CN105081716A - 一种缓冲式接触力主动控制多用途作业机构 - Google Patents

Abstract

一种缓冲式接触力主动控制多用途作业机构，包括直线驱动机构，缓冲机构和工作头；缓冲机构包括上安装座、两根滑杆、滑轨尾座、滑轨头座、力传感器和缓冲器；上安装座安装固定于直线驱动机构的滑台上；两根滑杆均穿过上安装座，一端安装固定于滑轨尾座，另一端安装固定于滑轨头座；缓冲器的一端与滑轨头座连接，另一端与力传感器连接；力传感器安装于上安装座上或直线驱动机构的滑台上；工作头安装于滑轨头座上。本发明通过将工作头嫁接到运动平台，能减小冲击作用，通过缓冲式操作控制作业过程中的接触力，从而提高加工质量；由于接触力控制完全由缓冲式操作控制完成，对被嫁接运动平台动作要求、精度要求都较低，从而降低设备整体造价。

Description

一种缓冲式接触力主动控制多用途作业机构

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种缓冲式接触力主动控制多用途作业机构。

背景技术

随着自动化装备与机器人技术的发展，各种坐标式机床、加工中心以及关节型工业机器人相继问世，并逐渐形成了坐标式和关节式两类通用运动平台，在这两类运动平台末端连接不同作业头，可完成各种各样的作业任务。

但是，对于已经成型的误差较大的作业对象(如：管件、钣金曲面等)进行二次加工时，这两类通用运动平台存在以下缺点：其一，这两类运动平台采用空间坐标数据驱动作业头作业，因而需要预先知道作业对象的精确尺寸、空间位置；其二，由于作业头需要达到精确的空间位置，就要求这两类运动平台的每个自由度都具有较高的精度，还有可能需要配备逆向工程装备，因而造价高。

发明内容

本发明的目的在于克服以上的不足和缺陷提出一种缓冲式接触力主动控制多用途作业机构。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种缓冲式接触力主动控制多用途作业机构，包括直线驱动机构、缓冲机构、执行机构和工作头；

所述直线驱动机构设置有被直线驱动的滑台；

所述缓冲机构包括上安装座、滑轨、滑轨尾座、滑轨头座、力传感器和缓冲器；所述上安装座安装固定于所述直线驱动机构的滑台上；所述滑轨相对于所述上安装座滑动，所述滑轨一端安装固定于所述滑轨尾座，其另一端安装固定于所述滑轨头座；所述滑轨头座与上安装座之间串联连接所述力传感器和缓冲器，所述力传感器可测量所述缓冲器的压缩和拉伸的受力；

所述工作头安装于所述滑轨头座上，并由所述执行机构驱动而进行工作。

所述执行机构包括马达座、马达、主轴、马达皮带轮、传动皮带和主轴皮带轮；所述马达座固定在所述滑轨尾座上；所述马达安装固定于所述马达座；所述滑轨头座内安装有轴承，所述主轴通过所述轴承与所述滑轨头座安装连接；所述主轴皮带轮安装固定在所述主轴上；所述马达皮带轮安装固定在所述马达的输出轴上；所述传动皮带套于所述马达皮带轮和所述主轴皮带轮的轮槽内。

所述直线驱动机构包括基板、导轨滑块机构、滑台和丝杆螺母驱动机构；

所述丝杆螺母驱动机构包括驱动装置、丝杆和丝杆螺母；

所述丝杆和所述导轨滑块机构的导轨均安装于所述基板；所述丝杆螺母安装于所述丝杆；所述滑台安装于所述导轨滑块机构的滑块和所述丝杆螺母上；所述驱动装置通过传动机构驱动所述丝杆转动；使所述丝杆螺母移动；从而带动所述滑台在所述滑块上沿所述导轨移动。

所述直线驱动机构包括基板、导轨滑块机构、滑台和齿轮齿条驱动机构；

所述齿轮齿条驱动机构包括驱动装置、齿轮和齿条；

所述导轨滑块机构的导轨安装于所述基板上；所述齿条安装固定于所述滑台的底部，所述滑台安装于所述导轨滑块机构的滑块，所述驱动装置通过传动机构驱动所述齿轮使所述齿条与所述齿轮配合移动，从而带动所述滑台在所述滑块上沿所述导轨移动。

所述直线驱动机构包括基板、导轨滑块机构、滑台和同步带驱动机构；

所述同步带驱动机构包括驱动装置、主动同步轮、从动同步轮和同步皮带；

所述导轨滑块机构的导轨安装固定于基板，所述滑台安装固定在所述导轨滑块机构的滑块上；所述滑台同时置于所述同步皮带上，所述驱动装置通过传动机构驱动所述主动同步轮；使所述同步皮带在所述主动同步轮和所述从动同步轮上传动，从而带动所述滑台在所述滑块上沿所述导轨移动。

所述直线驱动机构包括基板、导轨滑块机构、滑台和链驱动机构；

所述链驱动机构包括驱动装置、主动链轮、从动链轮和链条；

所述导轨滑块机构的导轨安装固定于基板，所述滑台安装固定在所述导轨滑块机构的滑块上；所述滑台同时置于所述链条上，所述驱动装置通过传动机构驱动所述主动链轮；使所述链条在所述主动链轮和所述从动链轮上传动，从而带动所述滑台在所述滑块上沿所述导轨移动。

所述缓冲器为弹簧，其通过定位转接块与所述力传感器连接。

所述滑轨设置为两根滑杆，所述上安装座的两侧开孔，孔内沿轴向各固定安装一个直线轴承；两根所述滑杆分别穿过两个所述直线轴承；所述滑杆一端有外螺纹，另一端有内螺纹，所述滑轨尾座上设置与所述滑杆的外螺纹相配合的螺纹孔，所述滑轨头座设置有沉头孔，所述滑杆的有内螺纹的一端插入所述沉头孔内，并从所述沉头孔另一侧通过螺丝将所述滑杆和所述滑轨头座固定；所述缓冲器一端与所述滑轨头座固定连接或通过销钉连接，另一端与所述力传感器固定连接或通过销钉连接。

所述基板的底部设置有保护壳；所述保护壳包括前板、后板、两侧板和底板组成；所述前板、后板和两侧板的上端均通过螺丝与基板安装固定，所述前板、后板和两侧板的底端均通过螺丝与底板安装固定。

所述直线驱动机构还包括两个极限限位行程开关及三个位置感应传感器，分别安装在所述基板两侧。

所述滑轨头座与上安装座之间还连接有直线轴承、内套筒、外套筒和弹簧端盖；所述力传感器一端与所述滑轨头座通过球铰连接，另一端与所述内套筒通过球铰连接；所述内套筒穿入所述直线轴承内孔，所述直线轴承固定安装在所述上安装座通孔内，所述内套筒借助所述直线轴承可沿相对所述上安装座直线运动；所述外套筒一端固定安装在所述上安装座上，并与所述直线轴承同轴，另一端与所述弹簧端盖固定安装；所述缓冲器一端通过销钉安装在弹簧端盖上，另一端通过销钉安装在内套筒上。

所述缓冲器为弹簧、气弹簧、液压缓冲器、封闭气缸、气囊、高分子弹性体或复合粘弹模块的一种或多种组合。

本发明通过将工作头嫁接到运动平台，能减小冲击作用，通过缓冲式操作控制作业过程中的接触力，从而提高加工质量；由于接触力控制完全由缓冲式操作控制完成，对被嫁接运动平台动作要求、精度要求都较低，从而降低设备整体造价；接触力通过柔性控制可降低控制系统开发难度，提高设备可靠性。

附图说明

图1是本发明的由弹簧构成的缓冲机构的俯视示意图。

图2是本发明的一个丝杆与丝杆螺母进给式实施例的侧面剖视结构示意图。

图3是本发明的一个同步轮与同步皮带牵引式实施例的侧面剖视结构示意图。

图4是本发明的一个链轮与链条牵引式实施例的侧面剖视结构示意图。

图5是本发明的一个齿轮与齿条进给式实施例的侧面剖视结构示意图。

图6是本发明的由气弹簧构成的缓冲机构实施例的俯视示意图。

图7是本发明的由弹簧与气弹簧复合构成的缓冲机构的俯视示意图。

图8是本发明的由液压缓冲器构成的缓冲机构实施例的俯视示意图。

图9是本发明的由高分子弹性体构成的缓冲机构实施例的俯视示意图。

图10是本发明的由弹簧与液压缓冲器复合构成的缓冲机构的俯视示意图。

图11是发明的由弹簧与高分子弹性体复合构成的缓冲机构的俯视示意图。

图12是本发明的一个执行机构实施例的示意图。

图13是本发明的一个实施例的缓冲机构的结构示意图。

其中：主轴6，工作头7，电机101，前板102，底板103，后板104，电机齿轮105，侧板106，电机座107，滑台201，丝杆支撑座202，丝杆203，导轨204，滑块205，基板206，丝杆螺母207，丝杆固定座208，丝杆齿轮209，固定扣210，电机轴承总成211，主动同步轮212，同步带213，从动同步轮214，从动轮轴承总成215，主动链轮216，链条217，从动链轮218，齿条219，齿轮220，位置感应传感器221、222、223，极限限位行程开关224、225，缓冲机构固定螺栓301，定位转接块303，力传感器304，液压缓冲器305，气弹簧307，高分子弹性体309，尾固定件310，首固定件311，弹簧312，外套筒313，内套筒314，马达401，马达座402，马达皮带轮403，滑轨尾座404，传动皮带405，上安装座406，直线轴承407，滑杆408，主轴皮带轮409，轴承座410，挡圈411，轴承412，滑轨头座413，轴承挡板414，锁紧螺母415；弹簧端盖330，弹簧销钉331，332，球铰链340，连接母342。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

如图1和图2所示，一种缓冲式接触力主动控制多用途作业机构，包括直线驱动机构、缓冲机构、执行机构和工作头7；

所述直线驱动机构设置有被直线驱动的滑台；

所述缓冲机构包括上安装座406、两根滑杆408、滑轨尾座404、滑轨头座413、力传感器304和弹簧312；所述上安装座406安装固定于所述直线驱动机构的滑台201上；两根所述滑杆408均穿过所述上安装座406，一端安装固定于所述滑轨尾座404，另一端安装固定于所述滑轨头座413；弹簧312一端中心对齐定位在定位转接块303，定位转接块303通过螺纹与力传感器304的一端中心对齐固定，力传感器304的另一端通过螺纹与滑台201固定连接或销钉连接，所述弹簧312与所述滑轨头座413固定连接或销钉连接；所述工作头7安装于所述滑轨头座413上；

如图2，整个弹簧312置于内套筒314和外套筒313组成的伸缩套筒内，起到保护弹簧的作用；外套筒313与上安装座406通过螺丝固定连接，内套筒314通过螺丝与滑轨头座413固定连接，当工作头7受力压缩时通过主轴6传力给滑轨头座413，滑轨头座413向力传感器304方向位移，弹簧312受力被压缩，弹簧312把压缩力传递给力传感器304，力传感器304把力信号传递给控制器，控制器接收信号后，将通过对所述直线驱动机构的驱动控制，可以控制所述缓冲机构对所述执行机构的作用力，进而控制所述工作头对作业对象的接触力。

优选的，如图12所示，所述执行机构包括马达座402、马达401、主轴6、马达皮带轮403、传动皮带405和主轴皮带轮409；所述马达座402固定在所述滑轨尾座404上；所述马达401安装固定于所述马达座402；所述滑轨头座内安装有轴承413，所述主轴6通过所述轴承412与所述滑轨头座413安装连接；所述主轴皮带轮409安装固定在所述主轴6上；所述马达皮带轮403安装固定在所述马达401的输出轴上；所述传动皮带405套于所述马达皮带轮403和所述主轴皮带轮409的轮槽内。

马达座402、马达401、主轴6、马达皮带轮403、传动皮带405和主轴皮带轮409组成的执行机构成本低，传动效果好，容易控制。

而所述执行机构还有另外一种结构，所述执行机构包括马达座402、马达401和主轴6，所述马达座402固定安装在滑轨头座413的底部；所述马达401安装于所述马达座402上；所述滑轨头座413内安装有轴承，所述主轴6通过所述轴承412与所述滑轨头座413安装连接；所述马达401的输出轴与所述主轴6通过联轴器连接。

如图2所示，直线驱动机构结构的一种方式，所述直线驱动机构包括基板206、导轨滑块机构、滑台201和丝杆螺母驱动机构；

所述丝杆螺母驱动机构包括电机101、丝杆203和丝杆螺母207；

电机101与电机座107通过螺丝固定安装，电机座107与基板206通过螺丝固定安装，电机101中心轴线与基板206底面平行，电机齿轮105通过键连接的方式固定在电机101的输出轴，丝杆固定座208通过螺丝固定在基板206，且丝杆固定座208中心轴线平行于基板206上面，丝杆203的长轴端插入丝杆固定座208的轴承孔内，丝杆203的断轴端插入丝杆支撑座202的轴承孔内，丝杆支撑座202通过螺丝固定在基板206，丝杆齿轮209通过键连接的方式固定在丝杆203的长轴端，丝杆齿轮209与电机齿轮105啮合，丝杆螺母207与丝杆203啮合，两根互相平行并与丝杆203平行的导轨204通过螺丝固定在基板206，两个滑块205分别安装在两个导轨204，且直线滑动配合，滑台201与两个滑块205通过螺丝固定，丝杆螺母207的法兰通过螺丝与滑台201固定，上安装座406通过螺丝与滑台201固定，两个互相平行的直线轴承407通过螺丝与上安装座406固定，两个互相平行的滑杆408分别穿过两个直线轴承407，并保持直线滑动配合，滑轨尾座404与两个滑杆408通过滑杆408一端的外螺纹、滑轨尾座404的内螺纹及锁紧螺母415固定，滑轨头座413与两个滑杆408通过滑杆408一端的内螺纹、滑轨头座413的沉头孔固定，力传感器304的一端通过螺纹、螺母与上安装座406固定，力传感器304的另一端通过螺纹、螺母与定位转接块303固定，弹簧的一端与转接块303定位连接，弹簧的另一端与滑轨头座413定位连接，马达座402通过螺丝与滑轨尾座404固定，马达401与马达座402通过螺丝固定连接，轴承座410内放置一个轴承412，轴承座410通过螺丝与滑轨头座固定，另一个轴承412放置在滑轨头座413的轴承孔内，轴承挡板414挡住滑轨头座413轴承孔内的轴承412，并通过螺丝与滑轨头座413固定，主轴皮带轮409通过键连接的方式与主轴6中心对齐固定，主轴6同时穿过轴承座410内的轴承412和滑轨头座413轴承孔内的轴承412，并用挡圈411将主轴6与轴承412约束在一起，马达皮带轮403通过键连接的方式与马达401的输出轴中心对齐固定，传动皮带405同时套在马达皮带轮403和主轴皮带轮409，工作头7通过弹性夹头与主轴6中心对齐固定，马达401的输出轴带动马达皮带轮403旋转，马达皮带轮403通过传动皮带405带动主轴皮带轮409旋转，轴皮带轮409带动工作头7旋转，工作头7就可以对待作业工件进行作业，电机101的输出轴带动电机齿轮105顺时针或逆时针旋转，电机齿轮105带动丝杆齿轮209顺时针或逆时针旋转，丝杆齿轮209带动丝杆203旋转，丝杆203带动丝杆螺母207做直线运动，丝杆螺母207带动滑台201及与滑台201固定在一起的零部件做直线运动，弹簧具有压缩后再复位的功能，滑杆408与直线轴承407为滑动配合，在外力作用及弹簧力作用下滑杆408及与之固定的零部件做往复直线运动。

采用丝杆螺母驱动机构和导轨滑块机构使所述滑台201的移动精度高，稳定型好，从而保证了加工的精度。

如图5所示，直线驱动机构结构的另一种替代方式，所述直线驱动机构包括基板206、导轨滑块机构、滑台201和齿轮齿条驱动机构；

所述齿轮齿条驱动机构包括电机101、齿轮220和齿条219；

电机101与基板206通过螺丝固定，并且电机101的输出轴垂直穿过基板206,齿轮220通过键连接的方式与电机101的输出轴固定，齿条219通过螺丝与滑台201固定，齿轮220与齿条219啮合，电机101的输出轴带动齿轮220转动，齿轮220带动齿条219及与之固定的零部件做直线运动。。

如图3所示，直线驱动机构结构的另一种替代方式，所述直线驱动机构包括基板206、导轨滑块机构、滑台201和同步带驱动机构；

所述同步带驱动机构包括电机101、主动同步轮212、从动同步轮214和同步皮带213；

电机101与基板206通过螺丝固定，并且电机101的输出轴垂直穿过基板206,主动同步轮212通过键连接的方式与电机101的输出轴固定，从动同步轮214安装在从动轮轴承总成215的中心轴，从动同步轮214可自由转动，从动轮轴承总成215通过螺丝固定在基板206，从动轮轴承总成215与基板206垂直并与电机101的输出轴平行，同步皮带213同时与从动同步轮214和主动同步轮212啮合，同步皮带213与滑台201通过固定扣210固定在一起，电机101的输出轴带动主动同步轮212转动，主动同步轮212通过同步皮带213带动从动同步轮214转动，同时同步皮带213带动滑台201及与之固定的零部件做直线运动。

如图5所示，直线驱动机构结构的另一种替代方式，所述直线驱动机构包括基板206、导轨滑块机构、滑台201和链驱动机构；

所述链驱动机构包括电机101、主动链轮216、从动链轮218和链条217；电机101与基板206通过螺丝固定，并且电机101的输出轴垂直穿过基板206,主动链轮216通过键连接的方式与电机101的输出轴固定，从动链轮218安装在从动轮轴承总成215的中心轴，从动链轮218可自由转动，从动轮轴承总成215通过螺丝固定在基板206，从动轮轴承总成215与基板206垂直并与电机101的输出轴平行，链条217同时与从动链轮218和主动链轮216啮合，链条217与滑台201通过固定扣210固定在一起，电机101的输出轴带动主动链轮216转动，主动链轮216通过链条217带动从动链轮218转动，同时链条217带动滑台201及与之固定的零部件做直线运动。

优选的，所述弹簧312通过定位转接块303与所述力传感器304连接。

优选的，所述上安装座406的两侧开孔，孔内沿轴向各固定安装一个直线轴承407；两根所述滑杆408分别穿过两个所述直线轴承407；所述滑杆408一端有外螺纹，另一端有内螺纹，所述滑轨尾座404上设置与所述滑杆408的外螺纹相配合的螺纹孔，所述滑轨头座413设置有沉头孔，所述滑杆408的有内螺纹的一端插入所述沉头孔内，并从所述沉头孔另一侧通过螺丝将所述滑杆408和所述滑轨头座413固定；所述弹簧312一端与所述滑轨头座413固定连接或通过销钉连接，另一端与所述力传感器304固定连接或通过销钉连接。

采用所述直线轴承407使所述滑杆408在移动过程中更加稳定。而且采用螺纹配合和螺丝安装成本低，安装便捷。

优选的，所述基板206的底部设置有保护壳；所述保护壳包括前板102、后板104、两侧板106和底板103组成；所述前板102、后板104和两侧板106的上端均通过螺丝与基板206安装固定，所述前板102、后板104和两侧板106的底端均通过螺丝与底板103安装固定。

优选的，所述直线驱动机构还包括两个极限限位行程开关224、225及三个位置感应传感器221、222、223，分别安装在所述基板206同一侧或两侧。其目的首先是保证运动机构不会超程，其次得到参考位置参数，便于精确控制定位。

实施例2

如图6所示，与实施例1不同在于：本实施例使用的缓冲器是气弹簧307，气弹簧307一端中心对齐定位在定位转接块303，定位转接块303通过螺纹与力传感器304的一端中心对齐固定，力传感器304的另一端通过螺纹与滑台201固定连接，气弹簧307的另一端通过缓冲机构固定螺栓301定位在滑轨头座413，当工作头7受力压缩时通过主轴6传力给滑轨头座413，滑轨头座413向力传感器304方向位移，气弹簧307受力被压缩，气弹簧307把压缩力传递给力传感器304，力传感器304把力信号传递给控制器，控制器接收信号后，将通过对所述直线驱动机构的驱动控制，控制所述缓冲机构对所述执行机构的作用力，进而控制所述工作头对作业对象的接触力。

实施例3

如图7所示，与实施例1不同在于：所述缓冲器为弹簧和气弹簧复合构成；所述弹簧312与所述气弹簧307并联；弹簧312一端与气弹簧307一端通过首固定件311连接固定在一起，弹簧312另一端与气弹簧307另一端通过尾固定件310连接固定在一起，首固定件311通过螺纹与力传感器304的一端中心对齐固定，力传感器304的另一端通过螺纹与滑台201固定连接，尾固定件310通过螺丝固定在滑轨头座413，当工作头7受力压缩时通过主轴6传力给滑轨头座413，滑轨头座413向力传感器304方向位移，弹簧312和气弹簧307受力被压缩，弹簧312和气弹簧307把压缩力通过首固定件311传递给力传感器304，力传感器304把力信号传递给控制器，控制器接收信号后，将通过对所述直线驱动机构的驱动控制，控制所述缓冲机构对所述执行机构的作用力，进而控制所述工作头对作业对象的接触力。

而此实施例中，还有另外的实施方案：所述弹簧312与所述气弹簧307并联；弹簧312一端与气弹簧307一端通过固定件连接固定在一起，所述固定件固定连接于所述定位转接块303，所述定位转接块303与所述力传感器304的一端固定连接或销钉连接，所述力传感器304的另一端与所述滑台201固定连接或销钉连接；所述弹簧312的另一端与所述滑轨头座413相连；所述气弹簧307的另一端与所述滑轨头座413只接触不连接。

所述气弹簧307具有自复位功能——受到外力后被动压缩，去除外力后自动复位。

在此实施例中，还有另外的实施方案：所述弹簧312和所述气弹簧307串联；所述弹簧312的一端与所述气弹簧307连接；另一端与所述定位转接块303连接，所述气弹簧307的另一端与所述滑轨头座413连接；或所述弹簧312的一端与所述气弹簧307连接；另一端与所述滑轨头座413连接；所述气弹簧307的另一端与定位转接块303连接。

实施例4

如图8所示，与实施例1不同在于：所述缓冲器为液压缓冲器305，液压缓冲器305一端中心对齐定位在定位转接块303，定位转接块303通过螺纹与力传感器304的一端中心对齐固定，力传感器304的另一端通过螺纹与滑台201固定连接，液压缓冲器305的另一端通过缓冲机构固定螺栓301定位在滑轨头座413，当工作头7受力压缩时通过主轴6传力给滑轨头座413，滑轨头座413向力传感器304方向位移，液压缓冲器305受力被压缩，液压缓冲器305把压缩力传递给力传感器304，力传感器304输出压力信号给控制器，控制器接收信号后，将通过对所述直线驱动机构的驱动控制，控制所述缓冲机构对所述执行机构的作用力，进而控制所述工作头7对作业对象的接触力。

实施例5

如图9所示，与实施例1不同在于：由高分子弹性体构成的缓冲机构的结构；高分子弹性体309一端中心对齐定位在定位转接块303，定位转接块303通过螺纹与力传感器304的一端中心对齐固定，力传感器304的另一端通过螺纹与滑台201固定连接，高分子弹性体309的另一端通过缓冲机构固定螺栓301定位在滑轨头座413，整个高分子弹性体309置于内套筒314和外套筒313组成的伸缩套筒内，外套筒313与上安装座406通过螺丝固定连接，内套筒314通过螺丝与滑轨头座413固定连接，当工作头7受力压缩时通过主轴6传力给滑轨头座413，滑轨头座413向力传感器304方向位移，高分子弹性体309受力被压缩，高分子弹性体309把压缩力传递给力传感器304，力传感器输出压力信号给控制器，控制器接收信号后，将通过对所述直线驱动机构的驱动控制，控制所述缓冲机构对所述执行机构的作用力，进而控制所述工作头7对作业对象的接触力。

实施例6

如图10所示，与实施例1不同在于：由弹簧与液压缓冲器复合构成的缓冲机构的结构；所述弹簧312与所述液压缓冲器305并联；弹簧312一端与液压缓冲器305一端通过定位转接块303连接固定在一起，弹簧312另一端与液压缓冲器305另一端同时固定在滑轨头座413，定位转接块303通过螺纹与力传感器304的一端中心对齐固定，力传感器304的另一端通过螺纹与滑台201固定连接，当工作头7受力压缩时通过主轴6传力给滑轨头座413，滑轨头座413向力传感器304方向位移，弹簧312和液压缓冲器305受力被压缩，弹簧312和液压缓冲器305把压缩力通过定位转接块303传递给力传感器304，力传感器304输出压力信号给控制器，控制器接收信号后，将通过对所述直线驱动机构的驱动控制，控制所述缓冲机构对所述执行机构的作用力，进而控制所述工作头7对作业对象的接触力。

而此实施例中，还有另外的实施方案：所述弹簧312与所述液压缓冲器305并联；弹簧312一端与液压缓冲器305一端通过固定件连接固定在一起，所述固定件固定连接于所述定位转接块303，所述定位转接块303与所述力传感器304的一端固定连接或销钉连接，所述力传感器304的另一端与所述滑台201固定连接或销钉连接；所述弹簧312的另一端与所述滑轨头座413相连；所述液压缓冲器305的另一端与所述滑轨头座413只接触不连接。

在此实施例中，还有另外的实施方案：所述弹簧312和所述液压缓冲器305串联；所述弹簧312的一端与所述液压缓冲器305连接；另一端与所述定位转接块303连接，所述液压缓冲器305的另一端与所述滑轨头座413连接；或所述弹簧312的一端与所述液压缓冲器305连接；另一端与所述滑轨头座413连接；液压缓冲器305的另一端与定位转接块303连接。

实施例7

如图11所示，与实施例1不同在于：由弹簧与高分子弹性体复合构成的缓冲机构的结构；弹簧312一端与高分子弹性体309一端通过首固定件(图中未画出)连接固定在一起，弹簧312另一端与高分子弹性体309另一端通过尾固定件(图中未画出)连接固定在一起，首固定件通过螺纹与力传感器304的一端中心对齐固定，力传感器304的另一端通过螺纹与滑台201固定连接，尾固定件通过螺丝固定在滑轨头座413，弹簧312与高分子弹性体309置于内套筒314和外套筒313组成的伸缩套筒内，外套筒313与上安装座406通过螺丝固定连接，内套筒314通过螺丝与滑轨头座413固定连接，当工作头7受力压缩时通过主轴6传力给滑轨头座413，滑轨头座413向力传感器304方向位移，弹簧312和高分子弹性体309受力被压缩，弹簧312和高分子弹性体309把压缩力通过首固定件传递给力传感器304，力传感器304输出压力信号给控制器，控制器接收信号后，将通过对所述直线驱动机构的驱动控制，控制所述缓冲机构对所述执行机构的作用力，进而控制所述工作头7对作业对象的接触力。

而此实施例中，还有另外的实施方案：所述弹簧312与所述高分子弹性体309并联；弹簧312一端与高分子弹性体309一端通过固定件连接固定在一起，所述固定件固定连接于所述定位转接块303，所述定位转接块303与所述力传感器304的一端固定连接或销钉连接，所述力传感器304的另一端与所述滑台201固定连接或销钉连接；所述弹簧312的另一端与所述滑轨头座413相连；所述高分子弹性体309的另一端与所述滑轨头座413只接触不连接。

在此实施例中，还有另外的实施方案：所述弹簧312和所述高分子弹性体309串联；所述弹簧312的一端与所述高分子弹性体309连接；另一端与所述定位转接块303连接，所述高分子弹性体309的另一端与所述滑轨头座413连接；或所述弹簧312的一端与所述高分子弹性体309连接；另一端与所述滑轨头座413连接；所述高分子弹性体309的另一端与定位转接块303连接。

以上列举的几个缓冲器的结构只是起到解释说明的作用，还有其他可替换的缓冲器，例如弹簧和复合模块复合构成的缓冲器。

在此说明，所述力传感器304还可以安装于所述上安装座406上，而且以上所述力传感器304与所述缓冲器302的位置可以互换的，即或者是所述力传感器304与所述滑轨头座413固定连接或销钉连接，同时所述弹簧312与滑台201或上安装座406固定连接或销钉连接。所述弹簧312为螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧或异型弹簧一种或多种。

实施例8

如图13，与实施例1不同的地方在于，本实施例在所述滑轨头座413与上安装座406之间还连接有直线轴承407、内套筒314、外套筒313和弹簧端盖330；所述力传感器304一端与所述滑轨头座413通过球铰340连接，另一端与所述内套筒314通过球铰340连接；所述内套筒314穿入所述直线轴承407内孔，所述直线轴承407固定安装在所述上安装座406通孔内，所述内套筒314借助所述直线轴承407可沿相对所述上安装座406直线运动；所述外套筒313一端固定安装在所述上安装座406上，并与所述直线轴承407同轴，另一端与所述弹簧端盖330固定安装；作为缓冲器的弹簧312一端通过销钉331安装在弹簧端盖330上，另一端通过销钉332安装在内套筒314上。

弹簧312被限定于内套筒314内，不易发生弯折而影响测量精度的情况；用球铰链340可以采用单一方向的力传感器304测量得到更准确的测力信息。力传感器304的两端均采用球铰链340进行安装，可以是力传感器304的受力处于两个球铰链340的连线方向上，确保其受力方向是沿着轴向无偏载的。假如固定连接的方式安装力传感器304，其两端的受力不在同一直线时，会产生扭矩，从而力传感器304获得的数据是不准确的。

力传感器304设置在更靠近滑轨头座413的一侧，而不是更靠近弹簧端盖330的一侧，可以避免弹簧312与内套筒314、外套筒313之间的摩擦力计入力传感器314的采集值，从而保证测量准确度。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种缓冲式接触力主动控制多用途作业机构，其特征在于：包括直线驱动机构、缓冲机构、执行机构和工作头；

所述直线驱动机构设置有被直线驱动的滑台；

所述缓冲机构包括上安装座、滑轨、滑轨尾座、滑轨头座、力传感器和缓冲器；所述上安装座安装固定于所述直线驱动机构的滑台上；所述滑轨相对于所述上安装座滑动，所述滑轨一端安装固定于所述滑轨尾座，其另一端安装固定于所述滑轨头座；所述滑轨头座与上安装座之间串联连接所述力传感器和缓冲器，所述力传感器可测量所述缓冲器的压缩和拉伸的受力；

所述工作头安装于所述滑轨头座上，并由所述执行机构驱动而进行工作。

2.根据权利要求1所述的缓冲式接触力主动控制多用途作业机构，其特征在于：所述执行机构包括马达座、马达、主轴、马达皮带轮、传动皮带和主轴皮带轮；所述马达座固定在所述滑轨尾座上；所述马达安装固定于所述马达座；所述滑轨头座内安装有轴承，所述主轴通过所述轴承与所述滑轨头座安装连接；所述主轴皮带轮安装固定在所述主轴上；所述马达皮带轮安装固定在所述马达的输出轴上；所述传动皮带套于所述马达皮带轮和所述主轴皮带轮的轮槽内。

3.根据权利要求1所述的缓冲式接触力主动控制多用途作业机构，其特征在于：所述直线驱动机构包括基板、导轨滑块机构、滑台和丝杆螺母驱动机构；

所述丝杆螺母驱动机构包括驱动装置、丝杆和丝杆螺母；

所述丝杆和所述导轨滑块机构的导轨均安装于所述基板；所述丝杆螺母安装于所述丝杆；所述滑台安装于所述导轨滑块机构的滑块和所述丝杆螺母上；所述驱动装置通过传动机构驱动所述丝杆转动；使所述丝杆螺母移动；从而带动所述滑台在所述滑块上沿所述导轨移动；

或者，所述直线驱动机构包括基板、导轨滑块机构、滑台和齿轮齿条驱动机构；

所述齿轮齿条驱动机构包括驱动装置、齿轮和齿条；

所述导轨滑块机构的导轨安装于所述基板上；所述齿条安装固定于所述滑台的底部，所述滑台安装于所述导轨滑块机构的滑块，所述驱动装置通过传动机构驱动所述齿轮使所述齿条与所述齿轮配合移动，从而带动所述滑台在所述滑块上沿所述导轨移动；

或者，所述直线驱动机构包括基板、导轨滑块机构、滑台和同步带驱动机构；

所述同步带驱动机构包括驱动装置、主动同步轮、从动同步轮和同步皮带；

所述导轨滑块机构的导轨安装固定于基板，所述滑台安装固定在所述导轨滑块机构的滑块上；所述滑台同时置于所述同步皮带上，所述驱动装置通过传动机构驱动所述主动同步轮；使所述同步皮带在所述主动同步轮和所述从动同步轮上传动，从而带动所述滑台在所述滑块上沿所述导轨移动；

或者，所述直线驱动机构包括基板、导轨滑块机构、滑台和链驱动机构；

所述链驱动机构包括驱动装置、主动链轮、从动链轮和链条；

所述导轨滑块机构的导轨安装固定于基板，所述滑台安装固定在所述导轨滑块机构的滑块上；所述滑台同时置于所述链条上，所述驱动装置通过传动机构驱动所述主动链轮；使所述链条在所述主动链轮和所述从动链轮上传动，从而带动所述滑台在所述滑块上沿所述导轨移动。

4.根据权利要求1所述的缓冲式接触力主动控制多用途作业机构，其特征在于：所述缓冲器为弹簧，其通过定位转接块与所述力传感器连接。

5.根据权利要求1所述的缓冲式接触力主动控制多用途作业机构，其特征在于：所述滑轨设置为两根滑杆，所述上安装座的两侧开孔，孔内沿轴向各固定安装一个直线轴承；两根所述滑杆分别穿过两个所述直线轴承；所述滑杆一端有外螺纹，另一端有内螺纹，所述滑轨尾座上设置与所述滑杆的外螺纹相配合的螺纹孔，所述滑轨头座设置有沉头孔，所述滑杆的有内螺纹的一端插入所述沉头孔内，并从所述沉头孔另一侧通过螺丝将所述滑杆和所述滑轨头座固定；所述缓冲器一端与所述滑轨头座固定连接或通过销钉连接，另一端与所述力传感器固定连接或通过销钉连接。

6.根据权利要求3所述的缓冲式接触力主动控制多用途作业机构，其特征在于：所述基板的底部设置有保护壳；所述保护壳包括前板、后板、两侧板和底板组成；所述前板、后板和两侧板的上端均通过螺丝与基板安装固定，所述前板、后板和两侧板的底端均通过螺丝与底板安装固定。

7.根据权利要求3所述的缓冲式接触力主动控制多用途作业机构，其特征在于：所述直线驱动机构还包括两个极限限位行程开关及三个位置感应传感器，分别安装在所述基板两侧。

8.根据权利要求1所述的缓冲式接触力主动控制多用途作业机构，其特征在于：所述滑轨头座与上安装座之间还连接有直线轴承、内套筒、外套筒和弹簧端盖；所述力传感器一端与所述滑轨头座通过球铰连接，另一端与所述内套筒通过球铰连接；所述内套筒穿入所述直线轴承内孔，所述直线轴承固定安装在所述上安装座通孔内，所述内套筒借助所述直线轴承可沿相对所述上安装座直线运动；所述外套筒一端固定安装在所述上安装座上，并与所述直线轴承同轴，另一端与所述弹簧端盖固定安装；所述缓冲器一端通过销钉安装在弹簧端盖上，另一端通过销钉安装在内套筒上。

9.根据权利要求1所述的缓冲式接触力主动控制多用途作业机构，其特征在于：所述缓冲器为弹簧、气弹簧、液压缓冲器、封闭气缸、气囊、高分子弹性体或复合粘弹模块的一种或多种组合。