[发明专利]一种机器人末端刀具补偿机构

说明书

本发明公开了一种机器人末端刀具补偿机构，包括整体转动板、导轨滑块、直线电机、电主轴安装件、高速主轴、丝杠螺母副、直线光栅，整体转动板安装在混联机器人五轴末端，替换原五自由度混联机器人的定位头中与高速主轴相连接的零件，并随五轴作旋转运动，直线电机磁板固定于整体转动板上，直线电机本体相对于磁板即整体转动板作直线往复运动，高速主轴通过电主轴安装件与直线电机本体相连，经导轨滑块副使高速主轴作准确的直线往复运动，直线光栅可以精确读取直线电机的位移量，并反过来控制直线电机的位移运动，因此通过对直线电机位移的精确控制，实现混联机器人末端装在刀具加工时在进给方向的补偿运动，效率高，系统动态响应快，控制简单。

技术领域

本发明涉及刀具补偿机构，尤其涉及一种机器人末端刀具补偿机构。

背景技术

混联机器人因其高刚度的优点被应用于加工大型复杂件，特别涉及船舶、航天和航空等领域。采用目前已有的混联机器人加工复杂零件时，依靠多个电机同时动作，实现机器人末端沿理想轨迹运动，加工则依靠机器人末端安装的高速主轴并配置刀具实现去除材料的铣削运动。相比串联机器人与并联机器人，混联机器人的运动控制算法更加的复杂，动态响应慢，单纯依靠机器人算法实现刀具铣削时的进给运动，便大大的降低了混联机器人的工作效率与工作时间，通过多轴联动实现加工的进给运动显然是存在缺陷的。现有的用于工件加工的五自由度混联机器人(如CN110053026A)，其加工工件是通过高速主轴末端安装的刀具实现的，主轴做高速回转运动，提供刀具的切削运动，而刀具的进给运动是通过混联机器人联动实现的，本身混联机器人的控制算法复杂，而且通过多轴联动实现刀具的进给运动显然不是一个合理的方法，并且混联机器人的动态响应慢。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种缩短了混联机器人加工时的动态响应时间和提高了加工效率的机器人末端刀具补偿机构。

本发明的一种机器人末端刀具补偿机构，包括整体转动板，所述的整体转动板包括前后平行间隔设置的前壁和后壁，在所述的前壁和后壁的底部、顶部以及右侧分别连接有底壁、顶壁和右壁，在所述的前壁的中间开有过孔，沿所述的过孔的外圆周方向的前壁上均匀间隔开有多个前壁安装孔；在所述的后壁上沿圆周方向均匀间隔开有多个后壁安装孔，所述的多个前壁安装孔用于与五自由度混联机器人中的轴接头通过穿过前壁安装孔的螺钉连接在一起，所述的后壁安装孔用于穿过螺栓与五自由度混联机器人五轴输出端固定相连；

在所述的整体转动板的顶壁的中间且沿整体转动板的长度方向固定有一个直线电机磁板，在所述的直线电机磁板前侧和后侧分别固定有一根导轨，两根导轨与直线电机磁板平行设置，在每根导轨上滑动连接有两个滑块，在位于前侧导轨外侧处的整体转动板的顶壁中间位置向下开有一个限位槽，一个沿宽度方向的纵截面为n形的直线电机固定板的前后侧壁的底部分别固定在前侧的两个滑块上以及后侧的两个滑块上，一个直线电机的本体固定在直线电机固定板的中间凹槽内且位于直线电机磁板上方，所述的直线电机固定板前壁的中间位置处的底壁向下延伸形成前后平行间隔设置的前侧的限位板和后侧的连接板，所述的限位板的下部插入限位槽设置且在限位槽内能够左右移动，所述的连接板穿过开在整体转动板顶壁上的顶壁槽插入位于整体转动板前壁和后壁之间的空腔设置，在所述的连接板上固定有一个螺母连接板，一个丝杠母的法兰固定在螺母连接板上，所述的丝杠母与丝杠的右侧通过丝杠螺母副连接，所述的丝杠的右侧固定在轴承中，所述的轴承固定在整体转动板的右壁的开孔中，在所述的丝杠穿过轴承的右端固定有一个制动器，所述的制动器右侧安装在制动器安装板上，所述的制动器安装板固定在整体转动板的右壁的外壁上；

一个光栅安装板固定在螺母连接板的左侧，光栅读头固连在所述的光栅安装板上，光栅尺贴在整体转动板顶壁底面上，所述的光栅尺位于光栅读头的正上方，光栅读头的通信线与控制直线电机的本体运动的驱动器连接；

一根电主轴安装件固定在直线电机固定板的顶面上，在所述的电主轴安装件的中间开有一个中间通孔，所述中间通孔的轴线方向与直线电机的运动方向相同，一个高速主轴固定在中间通孔中。

本发明的有益效果是: