，没有对应的零位刻度标记，需机器人整机装配后六轴关节一起进行零点校准标定，关节减速器只能预估运行到大致位置；

3)目视观察存在误差，精度低且效率差。

这些不利因素最终导致机器人零部件更换后，新的零点系统与原有的零点系统不重合，存在较大误差，使得原有控制程序中的点位坐标数值不再适用，需要对原控制程序中所有的轨迹点逐一进行复核和调整，确保精确定位和不发生干涉。

因此，整个机器人零点的调整时间非常长，影响维修速度与生产效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种机器人零点校准装置，解决现有技术中机器人零点校准时需要人工目视观察，精度低、效率差的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种机器人零点校准装置，包括主板、法兰校准盘、校准定位销和等高块；

主板，与机器人底座进行定位并紧固；

法兰校准盘，安装在主板上，与机器人法兰通过校准定位销进行定位；

等高块，一端与机器人法兰连接，另一端为定位端，与法兰校准盘的端面接触，限制法兰校准盘的平面自由度。

在一实施例中，所述主板包括底板和侧板，底板和侧板相互垂直：

所述底板，设有平台定位孔，与机器人底座通过平台定位销进行定位；

所述底板，通过紧固件与机器人底座进行紧固连接；

所述侧板，通过紧固件与法兰校准盘进行紧固连接。

在一实施例中，所述平台定位孔数量为2个，对称分布在底板上的底边两侧，所述底边为远离侧板的一端。

在一实施例中，所述底板设有螺栓孔，通过螺钉与机器人底座进行紧固连接。

在一实施例中，所述螺栓孔的数量为2个，对称分布在底板上的底边两侧，所述底边为远离侧板的一端。

在一实施例中，所述侧板设有螺栓孔，通过螺栓与法兰校准盘进行紧固，并调整法兰校准盘与侧板的相对位置。

在一实施例中，所述主板还包括加强板，设置在底板和侧板之间，加固底板和侧板间的强度。

在一实施例中，所述法兰校准盘为圆盘。

在一实施例中，所述圆盘的端面设有圆盘校准定位孔，数量为2个，相对圆心对称分布；

第一校准定位销，依次穿过第一圆盘校准定位孔和机器人手腕上的第一法兰校准定位孔；

第二校准定位销，依次穿过侧板校准定位孔、第二圆盘校准定位孔和机器人手腕上的第二法兰校准定位孔；

圆盘校准定位孔和对应的法兰校准定位孔同心，实现定位。

在一实施例中，所述等高块数量为4个，一端通过螺纹紧固在机器人法兰上，另一端与法兰校准盘的端面接触，限制法兰校准盘的平面自由度。

本实用新型提出的一种机器人零点校准装置，在机器人零点校准的过程中，以量化、标准化的方法代替目视化的观察，大幅提升了零点校准的可靠性和精确性，有效降低了后续程序调整的时间，显著提升了维修效率和设备开动率，并具有一定的通用性和可推广性。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了根据本实用新型一实施例的机器人零点校准装置的结构示意图；

图2揭示了根据本实用新型一实施例的机器人手腕的结构示意图；

图3揭示了根据本实用新型一实施例的机器人零点校准装置的校准状态立体示意图；

图4a揭示了根据本实用新型一实施例的机器人零点校准装置的校准状态的主视图；

图4b揭示了根据本实用新型一实施例的机器人零点校准装置的校准状态的俯视图；

图4c揭示了根据本实用新型一实施例的机器人零点校准装置的校准状态的左视图。

图中各附图标记的含义如下：

1 主板；

11 底板；

111 螺纹孔；

112 螺钉；

113 平台定位孔；

114 平台定位销；

12 侧板；

121 螺栓孔；

122 侧板校准定位孔；

123 螺栓；

13 加强板；

2 圆盘；

21 第一圆盘校准定位孔；

22 第二圆盘校准定位孔；

31 第一校准定位销；

32 第二校准定位销；

4 等高块；

5 机器人手腕；

51 法兰；

52 机器人底座；

531 第一法兰校准定位孔；

532 第二法兰校准定位孔；

54 连接孔。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释实用新型，并不用于限定实用新型。

本实用新型提出的机器人零点校准装置，适用于各种型号的六轴机器人，特别是Fanuc(发那科)六轴机器人。

在以下实施例中，以FANUC M-710ic型号的六轴机器人为例，对本实用新型的机器人零点校准装置进行说明。

图1揭示了根据本实用新型一实施例的机器人零点校准装置的结构示意图，

图2揭示了根据本实用新型一实施例的机器人手腕的结构示意图，图3揭示了根据本实用新型一实施例的机器人零点校准装置的校准示意图，在图1至图3所示的实施例中，本实用新型提出的一种机器人零点校准装置，包括主板1，圆盘2，校准定位销和等高块4。

主板1，与机器人底座52进行定位并紧固。

圆盘2，安装在主板1上，与机器人法兰51通过校准定位销进行定位。

等高块4，一端与机器人法兰51连接，另一端为定位端，与圆盘2的端面接触，限制圆盘2的平面自由度。

所述主板1，包括底板11、侧板12和加强板13。

底板11和侧板12相互垂直。

可选的，底板11和侧板12可以通过焊接连接。

可选的，底板11和侧板12可以一体成型。

底板11，通过紧固件与机器人底座52进行紧固连接。

在图1至图3所示的实施例中，紧固件为螺钉112，底板11设有螺栓孔111，通过螺钉112与机器人底座52紧固。

螺栓孔111的数量为2个，2个螺栓孔111对称分布在底板11底边的两侧，所述底边为远离侧板2的一端。

底板11，设有平台定位孔113，与机器人底座52通过平台定位销114定位。

平台定位孔113的数量为2个，2个平台定位孔113对称分布在底板11底边的两侧，所述底边为远离侧板2的一端。

侧板12，通过紧固件与圆盘2进行紧固连接。

在图1至图3所示的实施例中，紧固件为螺栓123，侧板12设有螺栓孔121，通过螺栓123与圆盘2连接，并通过螺栓123旋入位置的深度调整圆盘2与侧板12之间的相对位置关系。

所述螺栓孔121的数量为4个。

所述侧板12上设有1个侧板校准定位孔122。

为了加固底板11和侧板12之间的强度，在底板11和侧板12之间设置有加强板13。

显然，加固措施除了设置加强板13，还可以有其他的措施，另一方面，在底板11和侧板12之间的强度已经满足要求的情形下，也可以不采用加强措施，不设置加强板13。

在图1至图3所示的实施例中，采用圆盘2作为法兰校准盘，但是显然，本实用新型中对法兰校准盘的外形并没有特殊的要求，无论是圆盘2的圆形轮廓，还是方形或其他不规则形轮廓，只要内部开孔设置一致，平面设置一致，都能实现本实用新型的功能。

在图1至图3所示的实施例中，所述圆盘2，安装在主板1上，端面设有圆盘校准定位孔。

圆盘校准定位孔，数量为2个，包括第一圆盘校准定位孔21和第二圆盘校准定位孔22，相对圆心对称分布。

更进一步的，2个圆盘校准定位孔的沿线与底板11垂直。

校准定位销的数量同样为2个，包括第一校准定位销31和第二校准定位销32。其中：

第一校准定位销31，依次穿过第一圆盘校准定位孔21和机器人手腕5上的第一法兰校准定位孔531；

第二校准定位销32，依次穿过侧板校准定位孔122、第二圆盘校准定位孔22和机器人手腕5上的第二法兰校准定位孔532；

从而使得圆盘校准定位孔和对应的法兰校准定位孔同心，实现定位。

所述等高块4，为圆柱体。机器人手腕5的法兰51上开有连接孔54。

等高块4的一端是连接端，通过螺纹紧固在法兰51的连接孔54上，另一端是定位端，与圆盘2的端面接触。

在机器人零点校准时，4个等高块4同时与圆盘2的端面接触，限制圆盘2的平面自由度。

在进行每次零点校准过程中，机器人零点校准装置使用到的等高块4，数量为4个。实际上需要准备更多不同高度的等高块4，以备在零点校准时使用对应高度的等高块4。

本实用新型提出的一种机器人零点校准装置的零点校准过程，主要分为以下两个步骤：

S1调整步骤。

利用标准机器人对机器人零点校准装置进行校准标定，调整机器人零点校准装置中各部分的位置，使得机器人零点校准装置处于校准位置。

S2回归实施步骤。

利用已经经过校准的机器人零点校准装置，对目标机器人进行校准标定，调整目标机器人的位置和姿态，使得目标机器人处于零点校准位置。

图4a揭示了根据本实用新型一实施例的机器人零点校准装置的校准状态的主视图，图4b揭示了根据本实用新型一实施例的机器人零点校准装置的校准状态的俯视图，图4c揭示了根据本实用新型一实施例的机器人零点校准装置的校准状态的左视图，下面结合图4a-图4c，对机器人零点校准装置的零点校准过程的两个步骤进行详细的说明。

本实用新型提出的一种机器人零点校准装置的调整步骤具体如下：

S101、选择一台全新、出厂状态的FANUC M-710ic型机器人作为标准机器人；

S102、将标准的FANUC M-710ic型机器人的六轴通用校零角度参数记录为校零参考点；

S103、将标准机器人运行至校零参考点；

S104、调整机器人零点校准装置的圆盘2的端面，与标准机器人的机器人手腕5的法兰51平面相互平行；

S105、测量圆盘2的端面与法兰51平面之间的距离，从而确定所需要安装在机器人手腕5的法兰51上的等高块4的高度数据；

S106、通过调整螺栓123调整圆盘2的位置，使圆盘2上的两个圆盘校准定位孔21和机器人手腕5的法兰51上的两个法兰校准定位孔53同心，完成机器人零点校准装置的拟合校准；

S107、将机器人零点校准装置的所有零部件紧固。

本实用新型提出的一种机器人零点校准装置的回归实施步骤具体如下：

S201、在目标机器人的法兰51上安装等高块4，其中，等高块4的高度由步骤S105得到；

S202、目标机器人逐步靠近经过校准的机器人零点校准装置；

S203、调整目标机器人的位置和姿态，直到4个等高块4与圆盘2平面同时接触，从而限制平面上的y方向移动，x、z方向转动的三个自由度，坐标系设置如图2和图3所示；

S204、调整目标机器人的位置和姿态，直到机器人法兰51上的两个法兰校准定位孔53和圆盘2上的两个圆盘校准定位孔21同心，使校准定位销能够同时轻松进入圆盘2和机器人法兰51上的校准定位孔，从而限制其余的y方向转动，x、z方向移动三个空间自由度；

S205、目标机器人通过六点定位法其在零点的位置和姿态已经唯一和确定，将目标机器人当前物理位置对应的六个关节的角度值转换成数字信号，从而建起整个目标机器人的位置坐标系统，完成零点复归工作。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本实用新型的，熟悉本领域的人员可在不脱离本实用新型的实用新型思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims

1.一种机器人零点校准装置，其特征在于，包括主板、法兰校准盘、校准定位销和等高块；

主板，与机器人底座进行定位并紧固；

2.根据权利要求1所述的机器人零点校准装置，其特征在于，所述主板包括底板和侧板，底板和侧板相互垂直：

所述底板，通过紧固件与机器人底座进行紧固连接；

所述侧板，通过紧固件与法兰校准盘进行紧固连接。

3.根据权利要求2所述的机器人零点校准装置，其特征在于：

所述平台定位孔数量为2个，对称分布在底板上的底边两侧，所述底边为远离侧板的一端。

4.根据权利要求2所述的机器人零点校准装置，其特征在于，所述底板设有螺栓孔，通过螺钉与机器人底座进行紧固连接。

5.根据权利要求4所述的机器人零点校准装置，其特征在于，所述螺栓孔的数量为2个，对称分布在底板上的底边两侧，所述底边为远离侧板的一端。

6.根据权利要求2所述的机器人零点校准装置，其特征在于，所述侧板设有螺栓孔，通过螺栓与法兰校准盘进行紧固，并调整法兰校准盘与侧板的相对位置。

7.根据权利要求2所述的机器人零点校准装置，其特征在于，所述主板还包括加强板，设置在底板和侧板之间，加固底板和侧板间的强度。

8.根据权利要求1所述的机器人零点校准装置，其特征在于，所述法兰校准盘为圆盘。

9.根据权利要求8所述的机器人零点校准装置，其特征在于：

所述圆盘的端面设有圆盘校准定位孔，数量为2个，相对圆心对称分布；

圆盘校准定位孔和对应的法兰校准定位孔同心，实现定位。

10.根据权利要求1所述的机器人零点校准装置，其特征在于，所述等高块的数量为4个，一端通过螺纹紧固在机器人法兰上，另一端与法兰校准盘的端面接触，限制法兰校准盘的平面自由度。