一種多自由度反向制孔機器人制造技術

本實用新型專利技術公開了一種多自由度反向制孔機器人，包括Z軸模組、X軸模組、旋轉模組和底座，所述Z軸模組上安裝有制孔工具，制孔工具的一端通過托塊和卡座與第一導向柱相固定，Z軸模組中，第一梯形絲杠副的一端通過螺母與推桿連接，第一梯形絲杠副的外部設置有空心軸推桿，第一梯形絲杠副的下端安裝有軸承座。所述Z軸模組安裝在X軸模組上，X軸模組采用伺服電機帶動第二梯形絲杠副傳動，并通過螺母與Z軸模組連接。旋轉模組通過伺服電機帶減速機與齒輪組配合，提供水平和垂直兩個方向的轉動。X模組與所述旋轉模組水平轉向齒輪連接。旋轉模組安裝在底座上，并可沿底座的垂直旋轉軸進行垂直旋轉。以上自由度均通過伺服電機控制取得精準定位。

A multi DOF reverse drilling robot

【技術實現步驟摘要】
一種多自由度反向制孔機器人
本技術涉及智能機器人
，具體為一種多自由度反向制孔機器人。
技術介紹
現在圓弧頂的反向鉆孔方面多采用人工鉆孔，人工鉆孔速度慢強度高容易產生疲勞。而自動化鉆孔可以做到速度快且可以長時間連續工作，但通過對已有的設備進行簡易的改進也無法滿足圓弧頂的反向鉆孔，如機器人臂無法承受鉆孔帶來的沖擊力并保持相對剛性，三坐標沒有旋轉軸只能對平頂進行鉆孔。市場上也沒有一款針對圓弧頂或斜頂鉆孔開發的機器人設備。因此市場急需研制一種新型的多自由度反向制孔機器人來幫助人們解決上述存在的問題。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種多自由度反向制孔機器人，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。為實現上述目的，本技術提供如下技術方案：一種多自由度反向制孔機器人，包括Z軸模組、X軸模組、旋轉模組和底座，所述Z軸模組上安裝有制孔工具，制孔工具的一端通過托塊和卡座與第一導向柱殼體相固定，所述卡座的一端安裝有導軌，托塊的一端安裝有第二導向柱，托塊和第二導向柱的外部包裹有螺紋導套，托塊與導套的平面間安裝有緩沖彈簧，可以通過調節螺紋導套與托塊的間距調整緩沖彈簧的緩沖力。優選的，所述Z軸模組中的第一導向柱殼體與導向柱封板連接成剛性結構，此剛性結構通過銷軸與空心軸推桿連接，空心軸推桿上端由襯套限位和導向，下部與絲杠螺母連接，第一梯形絲杠副與絲杠螺母配合傳動，第一梯形絲杠副的下端安裝有軸承座，并且下部連接第一減速機，第一減速機的另一側安裝有第一伺服電機。優選的，所述Z軸模組安裝在X軸模組上，X軸模組的一側安裝有第二伺服電機，第二伺服電機通過彈性聯軸器與第二梯形絲杠副連接，所述第二梯形絲杠副通過螺母與Z軸模組的框架連接，第二梯形絲杠副的兩端由固定軸承座和支承軸承座定位。優選的，所述X軸模組安裝在旋轉模組上的第一回轉支承上，第一回轉支承外側為齒輪，側邊安裝有第三伺服電機，第三伺服電機的一端通過第二減速機與第一齒輪連接，旋轉模組的框架上，與第一回轉支承的垂直面上安裝有外齒圈，外齒圈的中心處設置有轉軸。優選的，所述旋轉模組安裝在底座上。旋轉模組的轉軸安裝在軸承座中，并可沿其軸線做垂直旋轉，底座框架的一側安裝有第四伺服電機，第四伺服電機通過第三減速機與第二齒輪連接。第二齒輪與旋轉模組上的外齒圈嚙合。優選的，所述底座的焊接框架的底部四個拐角處安裝有支撐腳，框架下部安裝有第二回轉支承。優選的，所述Z軸模組上安裝隨動保護罩，進一步的，隨動保護罩上開孔可以使制孔工具的鉆頭通過，所述X軸模組上安裝保護罩，隨動保護罩從上方和側邊遮蓋住保護罩的中間部分，防塵防水，保護罩兩側設計斜角，方便排塵排水，所述旋轉模組上安裝軟性保護罩，三個保罩結合保證設備的上方與側邊的防護效果。優選的，所述底座的一側安裝有按鈕盒，按鈕盒的一端設置有線路管支架，同時在人員操作底座水平旋轉進行對位時可以握住線路管支架進行操作。優選的，通過對Z軸模組上的第一伺服電機的位置檢測和電流突變監測自動判定打孔開始位置，并可按照系統預設孔深自動走完后續鉆孔行程。優選的，通過對打孔過程中Z軸模組上的第一伺服電機的電流突變監測，判定制孔時是否發生打到鋼筋、堵轉、鉆頭斷裂等故障，并給與相應提示報警。與現有技術相比，本技術的有益效果是：(1)首次提出自動化反向鉆孔系統，可以實現對天頂的自動反向鉆孔。該系統的定位裝置具有垂直和水平個方向的位移以及垂直和水平兩個方向轉動，共4個可主動設定調節的自由度，實現空間平面組孔的位置定位及制孔，這些主動位置和角度測定和調節是利用伺服電機的驅動半閉環控制實現的；(2)對于空間平面的孔的位置定位，系統可以依靠水平移動和水平轉動自由度完成，在此基礎上，系統還增加了一個手動(被動)旋轉副，配合垂直旋轉自由度用于使系統可以調節到曲面頂的相應垂直法線。一般使用時垂直旋轉自由度(角度)是來源于原始設計、是已知的，可以人工提前設定；(3)位移軸均由電機帶動梯形絲杠傳動，由于梯形絲杠自鎖可以做到在鉆孔的過程中位移軸不會由于鉆孔的沖擊力產生位移保證了鉆孔時孔的定位精度和孔深尺寸；(4)在對鋼筋混凝土圓弧頂鉆孔時會出現鉆孔點上有鋼筋的情況，容易造成沖擊鉆和電機的損壞，為解決該問題本技術提出一種安全保護系統，Z軸位移模組帶動沖擊鉆向上進給時，控制系統對Z軸位移模組伺服電機的電流進行監控，當電流在一段時間內持續高于正常鉆孔時的電流表明該鉆孔點上有鋼筋需更改鉆孔點，且沖擊鉆下方設有緩沖裝置，在遇到鉆孔點上有鋼筋的情況下避免了沖擊鉆本體的破壞；(5)限制沖擊鉆的卡座和托塊可以進行更換，可對應市場上各種型號的手動沖擊鉆進行獨立設計和替換，這樣可以擴展工具的適用范圍，可以和客戶已經使用的工具統一；(6)配合這樣的自由度配置和結構，系統設計出了緊湊尺寸和頂面覆蓋的遮罩，結構簡單，起到頂部完全防塵防灰、防水的功能，保護內部設備和機構，提高工作壽命。附圖說明圖1為本技術的結構原理圖；圖2為本技術的整體結構(除去防護遮罩)的示意圖；圖3為本技術的整體結構(安裝上防護遮罩)的示意圖；圖4為本技術的垂直運動(Z軸)模組結構剖視圖；圖5為本技術的水平平移(X軸)模組結構示意圖；圖6為本技術的旋轉模組結構示意圖；圖7為本技術的底座結構示意圖。圖中：1、Z軸模組；2、X軸模組；3、旋轉模組；4、底座；5、線路管支架；6、制孔工具；7、隨動保護罩；8、保護罩；9、軟性保護罩；10、按鈕盒；11、卡座；12、托塊；13、第二導向柱；14、緩沖彈簧；15、導套；16、導軌；17、第一導向柱殼體；18、導向柱封板；19、襯套；20、第一絲杠副；21、空心軸推桿；22、第一伺服電機；23、第一減速機；24、第一軸承座；25、絲杠螺母；26、螺母；27、第二絲杠副；28、固定軸承座；29、支承軸承座；30、彈性聯軸器；31、第二伺服電機；32、第一回轉支承；33、第一齒輪；34、第二減速機；35、第三伺服電機；36、外齒圈；37、轉軸；38、第四伺服電機；39、第三減速機；40、第二齒輪；41、支撐腳；42、第二回轉支承；43、焊接框架；44、第二軸承座。具體實施方式下面將結合本技術實施例中的附圖，對本技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本技術一部分實施例，而不是全部的實施例。請參閱圖1-7，本技術提供的一種實施例：一種多自由度反向制孔機器人，包括Z軸模組1、X軸模組2、旋轉模組3和底座4，Z軸模組1上安裝有制孔工具6，制孔工具6的一端通過托塊12和卡座11與第一導向柱殼體17相固定，卡座11的一端安裝有導軌16，托塊12的一端安裝有第二導向柱13，托塊12和第二導向柱13的外部包裹有螺紋導套15，托塊12與導套15的平面間安裝有緩沖彈簧14，可以通過調節螺紋導套15與托塊12的間距調整緩沖彈簧14的緩沖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種多自由度反向制孔機器人，包括Z軸模組(1)、X軸模組(2)、旋轉模組(3)和底座(4)，其特征在于，所述Z軸模組(1)上安裝有制孔工具(6)，制孔工具(6)的一端通過托塊(12)和卡座(11)與第一導向柱殼體(17)相固定，所述卡座(11)的一端安裝有導軌(16)，托塊(12)的一端安裝有第二導向柱(13)，托塊(12)和第二導向柱(13)的外部包裹有螺紋導套(15)，托塊(12)與導套(15)的平面間安裝有緩沖彈簧(14)。/n

【技術特征摘要】
1.一種多自由度反向制孔機器人，包括Z軸模組(1)、X軸模組(2)、旋轉模組(3)和底座(4)，其特征在于，所述Z軸模組(1)上安裝有制孔工具(6)，制孔工具(6)的一端通過托塊(12)和卡座(11)與第一導向柱殼體(17)相固定，所述卡座(11)的一端安裝有導軌(16)，托塊(12)的一端安裝有第二導向柱(13)，托塊(12)和第二導向柱(13)的外部包裹有螺紋導套(15)，托塊(12)與導套(15)的平面間安裝有緩沖彈簧(14)。


2.根據權利要求1所述的一種多自由度反向制孔機器人，所述Z軸模組(1)中的第一導向柱殼體(17)與導向柱封板(18)連接成剛性結構，此剛性結構通過銷軸與空心軸推桿(21)連接，空心軸推桿(21)上端由襯套(19)限位和導向，下部與絲杠螺母(25)連接，第一梯形絲杠副(20)與絲杠螺母(25)配合傳動，第一梯形絲杠副(20)的下端安裝有第一軸承座(24)，并且下部連接第一減速機(23)，第一減速機(23)的另一側安裝有第一伺服電機(22)。


3.根據權利要求1所述的一種多自由度反向制孔機器人，其特征在于：所述Z軸模組(1)安裝在X軸模組(2)上，X軸模組(2)的一側安裝有第二伺服電機(31)，第二伺服電機(31)通過彈性聯軸器(30)與第二梯形絲杠副(27)連接，所述第二梯形絲杠副(27)通過螺母(26)與Z軸模組(1)的框架連接，第二梯形絲杠副(27)的兩端由固定軸承座(28)和支承軸承座(29)定位。


4.根據權利要求1所述的一種多自由度反向制孔機器人，其特征在于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：田永鑫，樂楊，馬慧仙，俞斌杰，
申請(專利權)人：上海曉奧享榮汽車工業裝備有限公司，曉奧工業智能裝備蘇州有限公司，上海曉奧享榮自動化設備有限公司，
類型：新型
國別省市：上海;31