一種基於多軸聯動的自動化控制方法及多軸控制裝置製造方法
2023-06-23 00:01:51
一種基於多軸聯動的自動化控制方法及多軸控制裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開一種基於多軸聯動的自動化控制方法，採用減速機帶動機械臂的關節運動節點實現調控式運動，提高了機械臂的運轉精度控制，直接提高工作效率，將驅動電機內置在機械臂內部，減少外部輔助配件，結構簡潔美觀，且有效節約成本，靈活的走線方式可自由旋轉內部走線或外部走線，本發明還提供一種實現該方法的多軸控制裝置，結構主體為關節式多軸機械臂，結構簡單，有效節約成本的同時滿足高精度設計需求。
【專利說明】一種基於多軸聯動的自動化控制方法及多軸控制裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及自動化控制【技術領域】，尤其涉及一種基於多軸聯動的自動化控制方法，更涉及一種實現該方法的多軸控制裝置。
【背景技術】
[0002]關節機器人，也稱關節手臂機器人或關節機械手臂，是當今工業領域中最常見的工業機器人的形態之一。適合用於諸多工業領域的機械自動化作業，比如，自動裝配、噴漆、搬運、焊接等工作。機器人關節是機器人的基礎部件，其性能的好壞直接影響機器人的性能。根據機器人關節的功能特點，驅動方式，應用場合和主要結構都需要詳細的分類；隨著數字伺服技術等電子技術的發展，機器人關節也在不斷發展。機器人關節呈現出大力矩、高精度、反應靈敏、小型化，機電一體化，模塊化等趨勢，以適應機器人技術發展的需要。
[0003]由於關節式機械手是一種適用於靠近機體操作的傳動形式。它像人手一樣有肘關節，可實現多個自由度，動作比較靈活，適於在狹窄空間工作。關節式機械手有大臂與小臂擺動，以及肘關節和肩關節的運動。具有上肢結構，可實現近似人手操作的機能，需要研製最合適的結構。傳統的關節式機械手的傳動機構採用齒輪式、齒條式和擺動式。其傳動機構採用哪種形式，主要根據工件的輕重來決定。若按擺動式扭矩來設計，則油缸將加大，而裝載油缸的機架也將隨之加大。特別是靠近關節式前端關節部分的重量對肩部影響很大。傳動機構在承受負荷的同時必須承受自重，因此，傳動效率低。如需要大的轉動角，則宜採用擺動油缸。
[0004]然而，無論上述機械臂如何實現工作，傳統的機械臂都無法擺脫大量輔助件來配合實施運動模式，造成機械臂的裝配結構非常複雜，尤其是大量零配件的使用，更是造成極大的成本浪費，在運轉過程中的精度控制也非常困難，直接影響工作效率，很難在較寬的使用環境中得到推廣使用。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於提供一種基於多軸聯動的自動化控制方法，通過多軸機械臂的結構改進，簡化結構本身，利用內置電機及運動節點的減速機直接實現運轉，無需多種輔助部件來支持運轉，不僅有效節約了成本，而且減速機的使用直接提高了運轉精度，完全避免了不必要的使用誤差，減少資源的浪費，使得自動化加工技術在多個領域得到合理化應用，本發明還提供一種實現該方法的多軸控制裝置。
[0006]為有效解決上述技術問題，本發明採取的技術方案如下:
一種基於多軸聯動的自動化控制方法，該方法包括以下步驟:
(1)設置多軸聯動的機械臂，該機械臂為多軸運轉的關節式機械臂，通過內置多組驅動電機及安置在每個運動節點的減速機實現動作；
(2)所述機械臂關節處運動節點與所述驅動電機通過多組控制電路及轉換電路控制連接； (3)所述機械臂底部設置旋轉軸為第一運動關節帶動連接關節臂旋轉式運轉；
(4)所述機械臂中間設置多級運動關節，實現多組運動節點的動向運轉；
(5)所述機械臂上部連接頭任意搭配真空吸盤或夾具實現吸附或夾取功能。
[0007]特別的，所述步驟(I)還包括以下步驟:
所述機械臂外接多軸控制裝置，該控制裝置內置控制系統，所述控制系統包括主板及與之相連的驅動裝置、人機控制界面、控制單元及執行機構，所述驅動裝置由驅動馬達及主軸驅動器組成。
[0008]特別的，其特徵在於，所述步驟(2)還包括以下步驟:
所述控制線路及轉換線路設置在所述機械臂外部或直接內部走線實現隱藏式走線模式。
[0009]特別的，所述步驟(3)還包括以下步驟:
所述旋轉軸連接一驅動電機，且該驅動電機內置在所述機械臂底部的關節臂中，所述驅動電機直接與所述旋轉軸運動節點的減速機直接驅動連接，通過所述減速機實現機械臂旋轉式運動模式。
[0010]特別的，所述步驟(4)還包括以下步驟:
所述機械臂中間關節臂內分別連接驅動電機，且該驅動電機內置在所述機械臂中間的關節臂中，所述驅動電機直接與所述運動節點的減速機直接驅動連接，通過所述減速機實現機械臂可調式運動模式。
[0011]一種實現上述方法的多軸控制裝置，包括一結構主體，該結構主體由相互連接的機械臂組成，所述機械臂包括中間的運動臂及兩端的底座與連接頭，所述機械臂、底座及連接頭分別設有運動連接的減速機及與之驅動連接的驅動電機，所述驅動電機設置在所述機械臂內。
[0012]特別的，所述底座為實現旋轉運動的旋轉支撐座。
[0013]特別的，所述連接頭設有連接體，所述連接體直接連接真空吸盤或夾具等夾取裝置實現吸附或夾取。
[0014]特別的，所述結構主體為關節式機械臂，且所述機械臂包括多組輸送線路，所述輸送線路包括控制電路及轉換電路，且所述輸送線路設置在機械臂內部或外部。
[0015]本發明的有益效果為:本發明提供的基於多軸聯動的自動化控制方法，通過多軸機械臂的結構改進，簡化結構本身，利用內置電機及運動節點的減速機直接實現運轉，無需多種輔助部件來支持運轉，不僅有效節約了成本，而且減速機的使用直接提高了運轉精度，完全避免了不必要的使用誤差，減少資源的浪費，使得自動化加工技術在多個領域得到合理化應用，本發明還提供一種實現該方法的多軸控制裝置，對於加工難度大的特殊產品，可提前分析機器物理數據，判斷機器的運動速度、主軸轉速、主軸正反轉、自動位移等關鍵參數，不僅對機械臂本身起到保護作用，延長機器壽命，更是提高了加工效率和加工精度。通過機械臂提聞加工能力，方便加工，減少操作失誤，減少浪費，提聞工作效率；提聞工具機的定位精度、跟蹤精度和抗振能力；合理化採用多軸定位，全方位立體式跟蹤監控，提供人性化操作界面，有效實現參數設定及數據採集，自動化程度高，大範圍滿足不同規格及尺寸的加工工藝。
[0016]下面結合附圖對本發明進行詳細說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明所述多軸聯動控制裝置外部結構圖；
圖2是本發明所述多軸聯動控制裝置結構示意圖。
[0018]其中:001減速機，002運動臂，003底座，004連接頭，005驅動電機。
【具體實施方式】
[0019]實施例1:
如圖1及圖2所示，本實施例公開的基於多軸聯動的自動化控制方法包括以下步驟:
(I)設置多軸聯動的機械臂，該機械臂為多軸運轉的關節式機械臂，通過內置多組驅動電機005及安置在每個運動節點的減速機001實現動作；所述機械臂外接多軸控制裝置，該控制裝置內置控制系統，所述控制系統包括主板及與之相連的驅動裝置、人機控制界面、控制單元及執行機構，所述驅動裝置由驅動馬達及主軸驅動器組成。
[0020](2)所述機械臂關節處運動節點與所述驅動電機005通過多組控制電路及轉換電路控制連接；所述控制線路及轉換線路設置在所述機械臂外部或直接內部走線實現隱藏式走線模式。
[0021](3)所述機械臂底部設置旋轉軸為第一運動關節帶動連接關節臂旋轉式運轉；所述旋轉軸連接一驅動電機005，且該驅動電機005內置在所述機械臂底部的關節臂中，所述驅動電機005直接與所述旋轉軸運動節點的減速機001直接驅動連接，通過所述減速機001實現機械臂旋轉式運動模式。
[0022](4)所述機械臂中間設置多級運動關節，實現多組運動節點的動向運轉；所述機械臂中間關節臂內分別連接驅動電機005，且該驅動電機005內置在所述機械臂中間的關節臂中，所述驅動電機005直接與所述運動節點的減速機001直接驅動連接，通過所述減速機001實現機械臂可調式運動模式。
[0023](5)所述機械臂上部連接頭004任意搭配真空吸盤或夾具實現吸附或夾取功能。
[0024] 申請人:聲明，所屬【技術領域】的技術人員在上述實施例的基礎上，將上述實施例某步驟，與
【發明內容】
部分的技術方案相組合，從而產生的新的方法，也是本發明的記載範圍之一，本申請為使說明書簡明，不再羅列這些步驟的其它實施方式。
[0025]在本實施例中提供一種實現上述方法的多軸控制裝置，包括一結構主體，該結構主體由相互連接的機械臂組成，所述機械臂包括中間的運動臂002及兩端的底座003與連接頭004，所述機械臂、底座003及連接頭004分別設有運動連接的減速機001及與之驅動連接的驅動電機005，所述驅動電機005設置在所述機械臂內。
[0026]所述底座003為實現旋轉運動的旋轉支撐座。所述連接頭004設有連接體，所述連接體直接連接真空吸盤或夾具等夾取裝置實現吸附或夾取。所述結構主體為關節式機械臂，且所述機械臂包括多組輸送線路，所述輸送線路包括控制電路及轉換電路，且所述輸送線路設置在機械臂內部或外部。
[0027]本實施例中區別於現有技術的技術路線為:
1.基於多軸聯動的自動化控制方法，通過多軸機械臂的結構改進，簡化結構本身，利用內置電機及運動節點的減速機001直接實現運轉，無需多種輔助部件來支持運轉，不僅有效節約了成本，而且減速機OOl的使用直接提高了運轉精度；
2.完全避免了不必要的使用誤差，減少資源的浪費，使得自動化加工技術在多個領域得到合理化應用；
3.多軸控制裝置，對於加工難度大的特殊產品，可提前分析機器物理數據，判斷機器的運動速度、主軸轉速、主軸正反轉、自動位移等關鍵參數，不僅對機械臂本身起到保護作用，延長機器壽命，更是提高了加工效率和加工精度。
[0028]4.通過機械臂提高加工能力，方便加工，減少操作失誤，減少浪費，提高工作效率；提聞工具機的定位精度、跟蹤精度和抗振能力；
5.合理化採用多軸定位，全方位立體式跟蹤監控，提供人性化操作界面，有效實現參數設定及數據採集，自動化程度高，大範圍滿足不同規格及尺寸的加工工藝。
[0029]本實施例技術方案及技術效果區別於傳統技術在於:採用減速機001帶動機械臂的關節運動節點實現調控式運動，提高了機械臂的運轉精度控制，直接提高工作效率，將驅動電機005內置在機械臂內部，減少外部輔助配件，結構簡潔美觀，且有效節約成本，靈活的走線方式可自由旋轉內部走線或外部走線。
[0030]通過在機器臂與控制系統中利用控制程序進行產品加工並實時數據分析，量化產品加工過程的工藝和難度，對產品的加工難度進行提前判斷，分析機器物理數據，判斷機器的進給速度、主軸轉速、主軸正反轉、自動位移等關鍵參數，既避免了人為的操作誤差，減少人為的浪費，又對機器起到保護作用，延長機器壽命，提高了加工效率和加工精度。
[0031] 申請人:又一聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的實現方法及裝置結構，但本發明並不局限於上述實施方式，即不意味著本發明必須依賴上述方法及結構才能實施。所屬【技術領域】的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明所選用實現方法等效替換及步驟的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護範圍和公開範圍之內。
[0032]本發明並不限於上述實施方式，凡採用與本發明相似結構及其方法來實現本發明目的的所有實施方式均在本發明保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種基於多軸聯動的自動化控制方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟: (1)設置多軸聯動的機械臂，該機械臂為多軸運轉的關節式機械臂，通過內置多組驅動電機及安置在每個運動節點的減速機實現動作； (2)所述機械臂關節處運動節點與所述驅動電機通過多組控制電路及轉換電路控制連接； (3)所述機械臂底部設置旋轉軸為第一運動關節帶動連接關節臂旋轉式運轉； (4)所述機械臂中間設置多級運動關節，實現多組運動節點的動向運轉； (5)所述機械臂上部連接頭任意搭配真空吸盤或夾具實現吸附或夾取功能。
2.根據權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，所述步驟(I)還包括以下步驟: 所述機械臂外接多軸控制裝置，該控制裝置內置控制系統，所述控制系統包括主板及與之相連的驅動裝置、人機控制界面、控制單元及執行機構，所述驅動裝置由驅動馬達及主軸驅動器組成。
3.根據權利要求1所述的控制方法，其特徵在於，所述步驟(2)還包括以下步驟: 所述控制線路及轉換線路設置在所述機械臂外部或直接內部走線實現隱藏式走線模式。
4.根據權利要求1所述的控制方法，其特徵在於，所述步驟(3)還包括以下步驟: 所述旋轉軸連接一驅動電機，且該驅動電機內置在所述機械臂底部的關節臂中，所述驅動電機直接與所述旋轉軸運動節點的減速機直接驅動連接，通過所述減速機實現機械臂旋轉式運動模式。
5.根據權利要求1所述的控制方法，其特徵在於，所述步驟(4)還包括以下步驟: 所述機械臂中間關節臂內分別連接驅動電機，且該驅動電機內置在所述機械臂中間的關節臂中，所述驅動電機直接與所述運動節點的減速機直接驅動連接，通過所述減速機實現機械臂可調式運動模式。
6.一種實現根據權利要求1所述方法的多軸控制裝置，其特徵在於，包括一結構主體，該結構主體由相互連接的機械臂組成，所述機械臂包括中間的運動臂及兩端的底座與連接頭，所述機械臂、底座及連接頭分別設有運動連接的減速機及與之驅動連接的驅動電機，所述驅動電機設置在所述機械臂內。
7.根據權利要求1所述的多軸控制裝置，其特徵在於，所述底座為實現旋轉運動的旋轉支撐座。
8.根據權利要求1所述的多軸控制裝置，其特徵在於，所述連接頭設有連接體，所述連接體直接連接真空吸盤或夾具等夾取裝置實現吸附或夾取。
9.根據權利要求1所述的多軸控制裝置，其特徵在於，所述結構主體為關節式機械臂，且所述機械臂包括多組輸送線路，所述輸送線路包括控制電路及轉換電路，且所述輸送線路設置在機械臂內部或外部。
【文檔編號】B25J18/00GK104290098SQ201410402307
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月15日 優先權日:2014年8月15日
【發明者】鄧宗富 申請人:東莞市均利自動化科技有限公司