蠕动式切割机器人的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种蠕动式切割机器人，其特征是：包括驱动齿轮I、进给步进电机、进给丝杠、横梁、驱动电机I、进给中心轴I、导轨I、主工作台、终止限位开关、切割步进电机、切割进给滑块、切割直流电机、圆片电机、锁紧垫片、锁紧螺母、连接架、连接滚子、横梁电磁铁、起始限位开关、驱动齿轮IV等。它相对于现有的工件切割用机器人而言，具有周期性、体积小、定位精度高、结构和控制简单等特点，并结合了自身的优势，实现在板材上面蠕动进给，从而胜任大尺寸工件的切割。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于工件切割的机器人，特别涉及一种蠕动式切割机器人。 蠕动式切割机器人
【背景技术】
[0002] 在实际切割中，工件的尺寸往往大小不一，差别很大，因此要求切割设备具有宽广 的加工范围。为了实现便携式的目标，要求设备体积小，同时能够在工件上整体前进，因此 需要机器人来实现。
【发明内容】
[0003] 本发明通过比较了腿足式、轮式、蠕动式、游动式等机器人的优缺点之后，提供了 一种工件切割的蠕动机器人。其采用的技术方案如下： 蠕动式切割机器人，包括驱动齿轮I、进给步进电机、进给丝杠、横梁、传动齿轮I、中间 齿轮I、驱动电机I、进给中心轴I、驱动齿轮II、导轨I、导轨II、主工作台、主工作台电磁 铁、终止限位开关、切割步进电机、切割进给丝杠、切割进给滑块、切割直流电机、圆片电机、 驱动齿轮III、导轨III、导轨IV、锁紧垫片、锁紧螺母、传动齿轮II、中间齿轮II、驱动电机 II、进给中心轴II、连接架、连接滚子、横梁电磁铁、起始限位开关、驱动齿轮IV。
[0004] 所述驱动齿轮I和驱动齿轮II安装在进给中心轴I的两端，并分别于导轨IV和 导轨II上的齿条配合，所述进给步进电机安装在主工作台上，并通过进给丝杠驱动横梁上 的滑块，所述传动齿轮I安装在驱动电机I输出轴上，并与中间齿轮I配合驱动进给中心轴 I，所述主工作台电磁铁安装在主工作台的支撑柱上，所述终止限位开关和起始限位开关安 装在主工作台的一侧。主工作台上的四个主工作台电磁铁通电并发生动作，主工作台电磁 铁被吸在钢板上，主工作台也因此被固定在钢板上。驱动电机I通电，驱动电机I带动传动 齿轮I转动，传动齿轮I通过与中间齿轮I的啮合，实现了减速和增力的目的，进而通过驱 动齿轮I和驱动齿轮Π 与导轨IV和导轨II (上面有齿条）进行啮合，驱动齿条向前运动 一个固有行程。当工件被切透之后，切割步进电机断电，进给步进电机通电。进给步进电机 将力矩传递给进给丝杠，进给丝杠通过与横梁上的滑块的配合将旋转运动转换成水平直线 伺服进给运动，横梁上的滑块带动横梁和圆片电极向前伺服进给，切出一条窄缝。当圆片切 割电极从起始限位开关运行到终止限位开关时，表明圆片电极已经走完了一个固有行程， 因此切割直流电机和切割步进电机断电，圆片电极停转。
[0005] 所述切割步进电机安装在横梁的滑块部分，并与切割进给丝杠连接，驱动切割进 给滑块，所述切割直流电机安装在切割进给滑块上，并通过联轴器带动圆片电机，所述驱动 齿轮III和驱动齿轮IV安装在进给中心轴II两端，并分别与导轨III和导轨I上的齿条 配合，所述锁紧垫片安装在圆片电机两侧，并通过锁紧螺母固定。切割直流电机通电，圆片 电机高速旋转起来。切割步进电机通电，切割步进电机带动切割进给丝杠旋转，切割进给丝 杠通过与横梁上的滑块配合，将切割步进电机的旋转运动转换成为垂直向下的直线伺服进 给运动，圆片电机向下切入工件。
[0006] 所述传动齿轮II安装在驱动电机II输出轴上，并通过中间齿轮II驱动进给中心 轴II，所述连接架通过连接滚子安装在主工作台上的滑槽，并与导轨I、导轨II、导轨III、 导轨IV相连接，所述横梁电磁铁安装在横梁的支撑柱上。主工作台向前蠕动了一个固有行 程后，进给步进电机断电并停转。主工作台下面四个主工作台电磁铁通电并动作，从而使主 工作台被固定在钢板上。驱动电机Π 通电，电机将力矩传递给传动齿轮II，传动齿轮II通 过与中间齿轮Π 的啮合实现减速和增力目的，中间齿轮II通过进给中心轴II将动力传送 至驱动齿轮ΠΙ和驱动齿轮IV，驱动齿轮III和驱动齿轮IV分别与导轨II和导轨IV (上 面有齿条）进行啮合，并驱使导轨II和导轨IV向前蠕动一个固有行程，使之位于主工作台 下方，保持正常对应关系。横梁上的横梁电磁铁断电，横梁脱离钢板，使得圆片电极又可以 移动。
[0007] 本发明具有如下优点：蠕动机器人的运动具有周期性、体积小、定位精度高、结构 和控制简单等特点。蠕动机器人结合了自身的优势，实现在板材上面蠕动进给，从而胜任大 尺寸工件的切割。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1 :蠕动式切割机器人结构示意图； 图2 :蠕动式切割机器人前局部结构示意图； 图3 :蠕动式切割机器人后局部结构示意图； 符号说明 1.驱动齿轮I，2.进给步进电机，3.进给丝杠，4.横梁，5.传动齿轮I，6.中间齿轮I， 7.驱动电机I，8.进给中心轴I，9.驱动齿轮II，10.导轨I，11.导轨II，12.主工作台， 13.主工作台电磁铁，14.终止限位开关，15.切割步进电机，16.切割进给丝杠，17.切割 进给滑块，18.切割直流电机，19.圆片电机，20.驱动齿轮III，21.导轨III，22.导轨IV， 23.锁紧垫片，24.锁紧螺母，25.传动齿轮II，26.中间齿轮II，27.驱动电机II，28.进给 中心轴II，29.连接架，30.连接滚子，31.横梁电磁铁，32.起始限位开关，33.驱动齿轮IV。
【具体实施方式】
[0009] 下面结合附图和实例对本发明作进一步说明： 如图1所示，蠕动式切割机器人，包括驱动齿轮II、进给步进电机2、进给丝杠3、横 梁4、传动齿轮15、中间齿轮16、驱动电机17、进给中心轴18、驱动齿轮119、导轨110、导 轨1111、主工作台12、主工作台电磁铁13、终止限位开关14、切割步进电机15、切割进给丝 杠16、切割进给滑块17、切割直流电机18、圆片电机19、驱动齿轮11120、导轨11121、导轨 IV22、锁紧垫片23、锁紧螺母24、传动齿轮II25、中间齿轮II26、驱动电机II27、进给中心轴 1128、连接架29、连接滚子30、横梁电磁铁31、起始限位开关32、驱动齿轮IV33。所述驱动 齿轮II和驱动齿轮119安装在进给中心轴18的两端，并分别于导轨IV22和导轨1111上 的齿条配合，所述进给步进电机2安装在主工作台12上，并通过进给丝杠3驱动横梁4上 的滑块，所述传动齿轮15安装在驱动电机17输出轴上，并与中间齿轮16配合驱动进给中 心轴18,所述主工作台电磁铁13安装在主工作台12的支撑柱上，所述终止限位开关14和 起始限位开关32安装在主工作台12的一侧，所述切割步进电机15安装在横梁4的滑块部 分，并与切割进给丝杠16连接，驱动切割进给滑块17,所述切割直流电机18安装在切割进 给滑块17上，并通过联轴器带动圆片电机19,所述驱动齿轮II120和驱动齿轮IV33安装在 进给中心轴1128两端，并分别与导轨III21和导轨110上的齿条配合，所述锁紧垫片23安 装在圆片电机19两侧，并通过锁紧螺母24固定，所述传动齿轮1125安装在驱动电机1127 输出轴上，并通过中间齿轮Π 26驱动进给中心轴1128,所述连接架29通过连接滚子30安 装在主工作台12上的滑槽，并与导轨110、导轨1111、导轨11121、导轨IV22相连接，所述横 梁电磁铁31安装在横梁4的支撑柱上。
[0010] 蠕动机器人被放置在板材上，主工作台12上的四个主工作台电磁铁13通电并发 生动作，主工作台电磁铁13被吸在钢板上，主工作台12也因此被固定在钢板上。驱动电机 17通电，驱动电机17带动传动齿轮15转动，传动齿轮15通过与中间齿轮16的啮合，实现 了减速和增力的目的，进而通过驱动齿轮II和驱动齿轮119与导轨IV22和导轨1111(上 面有齿条)进行啮合，驱动齿条向前运动一个固有行程。切割直流电机18通电，圆片电机19 高速旋转起来。切割步进电机15通电，切割步进电机15带动切割进给丝杠16旋转，切割 进给丝杠16通过与横梁4上的滑块配合，将切割步进电机15的旋转运动转换成为垂直向 下的直线伺服进给运动，圆片电机19向下切入工件。当工件被切透之后，切割步进电机15 断电，进给步进电机2。进给步进电机2将力矩传递给进给丝杠3,进给丝杠3通过与横梁4 上的滑块的配合将旋转运动转换成水平直线伺服进给运动，横梁4上的滑块带动横梁4和 圆片电极19向前伺服进给，切出一条窄缝。当圆片切割电极从起始限位开关32运行到终 止限位开关14时，表明圆片电极19已经走完了一个固有行程，因此切割直流电机18和切 割步进电机15断电，圆片电极19停转。横梁2上的横梁电磁铁31通电，横梁4被吸在钢 板上，因此切割进给滑块17、垂直伺服机构、切割直流电机18和圆片式切割电极均被固定 不动，圆片电极19保持在切缝中(这样能够提高切割的定位精度)。随后主工作台12上的四 个主工作台电磁铁13断电，脱离钢板，主工作台12成为可移动的。进给步进电机2通电并 反转，进给丝杠3旋转并且与横梁4上的滑块相配合，旋转运动仍被转换成为直线运动，但 是由于此时横梁4上的滑块和横梁被固定在钢板上不动，因此只能是进给丝杠3相对于横 梁4上的滑块水平往前运动。又因进给丝杠3与进给步进电机2连接在一起，且连接在工 作台上，丝杠便带动工作台的往前运动。此时进给步进电机2是工作台往前运动的动力源。 主工作台12往前运动是利用驱动齿轮11、驱动齿轮119、驱动齿轮II120、驱动齿轮IV33在 导轨110和导轨III21上滚动实现的，当驱动齿轮II、驱动齿轮119、驱动齿轮11120、驱 动齿轮IV33越过导轨110和导轨III21后，则转换到导轨1111和导轨IV22上并继续滚 动前进。主工作台12向前蠕动了一个固有行程后，进给步进电机2断电并停转。主工作台 12下面四个主工作台电磁铁13通电并动作，从而使主工作台12被固定在钢板上。驱动电 机1127通电，电机将力矩传递给传动齿轮1125,传动齿轮1125通过与中间齿轮1126的啮 合实现减速和增力目的，中间齿轮Π 26通过进给中心轴1128将动力传送至驱动齿轮II120 和驱动齿轮IV33,驱动齿轮III20和驱动齿轮IV33分别与导轨1111和导轨IV22 (上面有 齿条）进行啮合，并驱使导轨1111和导轨IV22向前蠕动一个固有行程，使之位于主工作台 12下方，保持正常对应关系。横梁4上的横梁电磁铁31断电，横梁4脱离钢板，使得圆片电 极19又可以移动。
[0011] 上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于 本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。
【权利要求】
1. 蠕动式切割机器人，其特征在于：驱动齿轮I (1)、进给步进电机（2)、进给丝杠（3)、 横梁（4)、传动齿轮I (5)、中间齿轮I (6)、驱动电机I (7)、进给中心轴I (8)、驱动齿轮II (9)、导轨I (10)、导轨II (11)、主工作台（12)、主工作台电磁铁（13)、终止限位开关（14)、 切割步进电机（15)、切割进给丝杠（16)、切割进给滑块（17)、切割直流电机（18)、圆片电机 (19)、驱动齿轮III (20)、导轨III (21)、导轨IV (22)、锁紧垫片（23)、锁紧螺母（24)、传 动齿轮Π (25)、中间齿轮II (26)、驱动电机II (27)、进给中心轴II (28)、连接架（29)、 连接滚子（30)、横梁电磁铁（31)、起始限位开关（32)、驱动齿轮IV (33)，所述齿轮I (1)和 驱动齿轮Π (9)安装在进给中心轴I (8)的两端，并分别于导轨IV (22)和导轨II (11) 上的齿条配合，进给步进电机（2)安装在主工作台（12)上，并通过进给丝杠（3)驱动横梁 (4)上的滑块，传动齿轮I (5)安装在驱动电机I (7)输出轴上，并与中间齿轮I (6)配合 驱动进给中心轴I (8)，主工作台电磁铁（13)安装在主工作台（12)的支撑柱上，终止限位 开关（14)和起始限位开关（32)安装在主工作台（12)的一侧。
2. 根据权利要求1所述的蠕动式切割机器人，其特征在于：切割步进电机（15)安装在 横梁（4)的滑块部分，并与切割进给丝杠（16)连接，驱动切割进给滑块（17)，切割直流电机 (18)安装在切割进给滑块（17)上，并通过联轴器带动圆片电机（19)，驱动齿轮III (20)和 驱动齿轮IV (33)安装在进给中心轴II (28)两端，并分别与导轨III (21)和导轨I (10) 上的齿条配合，锁紧垫片（23)安装在圆片电机（19)两侧，并通过锁紧螺母（24)固定。
3. 根据权利要求1所述的蠕动式切割机器人，其特征在于：传动齿轮11(25)安装在驱 动电机Π (27)输出轴上，并通过中间齿轮II (26)驱动进给中心轴II (28)，连接架（29) 通过连接滚子（30)安装在主工作台（12)上的滑槽，并与导轨I (10)、导轨II (11)、导轨 III (21)、导轨IV (22)相连接，横梁电磁铁（31)安装在横梁（4)的支撑柱上。
【文档编号】B23D79/00GK104096915SQ201410327161
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2014年7月10日
【发明者】刘俊良, 张楠, 李子伦 申请人:中国石油大学(华东)