CN211662470U - 一种机器人加工工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种机器人加工工具，包括复数个机械臂、基台、转动台、第一电动马达、第二电动马达、法兰、加工头；机械臂包括第一机械臂和第二机械臂；转动台一端与基台连接，另一端与第一电动马达连接；第一机械臂顶端部与第二电动马达连接，基端部与第一电动马达连接；第二机械臂基端部与第二电动马达连接，顶端部与加工头连接；加工头包括第一架台、第一可动体、第三电动马达、第一移动机构、第二架台、第三架台、第二可动体、第四电动马达、第二移动机构、加工部件、第五电动马达；第一可动体在其延长方向通过第三架台安装在第二架台上；加工部件安装在第五电动马达的输出轴上。

Description

一种机器人加工工具

技术领域

本实用新型涉及一种机器人加工工具。

背景技术

现有技术中，当工件需利用工业机器人进行高精度加工时，机器人的机械臂需要高精度的移动和旋转控制，不仅使加工位置数据以及加工状态的数据存储空间最大化，而且使机械臂进行高速运动控制是有困难的。特别需要说明的是，在实际进行加工位置以及加工状态的高精度示教时，会花费较多的时间和精力，而且数据的设定可能会在一定程度上影响设备的操作性能。

还有在设备的实际使用中，对工件的加工式样进行变更时，与工件的加工式样有关的加工位置数据以及加工状态数据的设定需要全部进行修改变更，在这些数据进行设定作业时，需要花费一定的时间和精力，并且也会影响到设备的操作性能，使加工效率下降，进而影响到实际生产。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的技术问题，提供一种机器人加工工具。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种机器人加工工具，用于加工工件，所述加工工具包括复数个摆动和旋转部分的机械臂、基台、转动台、第一电动马达、第二电动马达、法兰、设置在工业机器人头部的加工头；机械臂包括第一机械臂和第二机械臂；

所述转动台一端与基台连接，另一端与第一电动马达的输出轴连接；所述第一机械臂的顶端部与第二电动马达的输出轴连接，基端部与第一电动马达连接；所述第二机械臂的基端部与第二电动马达的输出轴连接，顶端部与加工头通过法兰安装在一起；

所述加工头包括第一架台、第一可动体、用于驱动第一可动体移动的第三电动马达、用于第一可动体沿左右方向进行往复移动的第一移动机构、第二架台、第三架台、第二可动体、用于驱动第二可动体移动的第四电动马达、用于第二可动体沿前后方向进行往复移动的第二移动机构、加工部件、第五电动马达；

所述第一架台设置在第二机械臂的延长线的正交方向；所述第一移动机构设置在第一架台上；所述第三电动马达设置在第一架台一端部；所述第一可动体设置在第一移动机构上；所述第一可动体在其延长方向通过第三架台安装在第二架台上；所述第二移动机构设置在第二架台上；所述第二可动体设置在第二移动机构上；所述第四电动马达设置在第二架台一端部；所述加工部件安装在第五电动马达的输出轴上。

本实用新型的有益效果是：结构设计合理，加工效率高，适用于高精度工件加工的场合；所述加工工具带有复数个摆动和旋转部分的机械臂，方便设定加工轨迹，根据自带的至少两根伺服轴可以单独做加工程序，使数据存储更加轻量化，并可以控制机械臂进行高速摆动及旋转，缩短加工时间，在工件的加工式样改变时，使得参数的修改更加的简易化，可以通过简单的参数变更来获得更高的效率。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述第一移动机构和第二移动机构为进给丝杠结构；所述第一移动结构包括第一导轨和第一进给丝杠，第一进给丝杠上设置有螺纹，所述第一可动体设置在第一进给丝杠上；所述第二移动机构包括第二导轨和第二进给丝杠，第二进给丝杠上设置有螺纹，所述第二可动体设置在第二进给丝杠上。

进一步，所述第一移动机构和第二移动机构为齿轮结构。

进一步，所述第一移动机构和第二移动机构为线性马达结构。

进一步，所述第一电动马达、第二电动马达、第三电动马达、第四电动马达为数值可控的伺服电机。

进一步，所述第一架台、第二架台上设置有伸缩盖。

进一步，所述加工头上的加工部件为刀具、切断工具、穿孔工具、激光输出头、超声波输出头中的至少一个。

进一步，所述加工头还包括用于收集切割屑的集尘部件、弹性垫片、集尘管道；所述集尘部件为圆筒状，其侧壁与集尘管道连通，其下端安装有与工件表面相接触的弹性垫片；所述加工部件贯穿集尘部件和弹性垫片。

采用上述进一步方案的有益效果是：实现第一可动体在左右方向进行往复移动，第二可动体在前后方向进行往复移动；根据工件的加工需要，更换加工头上的加工部件以及简易修改数据参数；能够收集加工部件加工时所产生的切割屑，并通过集尘管道排出到设备的外部进行回收，同时，保证切割屑不会飞散附着在工件或加工头上，避免加工环境受到污染。

附图说明

图1为本实用新型所述工业机器人的立体结构示意图；

图2为本实用新型所述加工头的立体结构示意图；

图3为本实用新型所述加工头如图2所示的箭头A所指方向的侧视图；

图4为本实用新型所述加工头如图2所示的箭头B所指方向的侧视图；

图5为本实用新型所述加工头移动到加工开始位置时的状态说明图；

图6为本实用新型所述加工头在平面方向上移动时进行毛边处理状态的说明图；

图7为本实用新型所述毛边处理加工时产生的切割屑被吸取时的说明图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、工业机器人，3、第一机械臂，5、第二机械臂，7、基台，9、转动台，11、第一电动马达，15、第二电动马达，17、法兰，19、加工头，21、工件，21a、毛边，23、第一架台，25、第一导轨，27、第一进给丝杠，29、第三电动马达，31、第一可动体，33、第二架台，35、第三架台，36、第二导轨，37、第二进给丝杠，39、第四电动马达，41、第二可动体，45、刀具，47、第五电动马达，49、集尘部件，50、弹性垫片，51、集尘管道，53、工作台，53a、支撑柱，54、切割屑。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例1

如图1～图7所示，本实施例所述一种机器人加工工具，主要用于加工放置在工业机器人1的正前方的工作台53上的工件21，工作台53上设置有多个支撑柱53a，工件21中心部的两侧以及后部放置在支撑柱53a的上方，通过吸附和夹爪将其固定在对应的位置上，所述加工工具安装在工业机器人1头部，包括复数个摆动和旋转部分的机械臂，例如第一机械臂3和第二机械臂5，相当于所述加工工具带有两根伺服轴，这也是多关节机器人的构成部分；加工工具还包括基台7、转动台9、第一电动马达11、第二电动马达15、法兰17、加工头19；

所述转动台9一端与基台7连接，另一端与第一电动马达11的输出轴连接；所述第一机械臂3的顶端部与第二电动马达15的输出轴连接，基端部与第一电动马达11连接，可绕水平方向的轴线旋转，即第一电动马达11以及第一机械臂3可以进行水平的回动及摆动；所述第二机械臂5的基端部与第二电动马达15的输出轴连接，顶端部与加工头19通过法兰17安装在一起；所述第二电动马达15以及第二机械臂5可进行旋转及摆动；所述加工头19通过无图示的电动马达来进行驱动控制；

所述加工头19包括第一架台23、第一导轨25、第一进给丝杠27、第三电动马达29、第一可动体31、第二架台33、第三架台35、第二导轨36、第二进给丝杠37、第四电动马达39、第二可动体41、刀具45、第五电动马达47、用于收集切割屑54的集尘部件49、弹性垫片50、集尘管道51；

所述第一架台23设置在第二机械臂5的延长线的正交方向(下文中称左右方向)；所述第一架台23上设置有用于第一可动体31沿左右方向进行往复移动的第一导轨25和第一进给丝杠27，所述第一进给丝杠27上设置有螺纹；所述第一可动体31设置在第一进给丝杠27上；所述第一架台23一端部设置有用于驱动第一可动体31移动的第三电动马达29；所述第一可动体31在其延长方向(下文中称前后方向)通过第三架台35安装在第二架台33上；所述第二架台33上设置有用于第二可动体41沿前后方向进行往复移动的第二导轨36和第二进给丝杠37，所述第二进给丝杠37上设置有螺纹；所述第二可动体41设置在第二进给丝杠37上；所述第二架台33一端部设置有用于驱动第二可动体41移动的第四电动马达39；所述刀具45安装在第五电动马达47的输出轴上；所述集尘部件49为圆筒状，其侧壁与集尘管道51连通，其下端安装有与工件21表面相接触的弹性垫片50；所述刀具45贯穿集尘部件49和弹性垫片50；

预先设定加工位置和各个电动马达的参数，即可在设定方向以及第一可动体31和第二可动体41的移动方向作为为坐标系的平面上进行移动；加工开始位置的数据基于驱动控制的基台7对应的第一机械臂3与第二机械臂5的摆动和旋转使得加工头19移动到工件21的加工开始位置；所述第三电动马达29和第四电动马达39是通过预先保存的切边加工位置，对加工头19进行定位控制，使得第一可动体31在左右方向移动，第二可动体41在前后方向移动，刀具45在工件21的周围边缘按设定的轨迹移动并进行切边加工。

实施例2

所述工件21为车用树脂制保险杠，使用刀具45对其周围形成的毛边21a进行去除加工的工序进行示例说明。

如图1所示，首先，将工件21放置在工作台53上进行固定，再驱动工业机器人1的第一电动马达11和第二电动马达15，第一机械臂3和第二机械臂5进行摆动和旋转使得加工头19到达加工位置，在工件21的边缘周围有多个加工位置。加工头19在实际开始加工时，是使用按钮来进行设定操作的，第一电动马达11和第二电动马达15会根据编码器的信号读取当前开始加工的初始位置，这个位置也是根据工业机器人1的直角坐标系来进行设定的。

在进行设定时，工件21周围有复数个加工位置，它们之间的设定间隔是在第一可动体31和第二可动体41的最大移动距离范围之内，并且在进行上述设定来修改各个加工位置时，最佳方法是直接进行数值的修改。

如图5和图6所示，加工开始位置：G1：第一位置；G2：第二位置；G3：第三位置；G4：第四位置。

在工件21被固定完成的状态下，按下加工开始的按钮，工业机器人1按照图示的状态驱动第一电动马达11和第二电动马达15在基于预先储存的开始位置数据的状态下开始工作，同时会驱动第一机械臂3和第二机械臂5进行摆动和旋转，使得加工头19移动到图5中的G1位置；第三电动马达29和第四电动马达39在通过加工头19控制模块的记忆储存下，对G1位置的切割加工状态进行驱动控制，第一可动体31在左右方向移动，第二可动体41在前后方向移动，第五电动马达39驱动控制刀具45在G1位置和G2位置之间进行移动加工，并在工件21的周围沿着设定的轨迹将毛边21a去除。

如图7所示，在进行切割加工时，通过驱动排气单元，使得集尘部件49内部形成负压，进而收集处理刀具45加工时所产生的切割屑54，并通过集尘管道51排出到设备的外部进行回收，同时，保证了切割屑54不会飞散附着在工件21或加工头19上，避免加工环境受到污染。

上述的工序是从G1位置到G2位置，工件21周围的毛边21a被除去后结束，从G2位置到G3位置、G3位置到G4位置的工序和上述工序相同。本实施例为使得加工头19可以正常移动到各个加工开始位置，刀具45可以在平面方向上进行移动加工，第一机械臂3和第二机械臂5会进行摆动与旋转来确保刀具45可以进行平面以及立体的高精度加工。

工业机器人1的控制单元模块在进行位置数据的存储时可以减少数据存储所使用的空间，同时也可以缩短加工时间。

实施例3

上述无图示的电动马达以及第一电动马达11、第二电动马达15、第三电动马达29、第四电动马达39为数值可控的伺服电机。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，在自动控制***中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性。

实施例4

所述第一架台23、第二架台33上设置有伸缩盖，以防止切割屑54附着在第一进给丝杠27和第二进给丝杠37上。

实施例5

所述加工头19上的加工部件不局限于刀具45这一种，还可以是切断工具、穿孔工具、激光输出头、超声波输出头，以满足切断加工、打孔加工以及激光加热，而打孔加工和切断加工需要超声波发生器的支持。

实施例6

使得第一可动体31和第二可动体41沿各个方向进行往复移动的机构不局限于进给丝杠结构，还可以是齿轮结构或者线性马达结构。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种机器人加工工具，用于加工工件(21)，其特征在于：所述加工工具包括复数个摆动和旋转部分的机械臂、基台(7)、转动台(9)、第一电动马达(11)、第二电动马达(15)、法兰(17)、设置在工业机器人(1)头部的加工头(19)；机械臂包括第一机械臂(3)和第二机械臂(5)；

所述转动台(9)一端与基台(7)连接，另一端与第一电动马达(11)的输出轴连接；所述第一机械臂(3)的顶端部与第二电动马达(15)的输出轴连接，基端部与第一电动马达(11)连接；所述第二机械臂(5)的基端部与第二电动马达(15)的输出轴连接，顶端部与加工头(19)通过法兰(17)安装在一起；

所述加工头(19)包括第一架台(23)、第一可动体(31)、用于驱动第一可动体(31)移动的第三电动马达(29)、用于第一可动体(31)沿左右方向进行往复移动的第一移动机构、第二架台(33)、第三架台(35)、第二可动体(41)、用于驱动第二可动体(41)移动的第四电动马达(39)、用于第二可动体(41)沿前后方向进行往复移动的第二移动机构、加工部件、第五电动马达(47)；

所述第一架台(23)设置在第二机械臂(5)的延长线的正交方向；所述第一移动机构设置在第一架台(23)上；所述第三电动马达(29)设置在第一架台(23)一端部；所述第一可动体(31)设置在第一移动机构上；所述第一可动体(31)在其延长方向通过第三架台(35)安装在第二架台(33)上；所述第二移动机构设置在第二架台(33)上；所述第二可动体(41)设置在第二移动机构上；所述第四电动马达(39)设置在第二架台(33)一端部；所述加工部件安装在第五电动马达(47)的输出轴上。

2.根据权利要求1所述一种机器人加工工具，其特征在于：所述第一移动机构和第二移动机构为进给丝杠结构；所述第一移动机构包括第一导轨(25)和第一进给丝杠(27)，第一进给丝杠(27)上设置有螺纹，所述第一可动体(31)设置在第一进给丝杠(27)上；所述第二移动机构包括第二导轨(36)和第二进给丝杠(37)，第二进给丝杠(37)上设置有螺纹，所述第二可动体(41)设置在第二进给丝杠(37)上。

3.根据权利要求1所述一种机器人加工工具，其特征在于：所述第一移动机构和第二移动机构为齿轮结构。

4.根据权利要求1所述一种机器人加工工具，其特征在于：所述第一移动机构和第二移动机构为线性马达结构。

5.根据权利要求1～4中任一所述一种机器人加工工具，其特征在于：所述第一电动马达(11)、第二电动马达(15)、第三电动马达(29)、第四电动马达(39)为数值可控的伺服电机。

6.根据权利要求1～4中任一所述一种机器人加工工具，其特征在于：所述第一架台(23)、第二架台(33)上设置有伸缩盖。

7.根据权利要求1所述一种机器人加工工具，其特征在于：所述加工头(19)上的加工部件为刀具(45)、切断工具、穿孔工具、激光输出头、超声波输出头中的至少一个。

8.根据权利要求1～4中任一所述一种机器人加工工具，其特征在于：所述加工头(19)还包括用于收集切割屑(54)的集尘部件(49)、弹性垫片(50)、集尘管道(51)；所述集尘部件(49)为圆筒状，其侧壁与集尘管道(51)连通，其下端安装有与工件(21)表面相接触的弹性垫片(50)；所述加工部件贯穿集尘部件(49)和弹性垫片(50)。

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