[发明专利]一种基于气动蓄能器的机器人配重方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于气动蓄能器的机器人配重方法，该方法尤其适用于竖直方向上的高速度大负载的竖直方向上下运动，利用气动缸的推力作用，平衡加大负载重力，达到用较小驱动电机，驱动较大负载高速运动的目的。

背景技术

随着工业对产品外形和表面质量要求的提高，在产品精加工过程中，经常采用抛光加工。特别对复杂曲面如高档水暖器件、文体用品、航空发动机叶片、水轮机叶片等的抛光加工，一般只能采用手工作业，不仅费时费力，效率低下,而且产品的一致性性差,精度不高。机器人抛光系统等数控抛光系统,使用编程控制，实现抛光自动化作业，它不仅改善了工人的工作条件及提高生产效率，而且加工后工件的表面质量及一致性大大提高。抛光轮一般由多层帆布或者毡布层叠起来，缝合而成，具有很强的柔性。多工位专用抛光机器人在一个加工周期内可以同时对多个同样工件进行加工，生产效率高。

如图1A和1B所示，为典型的两工位抛光机器人系统构型简图和三维图。该机器人具有6个自由度，其中工件夹持子系统具有四个自由度:两个移动自由度（X、Y轴）、两个旋转自由度（B、C轴）；抛光工具子系统具有两个自由度：一个移动自由度（Z轴），一个转动自由度（A轴）。

这种布局的优点是工作空间大，操作臂灵活而且刚度大，特别适合于强力曲面抛光等接触作业任务。抛光轮工具子系统升降移动关节采用齿轮齿条传动形式，抛光轮和抛光主电机安装在抛光轮进给机构的末端，变频器对抛光轮交流电机进行无级调速和转向控制。根据抛光工艺要求，机器人增加了一个局部自由度，即：抛光轮可沿轴向作横向振动。为了满足零件批量加工任务的要求，本系统由两个抛光头组成，也可以根据用户需要定制成四个或者六个抛光头，提高生产效率。

工件进给子系统X轴和Y轴移动关节采用丝杠导轨传动形式。为了增强设备的通用性和灵活性，机器人C轴末端同时能够更换不同的夹具，以适应多品种、小批量的现代加工模式。

抛光工作时，为了得到高质量的抛光效果，必须要满足抛光工件所需要的各项工艺参数，如抛光轮转速、抛光轮与工件的相对速度、机器人各个轴的相互插补运动。这就要求机器人的每个轴的速度和加速度等核心参数达到较高的指标，尤其是当为了提高机器人的加工效率、缩短单个工件的加工周期，而需要将机器人设计成四工位甚至六工位时，对机器人的每个轴的驱动部件是一个严峻的考验，更尤其是对竖直方向上运动的横梁和抛光轮等部件，两工位的重量大约是0.6吨，四工位的大约1.2吨，竖直方向运动的Z轴速度要求0-0.3m/s可调，所以Z轴方向的驱动电机需要达到很高的技术参数要求。选用较大的电机无疑是资源上和能源上的浪费，成本也会大大增加。显然，需要一种方法能够平衡Z轴方向上较大的负载，减轻Z轴方向上电机的负担，达到使用较小电机来驱动加大负载的目的。

典型的通用工业机器人不适用于这种工作环境，因此完全有必要提出一种针对曲面接触作业任务的优选机器人操作臂构型。该操作臂构型适用于各种机器人的接触作业任务。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于的竖直方向运动的较大负载的机器人操作臂的设计方法，旨在针对由于竖直运动的大负载、高速度、高加速度造成的选用高参数的驱动部件而造成的资源浪费的难题。尤其是对机器人的空间体积要求较小，且负载能力要求较大的情况下，提出一种平衡负载重力的设计方案，采用蓄能器、气缸和齿轮齿条机构的组合，通过调整气压，使气缸的活塞杆平衡负载重力，达到减小负载的目的。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于抛光的机器人，其特征在于包括：

龙门架体，其包括机架部分、升降机构部分和平衡装置部分，

其中所述机架部分包括抛光轮组件，和横梁焊接组件，

所述平衡装置部分用于提供与抛光轮组件和横梁组件的重量相平衡的平衡力，从而使所述升降机构部分只需要克服抛光轮组件，和横梁组件的重量与平衡装置部分所提供的支撑平衡力之差就可以正常工作。

附图说明

图1A和1B是现有技术的抛光轮直径补偿原理图。

图2A和2B是根据本发明的一个实施例的机器人的龙门架体结构。

图3是根据本发明的一个实施例的配重气缸及蓄能器示意图。

具体实施方式

在根据本发明的一个实施例的曲面抛光的机器人包括：

一种串联机器人操作臂构型，其包括工具移动部分和工作台部分，共有6个轴；其中，工具移动部分包括一个垂直移动轴（Z轴）和一个旋转轴（A轴）；工作台部分包括两个移动轴（X轴和Y轴）和两个转动轴（B轴和C轴）；