本發(fā)明屬于智能鉆床技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于六自由度并聯(lián)機(jī)器人的智能鉆床。

背景技術(shù)：

鉆床是指要用鉆頭在工件上加工孔的機(jī)床，其中搖臂式鉆床由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單得到廣泛的應(yīng)用。通常，在加工工件時(shí)，除了需要保證孔的位置精度，還需要保證加工面與鉆頭一直處于垂直狀態(tài)。對(duì)于只有一個(gè)加工面的簡(jiǎn)單工件，只需要裝夾一次便可以加工完畢。但是對(duì)于復(fù)雜的工件，可能需要在很多不平行的面上鉆孔，也有可能在曲面上鉆孔，此時(shí)需要多次裝夾才能保證每次鉆孔時(shí)鉆頭垂直于被加工面。這種操作方式，不僅工序繁多，效率低下，而且由于夾具本身精度不高，鉆頭和被加工表面也很難保證垂直，裝夾質(zhì)量的好壞往往取決于操作人員的技能和經(jīng)驗(yàn)，隨機(jī)性大，工作效率低。另外，即使在裝夾過(guò)程中已經(jīng)保證鉆頭垂直于被加工面，但是在加工過(guò)程中由于受到溫變或者材料硬度不均等因素的影響，可能會(huì)使得鉆頭偏離被加工面法線，導(dǎo)致加工不合格。因此，開(kāi)發(fā)一種智能化的鉆床對(duì)于提高鉆孔精度、提高加工效率以及減少人力資源成本都有著非常積極的現(xiàn)實(shí)作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種基于六自由度并聯(lián)機(jī)器人的智能鉆床，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的人工定位精度差和效率低以及鉆孔精度差的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的基于六自由度并聯(lián)機(jī)器人的智能鉆床包括：

基座；

下端和所述基座固定連接的立柱；

一端套在立柱上的搖臂，所述搖臂通過(guò)豎直運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)相對(duì)立柱上下滑動(dòng)；

和所述搖臂左右相對(duì)運(yùn)動(dòng)的主軸箱；

從主軸箱下端伸出和主軸箱內(nèi)主軸連接并可以做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的鉆頭；

固定在主軸箱下端的位移傳感器，所述主軸伸出主軸箱和所述鉆頭連接的一端外圓柱面和所述位移傳感器靠近，通過(guò)位移傳感器實(shí)時(shí)采集工件被加工面的位置信息；

固定在所述基座上和所述鉆頭位置相對(duì)應(yīng)的六自由度并聯(lián)機(jī)器人，工件設(shè)置在六自由度并聯(lián)機(jī)器人的動(dòng)平臺(tái)上；

以及設(shè)置在所述主軸箱內(nèi)的控制器，所述控制器分別與所述六自由度并聯(lián)機(jī)器人和位移傳感器電連接。

所述豎直運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在立柱頂端的減速器和升降電機(jī)以及與所述立柱平行設(shè)置的滾珠絲杠；所述升降電機(jī)輸出端通過(guò)減速器和滾珠絲杠的一端連接，所述滾珠絲杠的另一端和所述搖臂形成絲杠螺母副，所述升降電機(jī)和所述驅(qū)動(dòng)器電連接。

所述六自由度并聯(lián)機(jī)器人包括：

定平臺(tái)；

與所述定平臺(tái)同軸平行設(shè)置的動(dòng)平臺(tái)；

設(shè)置在定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)之間的六個(gè)支腿，每個(gè)支腿由固定支腿和活動(dòng)支腿組成，每個(gè)固定支腿通過(guò)下端鉸鏈和定平臺(tái)上端面鉸接，每個(gè)活動(dòng)支腿通過(guò)上端鉸鏈和動(dòng)平臺(tái)下端面鉸接。

所述主軸箱和所述搖臂左右相對(duì)運(yùn)動(dòng)具體為：所述搖臂上設(shè)置有搖臂導(dǎo)軌，所述搖臂導(dǎo)軌下端設(shè)置有齒條，所述搖臂導(dǎo)軌上的齒條和一個(gè)平移齒輪嚙合，所述平移齒輪的旋轉(zhuǎn)軸和設(shè)置在主軸箱外的平移把手固定連接，所述平移齒輪的旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承和所述主軸箱外壁配合。

所述的鉆頭可以做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)具體為：所述主軸箱上端設(shè)置有主軸電機(jī)，所述主軸電機(jī)輸出軸和所述主軸的端部通過(guò)聯(lián)軸器連接；

所述的鉆頭可以做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)具體為：所述主軸位于主軸箱內(nèi)的側(cè)壁位置設(shè)置有豎直方向的齒條，所述主軸上的齒條和一個(gè)進(jìn)給齒輪嚙合，所述進(jìn)給齒輪的旋轉(zhuǎn)軸和設(shè)置在主軸箱外的進(jìn)給把手固定連接。

所述位移傳感器的數(shù)量為三個(gè)。

所述位移傳感器為非接觸式位移傳感器。

所述位移傳感器為超聲波位移傳感器、激光位移傳感器、電容式位移傳感器、電渦流位移傳感器或霍爾位移傳感器。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明的基于六自由度并聯(lián)機(jī)器人的智能鉆床的立柱通過(guò)螺栓連接在基座上，立柱的中部作為導(dǎo)向柱，搖臂套在立柱上，可以進(jìn)行升降，調(diào)整鉆頭相對(duì)工件表面的距離。立柱上端設(shè)置有升降電機(jī)和減速器，減速器輸出端連接有滾珠絲杠，滾珠絲杠將升降電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為搖臂的升降運(yùn)動(dòng)。主軸箱與搖臂的導(dǎo)軌相連接，其上端設(shè)置有主軸電機(jī)，用以帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。另外，主軸箱上設(shè)置有平移把手和進(jìn)給把手，用以移動(dòng)鉆頭的位置。在主軸的附近設(shè)置有位移傳感器。位移傳感器優(yōu)選非接觸式位移傳感器，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)工件被加工面的位置信息。位移傳感器的信號(hào)傳輸給位于主軸箱上的控制中心。工件放置在六自由度并聯(lián)機(jī)器人的動(dòng)平臺(tái)上，可以根據(jù)控制中心給的指令進(jìn)行實(shí)時(shí)地位姿調(diào)整以保證鉆頭始終垂直于工件的被加工面。本發(fā)明的位移傳感器三個(gè)一組，根據(jù)三點(diǎn)定位原理可以實(shí)時(shí)反饋工件被加工面的位置信息。位移傳感器、控制器與六自由度并聯(lián)機(jī)器人形成一個(gè)位置閉環(huán)，可以實(shí)時(shí)反饋被加工面當(dāng)前位置的法線與鉆頭方向的不重合度，然后發(fā)送指令給六自由度并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行調(diào)整，直到鉆頭方向與被加工面的法向方向重合為止。

本發(fā)明所述的基于六自由度并聯(lián)機(jī)器人的智能鉆床可以大大減少裝夾工序，提高工作效率，節(jié)省人力成本，降低對(duì)操作人員的技能和經(jīng)驗(yàn)的依賴，本發(fā)明可以實(shí)時(shí)檢測(cè)被加工面法線方向并且實(shí)時(shí)調(diào)整鉆頭方向使得鉆頭始終垂直于被加工面的作用，可以大大提高加工精度。本發(fā)明特別適合用在對(duì)加工精度和效率都有很高要求的場(chǎng)合下。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的基于六自由度并聯(lián)機(jī)器人的智能鉆床整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的基于六自由度并聯(lián)機(jī)器人的智能鉆床中六自由度并聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的基于六自由度并聯(lián)機(jī)器人的智能鉆床中主軸箱平移原理示意圖；

圖4為本發(fā)明的基于六自由度并聯(lián)機(jī)器人的智能鉆床中主軸進(jìn)給原理示意圖；

其中：1、基座，2、立柱，3、搖臂，3-1、搖臂導(dǎo)軌，4、減速器，5、升降電機(jī)，6、滾珠絲杠，7、主軸電機(jī)，8、主軸箱，8-1，主軸，9控制器，10、平移把手，11、進(jìn)給把手，12、位移傳感器，13、鉆頭，14、六自由度并聯(lián)機(jī)器人，14-1、定平臺(tái)，14-2、下端鉸鏈，14-3、固定支腿，14-4、活動(dòng)支腿，14-5、上端鉸鏈，14-6、動(dòng)平臺(tái)，15、平移齒輪，16、進(jìn)給齒輪。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明。

參見(jiàn)附圖1，本發(fā)明的基于六自由度并聯(lián)機(jī)器人的智能鉆床包括：

基座1；

下端通過(guò)螺栓和所述基座1固定連接的立柱2；

一端套在立柱2上的搖臂3，所述搖臂3通過(guò)豎直運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)相對(duì)立柱2上下滑動(dòng)；

和所述搖臂3左右相對(duì)運(yùn)動(dòng)的主軸箱8；

從主軸箱8下端伸出和主軸箱8內(nèi)主軸8-1連接并可以做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的鉆頭13；

固定在主軸箱8下端的位移傳感器12，所述主軸8-1伸出主軸箱8和所述鉆頭13連接的一端外圓柱面和所述位移傳感器12靠近，保證主軸8-1可以正常轉(zhuǎn)動(dòng)的前提下，兩者之間的距離盡量小，根據(jù)不同的主軸8-1和位移傳感器12的型號(hào)調(diào)整兩者之間的距離，通過(guò)位移傳感器12實(shí)時(shí)采集工件被加工面的位置信息；

固定在所述基座1上和所述鉆頭13位置相對(duì)應(yīng)的六自由度并聯(lián)機(jī)器人14，工件設(shè)置在六自由度并聯(lián)機(jī)器人14的動(dòng)平臺(tái)14-6上；

以及設(shè)置在所述主軸箱8內(nèi)的控制器9，所述控制器9分別與所述六自由度并聯(lián)機(jī)器人14和位移傳感器12電連接。

所述豎直運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在立柱2頂端的減速器4和升降電機(jī)5以及與所述立柱2平行設(shè)置的滾珠絲杠6；所述升降電機(jī)5輸出端通過(guò)減速器4和滾珠絲杠6的一端連接，所述滾珠絲杠6的另一端和所述搖臂3形成絲杠螺母副，所述立柱2中間位置作為導(dǎo)向柱，升降電機(jī)5帶動(dòng)滾珠絲杠6轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)搖臂3以立柱2為導(dǎo)向柱做上下運(yùn)動(dòng)，所述升降電機(jī)5和所述驅(qū)動(dòng)器電連接。

參見(jiàn)附圖2，所述六自由度并聯(lián)機(jī)器人14包括：

定平臺(tái)14-1；

與所述定平臺(tái)14-1同軸平行設(shè)置的動(dòng)平臺(tái)14-6；

設(shè)置在定平臺(tái)14-1和動(dòng)平臺(tái)14-6之間的六個(gè)支腿，每個(gè)支腿由固定支腿14-3和活動(dòng)支腿14-4組成，每個(gè)固定支腿14-3通過(guò)下端鉸鏈14-2和定平臺(tái)14-1上端面鉸接，每個(gè)活動(dòng)支腿14-4通過(guò)上端鉸鏈14-5和動(dòng)平臺(tái)14-6下端面鉸接。

所述六自由度并聯(lián)機(jī)器人14具體構(gòu)型為ups型，下端鉸鏈14-2為虎克鉸，上端鉸鏈14-5為球鉸鏈，中間的支腿為直線驅(qū)動(dòng)組件，工作時(shí)，通過(guò)控制活動(dòng)支腿14-4的伸縮量可以完成劉維精度定位。

參見(jiàn)附圖3，所述主軸箱8和所述搖臂3左右相對(duì)運(yùn)動(dòng)具體為：所述搖臂3上設(shè)置有搖臂導(dǎo)軌3-1，所述搖臂導(dǎo)軌3-1下端設(shè)置有齒條，所述搖臂導(dǎo)軌3-1上的齒條和一個(gè)平移齒輪15嚙合，所述平移齒輪15的旋轉(zhuǎn)軸和設(shè)置在主軸箱8外的平移把手10固定連接，所述平移齒輪15的旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承和所述主軸箱8外壁配合。

所述的鉆頭13可以做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)具體為：所述主軸箱8上端設(shè)置有主軸電機(jī)7，所述主軸電機(jī)7輸出軸和所述主軸8-1的端部通過(guò)聯(lián)軸器連接；

參見(jiàn)附圖4，所述的鉆頭13可以做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)具體為：所述主軸8-1位于主軸箱8內(nèi)的側(cè)壁位置設(shè)置有豎直方向的齒條，所述主軸8-1上的齒條和一個(gè)進(jìn)給齒輪16嚙合，所述進(jìn)給齒輪16的旋轉(zhuǎn)軸和設(shè)置在主軸箱8外的進(jìn)給把手11固定連接。

所述位移傳感器12為非接觸式位移傳感器。

所述位移傳感器12為超聲波位移傳感器、激光位移傳感器、電容式位移傳感器、電渦流位移傳感器或霍爾位移傳感器。

本發(fā)明的位移傳感器12三個(gè)一組，在主軸箱8下端面上圓周均與，根據(jù)三點(diǎn)定位原理可以實(shí)時(shí)反饋工件被加工面的位置信息。位移傳感器12、控制器9與六自由度并聯(lián)機(jī)器人14形成一個(gè)位置閉環(huán)，控制器9根據(jù)位移傳感器12實(shí)時(shí)采集的位置信息可以實(shí)時(shí)反饋被加工面當(dāng)前位置的法線與鉆頭方向的不重合度，然后發(fā)送指令給六自由度并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行調(diào)整，直到鉆頭方向與被加工面的法向方向重合為止。