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专利号: 2021103205624
申请人: 南京晓庄学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种机器人螺旋铣孔铣刀偏心量在线测控装置,其特征在于:包括柱型楔块(1)、微距激光测距传感器(2)、无线通信模块(3)以及控制器模块(4);

柱型楔块(1)用于固定安装在铣孔执行器(20)的偏心主轴(202)的端面中心处,在偏心主轴(202)的前端偏心位置处通过夹持锁定机构安装有铣刀(201);微距激光测距传感器(2)指向柱型楔块(1)的被测端面,且微距激光测距传感器(2)的指向与偏心主轴(202)的中心轴线相平行;柱型楔块(1)的被测端面设置为斜坡面;微距激光测距传感器(2)与无线通信模块(3)电连接,无线通信模块(3)与控制器模块(4)的无线通信单元无线通信连接;控制器模块(4)的输出端用于与铣孔执行器(20)的偏心驱动电机(205)电连接,由偏心驱动电机(205)驱动偏心主轴(202)旋转,从而调节铣刀(201)的偏心量;

夹持锁定机构包括刀杆对接轴(214)、制孔驱动电机(211)、四根锁定螺柱(218)、同步环(221)以及两根锁定柱(226);在偏心主轴(202)的前端偏心位置处设置有旋转安装轴孔(213),刀杆对接轴(214)的后端通过两个安装轴承(210)旋转式安装在旋转安装轴孔(213)内;制孔驱动电机(211)安装在旋转安装轴孔(213)内,且制孔驱动电机(211)的输出轴端部与刀杆对接轴(214)的后端相对接安装;在刀杆对接轴(214)的前端面中心处设置有刀具插孔(217),铣刀(201)的后端插装在刀具插孔(217)中;在铣刀(201)的插入端端面上设置有矩形凹槽(236),在刀具插孔(217)的孔底部设置有矩形凸块(238),且矩形凸块(238)嵌入矩形凹槽(236)内;在刀杆对接轴(214)的前端圆周面上设置有四个与刀具插孔(217)垂直连通的锁紧螺纹孔(212),且四个锁紧螺纹孔(212)位于同一圆周的四等分点处;四根锁定螺柱(218)分别螺纹旋合安装在四个锁紧螺纹孔(212)上,并在四根锁定螺柱(218)的外端部上均设置有调节齿轮(219);同步环(221)旋转式套设在刀杆对接轴(214)的前端圆周面上,并在同步环(221)的内侧环面上设置有限位环槽(224),在刀杆对接轴(214)的前端圆周面上设置有嵌入限位环槽(224)内的限位凸圈(225);在同步环(221)的一侧环形边缘上间隔设置有各个同步齿牙(222),四个调节齿轮(219)与对应位置处的同步齿牙(222)相啮合;

两根锁定柱(226)均旋转式安装在刀杆对接轴(214)的前端圆周面上,且两根锁定柱(226)位于同一圆周的二等分点处;在同步环(221)的另一侧环形边缘上间隔设置有各个驱动齿牙(223),在两个锁定柱(226)上均设置有与对应位置处的驱动齿牙(223)相啮合的驱动齿轮(228);两根锁定柱(226)的端部设置为便于旋转调节的夹持端头(227);在四根锁定螺柱(218)的内端部上均设置为锥形端头(220),在铣刀(201)的后端圆周上设置有锥形收缩段(239),锥形端头(220)按压在锥形收缩段(239)上,用于挤压推动铣刀(201)限位在刀具插孔(217)内;

在刀杆对接轴(214)的前端圆周面上且靠近两根锁定柱(226)处均固定设置有一个锁定座(229);在锁定座(229)上设置有锁定销孔(230),在锁定销孔(230)上均插装有一根锁定销杆(231);在锁定销孔(230)的孔壁上设置有条形限位槽,在锁定销杆(231)的杆壁上设置有滑动式嵌入条形限位槽内的条形限位块(232);在锁定销孔(230)内设置有弹性支撑在锁定销杆(231)插入端上的回弹压簧(233);在锁定销杆(231)的外端部上设置有条形锁定板(234),并在条形锁定板(234)上设置有用于卡扣夹持端头(227)的矩形槽口(235)。

2.根据权利要求1所述的机器人螺旋铣孔铣刀偏心量在线测控装置,其特征在于:在偏心主轴(202)的端面中心处设置有中心凹槽,并在中心凹槽内嵌入安装有轴端板(204);在轴端板(204)的中心处垂直设置有制动轴(206);在柱型楔块(1)的中心处设置有中心孔,柱型楔块(1)固定安装在轴端板(204)上,制动轴(206)贯穿中心孔;偏心主轴(202)旋转式安装在公转壳体(203)的偏心位置处,并在公转壳体(203)的后端安装有后端盖(207);微距激光测距传感器(2)以及无线通信模块(3)均安装在后端盖(207)内;在后端盖(207)上固定安装有与控制器模块(4)电连接的电磁制动器(208);制动轴(206)的端部伸入电磁制动器(208)内,由电磁制动器(208)对制动轴(206)进行制动控制。

3.根据权利要求2所述的机器人螺旋铣孔铣刀偏心量在线测控装置,其特征在于:偏心驱动电机(205)固定安装在公转壳体(203)上,且偏心驱动电机(205)通过传动机构(209)驱动制动轴(206)旋转。

4.根据权利要求1所述的机器人螺旋铣孔铣刀偏心量在线测控装置,其特征在于:在刀杆对接轴(214)的前端圆周面上固定设置有环形罩壳(215);四个调节齿轮(219)、同步环(221)以及驱动齿牙(223)均位于环形罩壳(215)内;夹持端头(227)位于环形罩壳(215)外。

5.一种根据权利要求2所述的机器人螺旋铣孔铣刀偏心量在线测控装置的测控方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤1,标定第一极限检测位置以及第二极限检测位置,第一极限检测位置为微距激光测距传感器(2)最小测量值dmin所对应的位置,第二极限检测位置为微距激光测距传感器(2)最大测量值dmax所对应的位置,再确定出最小测量值dmin位置处对应的铣刀最小偏心量emin,以及最大测量值dmax位置处对应的铣刀最大偏心量emax;

步骤2,根据最小测量值dmin、最大测量值dmax、铣刀最小偏心量emin以及铣刀最大偏心量emax计算出铣刀实时偏心量e与微距激光测距传感器(2)实时测量值d的对应转换关系;

步骤3,根据待制孔直径DH以及铣刀直径dT计算铣刀理论偏心量e1,即e1=(DH‑dT)/2,再根据待制孔的加工精度要求,确定铣刀偏心量调节的最大允许误差为δ;

步骤4,根据对应转换关系实时地将微距激光测距传感器(2)的实际测量值d2转换为铣刀实际偏心量e2,由控制器模块(4)控制偏心驱动电机(205),驱动偏心主轴(202)以及柱型楔块(1)旋转;

步骤5,偏心量调节判断:若0≤|e2‑e1|≤δ,则偏心量调节完成,并由控制器模块(4)控制电磁制动器(208)对制动轴(206)进行锁定。

6.根据权利要求5所述的机器人螺旋铣孔铣刀偏心量在线测控装置的测控方法,其特征在于,步骤1中,最小测量值dmin位置处对应的铣刀最小偏心量emin=0,即在最小测量值dmin位置处铣刀(201)的中心轴线与公转壳体(203)的中心轴线重合,最大测量值dmax位置处对应的铣刀最大偏心量emax=2e0,e0为公转壳体(203)中心轴线与偏心主轴(202)中心轴线之间的距离。

7.根据权利要求5所述的机器人螺旋铣孔铣刀偏心量在线测控装置的测控方法,其特征在于,步骤2中,计算铣刀实时偏心量e与微距激光测距传感器(2)实时测量值d的对应转换关系的具体步骤为:步骤2.1,根据最小测量值dmin、最大测量值dmax以及微距激光测距传感器实时测量值d计算出偏心主轴相对公转壳体的旋转角度θ为:

步骤2.2,根据偏心主轴相对公转壳体(203)的旋转角度θ计算出铣刀实时偏心量e为:

式中,e0为公转壳体中心轴线与偏心主轴中心轴线之间的距离。

8.根据权利要求5所述的机器人螺旋铣孔铣刀偏心量在线测控装置的测控方法,其特征在于,步骤5中,若|e2‑e1|>δ,则返回步骤4,驱动偏心主轴(202)以及柱型楔块(1)进行修正旋转,最终使得0≤|e2‑e1|≤δ。