一种工业机器人智能手腕装备系统及其操作方法与流程

文档序号:22762583发布日期:2020-10-31 10:09阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种工业机器人智能手腕装备系统,其特征在于包括:机器人侧以及工具侧,所述机器人侧固定在所述机器人末端法兰处,工具侧被锁紧在机器人侧,所述工具侧分别固定可以实现各种不同功能的工具,所述机器人侧与所述工具侧形成一对多的关系,通过所述机器人侧的宏观运动以及微观捕获运动,从工具架上取出或者更换不同的所述工具,实现系统的功能,所述机器人侧以及工具侧采用法兰形式主体机加工更便利,并设置检测与计数模块,以检测钢珠实际是否膨胀到位,并且对钢珠未膨胀到位的次数进行计数。

2.根据权利要求1所述一种工业机器人智能手腕装备系统,其特征在于所述机器人侧包括:机器人侧法兰主体(11),机器人侧bk模块(12),机器人侧电连接结构模块(13),机器人侧焊接模块(14),机器人侧水气模块(15),机器人侧锁紧端(16),锥槽锁芯(28),钢珠(17),机器人侧定位孔(18),电磁阀(19),压力传感器(20)以及到位传感器(51),其中所述机器人侧bk模块(12),电磁阀(19)以及压力传感器(20)构成机器人侧总线模块;所述机器人侧法兰主体(11)的背面具有突起圆柱台阶,所述机器人侧法兰主体(11)背面开设有定位销孔,便于将所述机器人侧定位在所述机器人末端法兰处,所述机器人侧法兰主体(11)上开设从正面到背面的通孔,所述通孔通过紧固螺钉将所述机器人侧锁紧在所述机器人末端法兰上;所述机器人侧bk模块(12)用于通过网络实现io的控制,包括通过所述机器人侧bk模块(12)收集机器人总控制器发出的电信号,再将所述电信号输送给所述机器人侧电连接结构模块(13),或者将所述装备系统的所述机器人侧和所述工具侧对接后发出的反馈电信号汇总到所述机器人侧bk模块(12)后通过所述机器人侧bk模块(12)将电信号反馈到所述机器人总控制器;所述机器人侧电连接结构模块(13)用于快速、便捷的提供电源以及电信号连接;所述机器人侧焊接模块(14)用于快速、便捷的提供焊接所需的大电流;所述机器人侧水气模块(15)用于快速、便捷的提供水和气;所述压力传感器(20)在机器人侧和工具侧锁紧状态下对外部输入的气源进行气压检测,当检测到具有气压时,则机器人正常工作,若没有检测到气压,则机器人停止工作并报警;所述机器人侧总线模块、机器人侧电连接结构模块(13)、机器人侧焊接模块(14)以及所述机器人侧水气模块(15)同时通过模块定位套和紧固螺钉固定在机器人侧法兰主体上,所述机器人侧锁紧端(16)通过机器人侧法兰主体(11)正面设置的定位销孔安装销钉定位,背面设置通过所述紧固螺钉的通孔,通过所述紧固螺钉将机器人侧锁紧端(16)锁紧在机器人侧法兰主体(11)上,所述总线模块上设置所述电磁阀(19)以及所述压力传感器(20)实施锁紧的控制以及锁紧和工具装备过程中的压力监测,所述机器人侧法兰主体(11)和所述机器人侧锁紧端(16)内部设置多个周向分布的机器人侧定位孔(18)实施对接过程中的工具侧定位,所述锥槽锁芯(28)用于限制孔内钢珠位置。

3.根据权利要求2所述一种工业机器人智能手腕装备系统,其特征在于所述机器人侧还包括锁紧压簧(31),密封缸体(32),活塞(33)、磁环(34)以及密封圈组成的锁紧端,所述密封缸体(32)内部设置多个所述锁紧压簧(31),当所述锁紧压簧(31)向自由状态伸长但未达到自由状态,所述机器人侧以及所述工具侧同时被锁紧,此时所述锁紧压簧(31)为所述活塞(33)提供向外顶出的力,同时电磁阀某位导通,为活塞(33)也提供一个向外的力,从而确保机器人侧与工具侧拥有一定的锁紧力,确保在一定的负载情况下,机器人侧与工具侧不会脱离,因为所述锁紧压簧(31)始终施加给活塞(33)一个向外顶出的力,当气源突然消失,机器人侧与工具侧在一定条件下始终锁紧,不至于气源一断开,工具侧就失去被锁紧的力;若需要切换工具侧,则电磁阀切换气源通路,使得所述活塞(33)向内位移,即锁紧压簧(31)被压缩;所述活塞(33)位于所述锁紧压簧(31)上方,所述锁紧压簧(31)总是为所述活塞(33)提供一个向外的顶出力,所述活塞(33)的环形槽内设置所述磁环(34),所述活塞(33)中间设置一个大压簧,其余小压簧均布在所述活塞(33)的圆周方向,所述活塞(33)外圆设置所述密封圈;所述锁紧压簧(31)和所述活塞(33)及紧固在所述活塞(33)上的锥槽锁芯(28)用于将所述钢珠(17)向外推,所述锁紧端整体设计为圆柱形,所述锁紧压簧(31)的材料为弹簧钢,其他部件的材料为铝合金或30cr2ni2mo,所述机器人侧内部的所述活塞(33)上固定所述锥槽锁芯(28),所述锥槽锁芯(28)上加工有锥形槽,可以为钢珠(17)提供一定的活动空间,所述活塞(33)内设计限制所述锁紧压簧(31)位置的圆柱孔,所述机器人侧密封缸体内设计有均布圆柱孔,所述圆柱孔内放置弹簧套,弹簧套用于限制均布压簧被压缩的方向,从而对锁紧压簧31起到限位作用,锁紧端上方开有圆柱孔,圆柱孔恰好能通过钢珠,并且圆柱孔内设计有防止钢珠滑出的限位边,用于放置钢球(17)并防止钢珠(17)滑出。

4.根据权利要求3所述一种工业机器人智能手腕装备系统,其特征在于所述机器人侧还包括第一安装定位系统,所述第一安装定位系统包括机器人侧到位传感器(51),机器人侧模块定位孔(52),模块定位套(53),模块连接部位的模块定位套安装位置处的外挂模块定位孔(81)以及机器人侧电连接模块导向套(91),所述机器人侧模块定位孔(52)上侧设置所述模块定位套(53),所述机器人侧锁紧端(16)外部设置所述到位传感器(51)以检测所述机器人侧是否已经插入到位,所述机器人侧模块定位孔(52)及下部开设有紧固螺纹孔,并设置在所述机器人侧法兰形式主体(11)的安装位置,所述机器人侧法兰形式主体(11)外接和所述机器人侧水气模块(15)的连接配合方式均采用所述模块定位套(53)与所述机器人侧模块定位孔(52)相互配合定位,紧固螺钉穿过机器人侧水气模块(15)安装孔及模块定位套(53)紧固在机器人侧上;同时所述总线模块、机器人侧电连接结构模块(13)、机器人侧焊接模块(14)以及机器人侧水气模块(15)与所述机器人侧法兰形式主体(11)的连接部位设计有机器人侧模块定位孔(52),机器人侧模块定位孔(52)下设置有通过紧固螺钉的螺纹孔,所述模块定位套(53)将所述总线模块、机器人侧电连接结构模块(13)、机器人侧焊接模块(14)以及机器人侧水气模块(15)与所述机器人侧法兰形式主体(11)的主体安装定位孔定位连接,再使用紧固螺钉将外挂模块一一固定。

5.根据权利要求4所述一种工业机器人智能手腕装备系统,其特征在于所述主体外侧安装机器人侧活塞磁性开关感应器(61),用于检测所述活塞(33)的位置。

6.根据权利要求5所述一种工业机器人智能手腕装备系统,其特征在于所述工具侧包括:工具侧法兰形式主体(21),工具侧定位销(22),工具侧曲面锁紧圈(23),工具侧电连接结构模块(24),工具侧水气模块(25),工具侧焊接模块(26),工具侧检测与计数模块(27);其中所述工具侧检测与计数模块(27)用于对所述钢珠(17)的位置进行检测与计数,确保所述钢珠(17)在正确的膨胀位置时,才可进行下一步动作,使atc的锁紧端更加安全可靠;所述工具侧法兰形式主体(21)的背面开设有均布定位销孔,用于工具侧安装定位,所述工具侧法兰主体(21)的正面开设有直至背面的均布通孔,所述通孔通过紧固螺钉将工具侧紧固在执行机构上。

7.根据权利要求6所述一种工业机器人智能手腕装备系统,其特征在于所述工具侧还包括第二安装定位系统,所述第二安装定位系统包括工具侧曲面锁紧圈钢珠锁紧配合槽(41),工具侧模块定位孔(71)以及工具侧电连接模块导向销(92);所述工具侧模块定位孔(71)及下部的紧固螺纹孔设置在所述工具侧法兰形式主体(21)的安装位置,外挂模块与所述工具侧法兰形式主体(21)的定位均采用模块定位套定位,再使用紧固螺钉再将外挂模块固定;而所述机器人侧电连接模块导向套(91),工具侧电连接模块导向销(92)是确保电连接模块在两主体锁紧时,电连接模块内部的插针能一一对应接合,同时所述工具侧电连接结构模块(24)、所述工具侧焊接模块(26)以及所述工具侧水气模块(25)与所述工具侧法兰形式主体(21)的连接部位设计有与所述工具侧模块定位孔(71)对应的模块安装定位孔和以及通过所述紧固螺钉的通孔。

8.根据权利要求7所述一种工业机器人智能手腕装备系统,其特征在于工具侧主体外部轮廓为圆弧形式或整圆形式,所述工具侧电连接结构模块(24),工具侧水气模块(25),工具侧焊接模块(26)和工具侧检测与计数模块(27)的安装孔位为疏密相间的布置方式或沿着工具侧主体外部轮廓均匀分布的布置方式。

9.一种根据权利要求8所述的工业机器人智能手腕装备系统的操作方法,包括如下步骤:

步骤1,实施机器人侧和工具侧主体部位结合锁紧动作,包括:

s11,机器人侧移动到工具侧上方,做好机器人侧与工具侧锁紧前准备;

s12,机器人总控制器通过机器人侧电连接模块切换电磁阀气源通路,使得活塞受力向内移动,同时机器人侧活塞磁性开关检测器(61)检测当前活塞(33)位置,并确认到位传感器(51)无反馈信号;

s13,机器人侧开始接合,通过工具侧定位销与机器人侧定位孔定位导正两侧主体;

s14,当机器人侧插入到工具侧锁紧位置时,机器人侧到位传感器(51)将信号传输到机器人侧bk模块(12);

s15,机器人侧bk模块(12)将电信号输送到机器人总控制器后,所述机器人总控制器再将动作电信号通过机器人侧bk模块(12)发送给机器人侧电连接结构模块(13),所述机器人侧电连接结构模块(13)再给电控制电磁阀气源通路;

s16,电磁阀切换气源通路将气体输入密封缸体内同时配合锁紧压簧(31),活塞(33)及锥槽锁芯(28)将钢珠向外推,钢珠与工具侧曲面锁紧圈(23)钢珠锁紧配合槽配合锁紧,从而将机器人侧与工具侧锁紧;一方面机器人侧活塞磁性开关感应器(61)上限位接通时,工具侧的检测与计数模块(27)会对钢珠位置进行检测与计数,当检测与计数模块检测到钢珠处于正确的膨胀位置时,机器人总控制器发出命令可以进行下一步动作,若检测到钢珠未在正确的膨胀位置,则机器人总控制器停止一切动作并发出报警信号;另一方面压力传感器对锁紧状态下的气源进行气压检测;

步骤2,一切正常,进行作业任务;同时压力传感器(20)对气压持续进行检测;

步骤3,实施机器人侧和工具侧主体部位脱离动作,包括:

s31,机器人总控制器发出命令进行机器人侧与工具侧脱离进行动作;

s32,机器人总控制器将动作电信号通过机器人侧bk模块(12)发送到机器人侧电连接结构模块(13),机器人侧电连接结构模块(13)再给电控制电磁阀气源通路;电磁阀切换气源通路将气体输入密封缸体内,使活塞(33)及锥槽锁芯(28)向内位移,锁紧压簧(31)被压缩,此时活塞磁性开关感应器(61)检测到活塞(33)处于下限位,钢珠此时不受力,可在圆柱孔内自由移动;

s33,机器人侧往上移动,脱离工具侧。


技术总结
本发明提供工业机器人智能手腕装备系统,包括:机器人侧及工具侧,机器人侧包括:机器人侧法兰主体,机器人侧BK模块,机器人侧电连接结构模块,机器人侧焊接模块,机器人侧水气模块,机器人侧锁紧端,钢珠,机器人侧定位孔,电磁阀,压力传感器,锁紧压簧,密封缸体,活塞,磁环,密封圈、锥槽锁芯,机器人侧到位传感器,机器人侧模块定位孔,模块定位套,机器人侧活塞磁性开关感应器及机器人侧电连接模块导向套。工具侧包括工具侧法兰形式主体,工具侧定位销,工具侧曲面锁紧圈,工具侧电连接结构模块、水气模块及焊接模块,工具侧检测与计数模块,工具侧曲面锁紧端钢珠锁紧配合槽,工具侧模块定位孔及工具侧电连接模块导向销。并提供相应操作方法。

技术研发人员:张健;尧永春;龚兴元;何宗平;韦学谦
受保护的技术使用者:广西利拓智能科技有限公司
技术研发日:2020.08.24
技术公布日:2020.10.30
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