CN2404648Y - 提高多轴机械手臂加工精度的辅助装置 - Google Patents

Abstract

一种提高多轴机械手臂加工精度的辅助装置,是配合靠模具及刀具,对定位在靠模上待加工的工件进行切削加工,该辅助装置包括有延伸体,其是固定在多轴装置手臂的刀具固定端,延伸体的底平面设有夹持刀具的夹持主轴,且距离该夹持主轴一预定距离处设有导柱,导柱抵靠在靠模的导引基准面上,并随着刀具的切削位移而行进,而导引基准面为一平面或是不规则曲面。

Description

提高多轴机械手臂加工精度的辅助装置

本实用新型涉及一种提高机械手臂加工精度的辅助装置，特别是指一种用以提高多轴机械手臂加工精度的辅助装置，其是在多轴机械手臂的前端装设一延伸体，并设有一导柱，在进行加工时，与一靠模相配合，藉以提高多轴机械手臂的加工精密度。

在现今工业界求新求变的时代，上市时间的快慢是决定商品在市场是否占有一席之地的重要因素，因此产品除了要有更好的品质外，还要比对手更快推进市场，由于产品导向已渐渐地由过去多量少样的时代演进成少量多样的时代，因而产业用机械手臂就在这种市场需求下被大量应用，此种生产模式即所谓的柔性制造系统，该系统除可导入完全自动化生产流程来提高生产的品质与效率外，更重要的是随时可在很短的时间内更改微电脑控制程式，以适应各种不同产品的生产而无需订购新的机器设备。

又某些具有污染性、放射性或危险性特别高的工作环境也极需要使用机械手臂来代替人工，以避免工作人员受到职业伤害或意外伤害，再者又如一些大型工件的自动化生产线(如汽车制造厂)在诸如铣切、钻孔、焊接、装配、喷漆等机械加工制程中，除了引用机械手臂外也没有其他更优秀的方法，所以机械手臂在将来日趋无人化、自动化的产业中所扮演的角色无疑地会更加重要，其加工的精密度也会越要求越高。

现今的典型多轴机械手臂具有微电脑控制系统可做出各种复杂、多变的动作，且具有记忆、检测并与周边设备配合等多项功能，为一自动化生产的有效利器。然而，目前在产业界中常用的多轴机械手臂的传统结构仍存在了许多的缺点，例如：

1、传统型多轴机械手臂受限于基本身的机械结构，在行走路径上的误差值为±0.5mm，无法达到精密加工的目的，因此在某些要求较为精密的产业中仍无法应用，而使得在这个领域中完全自动化的构想滞凝难行。

2、传统型多轴装置手臂在切削加工时，由于受到控制系统在进刀路径上解析能力的影响，因此目前仍无法达到准确定位及精准加工的要求。

3、传统型多轴装置手臂在切削加工时，由于只有切削刀具单点接触加工零件而进行切削，常在加工过程中产生震动，尤其在机械手臂伸出距离较大时更为显著，常常会使刀具破损，甚至直接影响机械手臂的原有精密度，造成维修成本增加。

因此，鉴于上述常用技术的缺点，本实用新型主要目的即是提供一种提高多轴机械手臂加工精度的辅助装置，以提高其加工精度，使得机械手臂也能被应用目前认为无法以机械手臂进行加工的精密产业中，使得机械手臂加工精度的误差范围由目前的±0.5mm提高到±0.1mm。

本实用新型的另一目的是提供一种多轴机械手臂的辅助装置，其可配合该多轴机械手臂的软性适应功能，使刀具在路径移动中遇到未知障碍及阻力时，能以适应功能吸收阻力，不会造成被加工件的损坏。再者，本实用新型的辅助装置配合一精密设计的夹具，以产品外型仿型制造，确保工件定位在精确位置。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种提高多轴机械手臂加工精度的辅助装置，是配合一靠模及刀具，对定位在靠模上待加工的工件进行切削加工，该辅助装置包括延伸体、夹持主轴及导柱，其特征是：

延伸体固定在多轴机械手臂的刀具固定端；用以夹持刀具的夹持主轴设置在延伸体的底平面，而刀具通过夹持主轴由马达驱动旋转；导柱则固定在延伸体的底平面处，其与刀具间具有一预定的距离；导柱抵靠在靠模的导引基准面上并随着刀具的切削位移而行进。

本实用新型的目的还可由以下技术手段来进一步实现：

前述的提高多轴机械手臂加工精度的辅助装置，随延伸体的位移而沿着靠模的导引基准面而滑移的导柱为一表面光滑且耐磨的圆柱体。

前述的提高多轴机械手臂加工精度的辅助装置，导柱与靠模的导引基准之间涂布有润滑油脂。

前述的提高多轴机械手臂加工精度的辅助装置，导柱的下区段处设置有滚轮，且滚轮抵靠在靠模的导引基准面上。

前述的提高多轴机械手臂加工精度的辅助装置，导引基准面为一平直面。

前述的提高多轴机械手臂加工精度的辅助装置，导引基准面为曲面。

本实用新型的优点是：由于在多轴装置手臂的刀具固定端固定有辅助装置，且辅助装置设有延伸体，延伸体的底平面设有用来夹持住刀具的夹持主轴，距离夹持主轴一预定距离处设有导柱。同时多轴机械手臂由一预先载入的微电脑程式控制而可执行各种复杂的动作，并将该动作呈现在刀具上。于加工过程中，导柱抵靠在靠模的导引基准面上，并随着刀具的切削位移而行进，这样就提高了多轴机械手臂的加工精度。因此加工面精度高于单由机械手臂操控所得的加工面的精度，其误差可从常用方法的±0.5mm提高至±0.1mm。

以下结合说明书附图及实施例，对本实用新型作进一步的说明。

附图说明：

图1是本实用新型第一实施例中，在一多轴机械手臂的前端装设有一延伸体的立体图；

图2是图1延伸体的局部放大立体图；

图3是本实用新型的辅助装置在配合靠模对定位在靠模上的待加工工件进行切削加工的立体图；

图4是本实用新型中以一刀具对待加工的工件进行铣刀加工时的动作示意图；

图5是本实用新型的另一实施例的立体图。

请参阅图1所示，为本实用新型第一实施例，在多轴机械手臂1的前端(即刀具固定端)装设有延伸体2的立体图，而图2为延伸体2的局部放大立体图。在图中，延伸所结合的加工刀具21为一铣刀。然而，该铣刀仅作为本实用新型的一较佳实施例说明，延伸体2亦有可能为其它结构形态，以配合各种加工刀具，以执行诸如切削、去毛边、焊接、装配、涂胶、喷漆、拆卸、输送、搬运、检验等各种任务及工作。

刀具21由夹持主轴22夹固定位在延伸体2的底平面位置，而夹持主轴22可受一设置在延伸体2顶平面的马达23所驱动，故马达23所产生的旋转动力可以通过夹持主轴22而驱动刀具21旋转，以对待加工的工件进行切削加工。在延伸体2的底平面后方位置处另固定有一导柱24，且导柱24与刀具21间具有一预定的适当距离。

图3是本实用新型的辅助装置在配合靠模3，以对定位在靠模3上的待加工工件5进行切削加工的立体图。于加工过程中，导柱24抵靠在靠模3的导引基准面4上，并随着刀具21的切削位移而行进，使刀具21于工件5的待加工面51切削出与导引基准面4相同的加工面，此即所谓的仿型切削加工，可以铣切出包括3D、2D等各种外形。

在本实用新型的第一实施例中，导柱24为一表面光滑且坚韧、耐磨的圆柱体，可随着延伸体2的位移而沿着靠模3的导引基准面4而滑移。此外导柱24与靠模3的导引基准面4之间亦可涂布有润滑油脂，以减少导柱24与该导引基准面4间的磨擦力及表面磨损，如此可使导柱24的滑移更为顺畅，并增加导柱24及导引基准面4的使用寿命。

图4为本实用新型以一刀具21对待加工的工件5进行铣切加工时的动作示意图。刀具21可为一多刃或单刃的刀具、或是砂纸/砂带装置，图中是引用一多刃刀具，其比单刃刀具在铣切时每一刃的进刀量较为平均且和缓，无论何种刀具在工作时均会以一适当动力驱动使其产生自转，以便将刀刃吃入欲切除的被加工物体中并配合一适当的移动而达到切削加工的目的，如以砂纸/砂带机加工则可达到研磨、抛光的目的。

由于刀具21与导柱24同设于延伸体2上的同一刚体上，故两者之间无相对位移且会同时朝同一个加工方向(图中箭头所指方向)前进，亦即该导柱24侦测出何种表面就会忠实地完全呈现在刀具21上，而在工件5的待加工面51切削出相同的表面。例如，导引基准面4若是一平直面，则刀具21就会将待加工面51铣切成一相同的平直表面。而在特殊的加工需求时，该导引基准面4亦可为特定的曲面。

又由于在实际的应用中，待加工面常常是非常不平整的，甚至某些被加工面常常会有硬度较高的区域，再者某些被加工材料本身也常有质地不均而脆硬不一的现象，在此种加工环境下若无一导柱24的依靠及不当的进刀速度和旋切速度，则会使刀具跳动而产生所谓的震刀现象，若产生此种现象自然无法保持加工精密度，严重时甚至会使刀具断裂。

本实用新型除了藉由上述的结构来提高加工精度外，更可在该多轴机械手臂的微电脑控制系统中设计一软性适应的功能，当刀具21遇到如上述等不可预期的原因而使切削量大增或进刀阻力增加时，多轴机械手臂1的微电脑控制系统会以适应功能吸收阻力，并进而能作出合理的适应指令而调整刀具的加工参数(例如切削转速、切削量和进刀速度)。

图5是本实用新型第二实施例立体图。在本实施例中，导柱24的下区段处设置有滚轮25，于加工过程中，滚轮25的轮面抵靠于靠模3的导引基准面4。藉由滚轮25，可减低导柱24直接在导引基准面4滑移时的磨擦力，这种实施例除可延长两者的使用寿命外，在无法上润滑油脂的使用情况下尤其有效。

以上已将本实用新型的较佳实施例加以说明，凡精于此项技艺者当可根据上述的说明作其它种种的改进，惟这些改变仍属于本实用新型的创作精神及所界定的专利范围中。

Claims (6)

1、一种提高多轴机械手臂加工精度的辅助装置，是配合一靠模及刀具，对定位在靠模上待加工的工件进行切削加工，该辅助装置包括延伸体、夹持主轴及导柱，其特征是：

延伸体固定在多轴机械手臂的刀具固定端；用以夹持刀具的夹持主轴设置在延伸体的底平面，而刀具通过夹持主轴由马达驱动旋转；导柱则固定在延伸体的底平面处，其与刀具间具有一预定的距离；导柱抵靠在靠模的导引基准面上并随着刀具的切削位移而行进。

2、如权利要求1所述的提高多轴机械手臂加工精度的辅助装置，其特征是随延伸体的位移而沿着靠模的导引基准面而滑移的导柱为一表面光滑且耐磨的圆柱体。

3、如权利要求2所述的提高多轴机械手臂加工精度的辅助装置，其特征是导柱与靠模的导引基准之间涂布有润滑油脂。

4、如权利要求1所述的提高多轴机械手臂加工精度的辅助装置，其特征是导柱的下区段处设置有滚轮，且滚轮抵靠在靠模的导引基准面上。

5、如权利要求1所述的提高多轴机械手臂加工精度的辅助装置，其特征是导引基准面为一平直面。

6、如权利要求1所述的提高多轴机械手臂加工精度的辅助装置，其特征是导引基准面为曲面。

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