一種基於氣動浮動的柔性打磨裝置的製作方法

2023-05-04 01:56:21 2

本發明涉及工件打磨所用的設備，具體地說一種基於氣動浮動的柔性打磨裝置。

背景技術：

目前，我國工業產品表面打磨加工主要依靠人工手動完成，人工操作費時費力，工作環境惡劣，而且加工質量得不到保證。打磨過程中的研拋壓力是影響工件表面質量的關鍵因素，研拋壓力的突然變化將會導致工件材料去除量的變化，影響表面質量甚至造成工件的報廢，打磨壓力的恆定對表面研拋質量的好壞有十分重要的作用。

目前，我國還沒有出現基於機器人自動化的恆力浮動打磨工具，傳統的人工打磨依靠工人手持施加壓力，不能保證研拋壓力的恆定。一些基於自動化設計的打磨工具由於精度等問題，也不能實現實時柔性恆力打磨。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明的目的在於提供一種基於氣動浮動的柔性打磨裝置。該裝置通過特定機構的設計，能夠實現對工件柔性、恆壓力、高效、高質的打磨。

為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案：

一種基於氣動浮動的柔性打磨裝置，包括連接與測量裝置、基板安裝裝置、氣動裝置、執行裝置及打磨頭裝置，其中基板安裝裝置安裝於連接與測量裝置上，所述氣動裝置安裝於基板安裝裝置的內部，所述執行裝置安裝於基板安裝裝置上、並且與氣動裝置連接，所述打磨頭裝置安裝於執行裝置上；所述氣動裝置通過執行裝置來驅動打磨頭裝置浮動，實現浮動打磨作業，所述連接與測量裝置實時測量打磨力的數據，實現數據的採集，進而控制氣動裝置的參數設定。

所述連接與測量裝置包括前法蘭、後法蘭及力傳感器組件，其中前法蘭安裝於機械手上，所述後法蘭固定在前法蘭上，所述力傳感器組件安裝於後法蘭上、並且與所述基板安裝裝置連接。

所述基板安裝裝置包括後板、上板、側板、內板、鉸支座，其中後板安裝於連接與測量裝置上，所述上板和側板垂直安裝於後板上，所述內板固定在上板和側板上，所述鉸支座安裝在上板上，所述氣動裝置可轉動地安裝在鉸支座上。

所述側板有兩塊，兩塊側板垂直安裝在後板的兩側，各側板上開有作為扳手空間的小孔，所述鉸支座有兩個，各鉸支座上分別安裝有一個氣動裝置。

所述鉸支座設置於內板和後板之間，安裝在鉸支座上的所述氣動裝置可在內板和後板之間轉動。

所述氣動裝置包括氣缸座和氣缸組件，其中氣缸座可轉動地安裝在所述基板安裝裝置上，所述氣缸組件安裝在氣缸座上，所述執行裝置與氣缸組件的輸出軸鉸接。

述氣動裝置為平行設置的兩組，每組所述氣動裝置中，所述氣缸座通過塞打螺絲安裝在所述基板安裝裝置上，所述氣缸組件的輸出軸上螺紋連接有帶孔方頭螺釘，所述執行裝置與所述帶孔方頭螺釘鉸接。

所述執行裝置包括連接架、第一支撐杆、第二支撐杆及保持塊，其中第一支撐杆和第二支撐杆平行設置，所述保持塊位於第一支撐杆和第二支撐杆之間、並且與第一支撐杆和第二支撐杆的一端部鉸接，所述第一支撐杆上靠近中間的位置及第二支撐杆的另一端與所述基板安裝裝置鉸接，所述第一支撐杆的另一端與連接架連接，所述連接架與所述氣動裝置的輸出端鉸接，所述打磨頭裝置安裝在保持塊上。

所述基板安裝裝置上過盈配合有短軸瓦，所述第一支撐杆上過盈配合有長軸瓦，轉動軸穿過短軸瓦和長軸瓦、並且與短軸瓦和長軸瓦間隙配合，轉動軸兩端通過軸端擋圈和螺釘進行定位和固定。

所述打磨頭裝置包括固定板和打磨頭，其中固定板垂直安裝在執行裝置上，所述打磨頭底部固定在所述執行裝置上，兩側固定在固定板上。

本發明的優點與積極效果為：

1.本發明實現自動恆力浮動打磨工件的能力，能進一步保證工件表面的打磨質量，滿足工件打磨的需求，同時實現了機器人自動化作業，節省了人力，降低了生產成本，加快了生產進度，提高了機械化水平。

2.本發明的連接測量裝置可實現對打磨壓力的實時監測，進而通過控制氣缸參數實現對恆定研拋壓力的設置。

3.本發明的氣動裝置，鉸支座和氣缸座通過塞打螺絲連接，鉸支座和塞打螺絲、氣缸座和塞打螺絲之間均為間隙配合，保證了相對轉動的靈活性。

4.本發明的執行裝置是一個平行四邊形機構，可實現對氣動裝置產生力的等效傳遞，平行四邊形機構的傳遞特性，可以保證打磨頭始終沿軸向進行浮動打磨。

5.本發明的執行裝置，一方面參與組成平行四邊形機構，一方面通過連接架連接氣動裝置，通過轉動機構位置的設定，作為槓桿支點來實現對打磨頭軸向浮動距離和打磨壓力的設定。

6.本發明執行裝置與側板之間的轉動機構，主體由自潤滑軸套和表面鍍鉻轉動軸組成，軸套外圈分別與側板、上下支撐過盈配合，內圈與軸間隙配合且塗有潤滑油。軸的兩端由軸端擋圈和螺釘進行定位和固定。

7.本發明執行裝置裡面保持塊與第一、二支撐杆之間的轉動機構，主體由自潤滑軸套和塞打螺絲組成，軸套外圈分別與上下支撐過盈配合，內圈與塞打螺絲光杆部分間隙配合且塗有潤滑油。

8.本發明的塞打螺絲，利用其光杆尺寸精度高、表面光滑的特性，可實現與孔的高精度配合和低摩擦轉動。利用光杆直徑大於螺紋直徑的特點，實現第一、二支撐杆與保持塊的定位功能。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的軸測圖；

圖3為本發明中連接與測量裝置的結構示意圖；

圖4為本發明中基板安裝裝置的結構示意圖；

圖5為本發明中氣動裝置的結構示意圖；

圖6為本發明中執行裝置的結構示意圖；

圖7為本發明中打磨頭裝置的結構示意圖；

圖8為本發明的內部結構示意圖。

其中：1為連接與測量裝置，2為基板安裝裝置，3為氣動裝置，4為執行裝置，5為打磨頭裝置，6為前法蘭，7為後法蘭，8為力傳感器組件，9為後板，10為上板，11為側板，12為內板，13為鉸支座，14為氣缸座，15為塞打螺絲，16為氣缸組件，17為帶孔方頭螺釘，18為連接架，19為第一支撐杆，20為長軸瓦，21為短軸瓦，22為轉動軸，23為保持塊，24為第二支撐杆，25為墊片，26為軸端擋圈，27為固定板，28為打磨頭。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的詳述。

如圖1-2所示，本發明提供的一種基於氣動浮動的柔性打磨裝置，包括連接與測量裝置1、基板安裝裝置2、氣動裝置3、執行裝置4及打磨頭裝置5，其中基板安裝裝置2安裝於連接與測量裝置1上，氣動裝置3位於基板安裝裝置2的內部，通過螺釘安裝於基板安裝裝置2上。所述執行裝置4安裝於基板安裝裝置2上、並且與連接氣動裝置3連接，所述打磨頭裝置5安裝於執行裝置4上；所述打磨頭裝置5用來打磨工件，所述氣動裝置3通過執行裝置4，實現打磨頭裝置5的上下浮動，進而實現恆力打磨。所述連接與測量裝置1實時測量打磨力的數據，實現數據的採集，進而控制氣動裝置3的參數設定。

如圖3、圖8所示，所述連接與測量裝置1包括前法蘭6、後法蘭7及力傳感器組件8，其中前法蘭6安裝於機器人末端上，並通過螺釘聯接固定。所述後法蘭7安裝於前法蘭6上，並且通過螺釘聯接固定在前法蘭6上，所述力傳感器組件8通過螺釘聯接固定在後法蘭7上、並且與所述基板安裝裝置2連接。

如圖4、圖8所示，所述基板安裝裝置2包括後板9、上板10、側板11、內板12及鉸支座13，其中後板9安裝於力傳感器組件8上，並通過螺釘聯接固定。所述上板10和側板11垂直安裝於後板9上，通過螺釘聯接固定在後板9上。所述內板12通過螺釘聯接固定在上板10和側板11上，用於固定上板10和側板11上。所述鉸支座13安裝在上板10上，所述氣動裝置3可轉動地安裝在鉸支座13上。

進一步地，所述側板11有兩塊，側板11垂直安裝在後板9的兩側，側板11上開有小孔，作為螺釘的扳手空間。所述鉸支座13有兩個，通過螺釘聯接固定在上板10上，各鉸支座13上分別安裝有一個氣動裝置3。鉸支座13位於內板12和後板9之間，安裝在鉸支座13上的所述氣動裝置3可在內板12和後板9之間轉動。

如圖5、圖8所示，所述氣動裝置3包括氣缸座14、塞打螺絲15、氣缸組件16及帶孔方頭螺釘17，其中氣缸座14通過塞打螺絲15安裝在鉸支座13上，塞打螺絲15的光杆光滑，工作時，可實現氣缸座14在塞打螺絲15的相對靈活轉動。所述氣缸組件16螺釘聯接安裝在氣缸座14上，所述帶孔方頭螺釘17通過螺釘聯接安裝在氣缸組件16的輸出軸上。所述執行裝置4與所述帶孔方頭螺釘17鉸接。

如圖6、圖8所示，所述執行裝置4包括連接架18、第一支撐杆19、第二支撐杆24及保持塊23，其中第一支撐杆19和第二支撐杆24平行設置，所述保持塊23位於第一支撐杆19和第二支撐杆24之間、並且與第一支撐杆19和第二支撐杆24的一端部鉸接，所述第一支撐杆19上靠近中間的位置及第二支撐杆24的另一端與所述基板安裝裝置2鉸接，所述第一支撐杆19的另一端與連接架18連接，所述連接架18與所述氣缸組件16的輸出端鉸接，所述打磨頭裝置5安裝在保持塊23上。所述第一支撐杆19、保持塊23、第二支撐杆24及氣缸組件16組成平行四邊形連杆機構，可實現對氣動裝置3產生力的等效傳遞，平行四邊形機構的傳遞特性，可以保證打磨頭始終沿軸向進行浮動打磨。

所述連接架18通過塞打螺絲15分別安裝在帶孔方頭螺釘17上，塞打螺絲15上半部光滑，工作時，可實現連接架18與帶孔方頭螺釘17的相對靈活轉動，所述第一支撐杆19通過螺釘聯接垂直安裝在連接架18上。

所述基板安裝裝置2的側板11上過盈配合有短軸瓦21，所述第一支撐杆19上過盈配合有長軸瓦20，轉動軸22穿過短軸瓦21和長軸瓦20、並且與短軸瓦21和長軸瓦20間隙配合，轉動軸22兩端通過軸端擋圈26和螺釘進行定位和固定。軸端擋圈26和側板11之間、側板11和第一支撐杆19之間均隔有墊片25，防止側板11、軸端擋圈26、第一支撐杆19之間直接接觸。工作時，第一支撐杆19在轉動軸22上產生轉動，進而控制打磨頭裝置5的運動。所述第一支撐杆19和第二支撐杆24的一端通過塞打螺絲與保持塊23鉸接。

如圖7、圖8所示，所述打磨頭裝置5包括固定板27和打磨頭28，其中固定板27通過螺釘聯接垂直安裝在保持塊23上，所述打磨頭28底部通過螺釘聯接固定在保持塊23上，兩側通過螺釘聯接固定在固定板27上。

本發明的工作原理為：

打磨工具安裝在機器人末端，對氣缸施加以一定的初始氣壓。對打磨頭施加以一定氣壓，讓打磨頭進行運轉。操控機器人，讓打磨工具沿著工件表面進行打磨加工。遇到剛性碰撞或高凸不平的表面時，打磨頭在平行四邊形機構(執行裝置4)的作用下軸向浮動，由於氣缸氣壓保持不變，打磨壓力也會保持恆定。研拋整個過程中，傳感器對打磨壓力一直進行監控，當壓力波動太大時，及時將信息發送給計算機，進而通過控制系統控制氣壓的穩定，保持了打磨壓力的恆定。

本發明提供的一種基於氣動浮動的柔性打磨裝置，能實現高效率、高質量、自動化打磨加工，能有效的保證工件的表面質量，滿足工件打磨的需求，同時節省了人力，降低了生產成本，加快了生產進度，提高了機械化水平。

以上所述僅為本發明的實施方式，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進、擴展等，均包含在本發明的保護範圍內。