一种用于机器人研抛加工的高精度力位混合控制装置的制作方法

文档序号:22762240发布日期:2020-10-31 10:07阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于机器人研抛加工的高精度力位混合控制装置,其特征在于,该高精度力位混合控制装置包括连接法兰(1)、端盖(2)、力传感器(13)、动态倾角传感器(4)、主动力控模块、传动模块及金属壳体(15),其中:

所述连接法兰(1)用于将所述力位混合控制装置与工业机器人的末端连接;

所述端盖(2)的上端与所述连接法兰(1)连接,其下端用于固定所述力传感器(13)、动态倾角传感器(4)和金属壳体(15);

所述力传感器(13)通过力传感器上端安装板(14)与所述端盖(2)连接,用于测量研抛加工中的轴向接触力,并将该轴向接触力信号反馈给所述主动力控模块的控制单元,建立具有力反馈的闭环控制结构,从而实现接触力的柔顺控制;

所述动态倾角传感器(4)通过动态倾角传感器安装板(3)与所述端盖(2)连接,用于检测该力位混合控制装置随机器人末端运动时的空间位姿,从而进行重力补偿;

所述主动力控模块的上端与所述力传感器(13)连接,包括音圈电机(6)、位移测量组件(11)、电机导向组件(8)及控制单元,所述音圈电机(6)包括定子与动子,其定子与所述力传感器(13)连接,其动子与所述传动模块连接,用于驱动所述传动模块柔顺运动;所述位移测量组件(11)用于检测所述音圈电机(6)的动子瞬时位置,并将该瞬时位置信号反馈给所述主动力控模块的控制单元,建立具有位置反馈的闭环控制结构,从而实现位置的柔顺控制;所述电机导向组件(8)用于所述音圈电机(6)的运动导向,并且承受研抛工具的转动摩擦力;所述控制单元与所述力传感器(13)、所述动态倾角传感器(4)以及所述音圈电机(6)的驱动器连接;

所述传动模块通过传动板(9)与所述主动力控模块的下端连接,用于传递所述主动力控模块的音圈电机(6)所输出的位移,从而实现研抛工具的轴向浮动;

所述金属壳体(15)的上端与所述端盖(2)连接,其下端与所述主动力控模块的电机导向组件(8)连接,用于固定花键轴的位置,并且对该力位混合控制装置起到防护作用,从而提高该力位混合控制装置的可靠性与稳定性。

2.如权利要求1所述的用于机器人研抛加工的高精度力位混合控制装置,其特征在于,所述连接法兰(1)、端盖(2)、力传感器(13)、主动力控模块、传动模块及金属壳体(15)的中心轴线均在同一直线上,从而保证力位混合控制装置的轴向单自由度的柔顺浮动。

3.如权利要求1或2所述的用于机器人研抛加工的高精度力位混合控制装置,其特征在于,所述的动态倾角传感器(4)垂直安装于所述端盖(2)的下端,并且其中心轴线与力位混合控制装置的中心轴线平行。

4.如权利要求3所述的用于机器人研抛加工的高精度力位混合控制装置,其特征在于,所述主动力控模块的位移测量组件(11)与所述音圈电机(6)平行安装,并且固定于所述音圈电机的定子安装板(5)和动子安装板(7)之间,采用光栅尺和直线编码器的组合,用于检测所述音圈电机(6)的动子相对于其定子的位移。

5.如权利要求1、2或4所述的用于机器人研抛加工的高精度力位混合控制装置,其特征在于,所述主动力控模块的电机导向组件(8)包括花键轴和花键螺母,其花键轴与所述金属壳体(15)螺钉连接,并嵌入到所述金属壳体(15)底端的圆柱形凹槽内,其花键螺母与定子安装板(5)和动子安装板(7)连接。

6.如权利要求5所述的用于机器人研抛加工的高精度力位混合控制装置,其特征在于,所述的传动模块为可拆卸,以适配不同的研抛工具。

7.如权利要求1、2、4或6所述的用于机器人研抛加工的高精度力位混合控制装置,其特征在于,所述力传感器(13)为三维应变片式力传感器。

8.如权利要求1、2、4或6任一项所述的用于机器人研抛加工的高精度力位混合控制装置,其特征在于,所述主动力控模块的音圈电机(6)的定子端通过定子安装板(5)和力传感器下端安装板(12)与所述力传感器(13)连接,所述主动力控模块的音圈电机(6)的动子端通过动子安装板(7)与所述传动模块连接,所述端盖(2)与所述金属壳体(15)通过螺栓连接。

9.如权利要求5任一项所述的用于机器人研抛加工的高精度力位混合控制装置,其特征在于,所述主动力控模块的音圈电机(6)的定子端通过定子安装板(5)和力传感器下端安装板(12)与所述力传感器(13)连接,所述主动力控模块的音圈电机(6)的动子端通过动子安装板(7)与所述传动模块连接,所述端盖(2)与所述金属壳体(15)通过螺栓连接。

10.如权利要求7任一项所述的用于机器人研抛加工的高精度力位混合控制装置,其特征在于,所述主动力控模块的音圈电机(6)的定子端通过定子安装板(5)和力传感器下端安装板(12)与所述力传感器(13)连接,所述主动力控模块的音圈电机(6)的动子端通过动子安装板(7)与所述传动模块连接,所述端盖(2)与所述金属壳体(15)通过螺栓连接。


技术总结
本发明属于机器人加工恒力控制技术领域,公开了一种用于机器人研抛加工的高精度力位混合控制装置。力位混合控制装置包括连接法兰、端盖、力传感器、动态倾角传感器、主动力控模块、传动模块及金属壳体,其中连接法兰用于将该装置与机器人末端连接;力传感器用于测量研抛加工过程中的轴向接触力;动态倾角传感器用于检测该装置的瞬时姿态;主动力控模块的上端与力传感器连接,其下端直接与传动模块连接;端盖与金属壳体用于固定和防护内部器件。本发明采用了高响应的空间结构,并具有重力补偿功能,有效减小了电机动子端的负载,提高了接触力控制的动态精度,进而实现了与待研抛工件表面的柔顺接触,保证了研抛加工过程的一致性与均匀性。

技术研发人员:孙玉文;王若奇;于洋;牛金波
受保护的技术使用者:大连理工大学
技术研发日:2020.07.17
技术公布日:2020.10.30
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