[發明專利]一種四軌道龍門懸掛式雙機械臂協同加工系統

在審

• 申請號: 201610170697.6
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN105690379A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 袁烽;孟浩;張立名
• 申請（專利權）人: 同濟大學;上海一造建筑智能工程有限公司
• 主分類號: B25J9/12
• 分類號: B25J9/12;B25J18/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明主要涉及數控加工領域，具體是一種四軌道龍門懸掛式雙機械臂協同加工系統。

背景技術

目前的機器人加工系統多為固定式機械臂生產線，機械臂固定于流水線兩側，多機械臂協作完成工作，這種系統的優勢在于在工序固定的情況下工作效率高，經濟性較好，而缺陷在于工作范圍限制較大，且一旦工序產生改變，這種固定系統的調整余地較小，調整較麻煩。目前也有軌道式機器人，但大多軌道式機械臂都是將軌道固定于地面上，且多為單軌道系統。固定在地面上的單軌道系統占用空間較大，占用了較多的機械臂加工臺面的范圍。

總體來說，目前已有的機械臂工作系統不足之處有：（1）固定式機械臂系統靈活性較為有限，工序變化較大時由于工作范圍非常固定導致能做出的調整有限；（2）單軌道機器人系統由于固定在地面上的軌道較大，占掉了很多機械臂的加工范圍。

發明內容

本發明的目的在于提出一種多軌道龍門懸掛式雙機械臂協同加工系統，可以實現機械臂在一個較大范圍的三維空間里進行工作，且可以方便的與其他機器人協同工作。

本發明提出的多軌道龍門懸掛式雙機械臂協同加工系統，由兩臺六軸機械臂與外部軌道系統組成，其中：

外部軌道系統包括兩根X軸軌道1，一根Y軸軌道2和兩根Z軸軌道3，兩根X軸軌道平行排布，安裝于鋼柱上，每要X軸軌道1上安裝有X軸拖鏈7，Y軸軌道2側面托架10上對稱安裝有兩根Y軸拖鏈8，每根Z軸軌道3上安裝有Z軸拖鏈9。兩根Z軸軌道分別通過兩個十字軌道連接器11固定于Y軸軌道2上，Y軸軌道2兩端通過滑動牛腿12分別安裝于兩根X軸軌道1一端上；Y軸軌道2的兩端分別安裝有X軸伺服蝸輪蝸桿減速電機6，所述X軸伺服蝸輪蝸桿減速電機6用于控制Y軸軌道2在兩根X軸軌道上滑動；兩個十字軌道連接器11與Y軸軌道2連接處分別安裝有Y軸伺服蝸輪蝸桿減速電機5，用于控制兩個Z軸軌道3在沿Y軸軌道2的滑動；兩個十字軌道連接器11與Z軸軌道3連接處安裝有Z軸伺服蝸輪蝸桿減速電機4，用來控制Z軸軌道3在豎直方向上的移動；兩臺六軸機械臂13以倒掛的形式分別固定于兩個Z軸軌道3的下方。

本發明中，所述六軸機械臂13的型號可依據實際情況進行選擇。

本發明的工作過程如下：

本發明是運用六軸機械臂配合多軌道系統進行超出固定式機械臂工作范圍的大尺寸加工作業。在進行加工作業之前，首先需設定兩臺六軸機械臂13其中任意一臺機械臂為主機械臂，則另一臺為仆機械臂，主機械臂的六軸配合外部軌道系統可以實現以任意姿態移動至該加工系統內的任意一點，仆機械臂則配合主機械臂完成加工工作。在進行加工作業時，預設好機械臂的加工工序后，通過針對本系統定制的多軸機械臂動作優化軟件生成機器人動作控制程序，將控制程序輸入至本系統中，即可開始高精度大范圍的加工工作。

本發明的有益效果在于：1.將六軸機械臂的運動范圍大大擴大，一般的工業六軸機械臂運動半徑為1.2米至1.8米，而在本系統中，借助外部軌道系統，機械臂的運動范圍可以在Y軸軌道方向達到5-8米，Z軸軌道方向達到3-5米，X軸軌道方向理論上可以無限延伸；2.將六軸機械臂懸掛在外部軌道系統上，可以將地面的加工場地全部留出來，大大擴大了加工平臺的范圍。3.本發明為開放的加工系統，可以依據加工需求在機械臂上安裝不同的加工工具，可以適應不同的加工方法，包括銑削、焊接、堆垛和大尺寸三維打印等；4.本發明為雙機械臂協同工作，可以完成復雜的協同加工工作，如空間金屬彎折等。

附圖說明

圖1為本發明的角度一軸測圖。

圖2為本發明的角度二軸測圖。

圖中標號：1為X軸軌道；2為Y軸軌道；3為Z軸軌道；4為Z軸伺服蝸輪蝸桿減速電機；5為Y軸伺服蝸輪蝸桿減速電機；6為X軸伺服蝸輪蝸桿減速電機；7為X軸拖鏈；8為Y軸拖鏈；9為Z軸拖鏈；10為托架；11為十字軌道連接器；12為滑動牛腿；13為六軸機械臂。

具體實施方式

下面結合附圖進一步說明本發明。

實施例１：

如圖1和圖2所示本發明由兩個六軸工業機械臂13和外部軌道系統組成，外部軌道系統由兩根X軸軌道1，一根Y軸軌道2和兩根Z軸軌道3組成，各個軌道的移動通過各個軌道的伺服蝸輪蝸桿減速電機完成。兩根X軸軌道平行排布，安裝于鋼柱上，每根軌道上都帶有齒條并配有拖鏈用于安裝纜線，包括安裝于兩根X軸軌道1上的兩根X軸拖鏈7，安裝于Y軸軌道2側面托架10上的兩邊兩根Y軸拖鏈8，以及安裝于兩根Z軸軌道3上的Z軸拖鏈9。兩根Z軸軌道通過兩個十字軌道連接器11固定在Y軸軌道2上，Y軸軌道2兩端通過滑動牛腿12分別安裝于兩根X軸軌道1上。兩個X軸伺服蝸輪蝸桿減速電機6位于Y軸軌道2的兩端，用于控制Y軸軌道2在兩根X軸軌道上滑動。兩個Y軸伺服蝸輪蝸桿減速電機5分別位于兩個十字軌道連接器11與Y軸軌道2連接處，用于控制兩個Z軸軌道3在沿Y軸軌道2的滑動。兩個Z軸伺服蝸輪蝸桿減速電機4分別位于兩個十字軌道連接器11與Z軸軌道3連接處，用來控制Z軸軌道3在豎直方向上的移動。兩臺六軸機械臂13以倒掛的形式分別固定于兩個Z軸軌道3的下方。機械臂的型號可依據實際情況進行選擇。本發明在開始工作時，首先需要依據加工工具，使用為本系統定制的多軸機械臂動作優化軟件來生成機器人動作控制程序，將程序輸入至本系統中并開始運行，首先是外部軌道系統開始運行，依據控制程序中設定的坐標將外部軌道移動到目標位置，即加工區域，到達加工區域后，控制程序會對外部軌道系統的運動范圍做一定限制，以減少機械臂自重導致外部軌道形變所帶來的微小誤差。外部軌道系統加工范圍確定后，主機械臂開始加工工作，同時仆機械臂依據加工需求予以配合，直至加工工序完成。