龙门式双臂桁架机器人及弧形板加工方法
【技术领域】
[0001]龙门式双臂桁架机器人及弧形板加工方法，属于异形板加工设备领域。
【背景技术】
[0002]在对异形板进行加工时，由于其表面为弧形，现有设备无法适应期弧形曲面，例如在粮食仓储生产线上，经常需要在挡粮门上钻孔，由于挡粮门是圆弧形结构，圆弧面上钻孔非常困难。目前市面上大都采用人工钻孔，容易对从业人员造成人身伤害，生产效率低下，而且工作人员工作量大，并且位置精度和尺寸精度都没有保证。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种能够对异形板进行钻孔，减轻作业强度、提高作业效率、降低加工成本、提高钻孔精度的龙门式双臂桁架机器人及弧形板加工方法。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:该龙门式双臂桁架机器人，包括龙门框架和机械臂，其特征在于:龙门框架的上部具有Y轴横梁，机械臂的下端设有加工装置和定位装置，其中加工装置加工机械臂下方的待加工件，定位装置检测加工装置与待加工件之间的间距，机械臂与Y轴横梁之间设有驱动机械臂绕平行于Y轴横梁的轴线摆动的机械臂摆动机构，机械臂还连接有带动其升降的机械臂升降机构，机械臂包括对称设置在Y轴横梁上的左机械臂和右机械臂，左机械臂和右机械臂分别与Y轴横梁之间设有驱动其沿Y轴横梁横向移动的机械臂横移机构。
[0005]优选的，在所述左机械臂和右机械臂的下方设有水平且垂直于Y轴横梁的X轴轨道装置，X轴轨道装置上固定有工作台，在工作台上设置有工件固定机构，Y轴横梁与工作台可在X轴轨道装置长度方向相对移动。
[0006]优选的，所述X轴轨道装置包括X轴轨道板，X轴轨道板两侧设有X轴直线导轨，所述工作台滑动设置在X轴直线导轨上，工作台与X轴轨道板之间设有驱动工作台滑动的工作台动力机构。
[0007]优选的，所述工作台包括反面固定工作台，所述工件固定机构包括沿X轴轨道装置长度方向间隔固定在反面固定工作台上的第一支架和第二支架，固定在反面固定工作台上的待加工件为两端向上弯曲的弧形板，待加工件位于第一支架和第二支架之间，第一支架上端设有压持待加工件一端的反面压持机构，第二支架上端高度可调的设有夹持待加工件另一端的夹持夹具；
工件固定机构还包括固定在工作台两侧的多个反面横向定位机构，反面横向定位机构夹持待加工件的两侧对待加工件进行横向定位。
[0008]优选的，所述夹持夹具包括夹具固定座、快速夹头、连杆以及推动连杆摆动的连杆驱动单元，夹具固定座高度可调的固定在第二支架上，快速夹头的一端和连杆驱动单元的一端分别铰接在夹具固定座上，连杆的一端与连杆驱动单元的输出端转动连接，连杆的另一端与快速夹头的中部转动连接，连杆驱动单元通过连杆带动快速夹头摆动，快速夹头的另一端压紧在待加工件的端部上侧。
[0009]优选的，所述工作台还包括正面固定工作台，固定在正面固定工作台上的待加工件为两端向下弯曲的弧形板，所述工件固定机构包括正面纵向定位机构和正面横向定位机构，其中正面纵向定位机构包括沿X轴轨道装置长度方向间隔固定在正面固定工作台上的两个固定块，固定块上固定有正面纵向定位气缸，至少一个固定块沿X轴轨道装置长度方向可滑动的设置在正面固定工作台上，所述待加工件固定在两个固定块之间；正面横向定位机构固定在正面固定工作台的两侧，夹持待加工件的两侧对待加工件进行横向定位。
[0010]优选的，所述定位装置包括定位滚轮和电子尺，电子尺竖向固定在机械臂上，定位滚轮通过磁铁吸合机构与电子尺下端的伸缩测距单元连接。
[0011]优选的，所述磁铁吸合机构包括强力磁铁、滚轮安装座和磁铁固定座，定位滚轮滚动设置在滚轮安装座上，滚轮安装座通过所述强力磁铁与磁铁固定座吸合；
所述伸缩测距单元包括小型滑枕和直线导轨副，小型滑枕通过弹簧连接在电子尺的下端，小型滑枕滑动设置在直线导轨副上，磁铁固定座固定在直线导轨副上并推动小型滑枕升降。
[0012]—种弧形板加工方法，包括上述的龙门式双臂桁架机器人，其特征在于:包括以下步骤:
步骤1)，开机，系统回零；
步骤2)，将待加工件固定在左机械臂和右机械臂下方，如果需要编程进入步骤3)，否则进入步骤5);
步骤3)，编程，设定左机械臂和右机械臂的摆动轨迹，设定工作台的纵向移动速度和行程，机械臂横移机构调整左机械臂和右机械臂的间距；
步骤4)，左机械臂和右机械臂空走，如果机械臂能够带动加工装置在待加工件的待加工位置进行加工，进入步骤5)，否则返回步骤3);
步骤5)，自动运行，工作台带动待加工件纵向移动，机械臂沿待加工件表面曲率进行摆动，机械臂升降机构分别带动左机械臂和右机械臂升降，定位装置与待加工件上表面接触，检测加工装置与待加工件表面的垂直距离，加工装置对待加工件进行加工；
步骤6)，加工完成，将工件拆下。
[0013]优选的，所述加工装置包括依次连接的伺服驱动器、钻孔伺服电机、减速机和钻头，伺服驱动器与控制器连接；定位装置与控制器连接；
步骤5)中在加工装置对待加工件进行钻孔过程中，定位装置将检测到的数据发送至控制器，同时伺服驱动器检测钻孔伺服电机的电流并反馈给控制器，控制器根据钻孔伺服电机的电流判断钻头的受力情况，并通过伺服驱动器相应的改变钻孔伺服电机的转速。
[0014]与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是:
1、本发明通过通过机械臂横移机构可以带动左机械臂和右机械臂相互独立的横向移动，可以同时加工两列孔，而且可以适应不同间距的两列孔，甚至可以同时加工两个待加工件，提高加工效率，通过定位装置实时检测加工装置与待加工件之间的垂直距离，利用机械臂升降机构带动加工装置升降，保证加工装置与待加工件之间具有恒定的距离，然后利用机械臂摆动机构带动机械臂摆动，适应弧形的待加工件，使加工装置能够垂直于待加工件进行加工。
[0015]2、通过X轴轨道装置和工作台装载待加工件，便于对待加工件进行定位，提高加工精度，Y轴横梁与工作台相对移动，从而使加工装置沿纵向对待加工件进行加工，实现了自动对异形板状的待加工件的加工，减轻作业强度、提高作业效率、降低加工成本、提高加工精度。
[0016]3、定位滚轮通过磁铁吸合机构与电子尺下端的伸缩测距单元连接，待加工件的表面往往比较粗糙，有时表面还会有一些凸起或凹陷的部分，尤其是弧形板，定位滚轮在行走过程容易受到冲击，通过磁铁吸合机构吸合定位滚轮与伸缩测距单元，能够在发生意外碰撞时使定位滚轮与伸缩测距单元分离，从而防止损坏零部件，尤其是价格较高的电子尺，降低运行成本，运行更加可靠。
[0017]4、工作台与X轴轨道板之间设有驱动工作台滑动的工作台动力机构，通过试验证实，将工作台设置为滑动的，在加工过程中移动工作台相对于移动龙门框架来说要简单，首先减少了所需要的空间，而且能够减少机械臂因为移动产生的误差，提高加工精度。
[0018]5、第一支架上端设有压持待加工件一端的反面压持机构，第二支架上端高度可调的设有夹持待加工件另一端的夹持夹具，在一端利用反面压持机构对待加工件进行定位，另一端通过夹持夹具进行定位，避免了两端同时利用动作部件进行定位是发生相互干涉或者存在应力的情况，而且结构简单，成本低。
[0019]6、当电流增大时，说明此处的待加工件材质较硬，钻头受到了较大的阻力，此时控制器通过伺服驱动器可以控制钻孔伺服电机的转速降低，从而可以有效的避免钻头受损甚至是直