[发明专利]一种用于大型圆雕的柔索牵引式五轴雕刻机器人

说明书

本发明涉及一种用于大型圆雕的柔索牵引式五轴雕刻机器人，包括框架以及设置在框架内的末端执行机构，末端执行机构包括移动平台及转动平台，移动平台与转动平台之间设有雕刻电机，移动平台通过第一绳索与第一卷绳机构相连，转动平台通过第二绳索与第二卷绳机构相连，第一绳索的收放可驱使末端执行机构在框架内实现X、Y、Z轴方向的移动，第二绳索的收放可驱使末端执行机构在框架内实现X、Y轴方向的转动，末端执行机构的上方设有串联平台，串联平台通过伸缩杆与末端执行机构相连，串联平台用于驱动伸缩杆机构的移动。由上述技术方案可知，本发明具有工作范围大、定位精度高、累积误差小、惯性小、刚度强、结构简单的优点。

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种用于大型圆雕的柔索牵引式五轴雕刻机器人。

背景技术

目前，被广泛使用的雕刻机大部分都是串联机构，相比于并联机构，串联机构的末端误差会更大，精度低。特别是对于一些曲面角度相对复杂的雕刻，串联机构雕刻机的缺点就会被放大，需要不断更改加工产品的位置角度，从而会很大程度上降低加工效率。目前市面上的五轴加工雕刻机大部分都是采用串联桁架结构，导致累计误差变大，转动惯量大，从而影响到雕刻精度。并联机构具有精度高、工作空间大，定位精度高的优点。绳索牵引并联机构不仅具有上述优点，而且结构更加简单，成本相对较低。

中国专利文献号“CN204547521U”提出了一种混联式结构雕刻机。虽然使用了并联加工头和串联桁架的混联结构，具有精度高，刚度大，承载能力强的特点，但使用的是并联连杆机构，并联连杆机构最大的缺点就是工作空间小，导致雕刻的位置角度受限。

中国专利文献号“CN201659821U”提出了一种索驱动并联雕刻机。虽然使用了索驱动并联结构，能实现多位姿的雕刻，相对于机械桁架的活动范围更加大，但雕刻动平台的转动范围不够大，对于一些雕刻角度相对复杂的产品来说，此机构还不能满足雕刻的需要。而且由于雕刻时的冲击很大，此机构没有缓冲装置，刚度较差。

中国专利文献号“CN205523284U”提出了一种基于并联机械的精工雕刻机，使用了典型的刚性杆并联机构，通过皮带带动刚性杆的移动。整体结构相对复杂，相对于绳索驱动的并联机构，占用的空间更大，而且工作空间更小。

综上所述，目前市场上还没有一种用于大型圆雕的柔索牵引式五轴雕刻机器人，且能同时解决串联雕刻机末端积累误差过大，定位精度低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于大型圆雕的柔索牵引式五轴雕刻机器人，该机器人既保证了雕刻机的整体刚度，又解决了雕刻机末端误差大、定位精度低的问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：包括框架以及设置在框架内的末端执行机构，所述的末端执行机构包括上下方向水平布置的移动平台及转动平台，所述的移动平台与转动平台之间设有雕刻电机，且雕刻电机的输出轴贯穿转动平台后与雕刻头相连，所述的雕刻头指向位于末端执行机构下方的工件，所述的工件通过工件夹紧机构实现夹持固定，所述的工件夹紧机构对工件的夹持位置可调整；所述的移动平台通过第一绳索与第一卷绳机构相连，所述的转动平台通过第二绳索与第二卷绳机构相连，第一绳索的收放可驱使末端执行机构在框架内实现X、Y、Z轴方向的移动，第二绳索的收放可驱使末端执行机构在框架内实现X、Y轴方向的转动，所述末端执行机构的上方设有沿X轴方向布置的第一丝杠滑块机构以及沿Y轴方向布置的第二丝杠滑块机构，所述的第一丝杠滑块机构与第二丝杠滑块机构通过连接板相连形成串联平台，所述的末端执行机构通过伸缩杆机构与串联平台相连，所述的串联平台用于驱动伸缩杆机构的移动。

所述的框架整体呈方形，由上框体、下框体以及连接上框体、下框体的立柱组成，所述的串联平台固定在上框体上，所述的下框体上固定有底板，所述底板的上方固定有用于放置工件的雕刻台，底板与雕刻台之间留有间隙。