[發(fā)明專利]一種機器人螺旋銑孔銑刀偏心量在線測控裝置及測控方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110320562.4
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113172477B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 單以才;張磊;劉強;閻舜;宋翔
• 申請（專利權(quán)）人: 南京曉莊學院
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09
• 代理公司: 南京北辰聯(lián)和知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32350
• 代理人: 于忠洲

本發(fā)明公開了一種機器人螺旋銑孔銑刀偏心量在線測控裝置及測控方法，其中測控裝置包括柱型楔塊、微距激光測距傳感器、無線通信模塊以及控制器模塊；柱型楔塊固定在偏心主軸的端面中心處，在偏心主軸的前端偏心位置處通過夾持鎖定機構(gòu)安裝有銑刀；微距激光測距傳感器指向柱型楔塊的被測端面。該機器人螺旋銑孔銑刀偏心量在線測控裝置及測控方法利用微距激光測距傳感器與柱型楔塊的配合，能夠根據(jù)測量的距離值間接計算出偏心主軸相對公轉(zhuǎn)殼體的旋轉(zhuǎn)角度θ，并計算獲得銑刀實時偏心量e，且微距激光測距傳感器與柱型楔塊能夠安裝在銑孔執(zhí)行器的后端，不會影響機器人螺旋銑孔的加工操作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種偏心量在線測控裝置及其測控方法，尤其是一種機器人螺旋銑孔銑刀偏心量在線測控裝置及測控方法。

背景技術(shù)

機器人螺旋銑孔以其制孔范圍大、加工效率高等優(yōu)勢，在提高大型工件制孔品質(zhì)和效率的方面具有廣闊的應(yīng)用前景。由于機器人本體的弱剛性、低承載等特性，這使其對銑孔執(zhí)行器整機性能要求特別高。機器人螺旋銑孔時，銑刀瞬時偏心量調(diào)節(jié)是一個尤為關(guān)鍵的工序環(huán)節(jié)，其調(diào)節(jié)機構(gòu)及方法不僅會影響螺旋銑孔的加工精度，還將決定銑孔執(zhí)行器的組成結(jié)構(gòu)和整機重量。

目前，機器人螺旋銑孔刀具偏心量調(diào)節(jié)，從調(diào)節(jié)原理可分為兩類：一類采用雙偏心套筒原理，通過改變內(nèi)外偏心套筒相對轉(zhuǎn)角實現(xiàn)偏心量調(diào)整；一類將主軸通過垂直軸線的直線運動裝置布置在公轉(zhuǎn)機構(gòu)上，通過直線運動裝置調(diào)整偏心量。從控制方式來看，機器人螺旋銑孔刀具偏心量調(diào)節(jié)又可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制。通過檢索發(fā)現(xiàn)，機器人螺旋銑孔執(zhí)行器多采用雙偏心套筒，進行銑刀偏心量調(diào)節(jié)，這種偏心調(diào)節(jié)方案的調(diào)節(jié)可靠性和工作穩(wěn)定性均很好，但為了簡化執(zhí)行器結(jié)構(gòu)、降低整機重量，卻又多采用開環(huán)控制方式。由于螺旋銑孔執(zhí)行器組合結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，導(dǎo)致采用開環(huán)控制方式的銑刀偏心量調(diào)節(jié)精度難以達到待制孔的加工精度要求?，F(xiàn)有中國專利CN201510304427.5、201910452553.3、201910453475.9分別提供了一種螺旋銑孔刀具偏心量檢測方案，使刀具偏心調(diào)節(jié)精度得到了有效控制。但把上述三個專利應(yīng)用于機器人螺旋銑孔時，卻存在一些共性問題：進行刀具偏心量檢測時，若是采取檢測裝置離線存放，必須現(xiàn)場將檢測裝置安裝于銑孔執(zhí)行器前端，會影響機器人螺旋銑孔的加工效率；若是采取檢測裝置在線安裝，由于檢測裝置位于銑孔執(zhí)行器前端，會影響機器人螺旋銑孔的加工操作。

可見，上述因素在一定程度上阻礙了機器人螺旋銑孔的普及應(yīng)用。為了加速機器人螺旋銑孔的應(yīng)用推廣，有必要基于機器人螺旋銑孔平臺，結(jié)合其作業(yè)流程和特點，開發(fā)一套銑刀瞬時偏心量在線測控裝置及測控方法。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：提供一種機器人螺旋銑孔銑刀偏心量在線測控裝置及測控方法，能夠?qū)C器人螺旋銑孔銑刀的偏心量進行在線測控，且安裝在銑孔執(zhí)行器的后端，不會影響機器人螺旋銑孔的加工操作。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的機器人螺旋銑孔銑刀偏心量在線測控裝置，包括柱型楔塊、微距激光測距傳感器、無線通信模塊以及控制器模塊；

柱型楔塊用于固定安裝在銑孔執(zhí)行器的偏心主軸的端面中心處，在偏心主軸的前端偏心位置處通過夾持鎖定機構(gòu)安裝有銑刀；微距激光測距傳感器指向柱型楔塊的被測端面，且微距激光測距傳感器的指向與偏心主軸的中心軸線相平行；柱型楔塊的被測端面設(shè)置為斜坡面；微距激光測距傳感器與無線通信模塊電連接，無線通信模塊與控制器模塊的無線通信單元無線通信連接；控制器模塊的輸出端用于與銑孔執(zhí)行器的偏心驅(qū)動電機電連接，由偏心驅(qū)動電機驅(qū)動偏心主軸旋轉(zhuǎn)，從而調(diào)節(jié)銑刀的偏心量。

作為測控裝置的進一步限定方案，在偏心主軸的端面中心處設(shè)置有中心凹槽，并在中心凹槽內(nèi)嵌入安裝有軸端板；在軸端板的中心處垂直設(shè)置有制動軸；在柱型楔塊的中心處設(shè)置有中心孔，柱型楔塊固定安裝在軸端板上，制動軸貫穿中心孔；偏心主軸旋轉(zhuǎn)式安裝在公轉(zhuǎn)殼體的偏心位置處，并在公轉(zhuǎn)殼體的后端安裝有后端蓋；微距激光測距傳感器以及無線通信模塊均安裝在后端蓋內(nèi)；在后端蓋上固定安裝有與控制器模塊電連接的電磁制動器；制動軸的端部伸入電磁制動器內(nèi)，由電磁制動器對制動軸進行制動控制。