一种用于精密轨迹加工的八轴机器人的制作方法

本发明涉及一种通过机器人来实施的加工装置，具体涉及一种用于精密轨迹加工的八轴机器人装置。

背景技术：

随着近年来机器人产业的蓬勃发展，机器人价格逐年降低，利用机器人替代专机设备，在三维结构件上实施精密轨迹加工的应用越来越多。由于工业机器人一般采用关节串联结构，机器人输出端刚性不高，运动过程中惯性作用大，很难达到精密轨迹加工的要求。轨迹偏差还和机器人运动速度相关，速度越快偏差越大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于精密轨迹加工的八轴机器人，利用安装在六轴机器人输出端的两轴精密轨迹加工装置，提高加工轨迹精度和生产效率。

用于精密轨迹加工的八轴机器人，包括六轴机器人以及加工装置；其特征在于：该八轴机器人还包括两轴精密轨迹加工装置；该两轴精密轨迹加工装置包括：

1)分别固定在机壳上的由伺服电机i驱动的齿轮轴i以及由伺服电机ii驱动的齿轮轴ii；

2)齿轮轴i通过固定于自身的小齿轮，驱动齿轮回转体i，齿轮轴ii通过固定于自身的小齿轮，驱动齿轮回转体ii；

3)齿轮回转体ii可转动地固定在机壳上，齿轮回转体i固定在齿轮回转体ii上，两个齿轮回转体共轴线布置；

4)齿轮回转体i的一端与十字联轴器的一端连接；十字联轴器的另一端与输出端连接；

5)输出端可转动地安装于齿轮回转体ii上偏离齿轮回转体轴线的位置，输出端轴线与齿轮回转体ii轴线相互平行；

6)输出端上偏离自身轴线的位置上可转动地定位着输出轴；

7)输出端通过连接板与二维平移台的动板连接；二维平移台的定板与机壳连接；

8)输出端的输出轴连接加工装置，驱动加工装置实现精密轨迹加工。

所述六轴机器人的输出端与二维平移台的定板固接。

所述输出端的轴线与输出轴的轴线相互平行。

所述输出轴轴线与输出端轴线的距离等于齿轮回转体ii轴线与输出端轴线的距离。

本发明的有益效果是：由于两轴精密轨迹加工装置传动距离短，结构紧凑，运行稳定，轨迹精度高，轨迹精度受速度的影响很小，加工效率高；与六轴机器人配合使用，可有效提高加工轨迹精度。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图。

图2是本发明中的两轴精密轨迹加工装置的主视结构示意图。

图3是本发明中的两轴精密轨迹加工装置的立体结构示意图。

图4是两轴精密轨迹加工装置中电机1(即伺服电机ⅰ)驱动输出端过程图。

图5是两轴精密轨迹加工装置中电机2(即伺服电机ⅱ)驱动输出端过程图。

图6是两轴精密轨迹加工装置中电机1和电机2同时驱动输出端过程图。

图中有：

1、伺服电机i；2、伺服电机ⅱ；3、齿轮轴i；4、齿轮回转体i；5、齿轮轴ii；6、齿轮回转体ⅱ；7、上轴承；8、机壳、9、十字联轴器；10、输出端；11、输出轴；12、连接板；13、二维平移台；14、下轴承；a、六轴机器人；b、两轴精密轨迹加工装置；c、加工装置。

具体实施方式

以下结合附图所示的实施例进一步说明。

附图所示的用于精密轨迹加工的八轴机器人，包括六轴机器人a以及加工装置c；这些均与现有技术类同。

本发明的改进，是在六轴机器人与加工装置之间配置了两轴精密轨迹加工装置(又称两轴机器人)b；六轴机器人的输出端与两轴精密轨迹加工装置中二维平移台的定板固接，加工装置固定在两轴精密轨迹加工装置的输出轴上。

该两轴精密轨迹加工装置配有伺服电机ⅰ1和伺服电机ⅱ2，两个伺服电机的输出轴分别连接安装有小齿轮的齿轮轴，用于驱动齿轮回转体ⅰ4和齿轮回转体ⅱ6(齿轮回转体ⅰ和齿轮回转体ⅱ是两个大圆柱齿轮)；在齿轮回转体ⅰ的一端连接着十字联轴器9(齿轮回转体ⅰ的一端固接有与十字联轴器一端的凹槽相配合的长矩形凸台，长矩形凸台嵌入到十字联轴器一端的凹槽中，与十字联轴器形成滑动配合联接)；十字联轴器另一端连接着两轴精密轨迹加工装置的输出端10(输出端紧邻十字联轴器的另一端也固接有长矩形凸台，该长矩形凸台也嵌入到十字联轴器另一端凹槽中，这样十字联轴器的另一端与两轴精密轨迹加工装置输出端也形成滑动配合联接)。

齿轮回转体ⅰ和齿轮回转体ⅱ是两个大圆柱齿轮，两个大圆柱齿轮轴线同轴；输出端通过轴承可转动地安装于齿轮回转体ii上，输出端的轴线偏离齿轮回转体ii轴线的位置(即两个轴线具有一定的偏心距)，输出端轴线与齿轮回转体轴线相互平行；输出端上通过轴承可转动地定位着输出轴11；输出轴的轴线偏离输出端轴线的位置(即两个轴线具有一定的偏心距)；两轴精密轨迹加工装置的输出端能够在齿轮回转体ⅱ上灵活旋转，旋转轴线即为两轴精密轨迹加工装置输出端的自转轴线。

也可以换一种说法：两轴精密轨迹加工装置输出端的自转轴线偏心于齿轮回转体ⅱ的轴线，并设计有一定的偏心距离；并且，加工装置的输出轴轴线偏离两轴精密轨迹加工装置输出端的自转轴线。

以上所述的两轴精密轨迹加工装置中，有两处是偏心安装设计，一处是两轴精密轨迹加工装置输出端的自转轴线偏心于齿轮回转体ⅱ的轴线，另一处是输出轴轴线偏离两轴精密轨迹加工装置输出端的自转轴线，两处的偏心距设计相等。

两轴精密轨迹加工装置输出端通过连接板12与二维平移台13的动板固接，二维平移台是由x向直线导轨和y向直线导轨叠加组成，两个导轨呈90°交叉布置，二维平移台的动板相对于定板，能够沿90°交叉轨道平面移动(二维平移台为成熟产品)。

二维平移台的定板和两轴精密轨迹加工装置的壳体刚性连接为一体，二维平移台的动板则通过连接板12与两轴精密轨迹加工装置输出端刚性连接；因为二维平移台的限制，约束了两轴精密轨迹加工装置输出端，使其只能沿两维平移台的x-y直线导轨移动。

两轴精密轨迹加工装置的工作原理是：

当伺服电机ⅰ工作，伺服电机ⅰ通过齿轮轴ⅰ上的小齿轮驱动齿轮回转体i转动，带动十字联轴器一起转动；十字联轴器通过其另一端驱动两轴精密轨迹加工装置输出端绕自转轴线转动。

两轴精密轨迹加工装置输出端的自转轴线和齿轮回转体i的转动轴线设计有偏心距，固定加工装置的输出轴也设计有相同的偏心距(如前所述)，因而加工装置的运动轨迹，是以输出端的轴线(自转轴线)为圆心的圆弧，圆弧半径等于输出轴轴线与两轴精密轨迹加工装置输出端轴线的偏心距。加工装置轨迹如图4的电机1(即伺服电机ⅰ)驱动输出端过程图所示(图中分别显示了加工装置在0°、90°、180°、270°、360°的轨迹；图中的齿轮回转体1即为齿轮回转体i，齿轮回转体ⅱ即为齿轮回转体ⅱ；以下同)。

当伺服电机ⅱ工作，伺服电机ⅱ通过齿轮轴ⅱ上的小齿轮驱动齿轮回转体ⅱ转动，安装在齿轮回转体ⅱ上的两轴精密轨迹加工装置输出端随其一起转动；由于两轴精密轨迹加工装置输出端与十字联轴器的另一端连接，限制约束了两轴精密轨迹加工装置输出端绕自己轴线的回转，所以两轴精密轨迹加工装置输出端只能绕齿轮回转体ⅱ轴线转动，转动半径等于输出端的自转轴线到齿轮回转体ⅱ轴线的偏心距。加工装置轨迹如图5的电机2(即伺服电机ⅱ)驱动输出端过程图所示。

当伺服电机ⅰ和伺服电机ⅱ同时工作，两个伺服电机产生的驱动力距，同时驱动两轴精密轨迹加工装置输出端转动，由于输出端受到与之相联的二维平移台的作用，输出端只能沿x-y直线导轨移动,两轴精密轨迹加工装置输出端的运动轨迹是以上三方面共同作用的结果，是一平移的圆弧，圆弧的半径等于上面介绍的两个偏心距之和；当偏心方向一致时相加，不一致相减，所以圆弧半径可以从零到两倍偏心距离之间调整，满足加工不同大小圆孔的需要。加工装置轨迹如图6电机1和电机2同时驱动输出端过程图所示。

因为二维平移台的约束作用，固定在两轴精密轨迹加工装置输出端的加工装置在切割时是平动状态，从而使安装在加工装置上的光纤和电缆等不会缠绕受损。

八轴机器人精度轨迹加工系统的工作原理是：

首先由六轴机器人驱动两轴精密轨迹加工装置和加工装置(如激光切割头)，将加工装置定位到待加工小孔的位置，并将加工装置调整到适宜加工的姿态，加工装置定位完成后，六轴机器人各运动轴立即锁定。控制系统启动加工装置和两轴精密轨迹加工装置开始精密轨迹加工。

声明：以上所述仅为本发明的较佳实施案例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则和精神之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。