[实用新型]一种机器人化螺旋制孔系统

说明书

技术领域

本实用新型设计一种螺旋制孔系统，尤其是一种机器人化的螺旋制孔系统，属于工控领域。

背景技术

机器人化自动制孔系统以其自动化、柔性化、高精度、造价低等优势，成为了航空、航天、造船、汽车等大型装配领域发展智能制孔设备的首先。由于钻削制孔是一种定尺寸制孔方法，对于高精度连接孔它需要采取钻孔、扩孔、铰孔等组合工序，大量换刀环节将严重影响制孔效率。尤其随着钛合金、铝合金、碳纤维复合材料等难加工材料的应用越来越广，传统钻孔因其过大制孔轴向力，极易导致此类材料工件的制孔缺陷。因此，如何提升机器人化自动制孔系统的加工效率和制孔质量，已成为机器人化自动制孔系统在上述大型装配领域应用推广中必须首要解决的技术问题。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是现有的机器人化钻孔系统存在制孔轴向力大、制孔孔径小以及加工效率低等问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种机器人化螺旋制孔系统，包括四自由度串联机器人、终端制孔单元以及系统控制器；

四自由度串联机器人包括矩形框底座、托板、立柱、大臂以及小臂；矩形框底座的两条长度边框的相对内侧均设有纵向齿条，两条长度边框的上侧面均设有纵向导轨；托板的底面设有两条底面滑槽，两条底面滑槽分别嵌于两条纵向导轨上，并可沿两条纵向导轨来回滑动；托板的四个顶角处分别设有一个纵向驱动电机，纵向驱动电机的输出轴上设有驱动齿轮，驱动齿轮与对应位置处的纵向齿条相啮合；立柱竖直安装在托板的顶部，立柱的顶部竖直设有一个水平转动电机，水平转动电机的输出轴上设有水平转动关节；水平转动关节的顶部水平设有一个大臂驱动电机，大臂的一端垂直安装在大臂驱动电机的输出轴上，大臂驱动电机驱动大臂在竖直面内摆动；大臂的另一端设有小臂驱动机构，小臂的连接端通过摆动轴摆动式安装在大臂的另一端上，小臂驱动机构驱动小臂绕摆动轴在竖直面内摆动；

终端制孔单元包括三杆并联机构、螺旋制孔机构和法矢检测机构；

三杆并联机构包括动平台、定平台、第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆以及第三电动伸缩杆；定平台的后侧面固定安装在小臂的对接安装端上；第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆以及第三电动伸缩杆的底端均通过虎克铰链等弧度安装在定平台前侧面的圆周边缘上；第一 电动伸缩杆上装有驱动其活动杆伸缩运动的第一驱动电机；第二电动伸缩杆上装有驱动其活动伸缩杆运动的第二驱动电动；第三电动伸缩杆上装有驱动其活动伸缩杆运动的第三驱动电机；第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆以及第三电动伸缩杆的三根活动杆顶端均通过球形铰链安装在动平台后侧面的圆周边缘上；

螺旋制孔机构包括公转电机、圆筒形的公转壳体、圆柱形的自转电机、公转半径调节电机、蜗杆以及蜗轮；公转电机上设有公转减速装置，公转减速装置的输出轴上设有公转驱动齿轮；公转壳体垂直穿过动平台的中心孔，并转动式安装在动平台上；公转壳体的外圆周上设有一圈公转齿圈，公转齿圈与公转驱动齿轮相啮合；自转电机的顶端对接有圆柱形的自转减速装置，且自转电机的轴心线与自转减速装置的轴心线位于同一轴线上；自转电机和自转减速装置通过两个内轴承转动式安装在公转壳体内；自转减速装置的输出轴向前伸出公转壳体外，且自转减速装置的输出轴偏离其轴心线；自转减速装置的输出轴上设有刀杆，刀杆上装有刀具；自转电机的尾端设有向后伸出公转壳体后端盖的公转半径调节轴，公转半径调节轴上设有蜗轮；公转半径调节电机安装在公转壳体的后端盖上，蜗杆分别通过前支撑座和后支撑座安装在公转壳体的后端盖上；蜗杆与公转半径调节电机的输出轴同轴传动；蜗杆与蜗轮相啮合；

法矢检测机构包括垂直安装在动平台前侧面上的第一光距传感器、第二光距传感器以及第三光距传感器；第一光距传感器、第二光距传感器以及第三光距传感器位于同一圆周上，且相邻两个之间的弧度相等；

系统控制器分别与纵向驱动电机、水平转动电机、大臂驱动电机、小臂驱动机构、第一驱动电机、第二驱动电动、第三驱动电机、公转电机、自转电机、公转半径调节电机、第一光距传感器、第二光距传感器以及第三光距传感器相连。