带有六维力传感器的机器人铣削加工系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机械加工技术领域的铣削加工系统，特别是一种带有主轴电控系统的带有六维力传感器的机器人铣削加工系统。
【背景技术】
[0002]工业机器人是一种柔性自动化设备，通过在其末端安装电主轴和铣削刀具，可以使其具备类似于多轴数控机床的铣削加工能力，适应小批量、多品种、现场加工的现代生产要求。与数控加工中心和柔性制造单元等其它加工设备相比，工业机器人在铣削加工领域的应用具有成本低、柔性好、工作范围大等优点。
[0003]经对现有技术文献的检索发现，专利申请号为201410448744.X的中国专利介绍了一种结构解耦的六足钻、铣削加工机器人，其主要包括装有钻、铣削电主轴的机器人躯干、六条机械腿、六个装有吸附装置的足。六条机械腿分别通过机架与机器人躯干连接。由于该机器人通过步行的方式在被加工对象表面行走，因此定位精度和加工精度难以保证。
【发明内容】
[0004]为了克服机器人用于铣削加工的实现问题，本发明提供一种基于工业机器人的铣削加工系统。
[0005]本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括关节型工业机器人、法兰、电主轴固定座、电主轴、铣削刀具、水冷机、气栗、工作台、变频器、电抗器、温度传感器、刹车电阻、正转信号开关、使能信号开关、调速器、六维力传感器、连接件，关节型工业机器人、法兰、六维力传感器、连接件、电主轴固定座依次相连接，电主轴与电主轴固定座相连接，铣削刀具布置在电主轴的顶端，水冷机与水管构成电主轴的冷却系统，气栗与气管构成电主轴的气路系统，在电主轴上布置主轴电控系统，工作台布置在节型工业机器人的工作范围内；主轴电控系统由变频器、电抗器、温度传感器、刹车电阻、正转信号开关、使能信号开关、调速器组成，电抗器与三百八十伏交流电相连接。
[0006]进一步地，在本发明中关节型工业机器人末端与法兰之间通过定位销进行定位，铣削刀具通过拉丁安装在电主轴的顶端。
[0007]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明所述带有六维力传感器的机器人铣削加工系统设计合理，结构简单，在加工大型零件时具有成本低、柔性好、工作范围大等优点，而且可以测量铣削加工过程中机器人末端的受力情况。
【附图说明】
[0008]图1是本发明的结构示意图；
[0009]图2是本发明的主轴电控系统结构示意图；
[0010]附图中的标号分别为:1、关节型工业机器人，2、法兰，3、电主轴固定座，4、电主轴，
5、铣削刀具，6、水冷机，7、气栗，8、变频器，9、电抗器，10、温度传感器，11、刹车电阻，12、正转信号开关，13、使能信号开关，14、调速器，15、六维力传感器，16、连接件。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0012]实施例
[0013]本发明的实施例如图1至图2所示，本发明包括关节型工业机器人1、法兰2、电主轴固定座3、电主轴4、铣削刀具5、水冷机6、气栗7、工作台、变频器8、电抗器9、温度传感器10、刹车电阻11、正转信号开关12、使能信号开关13、调速器14、六维力传感器15、连接件16，关节型工业机器人1、法兰2、六维力传感器15、连接件16、电主轴固定座3依次相连接，电主轴4与电主轴固定座3相连接，铣削刀具5布置在电主轴4的顶端，水冷机6与水管构成电主轴4的冷却系统，气栗7与气管构成电主轴4的气路系统，在电主轴4上布置主轴电控系统，工作台布置在节型工业机器人1的工作范围内；主轴电控系统由变频器8、电抗器9、温度传感器10、刹车电阻11、正转信号开关12、使能信号开关13、调速器14组成，电抗器9与三百八十伏交流电相连接;关节型工业机器人1末端与法兰2之间通过定位销进行定位，铣削刀具5通过拉丁安装在电主轴4的顶端。
[0014]本发明在机器人末端和电主轴4之间安装有六维力传感器15，用于监测大小和方向不断变化的力与力矩、测量惯性力或加速度以及检测接触力的作用点和大小。
[0015]在本发明中，气栗7和气管组成电主轴4的气路，将气栗7中的高压空气接入三联件，一个出口的高压空气通过减压过滤阀，在电主轴4中生成气幕，用于在4电主轴4中保持较高压力，防止粉尘和切肩进入所述电主轴，另一个出口的高压空气通过电磁阀，在换刀时进行拉刀和松刀的操作。
[0016]在本发明中，水冷机6和水管组成电主轴4的冷却系统，水冷机6将冷却水输送进电主轴4中的冷却管路，利用循环的冷却水将电主轴4工作时产生的热量吸收并带走。
[0017]在本发明中，变频器8、电抗器9、温度传感器10、刹车电阻11、调速器12、正转信号开关13、使能信号开关14组成电主轴4的电控系统，连接方式如图2所示。电抗器9起到限制电网中的高次谐波和稳压的作用，经过电抗器9滤波后的交流电通入变频器8中。变频器8具有调速和降低启动电流的作用。温度传感器10用于实时监测电主轴4的温度，当温度过高时报警。电主轴4在快速停转过程中，由于惯性的作用，会产生大量再生电能，若不能及时消耗掉这部分电能，就会直接作用在变频器8的直流电路部分，造成变频器8的损坏。因此在变频器8上接入刹车电阻11，将电主轴4快速停转所产生的再生电能转化为热能。调速器14用于手动调节电主轴4的转速。使能信号开关13用于控制电主轴4的伺服开启，只有当正转信号开关12和使能信号开关13都接通时，电主轴4才能正常工作。
【主权项】
1.一种带有六维力传感器的机器人铣削加工系统，包括关节型工业机器人(1)，其特征在于，还包括法兰(2)、电主轴固定座(3)、电主轴(4)、铣削刀具(5)、水冷机(6)、气栗(7)、工作台、变频器(8)、电抗器(9)、温度传感器(10)、刹车电阻(11)、正转信号开关(12)、使能信号开关(13)、调速器(14)、六维力传感器(15)、连接件(16)，关节型工业机器人(1)、法兰(2)、六维力传感器(15)、连接件(16)、电主轴固定座(3)依次相连接，电主轴(4)与电主轴固定座(3)相连接，铣削刀具(5)布置在电主轴(4)的顶端，水冷机(6)与水管构成电主轴(4)的冷却系统，气栗(7)与气管构成电主轴(4)的气路系统，在电主轴(4)上布置主轴电控系统，工作台布置在节型工业机器人(1)的工作范围内；主轴电控系统由变频器(8)、电抗器(9)、温度传感器(10)、刹车电阻(11)、正转信号开关(12)、使能信号开关(13)、调速器(14)组成，电抗器(9)与三百八十伏交流电相连接。2.根据权利要求1所述带有六维力传感器的机器人铣削加工系统，其特征在于关节型工业机器人(1)末端与法兰(2)之间通过定位销进行定位，铣削刀具(5)通过拉丁安装在电主轴(4)的顶端。
【专利摘要】一种属于机械加工技术领域的带有六维力传感器的机器人铣削加工系统，包括关节型工业机器人、电主轴、刀具、气泵、气管、水冷机、水管、变频器、电抗器、温度传感器、刹车电阻、调速器、正转信号开关、使能信号开关、法兰、电主轴固定座、六维力传感器、连接件，电主轴安装在电主轴固定座上，变频器、电抗器、温度传感器、刹车电阻、调速器、正转信号开关、使能信号开关组成电主轴的电控系统。本发明设计合理，在加工大型零件时具有成本低、柔性好、工作范围大等优点，而且可以测量铣削加工过程中机器人末端的受力情况。
【IPC分类】B23Q11/00, B23Q15/007, B25J11/00, B23C1/00, B23C5/26
【公开号】CN105478868
【申请号】CN201610059242
【发明人】吴昊, 朱利民
【申请人】上海交通大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月28日