CN220561202U - 基于五轴协作机器人的打磨装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于五轴协作机器人的打磨装置，包括：协作机器人，所述协作机器人包括依次连接设置的基座、第一旋转关节、第二旋转关节、第一连杆、第三旋转关节、转接头、第二连杆、第四旋转关节、第五旋转关节；所述第五旋转关节的输出法兰端连接有工具法兰；打磨机构，所述打磨机构通过连接结构与所述工具法兰的输出法兰端连接；六维力传感器，所述六维力传感器配置于所述打磨机构上方，与所述工具法兰的输出法兰端连接，用于测量协作机器人末端与工件打磨面的各向接触力进行打磨。

Description

基于五轴协作机器人的打磨装置

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种基于五轴协作机器人的打磨装置。

背景技术

打磨是汽车零件、五金塑料、厨卫洁具、家具家电、消费品等制造行业中的重要环节，传统人工操作存在效率低、质量不稳定等问题。为了提高生产过程的自动化、智能化和数字化程度，采用协作机器人进行打磨可有效提升打磨质量和效率。目前，打磨机器人工作站大多采用六轴垂直串联协作机器人，自由度多、灵活性高、速度慢，可进行空间任意位置和姿态的打磨作业但成本较高，同时由于六轴协作机器人通常采用3个驱动关节串联组成腕部结构，导致末端体积大、重量大、惯量大、速度慢等缺陷；也有部分采用龙门型或水平关节型三轴机器人，自由度少、灵活性差、速度快、成本低，但仅适用单个方向打磨作业。另外，在打磨过程中还存在工件多个表面的打磨力度不均匀、恒定，导致打磨效果不理想。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种基于五轴协作机器人的打磨装置，包括：协作机器人，所述协作机器人包括依次连接设置的基座、第一旋转关节、第二旋转关节、第一连杆、第三旋转关节、转接头、第二连杆、第四旋转关节、第五旋转关节；所述第五旋转关节的输出法兰端连接有工具法兰；打磨机构，所述打磨机构通过连接结构与所述工具法兰的输出法兰端连接；六维力传感器，所述六维力传感器配置于所述打磨机构上方，与所述工具法兰的输出法兰端连接，用于测量协作机器人末端与工件打磨面的各向接触力进行打磨。

本实用新型提供的基于五轴协作机器人的打磨装置，相较于通常使用的六轴协作机器人减少了一个腕部关节，既降低了机器人成本，也使其腕部结构简单紧凑、整体刚度提高，同时能够进行空间任意位置和姿态的打磨作业。同时，该模块化打磨装置能够连续进行工件多个表面的恒力打磨连续作业。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例中打磨装置的结构示意图；

图2为本申请一实施例中打磨装置中协作机器人结构示意图；

图3为本申请一实施例中打磨装置执行工件弧形表面打磨的结构示意图；

图4为本申请一实施例中打磨装置执行工件侧方表面打磨的结构示意图。

具体实施方式

参选以下本实用新型的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本实用新型的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本实用新型所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

在本实用新型的描述中，“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型保护一种基于五轴协作机器人的打磨装置，如图1和图2所示，包括：协作机器人1，所述协作机器人1包括依次连接设置的基座11、第一旋转关节12、第二旋转关节13、第一连杆14、第三旋转关节15、转接头16、第二连杆17、第四旋转关节18、第五旋转关节19；所述第五旋转关节19的输出法兰端连接有工具法兰20；打磨机构4，所述打磨机构4通过连接结构2与所述工具法兰20的输出法兰端连接；六维力传感器3，所述六维力传感器3配置于所述打磨机构4上方，与所述工具法兰20的输出法兰端连接，用于测量协作机器人1末端与工件打磨面的各向接触力，进行打磨机构4在工件打磨面的实时定位调整，完成打磨。本实用新型采用五轴协作机器人进行打磨工作，相较于通常使用的六轴协作机器人减少了一个腕部关节，既降低了机器人成本，也使其腕部结构简单紧凑、整体刚度提高，同时能够进行空间任意位置和姿态的打磨作业，具体来说，如图2、图3、图4所示，在腕部仅需两个旋转关节即可实现工件上方表面、弧形表面和侧方表面各个角度的恒力打磨连续作业，解决了三轴机器人只能垂直打磨的问题，克服了六轴机器人末端腕部结构体积、重量和惯量较大的缺点。

在一种实施方式中，所述打磨机构4的转轴与所述协作机器人1的第五旋转关节19的转轴垂直设置。

在一种实施方式中，所述第一旋转关节12、第二旋转关节13、第三旋转关节15、第四旋转关节18、第五旋转关节19均为电机单独控制，内部都集成设有电机驱动器、电机、绝对值编码器、增量编码器、制动器以及减速器，且各个关节的一端为输出法兰端，另一端为外壳连接端；所述第一旋转关节12和第二旋转关节13的结构相同，其输出的力矩最大，所述第三旋转关节15与所述第一旋转关节12、第二旋转关节13的结构相同或不同且其输出的力矩次之，所述第四旋转关节18和第五旋转关节19的结构相同，其输出的力矩最小。

在一种实施方式中，所述基座11的外壳连接端与第一旋转关节12的输出法兰端固定连接，所述第一旋转关节12的外壳连接端与第二旋转关节13的输出法兰端固定连接，所述第二旋转关节13的外壳连接端与第一连杆14的下部法兰连接端固定连接，所述第一连杆14的上部法兰连接端与第三旋转关节15的外壳连接端固定连接，所述第三旋转关节15的输出法兰端与转接头16的下部法兰连接端固定连接，所述转接头16的上部法兰连接端与第二连杆17的下部法兰连接端固定，所述第二连杆17的上部法兰连接端与第四旋转关节18的外壳连接端固定连接，所述第四旋转关节18的输出法兰端与第五旋转关节19的外壳连接端固定连接，所述第五旋转关节19的输出法兰端与工具法兰20的外壳连接端固定连接。

在一种实施方式中，所述基座11下方设有基座固定板5，用于将协作机器人1固定在工作台8上。

在一种实施方式中，所述工作台8上还设有工件输送装置7，用于输送所述工件进行打磨。优选的，所述工件输送装置7包括固定滑轨71，所述固定滑轨71上设有滑动块72，所述滑动块72与所述工件6固定连接，可实现自动化上下料。

在一种实施方式中，还包括与工作台8固定连接的支架，所述支架上固定连接有状态显示屏9，用于显示打磨的状态信息和操作界面。

在一种实施方式中，所述支架上还固定连接有定位视觉采集装置10。优选的，所述定位视觉采集装置10可选为传感器或摄像头，只要能实现工件的图像数据采集即可，对此不作具体限制。

在一种实施方式中，所述协作机器人1还包括驱动电源，所述驱动电源分别为所述的各关节的电机驱动器和电机提供电源。

在一种实施方式中，所述协作机器人1还包括控制柜，所述控制柜与所述打磨机构4、定位视觉采集装置10、状态显示屏9、六维力传感器3均为电连接。

在一种实施方式中，所述工作台8底部设有若干个万向轮。

本实用新型提供的基于五轴协作机器人的打磨装置，具体操作过程如下：工件由工件输送装置输送至工作台中央后，由定位视觉采集装置采集工件的位置图像数据输出工件的坐标，然后发送给五轴协作机器人引导协作机器人工具法兰的输出法兰端带动打磨机构进入打磨工作区域，通过固定安装在连接结构上的六维力传感器进行测量协作机器人末端与工件打磨面的各向接触力，进行打磨机构在工件打磨面的实时定位调整，从而完成打磨作业。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种基于五轴协作机器人的打磨装置，其特征在于，包括：

协作机器人，所述协作机器人包括依次连接设置的基座、第一旋转关节、第二旋转关节、第一连杆、第三旋转关节、转接头、第二连杆、第四旋转关节、第五旋转关节；所述第五旋转关节的输出法兰端连接有工具法兰；

打磨机构，所述打磨机构通过连接结构与所述工具法兰的输出法兰端连接；

六维力传感器，所述六维力传感器配置于所述打磨机构上方，与所述工具法兰的输出法兰端连接，用于测量协作机器人末端与工件打磨面的各向接触力进行打磨。

2.根据权利要求1所述的打磨装置，其特征在于，所述打磨机构的转轴与所述协作机器人的第五旋转关节的转轴垂直设置。

3.根据权利要求1所述的打磨装置，其特征在于，所述基座下方设有基座固定板，用于将协作机器人固定在工作台上。

4.根据权利要求3所述的打磨装置，其特征在于，所述工作台上还设有工件输送装置，用于输送所述工件进行打磨。

5.根据权利要求4所述的打磨装置，其特征在于，所述工件输送装置包括固定滑轨，所述固定滑轨上设有滑动块，所述滑动块与所述工件固定连接。

6.根据权利要求1所述的打磨装置，其特征在于，还包括与工作台固定连接的支架，所述支架上固定连接有状态显示屏，用于显示工作站的状态信息和操作界面。

7.根据权利要求6所述的打磨装置，其特征在于，所述支架上还固定连接有定位视觉采集装置。

8.根据权利要求3所述的打磨装置，其特征在于，所述工作台底部设有若干个万向轮。