一种用于大型零件对准装配操作的机器人机构制造技术

本发明专利技术提出一种用于大型零件对准装配操作的机器人机构，涉及轴孔对准装配技术，其中杆件(83)、移动副(94)、杆件(84)、移动副(95)、杆件(85)组成分支I，杆件(83)、移动副(96)、杆件(86)、移动副(97)、杆件(87)组成分支II，杆件(83)、移动副(93)、杆件(82)、移动副(92)、杆件(81)、移动副(91)、杆件(80)组成分支III，杆件(80)为机架，杆件(85)和杆件(87)为末端执行器，该机器人机构可以调整两个装配零件的相对位姿，实现装配零件装配部位轴线的对准和零件装配，机构运动副全部为移动副，运动平稳、提高了调整定位精度和操作效率。

A robot mechanism for aligning assembly operations of large parts

\u672c\u53d1\u660e\u63d0\u51fa\u4e00\u79cd\u7528\u4e8e\u5927\u578b\u96f6\u4ef6\u5bf9\u51c6\u88c5\u914d\u64cd\u4f5c\u7684\u673a\u5668\u4eba\u673a\u6784\uff0c\u6d89\u53ca\u8f74\u5b54\u5bf9\u51c6\u88c5\u914d\u6280\u672f\uff0c\u5176\u4e2d\u6746\u4ef6(83)\u3001\u79fb\u52a8\u526f(94)\u3001\u6746\u4ef6(84)\u3001\u79fb\u52a8\u526f(95)\u3001\u6746\u4ef6(85)\u7ec4\u6210\u5206\u652fI\uff0c\u6746\u4ef6(83)\u3001\u79fb\u52a8\u526f(96)\u3001\u6746\u4ef6(86)\u3001\u79fb\u52a8\u526f(97)\u3001\u6746\u4ef6(87)\u7ec4\u6210\u5206\u652fII\uff0c\u6746\u4ef6(83)\u3001\u79fb\u52a8\u526f(93)\u3001\u6746\u4ef6(82)\u3001\u79fb\u52a8\u526f(92)\u3001\u6746\u4ef6(81)\u3001\u79fb\u52a8\u526f(91)\u3001\u6746\u4ef6(80)\u7ec4\u6210\u5206\u652fIII\uff0c\u6746\u4ef6(80)\u4e3a\u673a\u67b6\uff0c\u6746\u4ef6(85)\u548c\u6746\u4ef6(87)\u4e3a\u672b\u7aef\u6267\u884c\u5668\uff0c\u8be5\u673a\u5668\u4eba\u673a\u6784\u53ef\u4ee5\u8c03\u6574\u4e24\u4e2a\u88c5\u914d\u96f6\u4ef6\u7684\u76f8\u5bf9\u4f4d\u59ff\uff0c\u5b9e\u73b0\u88c5\u914d\u96f6\u4ef6\u88c5\u914d\u90e8\u4f4d\u8f74\u7ebf\u7684\u5bf9\u51c6\u548c\u96f6\u4ef6\u88c5\u914d\uff0c\u673a\u6784\u8fd0\u52a8\u526f\u5168\u90e8\u4e3a\u79fb\u52a8\u526f\uff0c\u8fd0\u52a8\u5e73\u7a33\u3001\u63d0\u9ad8\u4e86\u8c03\u6574\u5b9a\u4f4d\u7cbe\u5ea6\u548c\u64cd\u4f5c\u6548\u7387\u3002

【技术实现步骤摘要】
一种用于大型零件对准装配操作的机器人机构
本专利技术涉及轴孔对准装配技术，尤其涉及一种用于大型零件对准装配操作的机器人机构。
技术介绍
工业生产中经常遇到装配操作，其中小型零件装配通常采取人工抓取、调整对准及装入的方式，而大型零件很难依靠人力抓取及调整，通常借助吊车等大型起吊装置用缆索起吊零件，辅助采用人工调整或对准装置完成装配操作。SCARA型机器人主要应用于小型零件的自动装配。大型起吊装置存在占用空间大、缆索运动不平稳、需要人工多、调整定位精度以及操作效率不高等特点，因此需要开发适用于大型零件对准装配的机器人机构，以提高装配精度和操作效率。本专利技术提出的大型零件对准装配机器人机构主要适用于几十公斤以上大型零件的装配操作，但是适当减小该机构的尺寸，本专利技术提出的机构也可以用于小型零件装配。
技术实现思路
为实现零件对准装配操作，使零件60的装配部位60a与零件61的装配部位61a的轴线I-I与II-II对准并沿轴线相对移动实现配合，本专利技术采用以下技术方案：零件61固定，零件60放置于对准装配机器人机构的2个末端执行器杆件85和杆件87上，机构是具有7个自由度的树状开链机构，其中，杆件83、移动副94、杆件84、移动副95、杆件85组成分支I；杆件83、移动副96、杆件86、移动副97、杆件87组成分支II；杆件83、移动副93、杆件82、移动副92、杆件81、移动副91、杆件80组成分支III，杆件80为机架，杆件85和杆件87为末端执行器，分支I和分支II之间的距离可以根据具体零件要求进行调整。分支III中的三个移动副91、92、93的轴线彼此正交，分别沿直角坐标系的Z轴、X轴和Y轴方向，这三个自由度可以确定零件60轴线在XYZ坐标系中的位置，分支I中的移动副94与分支II中的移动副96的轴线沿直角坐标系的X轴方向，移动副95与移动副97的轴线沿直角坐标系的Z轴方向，分支I和分支II提供的4个自由度相互配合，可以使零件60的轴线绕XYZ坐标系的X轴和Z轴转动，从而确定零件60轴线在XYZ坐标系中的姿态，由此，运动副全部为移动副的该7自由度机构，可以确定零件60的装配部位60a与零件61的装配部位61a的轴线的相对位姿，然后分支III中沿Y方向的移动副93运动，使零件60的装配部位60a与零件61的装配部位61a轴线对准并沿轴线相对移动，实现零件配合部位的装入。专利技术有益效果：本专利技术提出的7自由度零件对准装配机器人机构，可以调整两个装配零件的相对位姿，实现装配零件装配部位轴线的对准和零件装配，机构运动副全部为移动副，运动平稳、提高了调整定位精度和操作效率。附图说明图1是零件装配，图中，60、61-零件，60a、61a-装配部位，I-I、II-II-轴线，X、Y、Z-坐标系XYZ坐标轴。图2是零件对准装配机器人机构的机构简图，图中，91、92、93、94、95、96、97-移动副，80、81、82、83、84、85、86、87-杆件。图3是零件对准装配机器人，图中，1-框架，2-升降台，3-工件，4、5-U型支架，6、7、10、17-丝杠，8-滑台，9、13、19-轨道，11-电机座，12、14、16、18、21-伺服电机，15-支座，20-机架，22、23-连杆。图4是机器人末端执行器，图中，24、25、26、27-滚动体，28-丝杠，29-螺母，30-外壳，31-伺服电机，32-底座，40-末端执行器。具体实施方式一种用于大型零件对准装配操作的机器人机构如图2所示，其中，杆件83、移动副94、杆件84、移动副95、杆件85组成分支I；杆件83、移动副96、杆件86、移动副97、杆件87组成分支II；杆件83、移动副93、杆件82、移动副92、杆件81、移动副91、杆件80组成分支III，杆件80为机架，杆件85和杆件87为末端执行器，分支I和分支II之间的距离可以根据具体零件要求进行调整。分支III中的三个移动副91、92、93的轴线彼此正交，分别沿直角坐标系的Z轴、X轴和Y轴方向，这三个自由度可以确定零件轴线在XYZ坐标系中的位置，分支I中的移动副94与分支II中的移动副96的轴线沿直角坐标系的X轴方向，移动副95与移动副97的轴线沿直角坐标系的Z轴方向，分支I和分支II提供的4个自由度相互配合，可以使零件的轴线绕XYZ坐标系的X轴和Z轴转动，从而确定零件轴线在XYZ坐标系中的姿态，确定了被装配零件的相对位姿后，分支III中沿Y方向的移动副93运动，使放置于机构2个末端执行器杆件85和杆件87上的被装配零件沿轴线移动，实现零件配合部位的装入。一种用于大型零件对准装配操作的机器人分别如图3和图4所示，其自由度及其轴线布局与图2所示机构简图相同，机器人的机架20固定在基础上，伺服电机21通过连杆22、23驱动升降台2带动机器人机构末端执行器40沿Z轴移动，可以调整放置于末端执行器40上的工件3沿Z轴的位置。框架1安装在升降台2的导轨13、19上，导轨13、19固定在升降台2上，伺服电机16驱动丝杠17使框架1带动机器人机构末端执行器40沿X轴移动，可以调整工件3沿X轴的位置。伺服电机16通过支座15固定在升降台2上。丝杠10连接在框架1上，伺服电机12通过电机座11安装在框架1上，滑台8支撑在轨道9上，通过螺母与丝杠10连接，伺服电机12通过丝杠10驱动滑台8带动机器人机构末端执行器40沿Y轴移动，可以调整工件3沿Y轴的位置。U型支架4连接在滑台8上，伺服电机18通过丝杠6可以使U型支架4沿X轴移动。U型支架5连接在滑台8上，伺服电机14通过丝杠7可以使U型支架5沿X轴移动。U型支架4和U型支架5沿X轴移动量不同，可以实现工件3绕Z轴偏转。如图4所示，U型支架4上的末端执行器40与丝杠28连接，丝杠28通过导向构件与外壳30连接，伺服电机31通过螺母29驱动丝杠28带动末端执行器40沿Z轴移动，U型支架4的底座32通过螺母与丝杠6连接。U型支架5的结构与U型支架4的结构完全相同。U型支架4、5上的末端执行器40中安装有滚动体24、25、26、27，滚动体支撑工件3，并在U型支架4、5沿X轴和Z轴移动时允许工件3相对滚动体转动。U型支架4、5中的伺服电机31通过螺母29驱动丝杠28，使U型支架4、5上的末端执行器40沿Z轴方向移动。U型支架4和U型支架5沿Z轴移动量不同，可以实现工件3绕X轴偏转。U型支架4和U型支架5上的末端执行器40的结构及其沿Y轴方向的距离可调，以适应不同形状和不同尺寸的零件。机器人上可以装有防止零件60脱落的安全装置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于大型零件对准装配操作的机器人机构，机构运动副全部为移动副，其中杆件(83)、移动副(94)、杆件(84)、移动副(95)、杆件(85)组成分支I，杆件(83)、移动副(96)、杆件(86)、移动副(97)、杆件(87)组成分支II，杆件(83)、移动副(93)、杆件(82)、移动副(92)、杆件(81)、移动副(91)、杆件(80)组成分支III，杆件(80)为机架，杆件(85)和杆件(87)为末端执行器，其特征在于：分支III中的三个移动副(91)、(92)、(93)的轴线彼此正交，分别沿直角坐标系的Z轴、X轴和Y轴方向，分支I中的移动副(94与分支II中的移动副(96)的轴线沿直角坐标系的X轴方向，移动副(95)与移动副(97)的轴线沿直角坐标系的Z轴方向。

【技术特征摘要】
1.一种用于大型零件对准装配操作的机器人机构，机构运动副全部为移动副，其中杆件(83)、移动副(94)、杆件(84)、移动副(95)、杆件(85)组成分支I，杆件(83)、移动副(96)、杆件(86)、移动副(97)、杆件(87)组成分支II，杆件(83)、移动副(93)、杆件(82)、移动副(92)、杆件(81)、移动副(91)、杆件(80)组成分支III，杆件(80)为机架，杆件(85)和杆件(87)为末端执行器，其特征在于：分支III中的三个移动副(91)、(92)、(93)的轴线彼此正交，分别沿直角坐标系的Z轴、X轴和Y轴方向，分支I中的移动副(94与分支II中的移动副(96)的轴线沿直角坐标系的X轴方向，移动副(95)与移动副(97)的轴线沿直角坐标系的Z轴方向。2.根据权利要求1所述的一种用于大型零件对准装配操作的机器人机构，其特征在于：分支I和分支II之间的距离可以根据具体零件要求进行调整。3.一种用于大型零件对准装配操作的机器人，运动副全部为移动副，机器人的机架(20)固定在基础上，框架(1)安装在升降台(2)的导轨(13)、(19)上，导轨(13)、(19)固定在升降台(2)上，丝杠(10)连接在框架(1)上，伺服电机(12)通过电机座(11)安装在框架(1)上，滑台(8)支撑在轨道(9)上，通过螺母与丝杠(10)连接，U型支架(4)连接在滑台(8)上，U型...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛洪兵，侯雪琦，郎诗慧，
申请(专利权)人：北京工商大学，
类型：发明
国别省市：北京,11