專利名稱：機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)器人執(zhí)行裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于機(jī)器人精確放置零件進(jìn)入注塑模具內(nèi)各種場合的機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器。
背景技術(shù)：
目前機(jī)器人應(yīng)用在注塑前零件預(yù)置入注塑機(jī)模具的場合，有的直接由機(jī)器人精度來保證注塑前零件預(yù)置入注塑機(jī)模具內(nèi)的精度，有的為了彌補(bǔ)機(jī)器人重復(fù)定位精度誤差造成的零件預(yù)置精度偏差，在機(jī)器人手臂前端安裝的終端執(zhí)行器上裝有導(dǎo)向定位銷，而模具內(nèi)裝有導(dǎo)向套，以導(dǎo)向定位銷進(jìn)入導(dǎo)向套內(nèi)來修正機(jī)器人重復(fù)定位精度誤差，但機(jī)器人手臂前端安裝的終端執(zhí)行器定位機(jī)構(gòu)基本上都是剛性結(jié)構(gòu)。目前技術(shù)普遍存在如下諸多問題1)準(zhǔn)確尋找機(jī)器人空間定位坐標(biāo)難度大；2)準(zhǔn)確調(diào)整機(jī)器人前端定位銷軸線姿態(tài)相當(dāng)困難；3)模具下線修理后，再次上注塑機(jī)時(shí)，機(jī)器人需要重新調(diào)整上述定位坐標(biāo)及軸線姿態(tài)；4)機(jī)器人定位銷根本無法調(diào)整至理論正確坐標(biāo)和理論正確軸線姿態(tài)，所以機(jī)器人剛性容易遭受較大額外附加外力破壞，機(jī)器人定位精度維持時(shí)間不長也遭到破壞，機(jī)器人定位精度急劇降低；5)預(yù)置件位置偏差造成注塑產(chǎn)品不良率較高；6)注塑模具因?yàn)轭A(yù)置件位置偏差而合模損壞風(fēng)險(xiǎn)高，增加模具維護(hù)成本；7)調(diào)試機(jī)器人準(zhǔn)確空間坐標(biāo)時(shí)間長、效率低，影響產(chǎn)量等。

實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種適用于機(jī)器人精確放置零件進(jìn)入注塑模具內(nèi)各種場合的機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器。所述的機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器，包括與機(jī)器人手臂前端法蘭連接的定法蘭，其特征在于所述的定法蘭下設(shè)置動(dòng)法蘭，定法蘭下設(shè)置四套支柱I，動(dòng)法蘭上設(shè)置四套支柱II，支柱I與支柱II交替設(shè)置，相鄰的支柱I與支柱II由拉簧連接，所述的定法蘭內(nèi)設(shè)有軸承I和軸承II，軸承I和軸承II之間設(shè)置芯軸，芯軸與中板固定，中板下設(shè)置直線導(dǎo)軌II，Y平臺上設(shè)置與直線導(dǎo)軌II組成移動(dòng)副的滑塊II，Y平臺下方設(shè)置直線導(dǎo)軌I，X平臺上設(shè)置與直線導(dǎo)軌I組成移動(dòng)副的滑塊I，主板上裝四個(gè)支承座，支承座通過銷軸與關(guān)節(jié)軸承鉸接連接，關(guān)節(jié)軸承上設(shè)置螺桿，所述的螺桿與X平臺連接，所述的主板下方設(shè)置圓柱定位銷、菱形定位銷、預(yù)置銅環(huán)和預(yù)注塑針，所述的圓柱定位銷、菱形定位銷導(dǎo)入模具相應(yīng)定位孔內(nèi)，用于定位作用。所述的機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器，其特征在于所述的X平臺兩側(cè)裝支座I，支座I內(nèi)裝彈簧I，所述的彈簧I有預(yù)壓縮量給支座I施加對稱置中力。所述的機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器，其特征在于所述的Y平臺兩側(cè)裝有支座
II，支座II內(nèi)裝有彈簧III，所述的彈簧III預(yù)壓縮給支座II施加對稱置中力。所述的機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器，其特征在于所述的螺桿頂端穿出于X平臺，并由雙螺母固定，所述的螺桿中部是彈簧II，彈簧II上裝有球面墊圈組，球面墊圈組位于X平臺的下方。所述的機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器，其特征在于執(zhí)行器部件與模具存在X向誤差時(shí)，Y平臺和支座I之間的兩側(cè)彈簧I 一側(cè)進(jìn)一步壓縮，另一側(cè)預(yù)壓縮量減少，X平臺相對于Y平臺沿X向移動(dòng)，自動(dòng)修正執(zhí)行器部件與模具間X向偏差。所述的機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器，其特征在于執(zhí)行器部件與模具存在Y向誤差時(shí)，中板與支座II之間的兩側(cè)彈簧III一側(cè)進(jìn)一步壓縮，另一側(cè)預(yù)壓縮量減少，Y平臺相對于動(dòng)法蘭沿Y向移動(dòng)，自動(dòng)修正執(zhí)行器部件與模具間Y向偏差。所述的機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器，其特征在于執(zhí)行器部件與模具存在X軸或Y軸角度誤差時(shí)，X平臺推動(dòng)四組球面墊圈組并進(jìn)而推動(dòng)四條彈簧II，四條彈簧II進(jìn)階壓縮量各不相同，X平臺相對于主板繞X軸、Y軸復(fù)合轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)修正執(zhí)行器部件與模具間X軸、Y軸角度偏差，即當(dāng)四條彈簧II分為分別與X軸平行的兩組，一組進(jìn)階壓縮量大，另一組進(jìn)階壓縮量少，X平臺相對于主板繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)修正執(zhí)行器部件與模具間X軸角度偏差；當(dāng)四條彈簧II分為分別與Y軸平行的兩組，當(dāng)一組進(jìn)階壓縮量大，另一組進(jìn)階壓縮量少，X平臺相對于主板繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)修正執(zhí)行器部件與模具間Y軸角度偏差。所述的機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器，其特征在于執(zhí)行器部件與模具存在Z軸角度誤差時(shí)，定法蘭與動(dòng)法蘭之間的兩組共四條拉簧，一組進(jìn)一步拉伸，另一組預(yù)拉伸量減少，動(dòng)法蘭相對于定法蘭繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)修正執(zhí)行器部件與模具間Z軸角度偏差。所述的機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器，其特征在于機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器與操作機(jī)器人接近模具定位孔，在X向、Y向坐標(biāo)允許誤差分別為±3_。所述的機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器，其特征在于機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器與操作機(jī)器人接近模具定位孔，X軸、Y軸、Z軸角度誤差分別±5。。通過采用上述技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果如下I)本實(shí)用新型通過設(shè)置X軸、Y軸和Z軸誤差調(diào)整機(jī)構(gòu)，達(dá)到用更低精度機(jī)器人代替高精度機(jī)器人完成預(yù)置件入注塑模具的工作，極大降低機(jī)器人投入成本，簡化機(jī)器人坐標(biāo)和軸線姿態(tài)調(diào)試過程，完全拋棄對機(jī)器人調(diào)試精度要求，大幅度降低調(diào)試時(shí)間；2)本實(shí)用新型的執(zhí)行器在發(fā)現(xiàn)軸向存在位置偏差或角度偏差時(shí)，通過調(diào)節(jié)，自動(dòng)修正偏差，保證預(yù)置件放入注塑模具內(nèi)精度，極大降低預(yù)置件入位精度差引起的產(chǎn)品注塑不良，提高產(chǎn)品合格率；而且在模具修理后再次上注塑機(jī)時(shí)，無須重新調(diào)整機(jī)器人空間坐標(biāo)精度，極大提聞生廣效率；3)本實(shí)用新型通過采用上述技術(shù)，得到一種機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器，消除執(zhí)行器定位銷導(dǎo)入模具定位孔時(shí)對機(jī)器人的額外附加力，保護(hù)機(jī)器人剛性和精度耐久性長期不受破壞；極大降低因預(yù)置件入位精度差引起的模具合模意外損壞幾率，減少模具意外維修成本，減少因模具維護(hù)造成注塑機(jī)臺閑置成本；提高機(jī)器人放預(yù)置件入模具速度，提高生產(chǎn)效率，適于工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。

圖1為本實(shí)用新型的主視圖結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的左視圖結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型定法蘭與動(dòng)法蘭拉簧連接處徑向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；[0022]圖4為本實(shí)用新型的立體圖結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1_定法蘭，2-支柱I，2a—支柱II，3_拉簧，4-動(dòng)法蘭，5-滑塊I，6_直線導(dǎo)軌I，7-Y平臺，8-彈簧I，9_支座I，IO-X平臺，11-雙螺母，12-球面墊圈組，13-螺桿，14-彈簧II，15-關(guān)節(jié)軸承，16-銷軸，17-支承座，18-主板，19-預(yù)置銅環(huán)，20-菱形定位銷，21-預(yù)注塑針，22-圓柱定位銷，23-支座II，24-彈簧III，25-芯軸，26-軸承I，27-軸承II，28-中板，29-直線導(dǎo)軌II，30-滑塊II。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合說明書附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述如圖1-4所示，機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器，包括定法蘭1，所述的定法蘭I下固定四套支柱I 2，動(dòng)法蘭4上固定四套支柱II 2a，通過四條拉簧3分成兩組預(yù)拉伸分別鉤于四套支柱2和支柱2a孔內(nèi)，其中二條拉簧3以順時(shí)針鉤于定法蘭I下的二套支柱2與動(dòng)法蘭4上的二套支柱2a之間，另二條拉簧3以逆時(shí)針鉤于定法蘭I下的二套支柱2與動(dòng)法蘭4上的二套支柱2a之間，定法蘭I給動(dòng)法蘭4施加順時(shí)針和逆時(shí)針同等預(yù)拉扭力矩，定法蘭I內(nèi)設(shè)置軸承I 26和軸承II 27，兩軸承間設(shè)置芯軸25，芯軸25下方與中板28固定，中板28下裝直線導(dǎo)軌II 29，Y平臺7上裝滑塊II 30，直線導(dǎo)軌II 29與滑塊II 30組成移動(dòng)副，Y平臺7兩側(cè)裝有支座II 23，支座II 23內(nèi)裝有彈簧III 24，彈簧III 24預(yù)壓縮給支座II 23施加對稱置中力，Y平臺7下方裝直線導(dǎo)軌I 6，X平臺10上裝滑塊I 5，直線導(dǎo)軌I 6與滑塊I 5組成滑動(dòng)副，X平臺10兩側(cè)裝支座I 9，支座I 9內(nèi)裝彈簧I 8，彈簧I 8預(yù)壓縮給支座I 9施加對稱置中力，主板18上裝四個(gè)支承座17，支承座17內(nèi)通過銷軸16鉸接關(guān)節(jié)軸承15，關(guān)節(jié)軸承15上裝螺桿13，螺桿13中部是彈簧II 14，彈簧II 14上裝球面墊圈組12，球面墊圈組12上方是X平臺10，螺桿13頂端并鎖雙螺母11，在主板17和X平臺10之間施加預(yù)壓緊力，主板18下方裝圓柱定位銷22和菱形定位銷20，八套預(yù)置銅環(huán)19和四套預(yù)注塑針21夾持于主板18下 方，圓柱定位銷22、菱形定位銷20導(dǎo)入模具相應(yīng)定位孔，進(jìn)行導(dǎo)入定位作用。如圖3所示，定法蘭1、動(dòng)法蘭4均為圓形結(jié)構(gòu)，定法蘭I下間隔設(shè)置四套支柱I 2，四套支柱I 2設(shè)置在定法蘭I的八等分分度圓上，且位于兩條夾角為45度的徑向線兩端，動(dòng)法蘭4上設(shè)置四套支柱II 2a，四套支柱II 2a設(shè)置在動(dòng)法蘭4的八等分分度圓上，且位于另兩條夾角為45度的徑向線兩端，支柱I 2與支柱II 2a兩兩交替設(shè)置，S卩八套支柱均勻設(shè)置在圓周上，相鄰兩支柱的夾角均為45度，相鄰的支柱I 2與支柱II 2a分別由拉簧3連接，共有四條拉簧3，由于是兩兩交錯(cuò)，因此拉簧3的一端為支柱I 2，另一端為支柱II 2a，所以相對支柱I 2而言，四條拉簧3中，其中兩條為逆時(shí)針，另兩條為順時(shí)針連接，形成方向相反、互相平衡的拉力。如圖1所示，本實(shí)用新型執(zhí)行器部件的定法蘭I安裝于機(jī)器人手臂前端法蘭處；操作機(jī)器人連同本執(zhí)行器部件一起接近模具定位孔，坐標(biāo)允許誤差在X向、Y向各±3_范圍內(nèi)，X軸、Y軸、Z軸各±5°范圍內(nèi)，具體調(diào)整如下I)當(dāng)執(zhí)行器部件與模具存在X向誤差時(shí)，本執(zhí)行器部件Y平臺7和支座I 9之間的兩側(cè)彈簧I 8 —側(cè)進(jìn)一步壓縮，另一側(cè)預(yù)壓縮量減少，X平臺10相對于Y平臺7沿X向移動(dòng)，從而自動(dòng)修正執(zhí)行器部件與模具間X向偏差如圖1所示；[0029]2)當(dāng)執(zhí)行器部件與模具存在Y向誤差時(shí)，本執(zhí)行器部件中板28與支座II 23之間的兩側(cè)彈簧III 24 一側(cè)進(jìn)一步壓縮，另一側(cè)預(yù)壓縮量減少，Y平臺7相對于動(dòng)法蘭4沿Y向移動(dòng)，從而自動(dòng)修正執(zhí)行器部件與模具間Y向偏差如圖2所示；3)當(dāng)執(zhí)行器部件與模具存在Z軸角度誤差時(shí)，本執(zhí)行器部件定法蘭I與動(dòng)法蘭4之間的兩組共四條拉簧3，一組進(jìn)一步拉伸，另一組預(yù)拉伸量減少，動(dòng)法蘭4相對于定法蘭I繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而自動(dòng)修正執(zhí)行器部件與模具間Z軸角度偏差，如圖3所示；4)當(dāng)執(zhí)行器部件與模具存在X軸角度誤差時(shí)，如圖2所示，本執(zhí)行器部件X平臺10推動(dòng)四組球面墊圈組12并進(jìn)而推動(dòng)兩組共彈簧II 14，四條彈簧II 14分為分別與X軸平行的兩組，其中一組進(jìn)階壓縮量大，另一組進(jìn)階壓縮量少，X平臺10相對于主板18繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而自動(dòng)修正執(zhí)行器部件與模具間X軸角度偏差；5)當(dāng)執(zhí)行器部件與模具存在Y軸角度誤差時(shí)，如圖1所示，本執(zhí)行器部件X平臺10推動(dòng)四組球面墊圈組12并進(jìn)而推動(dòng)兩組共四條彈簧II 14，四條彈簧II 14分為分別與Y軸平行的兩組，其中一組進(jìn)階壓縮量大，另一組進(jìn)階壓縮量少，X平臺10相對于主板18繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而自動(dòng)修正執(zhí)行器部件與模具間Y軸角度偏差；6)當(dāng)執(zhí)行器部件圓柱定位銷22及菱形定位銷20軸肩面與模具定位孔端面接觸，預(yù)置銅環(huán)19及預(yù)注塑針21等準(zhǔn)確入位；預(yù)置銅環(huán)19及預(yù)注塑針21等預(yù)置件入位完成后，機(jī)器人連同本執(zhí)行器部件從模具上退出，兩組四條彈簧I 8各自恢復(fù)至初始預(yù)壓縮狀態(tài)，執(zhí)行器部件內(nèi)部X平臺10相對于Y平臺7恢復(fù)X向±0mm原始居中狀態(tài)，兩組四條彈簧
III24各自恢復(fù)至初始預(yù)壓縮狀態(tài)，執(zhí)行器部件內(nèi)部Y平臺7相對于動(dòng)法蘭4恢復(fù)Y向±Omm原始居中狀態(tài)，兩組四條拉簧3各自恢復(fù)至初始預(yù)拉伸狀態(tài)，動(dòng)法蘭4相對于定法蘭I繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)恢復(fù)原始±0°狀態(tài)，四組彈簧II 14各自恢復(fù)至初始預(yù)壓縮狀態(tài)，主板18相對于X平臺10繞X軸、Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)恢復(fù)原始±0°狀態(tài)。本實(shí)用新型通過采用上述技術(shù)，得到機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器，以兩組四條彈簧I 8修正X向誤差；以兩組四條彈簧III 24修正Y向誤差，通過兩組四條拉簧3修正Z軸角度誤差；以四條彈簧II 14修正X軸、Y軸角度誤差，達(dá)到無須準(zhǔn)確調(diào)整機(jī)器人軸線姿態(tài)即可入位模具，并以上述彈簧的柔性完全消除空間位置誤差修正過程中對機(jī)器人剛性和定位精度的不良影響，并把執(zhí)行器部件自適應(yīng)導(dǎo)入準(zhǔn)確空間位置，模具修理后，再次上注塑機(jī)時(shí)，機(jī)器人也無須任何的重新調(diào)校，預(yù)置件入位準(zhǔn)確、入位效率高，降低預(yù)置件位置偏差造成的注塑產(chǎn)品不良率，也極大降低因預(yù)置件位置偏差而造成模具合模損壞的風(fēng)險(xiǎn)，降低模具意外維護(hù)成本。
權(quán)利要求1.機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器，包括與機(jī)器人手臂前端法蘭連接的定法蘭(1)，其特征在于所述的定法蘭(1)下設(shè)置動(dòng)法蘭(4)，定法蘭(1)下設(shè)置四套支柱I (2)，動(dòng)法蘭(4)上設(shè)置四套支柱II (2a)，支柱I (2)與支柱II (2a)交替設(shè)置，相鄰的支柱I (2)與支柱II (2a)由拉簧(3)連接，所述的定法蘭(I)內(nèi)設(shè)有軸承I (26)和軸承II (27)，軸承I (26)和軸承II (27)之間設(shè)置芯軸(25)，芯軸(25)與中板(28)固定，中板(28)下設(shè)置直線導(dǎo)軌II (29)，Y平臺(7)上設(shè)置與直線導(dǎo)軌II (29)組成移動(dòng)副的滑塊II (30)，Y平臺(7)下方設(shè)置直線導(dǎo)軌I (6)，X平臺(10)上設(shè)置與直線導(dǎo)軌I (6)組成移動(dòng)副的滑塊I (5)，主板(18)上裝四個(gè)支承座(17)，支承座(17)通過銷軸(16)與關(guān)節(jié)軸承(15)鉸接連接，關(guān)節(jié)軸承上(15)設(shè)置螺桿(13)，所述的螺桿(13)與X平臺(10)連接，所述的主板(18)下方設(shè)置圓柱定位銷(22)、菱形定位銷(20)、預(yù)置銅環(huán)(19)和預(yù)注塑針(21)，所述的圓柱定位銷(22)、菱形定位銷(20)導(dǎo)入模具相應(yīng)定位孔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器，其特征在于所述的X平臺(10)兩側(cè)裝支座I (9)，支座I (9)內(nèi)裝彈簧I (8)，所述的彈簧I (8)有預(yù)壓縮量給支座I(9)施加對稱置中力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器，其特征在于所述的Y平臺(7)兩側(cè)裝有支座II (23)，支座II (23)內(nèi)裝有彈簧III(24)，所述的彈簧III(24)預(yù)壓縮給支座II (23)施加對稱置中力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器，其特征在于所述的螺桿(13)頂端穿出于X平臺(10)，并由雙螺母(11)固定，所述的螺桿(13)中部是彈簧II (14)，彈簧II (14)上裝有球面墊圈組(12)，球面墊圈組(12)位于X平臺(10)的下方。
專利摘要機(jī)器人柔性自適應(yīng)終端執(zhí)行器，屬于機(jī)器人執(zhí)行裝置技術(shù)領(lǐng)域。它包括定法蘭、動(dòng)法蘭、支柱、軸承和芯軸等，芯軸與中板固定，中板下設(shè)置直線導(dǎo)軌Ⅱ，Y平臺上設(shè)置滑塊Ⅱ，Y平臺下方設(shè)置直線導(dǎo)軌Ⅰ，X平臺上設(shè)置滑塊Ⅰ，主板上裝支承座，支承座與關(guān)節(jié)軸承鉸接連接，關(guān)節(jié)軸承上設(shè)置螺桿，螺桿與X平臺連接，主板下方設(shè)置圓柱定位銷、菱形定位銷、預(yù)置銅環(huán)和預(yù)注塑針。本實(shí)用新型采用上述技術(shù)得到的自適應(yīng)終端執(zhí)行器，具有自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，簡化機(jī)器人坐標(biāo)和軸線姿態(tài)調(diào)試過程，降低調(diào)試時(shí)間，保證預(yù)置件放入注塑模具內(nèi)精度，提高產(chǎn)品合格率；而且在模具修理后再次上注塑機(jī)時(shí)，無須重新調(diào)整機(jī)器人空間坐標(biāo)精度，極大提高生產(chǎn)效率，適于工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。
文檔編號B29C45/14GK202895569SQ201220454159
公開日2013年4月24日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者方勇 申請人:怡得樂電子(杭州)有限公司