一种用于机器人辅助制造的随动冷却装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机器人辅助制造技术领域，具体涉及一种用于机器人辅助制造的随动冷却装置及方法。该随动冷却装置包括连接板、控制盒、转向机构、冷却喷嘴和温度传感器，控制盒、转向机构均通过连接板与机器人末端工具连接，冷却喷嘴、温度传感器均安装于转向机构且同步转动；温度传感器用于将实时测量到的工件表面的冷却温度传送至控制盒，控制盒用于根据当前机器人末端工具的轨迹驱动转向机构转动至预设位置，以及，控制盒用于调节外部冷却系统的冷却介质流量。该用于机器人辅助制造的随动冷却装置及方法的目的是解决机器人辅助作业中无法实现局部准确冷却的问题。实现局部准确冷却的问题。实现局部准确冷却的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于机器人辅助制造的随动冷却装置及方法


[0001]本专利技术涉及机器人辅助制造
，具体涉及一种用于机器人辅助制造的随动冷却装置及方法。

技术介绍

[0002]机器人辅助制造技术广泛应用于工业生产中，以替代恶劣条件下人的体力劳动。在机器人辅助热喷涂、机器人辅助电弧增材制造中，大量热输入导致待加工零件快速升温而影响加工质量。例如：在热喷涂过程中，基体温度通常不超过150℃，温度过高会导致形成较大内应力出现涂层裂纹、分层、剥落等质量问题；在金属材料增材制造过程中，热量的不断累积导致金属凝固过程延长，严重降低成形质量和机械性能。
[0003]针对上述工艺要求，需要在机器人辅助制造中实现对加工对象的快速冷却和温度控制。中国专利CN202643819U公布了一种热喷涂冷却装置，该装置设有多组冷却出风口，工作中该装置固定安放于零件一侧，调整出风口对准工件，可以对零件进行大区域范围的冷却。但是无法解决加工区域的局部过热，且固定式安装方式无法与机器人手臂集成以实现作业区域的随动冷却。
[0004]中国专利CN111283305A公布了一种随动冷却装置，该装置中冷却喷嘴与工具刚性固定，从而实现当工具移动时，冷却喷嘴随工具移动进行冷却。该装置可以有效的散失增材制造过程中累加的热量，但仅限于单墙壁结构的制造过程，即工具为直线往复式运动。通常受工艺特性影响，直接冷却作业点将影响电弧热源，理想的冷却位置为作业点后方的已加工区域，因此冷却位置与作业点有一定偏置。而当面对复杂零件，工具不以直线往复式方式运动时，上述偏置导致出现冷却位置与加热区域的空间错位，例如工具运动轨迹为弧线时，冷却喷嘴轨迹为不重合的另一条独立弧线。
[0005]中国专利CN111270193B公布了一种热喷涂随动冷却装置，该装置以压缩空气为冷却介质，通过在喷枪的四周设置环形的气管族，利用气管族形成的对称的冷却气体流场直接冷却基体。该装置可避免机器人复杂轨迹运动时出现冷却错位问题，但环向冷却结构缺乏指向性，对待喷涂区域的无差别冷却反而可能造成表面水汽污染，出现冷却介质的浪费。
[0006]因此，专利技术人提供了一种用于机器人辅助制造的随动冷却装置及方法。

技术实现思路

[0007](1)要解决的技术问题
[0008]本专利技术实施例提供了一种用于机器人辅助制造的随动冷却装置及方法，解决了机器人辅助作业中无法实现局部准确冷却的技术问题。
[0009](2)技术方案
[0010]本专利技术的第一方面提供了一种用于机器人辅助制造的随动冷却装置，包括连接板、控制盒、转向机构、冷却喷嘴和温度传感器，所述控制盒、所述转向机构均通过所述连接板与机器人末端工具连接，所述冷却喷嘴、所述温度传感器均安装于所述转向机构且同步
转动；其中，
[0011]所述温度传感器用于将实时测量到的工件表面的冷却温度传送至所述控制盒；所述控制盒用于根据当前机器人末端工具的轨迹驱动所述转向机构转动至预设位置，所述控制盒用于调节外部冷却系统的冷却介质流量。
[0012]进一步地，所述控制盒内安装有通讯模块、温度控制模块及驱动模块；
[0013]所述通讯模块用于获取所述机器人末端工具的运动轨迹信息；
[0014]所述温度控制模块分别与所述温度传感器、外部冷却系统连接，且用于向所述外部冷却系统反馈当前冷却温度以实现对冷却介质流量调控的闭环控制；
[0015]所述驱动模块用于在所述通讯模块的指令下，根据当前机器人末端工具的轨迹驱动所述转向机构转动至预设位置。
[0016]进一步地，两个所述转向机构对称安装于所述连接板的两侧，所述连接板上开设有用于安装所述机器人末端工具的安装孔。
[0017]进一步地，每个所述转向机构均通过对应的所述驱动模块调整对应的所述冷却喷嘴、所述温度传感器转动至所述预设位置。
[0018]进一步地，所述冷却喷嘴为不锈钢万向管，且用于连接外部压缩空气气源。
[0019]进一步地，所述温度传感器为红外测温传感器，且用于测量冷却区域内的表面温度点信息。
[0020]进一步地，所述通讯模块为ARM单片机。
[0021]进一步地，所述温度控制模块通过加装电磁阀，与所述温度传感器构成冷却介质控制系统。
[0022]本专利技术的第二方面提供了一种利用上述的用于机器人辅助制造的随动冷却装置的冷却方法，包括以下步骤：
[0023]将所述随动冷却装置与外部冷却系统连接；
[0024]根据工艺要求，通过转向机构调整冷却喷嘴的初始冷却位置及温度传感器的测量位置；
[0025]启动工业机器人执行加工程序至加工完成。
[0026]进一步地，所述启动工业机器人执行加工程序至加工完成，具体为：
[0027]所述工业机器人启动加工程序，所述转向机构根据解析的运动文件调整匹配目标冷却区域，反馈调整冷却介质流量，重复上述过程直至加工任务完成。
[0028](3)有益效果
[0029]综上，本专利技术的随动冷却装置结构简单清晰，易与现有工业机器人进行集成；针对热喷涂、金属增材制造工艺，可以增加高价值冷却介质的利用率，有效地减少局部热输入大快速累积，减少因温度升高、内应力过大引起的加工质量问题，提高成形精度与使用性能。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1是本专利技术实施例提供的一种用于机器人辅助制造的随动冷却装置的结构示意图；
[0032]图2是本专利技术实施例提供的一种随动冷却装置的电器元件的结构示意图；
[0033]图3是本专利技术实施例提供的一种随动冷却装置与工业机器人的安装结构示意图；
[0034]图4是本专利技术实施例提供的一种冷却方法的流程示意图；
[0035]图5是本专利技术实施例提供的一种冷却方法的具体流程示意图。
[0036]图中：
[0037]100
‑
机器人末端工具；200
‑
工业机器人；300
‑
外部冷却系统；400
‑
随动冷却装置；500
‑
工件；600
‑
加工轨迹；1
‑
连接板；2
‑
控制盒；201
‑
通讯模块；202
‑
温度控制模块；203
‑
驱动模块；3
‑
转向机构；4
‑
冷却喷嘴；5
‑
温度传感器。
具体实施方式
[0038]下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本专利技术的原理，但不能用来限制本专利技术的范围，即本专利技术不限于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于机器人辅助制造的随动冷却装置，其特征在于，包括连接板(1)、控制盒(2)、转向机构(3)、冷却喷嘴(4)和温度传感器(5)，所述控制盒(2)、所述转向机构(3)均通过所述连接板(1)与机器人末端工具(100)连接，所述冷却喷嘴(4)、所述温度传感器(5)均安装于所述转向机构(3)且同步转动；其中，所述温度传感器(5)用于将实时测量到的工件表面的冷却温度传送至所述控制盒(2)，所述控制盒(2)用于根据当前机器人末端工具(100)的轨迹驱动所述转向机构(3)转动至预设位置，以及，所述控制盒(2)用于调节所述外部冷却系统(300)的冷却介质流量。2.根据权利要求1所述的用于机器人辅助制造的随动冷却装置，其特征在于，所述控制盒(2)内安装有通讯模块(201)、温度控制模块(202)及驱动模块(203)；所述通讯模块(201)用于获取所述机器人末端工具(100)的运动轨迹信息；所述温度控制模块(202)分别与所述温度传感器(5)、所述外部冷却系统(300)连接，且用于向所述外部冷却系统(300)反馈当前冷却温度以实现对冷却介质流量调控的闭环控制；所述驱动模块(203)用于在所述通讯模块(201)的指令下，根据当前机器人末端工具(100)的轨迹驱动所述转向机构(3)转动至预设位置。3.根据权利要求1所述的用于机器人辅助制造的随动冷却装置，其特征在于，两个所述转向机构(3)对称安装于所述连接板(1)的两侧，所述连接板(1)上开设有用于安装所述机器人末端工具(100)的安装孔。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕明达，杨伟华，王纯，姜春竹，马江宁，周海滨，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：