一种用于机器人末端的恒力装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于机器人末端的恒力装置及其控制方法，包括动力气缸、导向机构、中央控制组件、固定安装盖和放置安装盖；所述固定安装盖上设置有固定通孔，所述固定安装盖的下端设置有所述导向机构、中央控制组件和动力气缸，所述导向机构和动力气缸的一端分别通过所述固定通孔与所述固定安装盖相连；所述导向机包括导向套筒和导向轴，所述导向轴套接于所述导向套筒内；所述中央控制组件电连接所述动力气缸；本发明专利技术的恒力装置通过结合模拟量定位气缸传感器、加速度传感器和电控比例调压阀，通过内部算法，使得恒力装置带动工具与接触面保持恒定的压力提高了恒力装置的动态响应性能和稳定性，使其具有较高的精度，实用性较强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及抛光打磨行业自动化的
，具体涉及一种用于机器人末端的恒力装置及其控制方法。
技术介绍
在工业机器人加工应用场合当中，例如抛光打磨过程，往往要求机器人在加工过程中对加工工件保持恒定的作用力使最终的工件加工效果满足需求。针对国内抛光打磨行业自动化领域，在抛光或者打磨工件的时候，恒力装置通过连接机器人末端对加工件发生相应的位移，恒力装置在伸缩运动过程中，装置中内部运动原件在运动的过程中存在摩擦力，摩擦力指的是恒力装置运动方向上面的力，摩擦力在整个工作过程中是不可忽视，而且机器人末端工具手法兰与工件加工接触面的压力难以控制在一个恒定的值，致使抛光或者打磨之后的产品表面不够平整、光滑。国内抛光打磨行业现有的恒力输出装置通常采用变频器、驱动器，伺服电机和PLC控制系统来保持恒定输出力，但是这类装置(在考虑摩擦力的情况下)的响应速度不快，稳定性不高和精度不够准确，而且可应用的范围受到限制，造成通用性不强。有些企业采用直线音圈电机和传感器装置来保持恒定输出力，但是在抛光打磨作业时所受扭矩比较大，现有的装置机构是难以承受如此大的扭矩。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为了克服现有的机器人末端装置难以实时输出恒力、响应速度不够快、精度低、稳定性差、通用性不强、无法承受较大扭矩等缺点，进而提出一种通过调节气压阀门控制末端工具与接触面保持恒定接触力的恒力装置及其控制方法。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种用于机器人末端的恒力装置，包括动力气缸、导向机构、中央控制组件、固定安装盖和放置安装盖；所述固定安装盖上设置有固定通孔，所述固定安装盖的下端设置有所述导向机构、中央控制组件和动力气缸，所述导向机构和动力气缸的一端分别通过所述固定通孔与所述固定安装盖相连；所述导向机包括导向套筒和导向轴，所述导向轴套接于所述导向套筒内；所述中央控制组件电连接所述动力气缸；所述放置安装盖上设置有安装通孔和夹套凹槽，所述导向机构的另一端通过所述夹套凹槽与所述放置安装盖相连，所述动力气缸的另一端通过所述安装通孔与所述放置安装盖相连。更进一步地，所述中央控制组件包括加速度传感器、模拟量定位气缸传感器、电控比例调压阀、二位五通电磁阀、气路接头和电磁阀底座，所述电控比例调压阀、二位五通电磁阀和气路接头分别设置于所述电磁阀底座上，所述加速度传感器、模拟量定位气缸传感器和所述电磁阀底座均设置于所述固定安装盖的下端。更进一步地，还设置有浮动接头，所述浮动接头设置于所述动力气缸的活塞杆的一端，所述浮动接头通过所述安装通孔与所述放置安装盖相连。更进一步地，所述导向机构还设置有花键母、花键挡块、胀套和胀紧夹套，所述花键母套接所述导向轴，所述导向套筒套接所述花键母，所述导向轴的一端设置有所述花键挡块，所述导向轴的另一端套接于所述胀紧夹套，所述胀紧夹套的外壁设置有胀套。更进一步地，所述中央控制组件还设置有底座安装块，所述电磁阀底座与底座安装块相连，所述底座安装块和模拟量定位气缸传感器分别通过所述固定通孔与所述固定安装盖相连，所述加速度传感器设置于所述电控比例调压阀的一侧。更进一步地，还设置有气管弯头和排气弯头，所述固定安装盖的外壁设置有若干个连接通孔，所述气管弯头和排气弯头与所述连接通孔相连；所述导向套筒下端的外壁设置有嵌套件，所述动力气缸通过所述嵌套件固定于所述导向机构的一侧。更具体地，还设置有盖面法兰和连接铝盖，所述盖面法兰设置于所述固定安装盖的上端，所述连接铝盖设置于所述放置安装盖的一端。更具体地，还设置有防尘罩，所述防尘罩的两端分别与所述固定安装盖和放置安装盖的一端相连。一种根据上述权利要求所述的用于机器人末端的恒力装置的控制方法，包括步骤如下：步骤1：将恒力装置安装于机器人末端的盖面法兰上，加工工具安装于所述恒力装置的下端，机器人内的控制系统设定末端的负载质量为mi，恒定输出力的目标值为Fa，Fa为恒力装置输出的拉力或者压力；步骤2：测量所述恒力装置的姿态角度，所述姿态角度为恒力装置的轴线与加工水平面的夹角，设定夹角为α；步骤3：判断Fa是否大于0，判断所述恒力装置的动力气缸的运动方向；步骤4：通过内部算法，根据公式为Fa＝Fi-f+migsinα或Fa＝Fi+f+migsinα，计算得出所述恒力装置的输出力为Fi，mig为末端负载所受到的重力；f为装置运动时所收到的摩擦力；步骤5：根据输出力Fi的大小，通过二位五通电磁阀控制所述恒力装置的动力气缸的输出方向；步骤6：通过内部算法，根据公式为P＝Fi/S，计算得出所述恒力装置内部输入气缸的压缩空气压力P，S为恒力装置内部气缸活塞的受力面积；P为恒力装置内部输入气缸的压缩空气压力；步骤7：根据所述P的大小，通过电控比例调压阀调整所述动力气缸的气压值为P1＝P，进而测量末端的实际输出力为F；步骤8：所述机器人内的控制系统对实际输出力F与目标值Fa进行比较，判断F-Fa＝0是否成立，若F-Fa＝0，则保持所述P输出；若F-Fa≠0，则执行步骤2。更进一步地，步骤2中所述恒力装置的姿态角度为加速度传感器所测量，步骤3中所述恒力装置的动力气缸的运动方向为模拟量定位气缸传感器所判断；步骤7中末端的实际输出力为F为恒力装置的力传感器所测量。本专利技术的有益效果：1.本专利技术的恒力装置通过结合模拟量定位气缸传感器、加速度传感器和电控比例调压阀，通过内部算法，使得恒力装置带动工具(或工件)与接触面保持恒定的压力，同时动力气缸的运动随之引起导向机构的联动，从而对恒力装置起到导向作用，保证了整体机构的直线运动，提高了恒力装置的动态响应性能和稳定性，使其具有较高的精度，实用性较强；2.通过设置有浮动接头，使得所述动力气缸和连接件能在允许的偏心范围内工作，大大消除误差，实现柔性连接，从而保护设备运行平稳，延长气缸的使用寿命，使工作过程更为可靠；3.本专利技术的恒力装置的控制方法精准度高，灵敏度高，承受较大的扭矩，通过相关机械和电器元件便可能稳定地输出所需的恒力。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的一个实施例的恒力装置的结构分解图；图2是本专利技术的一个实施例的恒力装置的整体结构组装图(去防尘罩)；图3是本专利技术的一个实施例的恒力装置的截面示意图；图4是本专利技术的一个实施例的恒力装置的截面示意图；图5是本专利技术的一个实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于机器人末端的恒力装置，其特征在于：包括动力气缸、导向机构、中央控制组件、固定安装盖和放置安装盖；所述固定安装盖上设置有固定通孔，所述固定安装盖的下端设置有所述导向机构、中央控制组件和动力气缸，所述导向机构和动力气缸的一端分别通过所述固定通孔与所述固定安装盖相连；所述导向机包括导向套筒和导向轴，所述导向轴套接于所述导向套筒内；所述中央控制组件电连接所述动力气缸；所述放置安装盖上设置有安装通孔和夹套凹槽，所述导向机构的另一端通过所述夹套凹槽与所述放置安装盖相连，所述动力气缸的另一端通过所述安装通孔与所述放置安装盖相连。

【技术特征摘要】
1.一种用于机器人末端的恒力装置，其特征在于：包括动力气缸、导向机
构、中央控制组件、固定安装盖和放置安装盖；
所述固定安装盖上设置有固定通孔，所述固定安装盖的下端设置有所述导
向机构、中央控制组件和动力气缸，所述导向机构和动力气缸的一端分别通过
所述固定通孔与所述固定安装盖相连；
所述导向机包括导向套筒和导向轴，所述导向轴套接于所述导向套筒内；
所述中央控制组件电连接所述动力气缸；
所述放置安装盖上设置有安装通孔和夹套凹槽，所述导向机构的另一端通
过所述夹套凹槽与所述放置安装盖相连，所述动力气缸的另一端通过所述安装
通孔与所述放置安装盖相连。
2.根据权利要求1所述的用于机器人末端的恒力装置，其特征在于：所述
中央控制组件包括加速度传感器、模拟量定位气缸传感器、电控比例调压阀、
二位五通电磁阀、气路接头和电磁阀底座，所述电控比例调压阀、二位五通电
磁阀和气路接头分别设置于所述电磁阀底座上，所述加速度传感器、模拟量定
位气缸传感器和所述电磁阀底座均设置于所述固定安装盖的下端。
3.根据权利要求1所述的用于机器人末端的恒力装置，其特征在于：还设
置有浮动接头，所述浮动接头设置于所述动力气缸的活塞杆的一端，所述浮动
接头通过所述安装通孔与所述放置安装盖相连。
4.根据权利要求1所述的用于机器人末端的恒力装置，其特征在于：所述
导向机构还设置有花键母、花键挡块、胀套和胀紧夹套，所述花键母套接所述
导向轴，所述导向套筒套接所述花键母，所述导向轴的一端设置有所述花键挡
块，所述导向轴的另一端套接于所述胀紧夹套，所述胀紧夹套的外壁设置有胀
套。
5.根据权利要求1所述的用于机器人末端的恒力装置，其特征在于：所述
中央控制组件还设置有底座安装块，所述电磁阀底座与底座安装块相连，所述
底座安装块和模拟量定位气缸传感器分别通过所述固定通孔与所述固定安装盖
相连，所述加速度传感器设置于所述电控比例调压阀的一侧。
6.根据权利要求1所述的用于机器人末端的恒力装置，其特征在于：还设
置有气管弯头和排气弯头，所述固定安装盖的外壁设置有若干个连接通孔，所
述气管弯头和排气弯头与所述连接通孔相连；所述导向套筒下端的外壁设置有
嵌套件，所述动力气缸通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：温涛，何文俊，
申请(专利权)人：佛山市新鹏机器人技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44