一种安装于工业机器人的换轮式力控砂带磨抛装置

技术领域

本发明涉及机器人砂带磨削技术领域，特别是涉及一种安装于工业机器人的换轮式力控砂带磨抛装置。

背景技术

交流伺服电机能够实现转速稳定且转速可调的目的，对于砂带磨削的线速度稳定控制起着重要作用。滑台模组由丝杠电机驱动，由其带动张紧轮前后移动控制张紧力，丝杠的特性使砂带得到刚性支撑，较易持续绷紧砂带。拉压力传感器能够检测单向拉力、压力、重量等力学量。砂带磨削是一种弹性磨削，接触轮外部为橡胶轮套，是柔性材质，虽能对较稳定的磨削力起一定帮助，但也因为其易变形的性质导致实际磨削量不易控制。

综上所述，有必要提供一种能够迎合现代工业加工技术所需的砂带磨抛装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种安装于工业机器人的换轮式力控砂带磨抛装置，以解决上述现有技术存在的问题，通过力控机构对换轮磨抛机构的磨削力进行控制。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种安装于工业机器人的换轮式力控砂带磨抛装置，包括基板以及设置在所述基板上的动力机构、张紧机构、导向机构、换轮磨抛机构、力控机构、法兰模块，所述动力机构、所述张紧机构、所述导向机构和所述换轮磨抛机构均与砂带接触，所述动力机构用于为砂带的运动提供动力，所述张紧机构用于实现砂带的张紧，所述导向机构用于实现砂带的导向，所述换轮磨抛机构用于工件的磨抛，所述力控机构与所述换轮磨抛机构连接，所述力控机构用于控制所述换轮磨抛机构的磨削力，所述法兰模块用于与工业机器人连接。

优选地，包括两个所述导向机构，其中一个所述导向机构位于所述动力机构和所述换轮磨抛机构之间，另一个所述导向机构位于所述换轮磨抛机构和所述张紧机构之间，所述动力机构和所述张紧机构相邻。

优选地，所述动力机构包括伺服电机和驱动轮，所述伺服电机的机身与所述基板连接，所述驱动轮设置在所述伺服电机的动力输出端，所述驱动轮用于与砂带接触。

优选地，所述张紧机构滑台模组、第一安装架和张紧轮，所述滑台模组与所述基板连接，所述第一安装架设置在所述滑台模组上，并在所述滑台模组的作用下能够移动，所述张紧轮与所述第一安装架转动连接，所述张紧轮用于与砂带接触。

优选地，所述导向机构包括第二安装架、导向轮和若干密封橡胶圈，所述第二安装架与所述基板连接，所述导向轮与所述第二安装架转动连接，若干所述密封橡胶圈位于所述导向轮的外侧，所述密封橡胶圈用于与砂带接触。

优选地，所述换轮磨抛机构包括接触轮安装架、第一接触轮、第二接触轮、舵机和转轴，所述第一接触轮的直径大于所述第二接触轮的直径，所述第一接触轮和所述第二接触轮均与所述触轮安装架转动连接，所述舵机与所述基板连接，所述舵机的舵盘与所述转轴连接，所述转轴与所述接触轮安装架连接。

优选地，还包括滑套、滑块和导轨，所述舵机与所述滑块通过所述滑套连接，所述滑块与所述导轨滑动连接，所述导轨与所述基板连接。

优选地，所述力控机构包括拉压力传感器、气缸和第三安装架，所述气缸的缸体与所述基板连接，所述拉压力传感器的位于所述气缸的活塞端和所述第三安装架之间，所述第三安装架与所述转轴转动连接。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明安装于工业机器人的末端，磨抛装置随机器人移动的策略进行磨抛工作，使得有足够的空间设计优质的夹具以放置并固定被磨削的工件；

本发明的恒力磨抛控制技术，采用单向拉压力传感器采集法向磨削力信号，单向力传感器简化了对信号的处理，信号传输至控制板，使其经过运算后发送调节信号以控制磨抛力；

本发明的安装端采用模块化安装，法兰可进行另外定制，以适合企业目前所用的工业机器人末端法兰盘规格，从而使本发明能服务于各种机器人，达到即买、即装、即用的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的安装于工业机器人的换轮式力控砂带磨抛装置轴测图；

图2为本发明的安装于工业机器人的换轮式力控砂带磨抛装置主视图；

图3为图2的俯视图；

图4为本发明的张紧机构主视图；

图5为本发明的换轮磨抛机构主视图；

图6为本发明的导向机构主视图；

图7为本发明的安装于工业机器人的换轮式力控砂带磨抛装置侧视图；

其中：1-滑台模组，2-上安装架，3-下安装架，4-伺服电机，5-驱动轮，6-第一橡胶轮套，7-张紧轮，8-导向轮，9-第二安装架，10-密封橡胶圈，11-第一接触轮，12-第二橡胶轮套，13-转轴，14-第三安装架，15-接触轮安装架，16-拉压力传感器，17-第二接触轮，18-第三橡胶轮套，19-舵机，20-气缸，21-滑套，22-第二螺栓，23-第一螺栓，25-螺母，26-轴承，27-孔用弹性挡圈，28-定制轴，29-法兰，30-基板，31-砂带，32-滑块，33-导轨，36-螺栓，37-平垫圈，38-第三螺栓。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种安装于工业机器人的换轮式力控砂带磨抛装置，以解决上述现有技术存在的问题，通过力控机构对换轮磨抛机构的磨削力进行控制。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图7所示：本实施例提供了一种安装于工业机器人的换轮式力控砂带磨抛装置，包括基板30以及设置在基板30上的动力机构、张紧机构、导向机构、换轮磨抛机构、力控机构、法兰模块，动力机构、张紧机构、导向机构和换轮磨抛机构均与砂带31接触，动力机构用于为砂带31的运动提供动力，张紧机构用于实现砂带31的张紧，导向机构用于实现砂带31的导向，换轮磨抛机构用于砂带31的磨抛，力控机构与换轮磨抛机构连接，力控机构用于控制换轮磨抛机构的磨削力，法兰模块用于与工业机器人连接，法兰模块包括法兰29，法兰29的外形和直径视工业机器人对应的法兰29安装端而定。

具体地，本实施例包括两个导向机构，其中一个导向机构位于动力机构和换轮磨抛机构之间，另一个导向机构位于换轮磨抛机构和张紧机构之间，动力机构和张紧机构相邻。

本实施例中，动力机构包括伺服电机4和驱动轮5，伺服电机4为交流伺服电机，伺服电机4的机身与基板30连接，驱动轮5设置在伺服电机4的动力输出端，伺服电机4的输出轴与驱动轮5通过键槽、螺栓36和平垫圈37连接，驱动轮5用于与砂带31接触，驱动轮5为非对称结构，即驱动轮5的下端面有一圆柱突起，圆柱突起内部有键槽，圆柱突起是为了配合伺服电机4转轴位置而设计，便于转轴插入，驱动轮5的两端轮缘有环状突起特征，驱动轮5的外侧被第一橡胶轮套6包覆。伺服电机4带动驱动轮5转动，驱动轮5传递动力至砂带31使其运动，砂带31环绕驱动轮5、张紧轮7、导向轮8、第一接触轮11或第二接触轮17，形成闭式砂带31传动。

本实施例中，张紧机构滑台模组1、第一安装架和张紧轮7，张紧轮7两端轮缘有环状突起特征，张紧轮7用于与砂带31接触，滑台模组1为带有滑台的丝杠电机结构，电机的机身与基板30连接，电机的动力输出端与丝杠连接，滑台与丝杠螺纹连接；第一安装架包括上安装架2和下安装架3，上安装架2和下安装架3通过第一螺栓23连接，定制轴28穿过张紧轮7并与第一安装架通过螺母25连接，定制轴28与张紧轮7通过轴承26转动连接，轴承26与第一安装架之间设置有孔用弹性挡圈27，张紧轮7安装于第一安装架的悬臂之间，下安装架3通过第三螺栓38与滑台模组1的滑台连接，第一安装架和张紧轮7在电机的作用下能够沿丝杠的长度方向移动。张紧机构的滑台模组1的电机提供直线运动动力至滑台上的下安装架3，从而将动力传递至安装于上安装架2和下安装架3的张紧轮7，使其进行直线运动，从而给予砂带31张紧力，调节砂带31的松紧程度，防止砂带31过松出现跑偏现象或过紧发生断裂。

本实施例中，导向机构包括第二安装架9、导向轮8和若干密封橡胶圈10，第二安装架9的一端带有四个安装孔，用于安装在基板30上对应的凹槽中的孔位，第二安装架9另一端与导向轮8转动连接，若干密封橡胶圈10位于导向轮8的外侧的凹槽处，密封橡胶圈10用于与砂带31接触。本实施例中密封橡胶圈10和凹槽均优选为五个。导向机构上的导向轮8对砂带31起到导向作用而决定砂带31的路线走向，另外靠近动力机构处的导向轮8能够使包覆驱动轮5的砂带31面积增加，即增加砂带31的包角，从而减少砂带31从驱动轮5处的打滑现象，提高驱动轮5的动力传递效率；由于两导向轮8位于换轮磨抛机构的两侧，故能够控制包覆在第一接触轮11或第二接触轮17上两侧砂带31张开的角度，使张开角度较小能够减小使用第一接触轮11或第二接触轮17磨削工件时，第一接触轮11或第二接触轮17两侧不参与磨削工作的砂带31对有复杂曲面的工件发生干涉的情况。导向轮8外部套设的密封橡胶圈10能够减小砂带31在其表面运动时出现轴向偏移现象，即减小砂带31跑偏的情况。

本实施例中，换轮磨抛机构包括接触轮安装架15、第一接触轮11、第二接触轮17、舵机19和转轴13，接触轮安装架15的外形为工字形，两端臂长不一致，第一接触轮11的直径大于第二接触轮17的直径，第一接触轮11和第二接触轮17安装在对应一侧，第一接触轮11和第二接触轮17均与触轮安装架转动连接，第一接触轮11和第二接触轮17的两端轮缘处都有环状突起特征，第一接触轮11的外侧被第二橡胶轮套12包覆，第一接触轮11的外侧被第三橡胶轮套18包覆，砂带31与第二橡胶轮套12或第三橡胶轮套18接触；接触轮安装架15的中间部分有一通槽，转轴13通过通槽与接触轮安装架15固连，转轴13为非圆柱轴，转轴13与接触轮安装架15上的通槽连接，与键连接类似；舵机19与基板30连接，舵机19的舵盘与转轴13连接。换轮磨抛机构能够适应复制曲面工件上不同曲率的表面，能够自动更换不同直径大小的第一接触轮11或第二接触轮17对工件进行打磨，当舵机19旋转时便会带动转轴13一同转动，接触轮安装架15随之旋转，从而使在前方被砂带31包覆的接触轮与后方处于待命状态的接触轮位置互换，另外经几何设计使两直径不同的第一接触轮11和第二接触轮17互换位置后，其磨抛工作位置不变。

本实施例中，还包括滑套21、滑块32和导轨33，滑套21为两个，各滑套21的一端安装在舵机19的安装孔上，各滑套21的另一端与滑块32连接，滑块32与导轨33滑动连接，导轨33与基板30连接。当换轮磨抛机构作直线运动时，舵机19与滑块32连接能够使其得到良好支撑，且当更换接触轮时亦不会出现接触轮安装架15未发生转动而舵机19因角动量守恒关系而自身旋转的现象。

本实施例中，力控机构包括拉压力传感器16、气缸20、第三安装架14、电气比例阀和控制板，气缸20的缸体与基板30连接，拉压力传感器16的位于气缸20的活塞端和第三安装架14之间，气缸20的活塞端与拉压力传感器16通过第二螺栓22连接，第三安装架14位于接触轮安装架15的外侧，转轴13同时穿过第三安装架14的圆孔和接触轮安装架15的非圆孔，第三安装架14与转轴13转动连接。拉压力传感器16采集磨抛时的法向接触力，并通过AD转换模块传输至控制板，控制板从而调节电气比例阀的电压达到调节气缸20气压的目的，进而控制磨削力。缸内利用气压控制气缸20的活塞杆推动拉压力传感器16从而推动第三安装架14，而第三安装架14经转轴13把动力传递至接触轮安装架15，使得换轮磨抛机构进行直线运动，在更换接触轮时可以起到使第一接触轮11或第二接触轮17和砂带31脱离接触作用，方便更换另一接触轮，或者在接触轮与工件的法向距离出现偏差能够起到调节控制作用；当气缸20的活塞杆推至最大距离时，根据力传感器反馈的磨削力大小，调节其缸内气压即实时调节接触轮打磨工件时的磨削力。

本实施例在磨抛加工时能够通过切换直径不同的接触轮以实现对工件不同曲率表面的磨抛适应性。滑台模组1搭配张紧轮7能够对砂带31的张紧力起到良好的稳定作用。导向轮8采用多重密封橡胶圈10的特点，既能够对砂带31起导向作用，亦能防止砂带31跑偏。拉压力传感器16采集磨抛时的法向接触力，并通过AD转换模块传输至控制板，控制板从而调节电气比例阀的电压达到调节气缸20气压的目的，进而控制磨削力。法兰模块目的在于提高本实施例的商业实用性，法兰29能够满足对机器人加工企业的适应性。本实施例基于磨抛理论设计出经简化的力控机构，使技术人员能够快速上手调试装置，提高通用性；换轮磨抛机构设计大大提高对复杂曲面工件进行加工的效率；同时从商业角度作考量进行设计，提高装置的商业价值。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。