加工机器人及加工系统

专利2025-03-27  45


本技术涉及精密加工,尤其提供一种加工机器人及加工系统。


背景技术:

1、超精密加工技术是现代制造业的前沿技术,广泛应用于航空航天、光电子、精密仪器等领域。随着精密制造领域的快速发展,要求平台大范围运动的同时,要求平台能够高精度定位。

2、现有的单级驱动的运动平台可以实现高速、大行程运动,但是平台在定位精度和相应速度上有一定的局限性;同时,现有的微动平台可以实现相应迅速和高精度的定位性能,但是其运动范围通常被限制在微米级,活动范围有限,且调节不够灵活。因此,如何将单级驱动的运动平台与微动平台相结合,实现大行程、广范围及高精度的定位运动是当前精密制造领域亟需解决的问题。


技术实现思路

1、本技术实施例的目的提供一种加工机器人及加工系统,旨在解决现有的市面上的运动平台不能兼具大行程及高定位精度的问题。

2、为实现上述目的,本技术采用的技术方案是:

3、第一方面,本技术实施例提供了一种加工机器人,包括宏动装置及微动装置;所述宏动装置包括沿第一轴x方向呈间隔设置的基盘和连接盘,以及设于所述基盘与所述连接盘之间并绕所述第一轴x布设的若干组相并联的驱动组件,所述驱动组件的两端分别活动连接于所述基盘与所述连接盘上,各所述驱动组件均能够伸缩调节;所述微动装置包括主体、设于所述主体上的微动传动组件以及设于所述微动传动组件上的连接器;所述主体设于所述连接盘上以与所述各驱动组件相串联;所述微动传动组件用于驱动所述连接器于所述第一轴x、第二轴y、第三轴z中的任一方向上移动,所述第一轴x、所述第二轴y以及所述第三轴z两两相垂直。

4、本技术的加工机器人的有益效果在于:通过宏动装置与微动装置相串联并协同作业以驱动连接器活动;宏动装置的多个驱动组件相伸缩配合能够实现对连接器的多自由度以及较大行程的活动调节,即通过宏动装置能够实现较大范围的调节作业;通过微动装置能够对连接器的位置和姿态进行微调,从而进行高精度的调节定位作业。此外,微动装置通过微动传动组件能够实现对待加工工件于三维空间内调节,扩大了活动调节范围,增加调节精度;且将微动装置与宏动装置的各驱动组件相串联设置,结构精简且利于安装布置。

5、在一些实施例中,所述驱动组件包括直线模组以及设置于所述直线模组相对两端的万向节;位于所述直线模组其中一端的所述万向节与所述基盘相连接,位于所述直线模组另一端的所述万向节与所述连接盘相连接。

6、通过采用上述技术方案,驱动组件采用直线模组能够提供较大行程的位移,直线模组的两端通过万向节连接,驱动组件与基盘之间以及驱动组件与连接盘之间均具有较大范围的调节角度,调节灵活,不易受限。

7、在一些实施例中,所述直线模组包括连接台、设于所述连接台上的滑轨、滚珠丝杆组件以及通过所述滚珠丝杆组件与所述滑轨滑动配合的滑台;所述连接台以及所述滑台上分别连接有所述万向节;所述滚珠丝杆组件包括设于所述滑轨内的螺杆以及套设于所述螺杆上的螺套,所述滑台与所述螺套相连接;所述连接台上还设有电机,所述电机用于驱动所述螺杆绕轴转动。

8、通过采用上述技术方案,直线模组采用滚珠丝杆电机产品,具有很小的摩擦阻力以及高精度、可逆性和高效率的特点,适用于精密产品中。

9、在一些实施例中,所述电机以及所述滑轨均设置于所述连接台的同一侧,所述连接台背离所述滑轨的一侧上设有所述万向节;所述滑台上设有与所述滑台相垂直并与所述连接台相对的支板,所述支板背离所述连接台的一侧上设有所述万向节。

10、通过采用上述技术方案,连接台通过万向节与基盘连接,支板通过万向节与连接盘连接;控制滑台沿滑轨移动即可稳定驱使连接盘相对基盘移动。

11、在一些实施例中,所述驱动组件的数量为6个。

12、通过采用上述技术方案,通过设置6个驱动组件以实现对待加工工件在三维空间内于6个自由度内进行活动调节,能够在较大范围内灵活地调节待加工工件。

13、在一些实施例中,所述微动传动组件包括三组相互垂直的铰链传动组件,所述连接器通过三组所述铰链传动组件连接于所述主体上,其中一组所述铰链传动组件沿所述第一轴x方向布置;每组所述铰链传动组件包括用于与所述连接器相连接的第一铰链组件、设于所述主体上的第二铰链组件和驱动器,所述第二铰链组件与所述第一铰链组件相连接,所述驱动器用于驱动所述第二铰链组件移动。

14、通过采用上述技术方案,微动传动组件为并联型三维结构,且单个铰链传动组件为双铰链组件,结构稳定且调节精度更高;柔性铰链是采用材料的变形产生位移的特殊运动副,用于提供绕轴作复杂运动的有限角位移,具有无机械摩擦、无间隙等优点。

15、在一些实施例中,所述第一铰链组件包括与所述第一轴x相平行或垂直于所述第一轴x的第一柔性铰链;所述第二铰链组件包括支座以及设于所述支座的相对两端并用于与所述主体相连接的第二柔性铰链;所述第一柔性铰链的相对两端分别与所述支座和所述连接器相连接,且所述第一柔性铰链与对应的所述第二柔性铰链相垂直。

16、通过采用上述技术方案,支座的相对两端分别设置有第二柔性铰链,支座通过第二柔性铰链与主体相连接,主体与支座之间具有较好的结构稳定性;且致动器通过第二柔性铰链能够较好地驱动支座发生位移,支座与连接器通过第一柔性铰链联动,传动反馈迅速。

17、在一些实施例中,所述微动传动组件包括设于所述主体上的一级传动组件、设于所述一级传动组件上的二级传动组件以及设于所述二级传动组件上的三级传动组件;所述连接器设于所述三级传动组件上;所述一级传动组件用于驱使所述连接器于所述第一轴x方向移动,所述二级传动组件用于驱使所述连接器沿所述第二轴y或沿所述第三轴z中的一个方向移动,所述三级致动器用于驱使所述连接器沿所述第二轴y或所述第三轴z中的另一个方向移动。

18、通过采用上述技术方案,微动传动组件为串联型三维结构,一级传动组件、二级传动组件和三级传动组件依次连接,三者协同作业以驱动连接器移动。

19、在一些实施例中,所述一级传动组件包括设于所述主体上的一级支撑框和一级致动器以及设于所一级支撑框上的一级柔性铰链;所述二级传动组件包括与所述一级柔性铰链相连接的二级支撑框、设于所述二级支撑框上的二级柔性铰链和二级致动器;所述三级传动组件包括设于所述二级柔性铰链上的二级支撑框、设于所述二级支撑框上的三级柔性铰链和三级致动器;所述连接器设于所述三级柔性铰链上。

20、通过采用上述技术方案,一级支撑框、二级支撑框和三级支撑框层层嵌套连接,结构安装方便,并利于节省结构体积。

21、在一些实施例中,所述一级传动组件还包括连接于所述二级支撑框与所述一级致动器之间的传动件;所述一级致动器驱动所述传动件以带动所述二级支撑框相对所述一级支撑框沿所述第一轴x方向移动。

22、通过采用上述技术方案,一级致动器与二级支撑款沿第一轴x方向相间隔,通过在二级支撑框与一级致动器直接设置传动件起到良好的传动效果。

23、第二方面,本技术实施例提供了一种加工系统,包括机架、设于所述机架上的机床装置以及加工机器人;所述加工机器人的所述连接器用于安装待加工工件;所述机架上设有固定架,所述加工机器人设于所述固定架上并使所述待加工工件靠近于所述机床装置。

24、本技术的加工系统的有益效果在于:利用加工机器人的宏动装置对待加工机器人进行较大形成的活动调节;然后再利用微动装置对待加工机器人位置和姿态进行微调,微动装置的高精度能够补偿宏动装置的运动误差,从而实现降低整体的误差,提高加工精度。


技术特征:

1.一种加工机器人,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的加工机器人,其特征在于,所述驱动组件包括直线模组以及设置于所述直线模组相对两端的万向节;所述直线模组的其中一端的所述万向节与所述基盘相连接,所述直线模组的另一端的所述万向节与所述连接盘相连接。

3.根据权利要求2所述的加工机器人,其特征在于,所述直线模组包括连接台、设于所述连接台上的滑轨、滚珠丝杆组件以及通过所述滚珠丝杆组件与所述滑轨滑动配合的滑台;所述连接台以及所述滑台上分别连接有所述万向节;所述滚珠丝杆组件包括设于所述滑轨内的螺杆以及套设于所述螺杆上的螺套,所述滑台与所述螺套相连接;所述连接台上还设有电机,所述电机用于驱动所述螺杆绕轴转动。

4.根据权利要求3所述的加工机器人,其特征在于,所述电机以及所述滑轨均设置于所述连接台的同一侧,所述连接台背离所述滑轨的一侧上设有所述万向节;所述滑台上设有与所述滑台相垂直并与所述连接台相对的支板,所述支板背离所述连接台的一侧上设有所述万向节。

5.根据权利要求1所述的加工机器人,其特征在于,所述微动传动组件包括三组相互垂直的铰链传动组件,所述连接器通过三组所述铰链传动组件连接于所述主体上,其中一组所述铰链传动组件沿所述第一轴x方向布置;每组所述铰链传动组件包括用于与所述连接器相连接的第一铰链组件、设于所述主体上的第二铰链组件和驱动器,所述第二铰链组件与所述第一铰链组件相连接,所述驱动器用于驱动所述第二铰链组件移动。

6.根据权利要求5所述的加工机器人,其特征在于,所述第一铰链组件包括与所述第一轴x相平行或与所述第一轴x相垂直的第一柔性铰链;所述第二铰链组件包括支座以及设于所述支座的相对两端并用于与所述主体相连接的第二柔性铰链;所述第一柔性铰链的相对两端分别与所述支座和所述连接器相连接,且所述第一柔性铰链与对应的所述第二柔性铰链相垂直。

7.根据权利要求1所述的加工机器人,其特征在于,所述微动传动组件包括设于所述主体上的一级传动组件、设于所述一级传动组件上的二级传动组件以及设于所述二级传动组件上的三级传动组件;所述连接器设于所述三级传动组件上;所述一级传动组件用于驱使所述连接器于所述第一轴x方向移动,所述二级传动组件用于驱使所述连接器沿所述第二轴y或沿所述第三轴z中的一个方向移动,所述三级传动组件用于驱使所述连接器沿所述第二轴y或所述第三轴z中的另一个方向移动。

8.根据权利要求7所述的加工机器人,其特征在于,所述一级传动组件包括设于所述主体上的一级支撑框和一级致动器以及设于所一级支撑框上的一级柔性铰链;所述二级传动组件包括与所述一级柔性铰链相连接的二级支撑框、设于所述二级支撑框上的二级柔性铰链和二级致动器;所述三级传动组件包括设于所述二级柔性铰链上的二级支撑框、设于所述二级支撑框上的三级柔性铰链和三级致动器;所述连接器设于所述三级柔性铰链上。

9.根据权利要求8所述的加工机器人,其特征在于,所述一级传动组件还包括连接于所述二级支撑框与所述一级致动器之间的传动件;所述一级致动器驱动所述传动件以带动所述二级支撑框相对所述一级支撑框沿所述第一轴x方向移动。

10.一种加工系统,其特征在于,包括机架、设于所述机架上的机床装置以及如权利要求1-9任一项所述的加工机器人;所述加工机器人的所述连接器用于安装待加工工件;所述机架上设有固定架,所述加工机器人设于所述固定架上并使所述待加工工件靠近于所述机床装置。


技术总结
本申请涉及精密加工技术领域,提供一种加工机器人及加工系统,加工机器人包括宏动装置及微动装置;宏动装置包括沿第一轴X方向呈相对设置的基盘和连接盘,以及设于基盘与连接盘之间并绕第一轴X布设的若干组相并联的驱动组件,驱动组件的两端分别活动连接于基盘与连接盘上;微动装置包括主体、设于主体上的微动传动组件以及设于微动传动组件上的连接器;主体设于连接盘上以与各驱动组件相串联;微动传动组件用于驱动连接器于第一轴X、第二轴Y、第三轴Z中的任一方向上移动。通过微动装置与宏动装置相串联协同作业以驱动连接器活动;宏动装置和微动装置均能够实现连接器于三维空间内调节,扩大活动调节范围,增加调节精度。

技术研发人员:张国庆,宋磊,王畅
受保护的技术使用者:深圳大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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