CN107984486A - 紧凑型机械主轴制孔末端执行器 - Google Patents
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Abstract
紧凑型机械主轴制孔末端执行器包括：机械动力机构，包括机械主轴、同步带传动箱、打刀缸、主轴电机、以及主轴松拉刀机构；打刀缸驱动主轴松拉刀机构进行松拉刀动作；进给机构，包括滑台电机、换向器、以及滑台，滑台电机通过换向器驱动滑台移动，滑台与机械动力机构连接成滑台移动时机械动力机构随之移动；压力脚固定在滑台的底座前端；以及压紧机构，包括机架、压紧气缸、线性滑轨及连接板，压紧气缸的缸体固定在机架上，压紧气缸的伸出杆与连接板固连，线性滑轨的导轨与机架固定连接，线性滑轨的滑块与连接板固定连接，连接板与进给机构连接成，当伸出杆伸出时二者与连接板一起移动，当压力脚与工件接触时伸出杆停止。由此可在狭小空间制孔。
Description
技术领域
本发明涉及到一种紧凑型机械主轴制孔末端执行器，尤其涉及到一种适合装在机器人末端在执行狭小空间内制孔、攻丝作业的制孔末端执行器。
背景技术
近年来，随着人力成本的上涨、智能装备的发展，各地都在兴起“机器换人”的热潮，代替人工打孔的制孔机器人便是其中一个典型应用。虽然机器人是非常灵活、非常柔性的运动载体，但末端执行器的结构尺寸直接影响到整个装备的可加工空间范围。在工程实践中，由于制孔末端执行器的结构不够紧凑，尺寸大，使得制孔机器人无法在一些狭小空间内实施制孔作业，只能通过人工制孔来完成制孔作业。而当所需制孔的尺寸较大时，人工制孔会非常费时费劲。
发明要解决的问题：
鉴于上述情况，本发明的发明人致力于做出一种外廓尺寸足够小，可以方便进出狭小空间实施制孔作业的紧凑型机械主轴制孔末端执行器，而且在缩小尺寸的同时，还希望确保制孔执行器具有足够强劲的动力，以便于制备尺寸较大的孔。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种安装在机器人末端可以实现在狭小空间内制孔、攻丝作业的紧凑型机械主轴制孔末端执行器。
本发明的紧凑型机械主轴制孔末端执行器，其包括：机械动力机构，所述机械动力机构包括机械主轴、同步带传动箱、打刀缸、主轴电机、以及主轴松拉刀机构，所述主轴电机通过所述同步带传动箱带动所述机械主轴旋转；所述打刀缸驱动所述主轴松拉刀机构进行松拉刀动作；进给机构，所述进给机构包括滑台电机、换向器、以及滑台，所述滑台电机通过所述换向器驱动所述滑台移动，所述滑台与所述机械动力机构连接成，当所述滑台移动时，所述机械动力机构随着所述滑台一起沿着机械主轴轴线方向运动；压力脚，所述压力脚固定连接在所述滑台的底座前端；以及压紧机构，所述压紧机构包括机架、压紧气缸、线性滑轨、以及连接板，所述压紧气缸的缸体固定在所述机架上，所述压紧气缸的伸出杆与所述连接板固连，所述线性滑轨的导轨与所述机架固定连接，所述线性滑轨的滑块与所述连接板固定连接，所述连接板与所述进给机构连接成，当所述伸出杆伸出时，所述机械动力机构和所述进给机构随着所述连接板一起沿着所述线性滑轨移动，当所述压力脚与工件接触时，所述伸出杆停止伸出。
可选地，上述技术方案的紧凑型机械主轴制孔末端执行器中，所述滑台电机向第一方向旋转时，带动所述机械动力机构沿着所述机械主轴轴线方向靠近工件运动；所述滑台电机向第二方向旋转时，带动所述机械动力机构沿着所述机械主轴轴线方向背离工件运动。
可选地，上述技术方案的紧凑型机械主轴制孔末端执行器中，所述主轴电机设置成相对于所述同步带传动箱与所述机械主轴位于同一侧。
可选地，上述技术方案的紧凑型机械主轴制孔末端执行器中，所述滑台电机设置成通过所述换向器相对于所述滑台侧装。
可选地，上述技术方案的紧凑型机械主轴制孔末端执行器中，所述压紧气缸为双杆气缸。
可选地，上述技术方案的紧凑型机械主轴制孔末端执行器中，所述主轴电机与所述滑台电机均为伺服电机。
可选地，上述技术方案的紧凑型机械主轴制孔末端执行器中，所述机架上预留有机械臂接口。
发明效果：
根据以上说明，本发明提出一种紧凑型机械主轴制孔末端执行器，其外廓尺寸足够小，可以方便进出狭小空间实施制孔作业，而且在缩小尺寸的同时，还能够具有足够强劲的动力，以便于制备尺寸较大的孔。
附图说明
图1是本发明一实施方式的紧凑型机械主轴制孔末端执行器的立体示意图。
图2是本发明一实施方式中机械动力机构的示意图。
图3是本发明一实施方式中进给机构的示意图。
图4是本发明一实施方式中压紧机构的示意图。
具体实施方式
下面，结合附图，对本发明实施方式涉及的紧凑型机械主轴制孔末端执行器的实施方式进行详细地说明。附图1~4是为了便于说明本实施方式的紧凑型机械主轴制孔末端执行器而做出的示意图，图中的尺寸、比例关系并不构成对本发明的限制。
图1是本实施方式的紧凑型机械主轴制孔末端执行器的立体示意图。图2~图4分别是本实施方式中机械动力机构、进给机构、压紧机构的示意图。
如图1~4所示，本实施方式的紧凑型机械主轴制孔末端执行器，其包括：机械动力机构1，进给机构2、压力脚3、以及压紧机构4。机械动力机构1包括机械主轴11、同步带传动箱12、打刀缸13、主轴电机14、以及主轴松拉刀机构，主轴电机14通过同步带传动箱12带动机械主轴11旋转；打刀缸13驱动主轴松拉刀机构进行松拉刀动作。进给机构2包括滑台电机21、换向器22、以及滑台23，滑台电机21通过所述换向器驱动所述滑台移动，所述滑台与所述机械动力机构连接成，当所述滑台移动时，所述机械动力机构随着所述滑台一起沿着机械主轴轴线方向运动。压力脚3固定连接在滑台23的底座前端。压紧机构4包括机架41、压紧气缸42、线性滑轨43、以及连接板44，压紧气缸42的缸体固定在机架41上，压紧气缸42的伸出杆与连接板44固连，线性滑轨43的导轨与机架41固定连接，线性滑轨的滑块与连接板44固定连接。连接板44与进给机构2连接成，当压紧气缸42的所述伸出杆伸出时，机械动力机构1和进给机构2随着连接板44一起沿着线性滑轨43移动，当压力脚3与工件接触时，所述伸出杆停止伸出。
同步带传送箱12可以调整机械主轴11和主轴电机14的相对位置关系，使机械主轴11和主轴电机14的配置更利于缩小末端执行器的外形尺寸。同样的，换向器22可以调整滑台电机21和滑台23的相对位置关系，从而使滑台电机21和滑台23的配置更利于缩小末端执行器的外形尺寸。
在本实施方式中，滑台电机21向第一方向旋转时，带动机械动力机构1沿着机械主轴轴线方向靠近工件运动；滑台电机21向第二方向旋转时，带动机械动力机构1沿着机械主轴轴线方向背离工件运动。例如，当滑台电机21正转时，带动机械动力机构1沿着机械主轴轴线方向向工件运动，即靠近工件；当滑台电机21反转时，带动机械动力机构1沿着机械主轴轴线方向背离工件运动，即远离工件。或者，当滑台电机21反转时，带动机械动力机构1沿着机械主轴轴线方向向工件运动，即靠近工件；当滑台电机21正转时，带动机械动力机构1沿着机械主轴轴线方向背离工件运动，即远离工件。
另外，在本实施方式中，主轴电机14设置成相对于同步带传动箱12与机械主轴11位于同一侧。特别是，当主轴电机14与机械主轴11设置成两者的轴线基本位于同一水平面的时候，即主轴电机14与机械主轴11位于同步带传动箱12的同一侧且基本处于同一水平面时，可以使末端执行器的结构更加紧凑，进一步缩小了末端执行器的外形尺寸。
关于打刀缸13，可以如图所示那样，设置成相对于同步带传动箱12位于机械主轴11的相反侧。但是打刀缸13的设置位置并不受此限制，只要有利于缩小末端执行器的外形尺寸，使其结构更加紧凑即可。
在本实施方式中，滑台电机21设置成通过换向器22相对于滑台23侧装。特别是，在设置成滑台电机21的轴线与滑台23的滑行方向大体上为垂直关系的情况下，可以使末端执行器的结构更加紧凑，进一步缩小了末端执行器的外形尺寸。
本实施方式的末端执行器中，主轴电机14与机械主轴11设置成位于同步带传动箱12的同一侧，滑台电机21设置成通过换向器22相对于滑台23侧装，这种结构配置可以将末端执行器的包络尺寸缩小到例如长550mm，宽380mm，高320mm。
优选地，在本实施方式中，压紧气缸42为双杆气缸。由此，能够提供足够的推拉力，使机架41平稳快速准确地移动。
另外，在本实施方式中，主轴电机14与滑台电机21均为伺服电机。伺服电机具有转速高、适应性强、稳定性好等优点，采用伺服电机作为主轴电机14和滑台电机21，可以确保本实施方式的末端执行器具有强劲的动力，以满足制孔作业的要求。而且，伺服电机的发热和噪音明显偏低，从噪音和发热的角度来看，也非常适合用于末端执行器。
优选地，在本实施方式中，机架41上预留有机械臂接口。由此，实现末端执行器与机械臂的安装固定。
作为一例子，本实施方式的紧凑型机械主轴制孔末端执行器的制孔作业包括：机器人的机械臂带动末端执行器到达工件待制孔面正前方；压紧气缸42伸出时，带动机械动力机构1、进给机构2沿着线性滑轨43移动，直至压力脚3与工件接触；主轴电机14启动，刀具旋转；滑台电机21正转（即向第一方向旋转），带动机械动力机构1沿着机械主轴轴线向工件运动；刀具到达所需制孔深度后，滑台电机21反转（即向第二方向旋转），带动机械动力机构1背离工件运动；压紧气缸42缩回，机械动力机构1、进给机构2连同压力脚3背离工件运动。
如需制备下一个孔，则重复上述作业即可。
综上所述，本发明的紧凑型机械主轴制孔末端执行器，通过优化配置例如主轴电机14与机械主轴11的相对位置、滑台电机21和换向器22的位置关系，使末端执行器结构紧凑，外形尺寸变小，即便在狭小的空间内也能够实施制孔、攻丝作业。另一方面，无需刻意地减小电机等各个组成部件的大小来缩小末端执行器的外形尺寸，因此，所采用的电机可以提供充足的动力，即在不必减小动力的前提下实现了末端执行器的结构紧凑。
以上对本发明进行了详细说明。本领域的技术人员容易理解，以上描述仅为本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述特定实施方式，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求所请求保护的范围之内。
Claims (7)
1.一种紧凑型机械主轴制孔末端执行器，其特征在于，
包括：
机械动力机构（1），所述机械动力机构包括机械主轴（11）、同步带传动箱（12）、打刀缸（13）、主轴电机（14）、以及主轴松拉刀机构，所述主轴电机通过所述同步带传动箱带动所述机械主轴旋转；所述打刀缸驱动所述主轴松拉刀机构进行松拉刀动作；
进给机构（2），所述进给机构包括滑台电机（21）、换向器（22）、以及滑台（23），所述滑台电机通过所述换向器驱动所述滑台移动，所述滑台与所述机械动力机构连接成，当所述滑台移动时，所述机械动力机构随着所述滑台一起沿着机械主轴轴线方向运动；
压力脚（3），所述压力脚固定连接在所述滑台的底座前端；以及
压紧机构（4），所述压紧机构包括机架（41）、压紧气缸（42）、线性滑轨（43）、以及连接板（44），所述压紧气缸的缸体固定在所述机架上，所述压紧气缸的伸出杆与所述连接板固连，所述线性滑轨的导轨与所述机架固定连接，所述线性滑轨的滑块与所述连接板固定连接，
所述连接板与所述进给机构连接成，当所述伸出杆伸出时，所述机械动力机构和所述进给机构随着所述连接板一起沿着所述线性滑轨移动，当所述压力脚与工件接触时，所述伸出杆停止伸出。
2.根据权利要求1所述的紧凑型机械主轴制孔末端执行器，其特征在于，
所述滑台电机向第一方向旋转时，带动所述机械动力机构沿着所述机械主轴轴线方向靠近工件运动；
所述滑台电机向第二方向旋转时，带动所述机械动力机构沿着所述机械主轴轴线方向背离工件运动。
3.根据权利要求2所述的紧凑型机械主轴制孔末端执行器，其特征在于，
所述主轴电机设置成相对于所述同步带传动箱与所述机械主轴位于同一侧。
4.根据权利要求3所述的紧凑型机械主轴制孔末端执行器，其特征在于，
所述滑台电机设置成通过所述换向器相对于所述滑台侧装。
5.根据权利要求4所述的紧凑型机械主轴制孔末端执行器，其特征在于，
所述压紧气缸为双杆气缸。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的紧凑型机械主轴制孔末端执行器，其特征在于，
所述主轴电机与所述滑台电机均为伺服电机。
7.根据权利要求6所述的的紧凑型机械主轴制孔末端执行器，其特征在于，
所述机架上预留有机械臂接口。
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