一種用于磨削加工的新型3p3r機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]此發明涉及一種用于磨削加工的新型3P3R機器人，屬于磨削加工設備領域。
技術背景
[0002]當前，在航空和航天葉片、汽輪機葉片、水輪機葉片、風車葉片、鈦合金人造關節、潔具、數碼家電和文體用品等制造領域，產品的曲面越來越復雜，精確程度要求越來越高，傳統的機械加工及手工操作已不能滿足要求。
[0003]—方面，國外擁有5軸CNC磨削拋光中心，且對我國實施技術封鎖。與通用工業機器人相比，5軸CNC磨削拋光中心不足之處表現在:柔性低，不適合當前各種復雜曲面磨削加工的現狀；加工成本高，工件的磨削質量嚴重依賴操作者的操作水平和經驗。這些不足限制了 5軸CNC磨削拋光中心在復雜曲面加工中的普及。
[0004]另一方面，通用工業機器人，由于絕對定位精度有限、靈活工作空間局限和操作臂剛度低等三大原因，僅適合于大輪廓、平坦曲面和軟材質工件等較低精度的曲面磨削加工。
【發明內容】
[0005]鑒于上述技術背景，本發明提出了適合于曲面磨削加工的3P3R磨削機器人操作臂的新構型，主要解決傳統磨削加工機器人對磨削加工的兩個難點，使其具有人力磨削的靈巧性和柔順性，也具有機床的剛性精密定位性能。另外，還解決了在磨削加工中不能適應復雜曲面加工，擺脫了復雜曲面加工主要靠人力的現狀。
[0006]本發明的目的是通過下列技術方案實現的:本發明主要包括六個關節，第一關節實現末端延X軸平移運動，第二關節實現末端延Y軸平移運動，第三關節實現末端延Z軸平移運動，彼此正交的第四關節、第五關節和第六關節通過各自的360。旋轉實現末端的姿態調整。工件則裝卡在機器人末端。前三個關節均采用交流伺服電機直驅帶動滾珠絲杠傳動，由直線導軌導向，后三個關節均由電機帶動轉盤轉動。
[0007]本發明3P3R機器人的優點在于:具有移動關節行程大、傳動環節短；回轉關節結構緊湊、操作臂剛度大；整體定位精度高、姿態空間大等突出優點。對于提升我國打磨制造業的裝備水平，突破復雜曲面材料難以加工的加工工藝，具有極大的推動作用，尤其是在提升航空和航天葉片、汽輪機葉片、水輪機葉片、風車葉片、鈦合金人造關節、潔具、數碼家電和文體用品等制造領域、高端模具領域涉及的復雜曲面精密加工和深度加工具有深遠意義。
【附圖說明】
[0008]圖1是本新型3P3R機器人的整體結構三維視圖；
圖2是本新型3P3R機器人的整體結構側視圖；
圖3是本新型3P3R機器人機械臂局部視圖。
【具體實施方式】
[0009]請參閱圖1-圖3，本發明包括六個關節，第一關節固連在機器人底座(104)箱體上，由交流伺服電動機(101)驅動滾珠絲杠(102)完成沿X軸方向的平移運動，并由導向軌(103)進行導向，來滿足機器人對X軸方向的進給加工。第二關節也固連在機器人底座
(104)上，由交流伺服電動機(201)驅動滾珠絲杠(202)完成沿Y軸方向的平移運動，并由導向軌(203)進行導向，來滿足機器人對Y軸方向的進給加工。第三關節固連在機器人豎直箱體(302)上，由交流伺服電動機(301)驅動滾珠絲杠(303)完成沿Z軸方向的平移移動，并由導向軌(304)進行導向，來滿足機器人對Z軸方向的進給加工。第四關節固連在機器人豎直箱體(302)上，由交流伺服電動機(401)驅動轉盤(402)且轉盤可以實現360度整圈回轉。第五、六關節采用和第四關節同樣的由交流伺服電動機(501)和(601)驅動轉盤(502)和(602)的驅動方式。上述六個關節即保證加工行程又保證加工姿態空間大，并且平移關節采用箱體結構，提高了機器人的結構剛性，滿足對軟材質和硬材質零件的打磨加工。
【主權項】
1.一種用于磨削加工的新型3P3R機器人，其特征在于，該機器人采用箱體設計。2.一種用于磨削加工的新型3P3R機器人，其特征在于，該機器人手臂采用直角坐標的平移構型和回轉構型相結合的方式，前三個為彼此正交的平移關節，后三個為彼此正交，且可360度回轉的關節。3.一種用于磨削加工的新型3P3R機器人，其特征在于，電機與輸出軸之間通過精密行星齒輪減速器或精密諧波減速器傳動。4.根據權利要求1所述的新型3P3R機器人，其特征在于，包括底座(104)和升降臺(302)，均采用空心箱體設計，提高了機器人的整體剛性。5.根據權利要求2所述的新型3P3R機器人，其特征在于，包括六個由交流伺服電機驅動的3個平移關節和3個回轉關節，擴展了機器人的工作空間和靈活磨削的姿態空間。6.根據權利要求2所述的新型3P3R機器人的關節，其特征在于，前三個關節由交流伺服電機驅動滾珠絲杠傳動，由直線導向軌道導向，分別來完成沿X、Y、Z軸的平移運動，后三個關節由交流伺服電機驅動轉盤來完成磨削方向的調整且可以實現360度整圈回轉，擴大了機器人的姿態空間。7.根據權利要求3所述的新型3P3R機器人，其特征在于，交流伺服電機與輸出軸之間通過精密行星輪減速器或精密諧波減速器后直接傳動，降低輸入電機的額定功率，輸入齒輪誤差對傳動的影響，提高機器人的打磨加工精度。
【專利摘要】本發明特提出了一種新型3P3R磨削機器人，該磨削機器人具有人工磨削的靈巧性和柔順性，亦具有機床的剛性精密定位性能。該機器人第一關節實現末端延X軸平移運動，第二關節實現末端延Y軸平移運動，第三關節實現末端延Z軸平移運動,彼此正交的第四關節、第五關節和第六關節通過各自的360。旋轉實現末端的姿態調整，工件則裝卡在機器人末端。前三個關節均采用交流伺服電動機直驅帶動滾珠絲杠，由直線導軌導向，后三個關節均由電動機帶動轉盤轉動。該磨削機器人系統結構簡單且剛性強，克服了傳統臂式機器人剛性弱和精度低的問題，能夠實現具有各種復雜曲面特征的工件磨削和拋光加工。
【IPC分類】B24B19/08, B24B27/00, B24B19/14
【公開號】CN105014507
【申請號】CN201410155084
【發明人】李德軍
【申請人】北京華航唯實機器人科技有限公司
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2014年4月18日