一種三維浮動打磨裝置及工業機器人的製作方法

2023-07-02 18:20:21

本實用新型涉及打磨裝置技術領域，特別是涉及一種三維浮動打磨裝置及工業機器人。

背景技術：

目前，機加工的打磨行業中，由人工完成對鑄管等工件表面的打磨，由於人工打磨工作強度大且工作環境惡劣，所以用工業機器人來代替人工打磨是該行業未來的發展趨勢。

用工業機器人進行打磨存在以下兩個問題，一是由於打磨路徑複雜，砂輪和磨頭等打磨介質難以保持與工件表面的接觸，比如，鑄管的表面為曲面，打磨時，需要打磨介質在XYZ三個方向上不斷伸縮才能保持與鑄管表面的接觸；二是工業機器人的機械臂不能像人手那樣感知和調整打磨介質與工件之間的接觸力，打磨介質與工件表面的剛性接觸容易造成打磨介質的折斷及工件表面的劃傷。

基於以上原因，有必要提供一種三維浮動打磨裝置及工業機器人。

技術實現要素：

本實用新型主要解決的技術問題是提供一種三維浮動打磨裝置及工業機器人，解決現有技術中工業機器人打磨工件時，砂輪等打磨介質與工件的剛性接觸容易對打磨介質自身以及對工件造成損壞的問題。

為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是：提供一種三維浮動打磨裝置，包括設置在安裝框架中的用於帶動打磨介質旋轉的驅動機構，該安裝框架中還設置有：Z軸方向浮動機構，用於調整該打磨介質沿該驅動機構的輸出軸方向浮動；X軸方向浮動機構，用於調整該驅動機構在該安裝框架中沿X軸方向浮動；Y軸方向浮動機構，用於調整該驅動機構在該安裝框架中沿Y軸方向浮動。

在本實新型三維浮動打磨裝置的另一個實施例中，該驅動機構為電機，該電機的輸出軸通過轉接軸與該打磨介質連接。

在本實新型三維浮動打磨裝置的另一個實施例中，該Z軸方向浮動機構包括：連接軸，與該電機的輸出軸相連接，該連接軸的前端開設空腔，且該空腔的內壁上設置內花鍵；花鍵軸，該花鍵軸通過該內花鍵與該連接軸相連接；設置在該空腔中的彈性伸縮件，用於使該花鍵軸沿該連接軸前端的空腔前後浮動。

在本實新型三維浮動打磨裝置的另一個實施例中，該彈性伸縮件包括第一永磁鐵、第二永磁鐵，該第一永磁鐵固定設置在該空腔的底部，該第二永磁鐵固定設置在該Z向花鍵軸的後端，且該第一永磁鐵與第二永磁鐵相排斥設置。

在本實新型三維浮動打磨裝置的另一個實施例中，該彈性伸縮件是設置在該空腔中的Z向彈簧，且該Z向彈簧的前端與該花鍵軸的後端抵止接觸或連接，該Z向彈簧的後端與該空腔的底面抵止接觸或連接。

在本實新型三維浮動打磨裝置的另一個實施例中，該打磨裝置還包括設置於該安裝框架內的浮動框架，該電機設置於該浮動框架內。

在本實新型三維浮動打磨裝置的另一個實施例中，該X軸方向浮動機構包括：兩根均穿過該浮動框架的X嚮導向軸，該X嚮導向軸的兩端處均套設有用於調整該電機在X軸方向浮動的X向圓柱螺旋彈簧。

在本實新型三維浮動打磨裝置的另一個實施例中，該Y軸方向浮動機構包括：兩根均穿過該浮動框架的Y嚮導向軸，該Y嚮導向軸的兩端處均套設有用於調整該電機在Y軸方向浮動的Y向圓柱螺旋彈簧；在該安裝框架相對兩內側壁上的沿Y軸方向設置有兩條第一導軌，兩條該第一導軌上分別通過滑塊滑動裝配第一溜板，該X嚮導向軸的兩端部分別固定設置在對應的該第一溜板上，該X向圓柱螺旋彈簧的兩端分別與該浮動框架和該第一溜板抵止接觸；在該安裝框架相對兩內側壁上的沿X軸方向設置有兩條第二導軌，兩條該第二導軌上分別通過滑塊滑動裝配第二溜板，該Y嚮導向軸的兩端部分別固定設置在對應的該第二溜板上，該Y向圓柱螺旋彈簧的兩端分別與該浮動框架和該第二溜板抵止接觸。

在本實新型三維浮動打磨裝置的另一個實施例中，該安裝框架上設置用於與工業機器人相連接的法蘭盤。

為解決上述技術問題，本實用新型採用的另一個技術方案是：提供一種工業機器人，該工業機器人包括權利要求1至9任一項所述的打磨裝置。

在本申請中，「Z軸方向」是指與驅動機構的輸出軸的軸向相一致的方向，「X軸方向」是指與驅動機構的軸向相互垂直的方向，「Y軸方向」是指同時與驅動機構的輸出軸的軸向和X軸方向相互垂直的方向。

本實用新型的有益效果是：本實用新型提供的三維浮動打磨裝置在安裝框架中設置驅動機構，該驅動機構用於帶動打磨介質旋轉，採用Z軸方向浮動機構調整打磨介質沿驅動機構的輸出軸方向浮動，採用X軸方向浮動機構調整該驅動機構在安裝框架中沿X軸方向浮動，並採用Y軸方向浮動機構調整該驅動機構在安裝框架中沿Y軸方向浮動。這樣，驅動機構前端連接的打磨介質可以在X軸、Y軸和Z軸三個方向浮動，能夠有效避免打磨介質與工件之間的剛性接觸。同時，本實用新型提供的包括該打磨裝置的工業機器人能夠完成對鑄管等工件的打磨作業，具有能夠與人手的靈活度相比的作業能力。

附圖說明

圖1是本實用新型三維浮動打磨裝置一優選實施例的局部剖視圖；

圖2是圖1所示三維浮動打磨裝置的左視圖；

圖3是圖1中的A部放大圖。

具體實施方式

為了便於理解本實用新型，下面結合附圖和具體實施例，對本實用新型進行更詳細的說明。附圖中給出了本實用新型的較佳的實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現，並不限於本說明書所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內容的理解更加透徹全面。

需要說明的是，除非另有定義，本說明書所使用的所有的技術和科學術語與屬於本實用新型的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是用於限制本實用新型。本說明書所使用的術語「和/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

請一併參閱圖1至圖3，圖1是本實用新型三維浮動打磨裝置一優選實施例的局部剖視圖，圖2是圖1所示三維浮動打磨裝置的左視圖，圖3是圖1中的A部放大圖。

該三維浮動打磨裝置包括：安裝框架9，在安裝框架9中設置驅動機構6，驅動機構6用於帶動打磨介質旋轉；Z軸方向浮動機構，用於調整打磨介質13沿驅動機構的輸出軸方向浮動；X軸方向浮動機構，用於調整驅動機構6在安裝框架9中沿X軸方向浮動；Y軸方向浮動機構，用於調整驅動機構6在安裝框架9中沿Y軸方向浮動。

具體而言，驅動機構6為電機，電機的輸出軸通過轉接軸16與打磨介質13連接，電機的輸出軸的轉動帶動打磨介質13的轉動對鑄管等工件的表面進行打磨，去除鑄管表面上的毛刺。

Z軸浮動機構包括：連接軸11，與電機的輸出軸19相連接，連接軸11的前端開設空腔17，且空腔17的內壁上設置內花鍵；花鍵軸12，花鍵軸12通過內花鍵與連接軸11相連接；設置在空腔17中的彈性伸縮件，用於使花鍵軸12沿連接軸前端的空腔17前後浮動。其中，如圖3所示，在電機的輸出軸19的端部設置有固定在電機上的軸承座10，軸承座10中設置軸承15，連接軸11連接在輸出軸19的端部並穿過軸承15，軸承15對連接軸11起到支撐的作用。

彈性伸縮件包括第一永磁鐵14和第二永磁鐵18，第一永磁鐵14固定設置在空腔17的底部，第二永磁鐵18固定設置在花鍵軸12的後端，且第一永磁鐵14與第二永磁鐵18相排斥設置，比如，第一永磁鐵14的北極朝上，第二永磁鐵的北極朝下，這樣同極設置，第一永磁鐵14與第二永磁鐵18即可相互排斥。第一永磁鐵14與第二永磁鐵18的相互排斥使得花鍵軸12能夠沿著Z軸方向，也就是輸出軸19的軸向進行浮動，轉接軸16前端的打磨介質13與工件接觸時，當受到的Z軸方向的力大於第一永磁鐵14與第二永磁鐵18之間相互排斥力時，第一永磁鐵14與第二永磁鐵18之間的距離減小，花鍵軸12向後移動，使打磨介質13與工件之間避免剛性接。採用永磁鐵作為彈性伸縮件，具有壽命長及浮動效果柔性好的優點。

在其他實施例中，彈性伸縮件也能夠在空腔17中設置Z向彈簧代替第一永磁鐵14和第二永磁鐵18，Z向彈簧的前端與花鍵軸12的後端抵止接觸或連接，Z向彈簧的後端與空腔17的底面抵止接觸或連接，Z向彈簧可以壓縮設置在空腔17中，也可以自然狀態下(即Z向彈簧不壓縮也不拉伸)設置在空腔17中。設置彈簧作為彈性伸縮件，具有成本低的優點，且當彈簧喪失彈性後容易更換。

打磨裝置還包括設置於安裝框架9內的浮動框架4，電機設置於浮動框架4內，X軸方向浮動機構和Y軸方向浮動機構分別帶動浮動框架4沿X軸方向和Y軸方向浮動即可帶動電機浮動，從而帶動轉接軸16前端的打磨介質13沿X軸方向和Y軸方向浮動。

X軸方向浮動機構包括：兩根通過穿過安裝在浮動框架4上的直線軸承3穿過浮動框架4的X嚮導向軸2，X嚮導向軸2的兩端處均套設有X向圓柱螺旋彈簧1，X向圓柱螺旋彈簧1用於調整電機在X軸方向的浮動。直線軸承3穿過並固定在浮動框架4的側板上，X嚮導向軸2能夠沿著直線軸承3滑動，這樣X向圓柱螺旋彈簧1在浮動框架4的側板和安裝框架9的側板之間被壓縮或拉伸，從而使浮動框架4沿著X軸方向浮動。

Y軸方向浮動機構包括：兩根Y嚮導向軸5、兩條設置在安裝框架9相對兩內側壁上的沿Y軸方向設置的第一導軌8，以及兩條設置在安裝框架9相對兩內側壁上的沿X軸方向設置的第二導軌21。

其中，兩根Y嚮導向軸5均通過穿過安裝在浮動框架4上的直線軸承穿過浮動框架4，Y嚮導向軸5的兩端處均套設有Y向圓柱螺旋彈簧20，Y向圓柱螺旋彈簧20用於調整電機在Y軸方向的浮動。

兩條第一導軌8上分別通過滑塊滑動裝配第一溜板7，X嚮導向軸2的兩端部分別固定設置在對應的第一溜板7上，X向圓柱螺旋彈簧1的兩端分別與浮動框架4和第一溜板7抵止接觸。當浮動框架4沿Y軸方向浮動時，X嚮導向軸2也必須同步移動，否則會阻擋浮動框架4沿Y軸方向浮動，設置第一導軌8的目的正是為了使X嚮導向軸2能夠沿Y軸方向移動，避免第一導軌8阻擋浮動框架4沿Y軸方向浮動。X向圓柱螺旋彈簧1在浮動框架4和第一溜板7之間壓縮或拉伸，使浮動框架4沿Y軸方向浮動。

兩條第二導軌21上分別通過滑塊滑動裝配第二溜板22，Y嚮導向軸5的兩端部分別固定設置在對應的第二溜板22上，Y向圓柱螺旋彈簧20的兩端分別與浮動框架4和第二溜板22抵止接觸。當浮動框架4沿X軸方向浮動時，Y嚮導向軸5也必須同步沿X軸方向移動，否則會阻擋浮動框架4沿X軸方向浮動，設置第二導軌21的目的正是為了使Y嚮導向軸5能夠沿X軸方向移動，避免第二導軌21阻擋浮動框架4沿X軸方向浮動。Y向圓柱螺旋彈簧20在浮動框架4和第二溜板22之間壓縮或拉伸，使浮動框架4沿X軸方向浮動。

電機設置在浮動框架中，只要浮動框架能夠沿X軸和Y軸浮動，即可帶動電機浮動。設置第一導軌和第二導軌，解決了浮動框架沿X軸和Y軸交叉移動時產生阻擋的問題。

安裝框架9上設置用於與工業機器人相連接的法蘭盤(圖中未示)，該三維浮動打磨裝置通過法蘭盤連接在工業機器人上作為工業機器人末端的執行器。打磨介質13為砂輪或磨頭，砂輪對鑄鋼等工件進行打磨時，便可以在X軸、Y軸和Z軸的三維方向上浮動。

基於以上實施例，本實用新型三維浮動打磨裝置包括：安裝框架，該安裝框架中設置驅動機構，驅動機構用於帶動打磨介質旋轉；Z軸方向浮動機構，用於調整打磨介質沿驅動機構的輸出軸方向浮動；X軸方向浮動機構，用於調整驅動機構在安裝框架中沿X軸方向浮動；Y軸方向浮動機構，用於調整驅動機構在安裝框架中沿Y軸方向浮動。該打磨裝置的打磨介質能夠在三維方向上進行浮動，能夠有效避免打磨介質與工件之間的剛性接觸，從而避免在打磨工件過程中打磨介質和工件的損壞。同時，本實用新型提供的包括該打磨裝置的工業機器人能夠完成對鑄管等工件的打磨作業，具有能夠與人手的靈活度相比的作業能力。

以上所述僅為本實用新型的實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均包括在本實用新型的專利保護範圍內。