[发明专利]一种机器人螺旋铣孔铣刀偏心量在线测控装置及测控方法

说明书

本发明公开了一种机器人螺旋铣孔铣刀偏心量在线测控装置及测控方法，其中测控装置包括柱型楔块、微距激光测距传感器、无线通信模块以及控制器模块；柱型楔块固定在偏心主轴的端面中心处，在偏心主轴的前端偏心位置处通过夹持锁定机构安装有铣刀；微距激光测距传感器指向柱型楔块的被测端面。该机器人螺旋铣孔铣刀偏心量在线测控装置及测控方法利用微距激光测距传感器与柱型楔块的配合，能够根据测量的距离值间接计算出偏心主轴相对公转壳体的旋转角度θ，并计算获得铣刀实时偏心量e，且微距激光测距传感器与柱型楔块能够安装在铣孔执行器的后端，不会影响机器人螺旋铣孔的加工操作。

技术领域

本发明涉及一种偏心量在线测控装置及其测控方法，尤其是一种机器人螺旋铣孔铣刀偏心量在线测控装置及测控方法。

背景技术

机器人螺旋铣孔以其制孔范围大、加工效率高等优势，在提高大型工件制孔品质和效率的方面具有广阔的应用前景。由于机器人本体的弱刚性、低承载等特性，这使其对铣孔执行器整机性能要求特别高。机器人螺旋铣孔时，铣刀瞬时偏心量调节是一个尤为关键的工序环节，其调节机构及方法不仅会影响螺旋铣孔的加工精度，还将决定铣孔执行器的组成结构和整机重量。

目前，机器人螺旋铣孔刀具偏心量调节，从调节原理可分为两类：一类采用双偏心套筒原理，通过改变内外偏心套筒相对转角实现偏心量调整；一类将主轴通过垂直轴线的直线运动装置布置在公转机构上，通过直线运动装置调整偏心量。从控制方式来看，机器人螺旋铣孔刀具偏心量调节又可分为开环控制和闭环控制。通过检索发现，机器人螺旋铣孔执行器多采用双偏心套筒，进行铣刀偏心量调节，这种偏心调节方案的调节可靠性和工作稳定性均很好，但为了简化执行器结构、降低整机重量，却又多采用开环控制方式。由于螺旋铣孔执行器组合结构比较复杂，导致采用开环控制方式的铣刀偏心量调节精度难以达到待制孔的加工精度要求。现有中国专利CN201510304427.5、201910452553.3、201910453475.9分别提供了一种螺旋铣孔刀具偏心量检测方案，使刀具偏心调节精度得到了有效控制。但把上述三个专利应用于机器人螺旋铣孔时，却存在一些共性问题：进行刀具偏心量检测时，若是采取检测装置离线存放，必须现场将检测装置安装于铣孔执行器前端，会影响机器人螺旋铣孔的加工效率；若是采取检测装置在线安装，由于检测装置位于铣孔执行器前端，会影响机器人螺旋铣孔的加工操作。

可见，上述因素在一定程度上阻碍了机器人螺旋铣孔的普及应用。为了加速机器人螺旋铣孔的应用推广，有必要基于机器人螺旋铣孔平台，结合其作业流程和特点，开发一套铣刀瞬时偏心量在线测控装置及测控方法。

发明内容

发明目的：提供一种机器人螺旋铣孔铣刀偏心量在线测控装置及测控方法，能够对机器人螺旋铣孔铣刀的偏心量进行在线测控，且安装在铣孔执行器的后端，不会影响机器人螺旋铣孔的加工操作。

技术方案：本发明所述的机器人螺旋铣孔铣刀偏心量在线测控装置，包括柱型楔块、微距激光测距传感器、无线通信模块以及控制器模块；

柱型楔块用于固定安装在铣孔执行器的偏心主轴的端面中心处，在偏心主轴的前端偏心位置处通过夹持锁定机构安装有铣刀；微距激光测距传感器指向柱型楔块的被测端面，且微距激光测距传感器的指向与偏心主轴的中心轴线相平行；柱型楔块的被测端面设置为斜坡面；微距激光测距传感器与无线通信模块电连接，无线通信模块与控制器模块的无线通信单元无线通信连接；控制器模块的输出端用于与铣孔执行器的偏心驱动电机电连接，由偏心驱动电机驱动偏心主轴旋转，从而调节铣刀的偏心量。

作为测控装置的进一步限定方案，在偏心主轴的端面中心处设置有中心凹槽，并在中心凹槽内嵌入安装有轴端板；在轴端板的中心处垂直设置有制动轴；在柱型楔块的中心处设置有中心孔，柱型楔块固定安装在轴端板上，制动轴贯穿中心孔；偏心主轴旋转式安装在公转壳体的偏心位置处，并在公转壳体的后端安装有后端盖；微距激光测距传感器以及无线通信模块均安装在后端盖内；在后端盖上固定安装有与控制器模块电连接的电磁制动器；制动轴的端部伸入电磁制动器内，由电磁制动器对制动轴进行制动控制。