一种机器人化螺旋制孔系统

摘要

本发明提供了一种机器人化螺旋制孔系统，包括四自由度串联机器人、终端制孔单元以及系统控制器；由系统控制器分别控制四自由度串联机器人和终端制孔单元进行相应制孔姿态的调节，并能够实时调节制孔的孔径。该机器人化螺旋制孔系统能够一把刀加工一系列孔径，有效避免了机器人化钻孔系统制孔时换刀环节，可大大提高制孔的加工效率，尤其适合于工件的孔系加工，具有较好的应用前景。

主权项

一种机器人化螺旋制孔系统，其特征在于：包括四自由度串联机器人(1000)、终端制孔单元(2000)以及系统控制器(3000)；所述四自由度串联机器人(1000)包括矩形框底座(1001)、托板(1002)、立柱(1003)、大臂(1004)以及小臂(1005)；所述矩形框底座(1001)的两条长度边框的相对内侧均设有纵向齿条(1006)，所述两条长度边框的上侧面均设有纵向导轨(1007)；所述托板(1002)的底面设有两条底面滑槽，两条底面滑槽分别嵌于两条纵向导轨(1007)上，并可沿两条纵向导轨(1007)来回滑动；所述托板(1002)的四个顶角处分别设有一个纵向驱动电机(1009)，所述纵向驱动电机(1009)的输出轴上设有驱动齿轮(1008)，所述驱动齿轮(1008)与对应位置处的纵向齿条(1006)相啮合；所述立柱(1003)竖直安装在托板(1002)的顶部，所述立柱(1003)的顶部竖直设有一个水平转动电机(1010)，所述水平转动电机(1010)的输出轴上设有水平转动关节(1011)；所述水平转动关节(1011)的顶部水平设有一个大臂驱动电机(1012)，所述大臂(1004)的一端垂直安装在大臂驱动电机(1012)的输出轴上，所述大臂驱动电机(1012)驱动大臂(1004)在竖直面内摆动；所述大臂(1004)的另一端设有小臂驱动机构，所述小臂(1005)的连接端通过摆动轴(1013)摆动式安装在大臂(1004)的另一端上，所述小臂驱动机构驱动小臂(1005)绕摆动轴(1013)在竖直面内摆动；所述终端制孔单元(2000)包括三杆并联机构(2100)、螺旋制孔机构(2200)和法矢检测机构(2300)；所述三杆并联机构(2100)包括动平台(2101)、定平台(2102)、第一电动伸缩杆(2103)、第二电动伸缩杆(2104)以及第三电动伸缩杆(2105)；所述定平台(2102)的后侧面固定安装在小臂(1005)的对接安装端上；所述第一电动伸缩杆(2103)、第二电动伸缩杆(2104)以及第三电动伸缩杆(2105)的底端均通过虎克铰链等弧度安装在定平台(2102)前侧面的圆周边缘上；所述第一电动伸缩杆(2103)上装有驱动其活动杆伸缩运动的第一驱动电机(2106)；所述第二电动伸缩杆(2104)上装有驱动其活动伸缩杆运动的第二驱动电动(2107)；所述第三电动伸缩杆(2105)上装有驱动其活动伸缩杆运动的第三驱动电机(2108)；所述第一电动伸缩杆(2103)、第二电动伸缩杆(2104)以及第三电动伸缩杆(2105)的三根活动杆顶端均通过球形铰链安装在动平台(2101)后侧面的圆周边缘上；所述螺旋制孔机构(2200)包括公转电机(2201)、圆筒形的公转壳体(2202)、圆柱形的自转电机(2203)、公转半径调节电机(2204)、蜗杆(2205)以及蜗轮(2206)；所述公转电机(2201)上设有公转减速装置(2207)，所述公转减速装置(2207)的输出轴上设有公转驱动齿轮(2208)；所述公转壳体(2202)垂直穿过动平台(2101)的中心孔(2101‑1)，并转动式安装在动平台(2101)上；所述公转壳体(2202)的外圆周上设有一圈公转齿圈(2209)，所述公转齿圈(2209)与公转驱动齿轮(2208)相啮合；所述自转电机(2203)的顶端对接有圆柱形的自转减速装置(2213)，且自转电机(2203)的轴心线与自转减速装置(2213)的轴心线位于同一轴线上；所述自转电机(2203)和自转减速装置(2213)通过两个内轴承(2212)转动式安装在公转壳体(2202)内；所述自转减速装置(2213)的输出轴向前伸出公转壳体(2202)外，且自转减速装置(2213)的输出轴偏离其轴心线；所述自转减速装置(2213)的输出轴上设有刀杆(2214)，所述刀杆(2214)上装有刀具(2215)；所述自转电机(2203)的尾端设有向后伸出公转壳体(2202)后端盖(2218)的公转半径调节轴，所述公转半径调节轴上设有蜗轮(2206)；所述公转半径调节电机(2204)安装在公转壳体(2202)的后端盖(2218)上，所述蜗杆(2205)通过分别通过前支撑座(2216)和后支撑座(2217)安装在公转壳体(2202)的后端盖(2218)上；所述蜗杆(2205)与公转半径调节电机(2204)的输出轴同轴传动；所述蜗杆(2205)与蜗轮(2206)相啮合；所述法矢检测(2300)包括垂直安装在动平台(2102)前侧面上的第一光距传感器(2301)、第二光距传感器(2302)以及第三光距传感器(2303)；所述第一光距传感器(2301)、第二光距传感器(2302)以及第三光距传感器(2303)位于同一圆周上，且相邻两个之间的弧度相等；所述系统控制器(3000)分别与纵向驱动电机(1009)、水平转动电机(1010)、大臂驱动电机(1012)、小臂驱动机构、第一驱动电机(2106)、第二驱动电动(2107)、第三驱动电机(2108)、公转电机(2201)、自转电机(2203)、公转半径调节电机(2204)、第一光距传感器(2301)、第二光距传感器(2302)以及第三光距传感器(2303)相连。