一种精密柔性气动补偿器件制造技术

本发明专利技术公开了一种精密柔性气动补偿器件，该器件通过安装板1与工业机器人末端相连，通过底板9与具体执行件相连，活塞18及活塞杆3安装在上盖2中，活塞杆3穿过中框5与下方的调整板4相连，压缩弹簧13安装在活塞杆3上，连接杆17安装在调整板4上周向分布的孔中，上垫片10安装于连接杆17上，钢球15被限制在上垫片10和下垫片11凹腔内，下框架8通过外连接环7搭扣在内连接环16上，上框架6和下框架8之间还通过上球体14和下球体12组成的连接件连接。本发明专利技术设计合理、结构简单、体积小、制造方便，可柔性补偿由于工件尺寸误差、位置误差或机器人重复定位精度差而造成的工业机器人执行件与工件之间的偏移误差，也可用于辅助高精度装配作业。

【技术实现步骤摘要】
一种精密柔性气动补偿器件
本专利技术涉及一种柔性气动补偿器件，特别是涉及一种工业机器人用末端精密补偿器件，属于机械制造装备领域。
技术介绍
随着制造产业的发展，自动化制造水平不断提升，相应地工业机器人的执行精度也应不断提高。现有工业机器人在执行加工、搬运和装配作业时，还存在较多问题：一是由于工件尺寸误差和位置误差等，机器人执行件与工件之间很难确保准确的位姿关系；二是装配易碎或柔性件时，机器人末端的刚性抓取动作易损伤工件。为解决上述问题，工业机器人需要具备X、Y、沿轴心旋转、轴向倾斜等多个方向的柔性补偿功能，并且在完成抓取后还要能对中复位。如果使用自适应补偿器件如弹簧，橡胶柱等来实现工业机器人末端执行件与工件的柔性接触，缺乏复位精密对中功能。本专利专利技术人设计并申报了“一种工业机器人末端柔性补偿装置(专利申请号：201910639037.1)”专利，但是该结构采用锥形副与锥形槽连接，接触面处的冲击磨损较大。为此，专利专利技术人对原有专利进行了明显的创新改进设计，提出一种精密柔性气动补偿器件，实现工业机器人精密准确的柔性抓取装配等作业。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种误差补偿功能齐全、对中性好、刚度可调节，且结构简单紧凑、制造方便，用于机床上下料、高精度装配、抓取堆垛等自动化加工的工业机器人末端补偿装置。包括安装板，上盖，活塞杆，调整板，中框，上框架，外连接环，下框架，底板，上垫片，下垫片，下球体，压缩弹簧，上球体，钢球，内连接环，连接杆，活塞，密封圈，连接螺栓，进气接口，排气接口，其特征是：所述安装板与上盖通过螺钉固定连接，所述上盖与中框通过螺钉固定连接，所述活塞安装在上盖中，所述上盖中设置有进气接口和排气接口，从进气接口通入气体推动活塞来提供动力，排气接口接一可控排气阀用于排气或调节气腔内压力，所述活塞杆固定连接活塞后，穿过中框与调整板固定连接，所述连接杆与调整板固定连接后，穿过上框架与上垫片固定连接，所述上框架中周向设置有4个供上垫片和连接杆滑动的孔，所述下框架周向同样设置4个孔安装下垫片，所述钢球被限制在上垫片和下垫片之间，当上垫片和下垫片分离时，钢球可在一定范围内活动，但不会脱落滑出，所述上框架和下框架中都设置有球形槽，所述上球体和下球体分别安装在相应的球形槽中，所述内连接环通过螺钉安装在上框架下方，所述外连接环与下框架通过螺钉固定连接，所述外连接环搭扣在内连接环上，起到辅助连接上框架和下框架作用，所述下框架通过螺钉与底板固定连接，所述安装板通过中心圆柱形凸起与工业机器人末端配合来实现定位，通过连接螺栓与工业机器人末端固定连接，连接螺栓的分布直径可径向调节，以便连接不同规格工业机器人，所述底板底部设置圆柱形凹槽和螺纹孔，用以与具体执行件的定位和连接。上述上球体和下球体通过螺钉固定连接组成的连接件与上框架和下框架的球形槽配合，组成类似球铰的结构，球体和球形槽通过偏转、滑动或脱开方式实现误差补偿。上述调整板下方设置有环形或其他形式的凸起结构，用于锁死对中时，确保上球体横截面与气动补偿器件横截面处于平行位置，即保证气动补偿器件的确定姿态。上述压缩弹簧用于保持装置非工作状态时处于稳定状态，不限于安装在活塞杆上，也可安装于外连接环与上框架之间或连接杆上。上述连接杆、上垫片、钢球、下垫片所组成的配合不限于4组，可根据负载大小在3-8组数范围内调整，相应的内连接环、上框架、下框架中的凹槽或孔数量也应随之调整为相同数量。上述技术方案与现有技术相比，其优点和积极效果是显著的，主要体现在以下方面：1、多自由度方向的误差补偿：现有的补偿器中，大部分只能实现2-3个自由度方向上的补偿。本专利技术主体分为上下两个部分，通过上、下球体在球形槽中的旋转、倾斜等动作可以实现X向、Y向和Z向的平动、沿轴心旋转、轴向倾斜等更多自由度方向的误差补偿。2、灵活顺畅的球形补偿结构：现有产品多采用锥形面或平面配合方式完成补偿动作，存在补偿自由度少、刚度调节困难等问题。本专利技术提出“球铰”型配合方式，上下两部分分别有一球体和球形槽配合。球面配合的灵活性远高于平面或锥面方式，不仅避免了极限工位可能出现卡死的现象，而且能够促使配合面始终接触，进而减少冲击，提高产品寿命。3、快速准确的钢球定位结构：本专利技术采用钢球定位结构，通过上、下垫片来限制钢球活动的范围。充气锁死时，上、下垫片快速闭合，从而依靠钢球可实现快速准确地对中定位功能。4、轴向刚度调节可控：本专利技术通过气动活塞驱动来实现锁死，当未锁死时，通过套在活塞杆上的弹簧来维持装置的最低刚度，确保补偿器件稳定；当负载较大，需要提高刚度时，可增加气流压力，进而增大活塞下压的作用力。同时，本专利技术外接气口可接单向阀作为安全气阀，协助调节气流压力和活塞运动，实现补偿器件轴向刚度的可控调节。综上所述，本专利技术设计新颖合理、结构简单、制造方便，符合市场化的产品要求，而且补偿方向多、对中准确快速、刚度可调节，非常适合用于工业机器人末端的柔性补偿，协助完成抓取、装配等工作。附图说明图1是本专利技术实施例的主剖视图。图2是本专利技术实施例的俯视图。图3是图2的A-A面剖视图。图4是图1中调整板4的俯视图。图5是本专利技术实施例的工作状态示意图(X、Y方向补偿)。附图中：1—安装板，2—上盖，3—活塞杆，4—调整板，5—中框，6—上框架，7—外连接环，8—下框架，9—底板，10—上垫片，11—下垫片，12—下球体，13—压缩弹簧，14—上球体，15—钢球，16—内连接环，17—连接杆，18—活塞，19—密封圈，20—连接螺栓，21—进气接口，22—排气接口。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作详细说明。参见附图1、图2、图3，所述安装板1与上盖2通过螺钉固定连接，所述上盖2与中框5通过螺钉固定连接，所述活塞18安装在上盖2中，所述上盖2中设置有进气接口21和排气接口22，从进气口通入气体推动活塞18来提供动力，排气接口22接一可控排气阀用于排气或调节气腔内压力，所述活塞杆3固定连接活塞18后，穿过中框5与调整板4固定连接，所述连接杆17与调整板4固定连接后，穿过上框架6与上垫片10固定连接，所述上框架6中周向设置有4个供上垫片10和连接杆17滑动的孔，所述下框架8周向同样设置4个孔安装下垫片11，所述钢球15被限制在上垫片10和下垫片11之间，当上垫片10和下垫片11分离时，钢球15可在一定范围内活动，但不会脱落滑出，所述上框架6和下框架8中都设置有球形槽，所述上球体14和下球体12分别安装在相应的球形槽中，所述内连接环16通过螺钉安装在上框架6下方，所述外连接环7与下框架8通过螺钉固定连接，所述外连接环7搭扣在内连接环16上，起到辅助连接上框架6和下框架8作用，所述下框架8通过螺钉与底板9固定连接，所述安装板1通过中心圆柱形凸起与工业机器人末端配合来实现定位，通过连接螺栓20与工业机器人末端固定连接，连接螺栓20的分布直径可径向调节，以便连接不同规格工业机器人，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精密柔性气动补偿器件，包括安装板1，上盖2，活塞杆3，调整板4，中框5，上框架6，外连接环7，下框架8，底板9，上垫片10，下垫片11，下球体12，压缩弹簧13，上球体14，钢球15，内连接环16，连接杆17，活塞18，密封圈19，连接螺栓20，进气接口21，排气接口22，其特征是：所述安装板1与上盖2通过螺钉固定连接，所述上盖2与中框5通过螺钉固定连接，所述活塞18安装在上盖2中，所述上盖2中设置有进气接口21和排气接口22，从进气接口21通入气体推动活塞18来提供动力，排气接口22接一可控排气阀用于排气或调节气腔内压力，所述活塞杆3固定连接活塞18后，穿过中框5与调整板4固定连接，所述连接杆17与调整板4固定连接后，穿过上框架6与上垫片10固定连接，所述上框架6中周向设置有4个供上垫片10和连接杆17滑动的孔，所述下框架8周向同样设置4个孔安装下垫片11，所述钢球15被限制在上垫片10和下垫片11之间，当上垫片10和下垫片11分离时，钢球15可在一定范围内活动，但不会脱落滑出，所述上框架6和下框架8中都设置有球形槽，所述上球体14和下球体12分别安装在相应的球形槽中，所述内连接环16通过螺钉安装在上框架6下方，所述外连接环7与下框架8通过螺钉固定连接，所述外连接环7搭扣在内连接环16上，起到辅助连接上框架6和下框架8作用，所述下框架8通过螺钉与底板9固定连接，所述安装板1通过中心圆柱形凸起与工业机器人末端配合来实现定位，通过连接螺栓20与工业机器人末端固定连接，连接螺栓20的分布直径可径向调节，以便连接不同规格工业机器人，所述底板9底部设置圆柱形凹槽和螺纹孔，用以与具体执行件的定位和连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种精密柔性气动补偿器件，包括安装板1，上盖2，活塞杆3，调整板4，中框5，上框架6，外连接环7，下框架8，底板9，上垫片10，下垫片11，下球体12，压缩弹簧13，上球体14，钢球15，内连接环16，连接杆17，活塞18，密封圈19，连接螺栓20，进气接口21，排气接口22，其特征是：所述安装板1与上盖2通过螺钉固定连接，所述上盖2与中框5通过螺钉固定连接，所述活塞18安装在上盖2中，所述上盖2中设置有进气接口21和排气接口22，从进气接口21通入气体推动活塞18来提供动力，排气接口22接一可控排气阀用于排气或调节气腔内压力，所述活塞杆3固定连接活塞18后，穿过中框5与调整板4固定连接，所述连接杆17与调整板4固定连接后，穿过上框架6与上垫片10固定连接，所述上框架6中周向设置有4个供上垫片10和连接杆17滑动的孔，所述下框架8周向同样设置4个孔安装下垫片11，所述钢球15被限制在上垫片10和下垫片11之间，当上垫片10和下垫片11分离时，钢球15可在一定范围内活动，但不会脱落滑出，所述上框架6和下框架8中都设置有球形槽，所述上球体14和下球体12分别安装在相应的球形槽中，所述内连接环16通过螺钉安装在上框架6下方，所述外连接环7与下框架8通过螺钉固定连接，所述外连接环7搭扣在内连接环16上，起到辅助连接上框架6和下框架8作用，所述下框架8通过螺钉与底板9固定连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，任祎博，肖航，任莹晖，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43