一種管件作業(yè)機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種管件作業(yè)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著自動(dòng)化裝備與機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，各種坐標(biāo)式機(jī)床、加工中心以及關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人相繼問(wèn)世，并逐漸形成了坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式兩類通用運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，在這兩類運(yùn)動(dòng)平臺(tái)末端連接不同作業(yè)頭，可完成各種各樣的作業(yè)任務(wù)。
[0003]但是，對(duì)于工件類作業(yè)對(duì)象，這兩類通用運(yùn)動(dòng)平臺(tái)存在以下缺點(diǎn):其一，實(shí)現(xiàn)整周作業(yè)的運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，需要三個(gè)以上自由度聯(lián)動(dòng)完成；其二，這兩類運(yùn)動(dòng)平臺(tái)采用空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)作業(yè)頭作業(yè)，因而需要預(yù)先知道工件輪廓的精確尺寸；其三，由于作業(yè)頭需要達(dá)到精確的空間位置，就要求這兩類運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的每個(gè)自由度都具有高的精度，因而造價(jià)高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提出一種管件作業(yè)機(jī)器人，不僅能夠?qū)Π寮颓孀鳂I(yè)，還能夠很好地適用于各類工件作業(yè)任務(wù)，包括中心線為空間形狀或封閉形狀的復(fù)雜工件，應(yīng)用于工件作業(yè)時(shí)，具有造價(jià)低、作業(yè)前只需明確工件中心線位置和輪廓形狀而無(wú)需知道工件輪廓精確位置、具有結(jié)構(gòu)緊湊、路徑規(guī)劃簡(jiǎn)單、對(duì)各自由度精度要求低、無(wú)控制耦合等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種管件作業(yè)機(jī)器人，包括具有XYZ軸自由度的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)；所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上設(shè)有L形桿、連接座、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模塊、伸縮機(jī)構(gòu)、伸縮臂基座、工作臂和工作頭，所述工作頭固定在所述工作臂；
[0007]所述L形桿的上端通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)置在所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，L形桿的下端通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模塊與所述連接座的一端連接，所述連接座的另一端與所述伸縮臂基座通過(guò)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模塊連接；所述伸縮機(jī)構(gòu)和工作臂設(shè)置在所述伸縮臂基座，所述工作臂在所述伸縮機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下可伸縮。
[0008]進(jìn)一步的:所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模塊包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)和減速器。
[0009]進(jìn)一步的:所述L形桿為中空結(jié)構(gòu)。
[0010]進(jìn)一步的:中空的所述L形桿由L形凹槽和L形蓋板兩者通過(guò)螺釘固定而成。
[0011]進(jìn)一步的，所述伸縮機(jī)構(gòu)包括上側(cè)導(dǎo)軌、下側(cè)導(dǎo)軌、上側(cè)滑塊、下側(cè)滑塊、工作頭基座、螺母、絲桿和絲桿動(dòng)力機(jī)構(gòu)；所述上側(cè)導(dǎo)軌和下側(cè)導(dǎo)軌安裝于所述伸縮臂基座，所述上側(cè)滑塊和下側(cè)滑塊分別沿所述上側(cè)導(dǎo)軌和下側(cè)導(dǎo)軌滑動(dòng)，所述工作頭基座同時(shí)固定安裝于所述上側(cè)滑塊和下側(cè)滑塊，所述螺母固定安裝于所述工作頭基座并與所述絲桿螺紋配合，所述絲桿動(dòng)力機(jī)構(gòu)安裝于所述伸縮臂基座并驅(qū)動(dòng)所述絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，所述工作臂安裝于所述工作頭基座。
[0012]進(jìn)一步的，所述伸縮機(jī)構(gòu)包括上側(cè)軌道、下側(cè)軌道、上側(cè)滑塊、下側(cè)滑塊、工作頭基座、連接塊、伸縮皮帶、伸縮皮帶動(dòng)力機(jī)構(gòu)和伸縮皮帶輪；所述上側(cè)軌道和下側(cè)軌道安裝于所述伸縮臂基座，所述上側(cè)滑塊和下側(cè)滑塊分別滑動(dòng)于所述上側(cè)軌道和下側(cè)軌道，所述工作頭基座同時(shí)安裝于所述上側(cè)滑塊和下側(cè)滑塊，所述工作頭基座通過(guò)所述連接塊與所述伸縮皮帶固定連接，所述伸縮皮帶套在所述伸縮皮帶輪，并在所述伸縮皮帶動(dòng)力機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)所述工作頭基座；
[0013]或者:所述伸縮機(jī)構(gòu)包括上側(cè)軌道、下側(cè)軌道、上側(cè)滑塊、下側(cè)滑塊、工作頭基座、連接塊、伸縮鏈條、伸縮鏈條動(dòng)力機(jī)構(gòu)和伸縮鏈輪；所述上側(cè)軌道和下側(cè)軌道安裝于所述伸縮臂基座，所述上側(cè)滑塊和下側(cè)滑塊分別滑動(dòng)于所述上側(cè)軌道和下側(cè)軌道，所述工作頭基座同時(shí)安裝于所述上側(cè)滑塊和下側(cè)滑塊，所述工作頭基座通過(guò)所述連接塊與所述伸縮鏈條固定連接，所述伸縮鏈條套在所述伸縮鏈輪，并在所述伸縮鏈條動(dòng)力機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)所述工作頭基座。
[0014]進(jìn)一步的，所述伸縮機(jī)構(gòu)包括上側(cè)軌道、下側(cè)軌道、上側(cè)滑塊、下側(cè)滑塊、工作頭基座、伸縮齒條、伸縮齒輪和伸縮齒輪動(dòng)力機(jī)構(gòu)；所述上側(cè)軌道和下側(cè)軌道安裝于所述伸縮臂基座，所述上側(cè)滑塊和下側(cè)滑塊分別滑動(dòng)于所述上側(cè)軌道和下側(cè)軌道，所述工作頭基座同時(shí)安裝于所述上側(cè)滑塊和下側(cè)滑塊，所述伸縮齒輪和伸縮齒輪動(dòng)力機(jī)構(gòu)安裝于所述伸縮臂基座，所述伸縮齒條固定安裝于所述工作頭基座，所述伸縮齒輪與所述伸縮齒條嚙合；
[0015]或者:所述伸縮機(jī)構(gòu)包括上側(cè)軌道、下側(cè)軌道、上側(cè)滑塊、下側(cè)滑塊、工作頭基座、伸縮齒條、伸縮齒輪和伸縮齒輪動(dòng)力機(jī)構(gòu)；所述上側(cè)軌道和下側(cè)軌道安裝于所述伸縮臂基座，所述上側(cè)滑塊和下側(cè)滑塊分別滑動(dòng)于所述上側(cè)軌道和下側(cè)軌道，所述工作頭基座同時(shí)安裝于所述上側(cè)滑塊和下側(cè)滑塊，所述伸縮齒輪和伸縮齒輪動(dòng)力機(jī)構(gòu)安裝于所述工作頭基座，所述伸縮齒條固定安裝于所述伸縮臂基座，所述伸縮齒輪與所述伸縮齒條嚙合。
[0016]進(jìn)一步的，所述伸縮機(jī)構(gòu)包括一條伸縮滑軌、一個(gè)伸縮滑塊、工作頭基座、伸縮絲桿和伸縮絲桿動(dòng)力機(jī)構(gòu)；
[0017]所述伸縮滑軌安裝于所述伸縮臂基座，所述伸縮滑塊滑動(dòng)于所述伸縮滑軌，所述伸縮絲桿安裝于所述伸縮臂基座并嚙合于所述工作頭基座設(shè)置的螺母，所述伸縮絲桿在所述伸縮絲桿動(dòng)力機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)所述工作頭基座移動(dòng)。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果:L形機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)減小了工件在工作臺(tái)上的安裝高度；L形機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得一次性完成整管加工路徑規(guī)劃更簡(jiǎn)單；其他自由度精度要求低，通過(guò)最末端的高精度工作臂補(bǔ)償即可；作業(yè)頭要與工件保持恒定力或距離控制時(shí)，以及力或距離采用其他特定控制規(guī)律時(shí)，只需對(duì)工作臂的伸縮實(shí)施自動(dòng)控制即可，其他自由度只是按照既定速度和坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)，并不參與自動(dòng)控制，即控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)與其他自由度無(wú)耦合，使得控制簡(jiǎn)單、可靠；
[0019]工作頭可適應(yīng)性裝夾成用于磨削、拋光、焊接、噴涂、鉆孔、鉚接等作業(yè)的加工工具，作業(yè)前只需明確管件中心線位置和輪廓的形狀而無(wú)需知道管件輪廓精確位置，具有實(shí)現(xiàn)繞管件整周作業(yè)運(yùn)動(dòng)所需自由度少、造價(jià)低、便于使用維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的立體圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型中伸縮機(jī)構(gòu)的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本實(shí)用新型中伸縮機(jī)構(gòu)的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4是本實(shí)用新型中伸縮機(jī)構(gòu)的實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5是本實(shí)用新型中伸縮機(jī)構(gòu)的實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6是本實(shí)用新型的工作原理示意圖。
[0026]其中:L形桿1，連接座2，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模塊3，伸縮臂基座4 ;
[0027]上側(cè)導(dǎo)軌401，下側(cè)導(dǎo)軌402，上側(cè)滑塊403，下側(cè)滑塊404，工作頭基座405，螺母406，絲桿407，絲桿動(dòng)力機(jī)構(gòu)408 ;上側(cè)軌道411，下側(cè)軌道412，上側(cè)滑塊413，下側(cè)滑塊414，連接塊416，伸縮皮帶417，伸縮皮帶動(dòng)力機(jī)構(gòu)418，伸縮皮帶輪419，伸縮齒條426，伸縮齒輪427，伸縮齒輪動(dòng)力機(jī)構(gòu)428 ;伸縮滑軌431，伸縮滑塊432，伸縮絲桿433，伸縮絲桿動(dòng)力機(jī)構(gòu)434 ；
[0028]工作臂5，工作頭6，工件7。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖并通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0030]如圖1所示，一種管件作業(yè)機(jī)器人，包括具有XYZ軸自由度的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)；所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上設(shè)有L形桿1、連接座2、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模塊3、伸縮機(jī)構(gòu)、伸縮臂基座4、工作臂5和工作頭6，所述工作頭6固定在所述工作臂5 ；
[0031]所述L形桿I的上端通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模塊3設(shè)置在所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，L形桿的下端通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模塊3與所述連接座2的一端連接，所述連接座2的另一端與所述伸縮臂基座4通過(guò)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模塊連接；所述伸縮機(jī)構(gòu)和工作臂5設(shè)置在所述伸縮臂基座4，所述工作臂5在所述伸縮機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下可伸縮。
[0032]本技術(shù)方案的工作原理:如圖6所示，B轉(zhuǎn)軸代表L形桿I，B轉(zhuǎn)軸通過(guò)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)置在具有XYZ三自由度的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，通過(guò)A、C兩個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)，使B轉(zhuǎn)軸軸線與工件7輪廓目標(biāo)作業(yè)點(diǎn)沿軸向的法線平行，通過(guò)XYZ三自由度運(yùn)動(dòng)使B自由度轉(zhuǎn)軸中心沿工件輪廓等距放大形狀運(yùn)行，通過(guò)B自由度旋轉(zhuǎn)，使工作臂5保持與輪廓表面垂直進(jìn)行作業(yè)；通過(guò)工作臂5的微量伸縮，可以控制工作頭6與工件7輪廓表面的距離或者接觸力保持恒定。
[0033]L形機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)減小了工件在工作臺(tái)上的安裝高度；L形機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得一次性完成整管加工路徑規(guī)劃更簡(jiǎn)單；其他自由度精度要求低，通過(guò)最末端的高精度工作臂補(bǔ)償即可；作業(yè)頭6要與工件保持恒定力或距離控制時(shí)，以及力或距離采用其他特定控制規(guī)律時(shí)，只需對(duì)工作臂的伸縮實(shí)施自動(dòng)控制即可，其他自由度只是按照既定速度和坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)，并不參與自動(dòng)控制，即控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)與其他自由度無(wú)耦合，使得控制簡(jiǎn)單、可靠。
[0034]所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)模塊3包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)和減速器。
[0035]所述L形桿I為中空結(jié)構(gòu)；L形桿的中空腔體內(nèi)可布電線及其它電子元器件；內(nèi)部走線，有效保護(hù)了重要且脆弱的電線及電子元器件等，也避免了電線或其它電子元器件對(duì)拋光過(guò)程的干擾；另外，中空構(gòu)造在保證足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度前提下，大大減輕了 L形桿的自重，擁有更尚的載荷比。
[0036]中空的所述L形桿I由L形凹槽和L形蓋板兩者通過(guò)螺釘固定而成；安裝和拆卸方便，便于內(nèi)部布線。
[0037]實(shí)施例1
[0038]如圖2所示，所述伸縮機(jī)構(gòu)包括上側(cè)導(dǎo)軌401、下側(cè)導(dǎo)軌402、上側(cè)滑塊403、下側(cè)滑塊404、工作頭基座405、螺母406