一种用于机器人制孔系统锪窝深度控制的装置及制孔方法

摘要

本发明涉及一种用于机器人制孔系统锪窝深度控制的装置及制孔方法，采用主轴进给模块依托于压脚进给模块的结构，使得在制孔过程中压脚与刀具对壁板的轴向力之和恒定不变，并在压紧壁板时利用力传感器测量压脚与壁板之间的压力，当达到预定压力时，压脚进给电机制动并锁死，压脚位置在制孔过程中保持不变，通过直线光栅尺与主轴进给模块形成误差检测反馈修正的闭环系统，检测出主轴进给模块的机械传递误差，并在闭环控制中给予修正。该方法可以保证机器人制孔系统的锪窝深度。

主权项

一种用于机器人制孔的控制锪窝深度的装置，其特征在于包括机器人控制柜(1)、工业机器人(2)、工作台(3)和末端执行器(4)；机器人控制柜(1)及工业机器人(2)通过螺栓连接安装在工作台(3)上，末端执行器(4)通过螺栓安装于工业机器人(2)端部；所述的末端执行器(4)包括压脚模块(5)、主轴(6)和连接板模块(14)；压脚模块(5)包括压脚(7)、压脚支架(8)、力传感器(9)、光栅尺(10)、主轴进给伺服电机(11)和第一导轨丝杠传动模块(12)，光栅尺(10)通过螺钉安装在压脚支架(8)的一侧，第一导轨丝杠传动模块(12)通过螺钉安装在压脚支架(8)的下端，主轴进给伺服电机(11)安装在压脚支架(8)后端，通过联轴器与第一导轨丝杠传动模块(12)连接，压脚(7)通过螺钉安装在压脚支架(8)的前端；连接板模块(14)包括压脚进给伺服电机(15)、第二导轨丝杠传动模块(16)和连接板(17)；第二导轨丝杠传动模块(16)通过螺钉安装在连接板(17)的下端，压脚进给伺服电机(15)安装在连接板(17)后端，并且通过联轴器与第二导轨丝杠传动模块(16)连接；第一导轨丝杠传动模块(12)安装于压脚支架(8)下端，主轴(6)安装于第一导轨丝杠传动模块(12)上；利用此装置进行的制孔方法步骤如下：步骤1：对各执行部件参数主轴制孔转速ν1、锪窝转速ν2、压脚进给速度ν3、压力设定值F、主轴进给速度ν4和进给设定量Z进行初始设定；步骤2：机器人控制系统根据离线程序移动到制孔处，并通过法向调平使末端执行器刀具轴向与壁板垂直；步骤3：由控制系统的PLC或者触发按钮提供压脚进给启动信号；PLC对压脚进给模块零点进行信号判断，如压脚不处于进给零点，PLC提供压脚回零信号，压脚进给伺服电机启动压脚回零，否则压脚开始进给；力传感器开始测量力传感器测量值f，在整个进给过程中，判断压脚前后限位情况，如果PLC接收到限位信号，则发出报警，并使压脚进给伺服电机反转复位；当力传感器测量值f等于压力设定值F时，PLC控制压脚进给伺服电机制动，压脚进给锁死，在制孔过程中保持位置不发生改变；步骤4：由控制系统的PLC或者触发按钮提供主轴进给启动信号；PLC对主轴进给模块零点进行信号判断，如主轴不处于进给零点，PLC提供主轴回零信号，主轴进给伺服电机启动，主轴回零；否则光栅尺读取主轴的零点位置坐标为X₀，主轴开始进给；在整个进给过程中，判断主轴前后限位情况，如PLC接收到限位信号，发出报警，并使主轴进给伺服电机反转复位；进给过程中，根据光栅尺的读数X₁，判断主轴的实际进给量为Z₁＝X₁‑X₀，计算出进给误差ΔZ＝Z₁‑Z，将误差ΔZ反馈给主轴进给系统，当实际进给量Z₁到达进给设定值Z时，主轴进给伺服电机制动；步骤5：在主轴和压脚进给系统接收到回零信号后，先控制主轴进给伺服电机反转，主轴回到进给零点，再启动压脚进给伺服电机反转，压脚回到进给零点。