CN105773368A - 一种力控打磨装置及应用其的打磨机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及打磨设备领域，尤其涉及一种力控打磨装置及应用其的打磨机器人，力控打磨装置包括：底部安装座、顶部安装座、中部固定导向板、精密导向机构、伸缩驱动装置和高速配比调节器；精密导向机构和伸缩装置的下端设于底部安装座的顶面，精密导向机构和伸缩装置的上端为驱动端，驱动端均设于顶部安装座的底面；中部固定导板设于精密导向机构和伸缩装置的中部，精密导向机构和伸缩驱动装置固定于中部固定导板。所述精密导向机构保证了伸缩驱动装置的伸缩方向精准，高速配比调节器控制伸缩驱动装置的输出压力，使得力控打磨装置能精确输出机器人力控打磨时所需压力，满足高精度产品的打磨工艺要求，进而大大提高了产品质量。

Description

一种力控打磨装置及应用其的打磨机器人

技术领域

本发明涉及打磨设备领域，尤其涉及一种力控打磨装置及应用其的打磨机器人。

背景技术

打磨设备在工业生产中，被广泛应用，但是随着用户对产品质量的要求的提高，产品的打磨加工质量就显得尤为重要。

产品打磨生产中，打磨设备不能再仅仅能现实对产品打磨就行了，而要求这些打磨设备对打磨压力具有很好的控制和调节能力，从而能对产品进行更精准的打磨，进而提高产品的质量。

现有的打磨设备的打磨工作端大都还是采用刚性连接，不设有压力调节结构；有少数的打磨设备的打磨工作端会设置弹簧，利用弹簧的复位弹力来调节打磨工作端与产品之间的打磨压力，但是这种打磨压力调节方式，仅仅只是机械弹簧的复位调节，而且调节的打磨压力范围和打磨时压力的实际压力是无法得知的，因此根本无法真正通过精准调节打磨压力进而实现对产品的精准打磨。

发明内容

本发明的目的在于提出一种能在打磨过程中快速自动调节所需的工作压力大小，从而满足不同产品所需要的打磨效果的力控打磨装置，及应用该力控打磨装置，能对产品实现精准打磨，以提高产品质量的打磨机器人。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种力控打磨装置包括：底部安装座、顶部安装座、中部固定导向板、精密导向机构、伸缩驱动装置和高速配比调节器；

具体的，所述中部固定导向板设有导向安装孔和驱动安装孔；所述底部安装座和所述顶部安装座正对且平行设置，所述精密导向机构和所述伸缩装置的下端设于所述底部安装座的顶面，所述精密导向机构和所述伸缩装置的上端为驱动端，所述精密导向机构和所述伸缩装置的驱动端均设于所述顶部安装座的底面；所述中部固定导板设于所述精密导向机构和所述伸缩装置的中部，所述精密导向机构和所述伸缩驱动装置的非伸缩驱动部分的上端分别固定于所述导向安装孔和所述驱动安装孔；所述伸缩驱动装置连接有驱动管路，所述驱动管路设有所述高速配比调节器，所述高速配比器设有比例调节模块和压力检测模块。

更优的，所述伸缩驱动装置为两个伸缩气缸；所述高速配比调节器设有气体比例调节模块和气缸压力检测模块。

更优的，所述中部固定导向板设有一个导向安装孔和两个驱动安装孔，两个所述驱动安装孔的几何中心位于以所述导向安装孔的几何中心为圆心的同一条圆弧上，且两个驱动安装孔不重叠。

更优的，所述打磨装置还包括：伸缩防护罩、快速夹持机构和打磨装置；所述快速夹持机构的安装端设于所述顶部安装座，所述快速夹持机构的夹持端连接所述打磨装置；所述伸缩防护罩与所述底部安装座和顶部安装座拼接成一个防护腔，所述中部固定导向板、精密导向机构、伸缩驱动装置和高速配比调节器均设于所述防护腔内。

更优的，所述打磨装置包括：固定底座和打磨头；所述固定底座设有通孔状的安装腔，所述安装腔的侧面设有开口部，所述固定底座上端面设有一对固定耳，所述固定耳分别位于所述安装腔的两侧，所述固定耳的上端设有转动孔；所述打磨头的上端设有转动装置，所述转动装置的转动轴连接有打磨刀具；所述打磨头设有延伸部，所述延伸部的上端铰接于所述打磨头的底部，所述延伸部的下端设有限位台阶部；所述延伸部设于所述固定底座的安装腔内，所述打磨头的两侧分别连接于一对所述固定耳设有的两个转动孔，且所述打磨头能绕着所述转动孔转动；所述限位台阶部在所述开口部内移动并限位于所述开口部的顶面；所述延伸部的下端与所述滑动底座通过伸缩驱动机构连接。

更优的，所述快速夹持机构或所述快速夹持机构与所述打磨装置之间设有压力感应装置。

一种应用上述的力控打磨装置的打磨机器人，其包括PLC控制系统、控制座、与控制座活动连接的机械臂，及设于该机械臂末端的力控打磨装置和设于该力控打磨装置的打磨装置；所述PLC控制系统与精密导向机构、伸缩驱动装置、高速配比调节器、打磨装置和控制座电联接。

更优的，还设有支架和工件安装座，所述控制座安装于所述支架，且所述工件安装座与所述支架的相对位置保持不变。

更优的，所述工件安装座包括：安装框架、驱动电机、转动机构、转盘和工件夹具；所述驱动电机和所述转动机构设于所述安装框架内，且所述驱动电机通过齿轮传动的方式带动所述转动机构转动；所述转盘设于所述安装框架上方，且所述转盘的底面的几何中心处与所述传动机构的上端连接；所述工件夹具设于所述转盘的上表面。

更优的，所述安装框架的四周设有保护壳，且所述保护壳设有可开启或关闭的窗口结构。

本发明根据上述内容提出一种力控打磨装置及应用其的打磨机器人，所述精密导向机构保证了所述伸缩驱动装置的伸缩方向精准，所述高速配比调节器控制所述伸缩驱动装置的输出压力，使得所述力控打磨装置能精确输出机器人力控打磨时所需压力，满足高精度产品的打磨工艺要求，进而大大提高了产品质量。

附图说明

图1是本发明中所述力控打磨装置的一个实施例的结构示意图；

图2是图1中所示实施例去除伸缩防护罩后的结构示意图；

图3是图1中所示实施例的分解结构示意图；

图4是所述中部固定导向板的结构示意图；

图5是所述打磨装置的一个实施例的结构示意图；

图6是应用本发明中所述打磨机器人的一个实施例的结构示意图；

图7是图6中所示的实施例中工件安装座去除保护壳后的结构示意图。

其中：力控打磨装置100，底部安装座110，顶部安装座120，中部固定导向板130，导向安装孔131，驱动安装孔132，精密导向机构140，伸缩驱动装置150，高速配比调节器160，伸缩防护罩170，快速夹持机构180，打磨装置200，固定底座210，安装腔211，开口部212，固定耳213，转动孔214，打磨头220，转动装置221，打磨刀具222，延伸部230，限位台阶部231，伸缩驱动机构232，控制座310，机械臂320，支架330，工件安装座400，驱动电机410，转动机构420，转盘430，工件夹具440，保护壳441。

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。

如图1-5所示，一种力控打磨装置100包括：底部安装座110、顶部安装座120、中部固定导向板130、精密导向机构140、伸缩驱动装置150和高速配比调节器160；所述中部固定导向板130设有导向安装孔131和驱动安装孔132；所述底部安装座110和所述顶部安装座120正对且平行设置，所述精密导向机构140和所述伸缩装置的下端设于所述底部安装座110的顶面，所述精密导向机构140和所述伸缩装置的上端为驱动端，所述驱动端均设于所述顶部安装座120的底面；所述中部固定导板设于所述精密导向机构140和所述伸缩装置的中部，所述精密导向机构140和所述伸缩驱动装置150的非伸缩驱动部分的上端分别固定于所述导向安装孔131和所述驱动安装孔132；所述伸缩驱动装置150连接有驱动管路，所述驱动管路设有所述高速配比调节器160，所述高速配比器设有比例调节模块和压力检测模块。

所述精密导向机构140保证了所述伸缩驱动装置150的伸缩方向精准，所述高速配比调节器160控制所述伸缩驱动装置150的输出压力，使得所述力控打磨装置100能精确输出机器人力控打磨时所需压力，满足高精度产品的打磨工艺要求，进而大大提高了产品质量。

所述伸缩驱动装置150为两个伸缩气缸；所述高速配比调节器160设有气体比例调节模块和气缸压力检测模块。所述气缸压力检测模块实时对气缸内的工作压力进行检测，所述气体比例调节模块根据检测到的压力和设定的工作压力的比较结果，对伸缩气缸的管路中气体进行调节，从而使得伸缩气缸的工作压力稳定在设定范围内。

所述中部固定导向板130设有一个导向安装孔131和两个驱动安装孔132，两个所述驱动安装孔132的几何中心位于以所述导向安装孔131的几何中心为圆心的同一条圆弧上，且两个驱动安装孔132不重叠。所述精密导向机构140也为伸缩机构，但是本身是不提供驱动力，其保证了所述顶部安装座120始终相对于所述顶部安装座120沿直线运动；所述伸缩驱动装置150不能安装过多亦不能只设置一个，设置成一个时一个伸缩驱动装置150和精密导向机构140在一个平面上，驱动时驱动力可能不够，而且在该平面两侧的晃动也会很大；设置越多的伸缩驱动装置150，一方面会增加设备的重量，导致机械臂320的控制座310负载过大，响应速度也会下降，另一方面由于伸缩驱动装置150各自的性能还是有差别的，会在驱动响应时反应速度和驱动效果各有差异，同时它们都是安装在同一个顶部安装板上的，会导致彼此之间工作时受到牵连影响；只设置两个所述伸缩驱动装置150就可以很好的解决上述问题；

更优的，两个伸缩驱动装置150的安装位置被限定，使得两个所述伸缩驱动装置150到所述精密导向机构140的距离相等，同时两个所述伸缩驱动装置150和精密驱动装置的安装位置在所述中部固定导向板130上组成等腰三角形，使得所述伸缩驱动装置150在驱动所述精密导向装置一起伸缩时，两个所述伸缩驱动装置150对精密导向装置的作用效果几乎保持一致，让所述精密导向装置能随着伸缩驱动装置150一起更加顺畅稳定精确的运动。

所述力控打磨装置100还包括：伸缩防护罩170、快速夹持机构180和打磨装置200；所述快速夹持机构180的安装端设于所述顶部安装座120，所述快速夹持机构180的夹持端连接所述打磨装置200；所述伸缩防护罩170与所述底部安装座110和顶部安装座120拼接成一个防护腔，所述中部固定导向板130、精密导向机构140、伸缩驱动装置150和高速配比调节器160均设于所述防护腔内。所述快速夹持机构180使得打磨装置200的安装和拆卸更加方便，从而能实现对更多不同工件的打磨；所述伸缩防护罩170能在不妨碍所述底部安装座110和所述顶部安装座120的相对移动的情况下，对所述力控打磨装置100内部的结构进行很好的保护，使得所述力控打磨装置100能长期稳定工作。

所述打磨装置200包括：固定底座210和打磨头220；所述固定底座210设有通孔状的安装腔211，所述安装腔211的侧面设有开口部212，所述固定底座210的上端面设有一对固定耳213，所述固定耳213分别位于所述安装腔211的两侧，所述固定耳213的上端设有转动孔214；所述打磨头220的上端设有转动装置221，所述转动装置221的转动轴连接有打磨刀具222；所述打磨头220设有延伸部230，所述延伸部230的上端铰接于所述打磨头220的底部，所述延伸部230的下端设有限位台阶部231；所述延伸部230设于所述固定底座210的安装腔211内，所述打磨头220的两侧分别连接于一对所述固定耳213设有的两个转动孔214，且所述打磨头220能绕着所述转动孔214转动；所述限位台阶部231在所述开口部212内移动并限位于所述开口部212的顶面；所述延伸部230的下端与所述滑动底座通过伸缩驱动机构232连接。

使得所述打磨头220能在所述伸缩驱动机构232的驱动下绕着所述转动孔214在一定范围内上下摆动，且打磨刀具222不会与所述固定底座210发生碰撞，让打磨刀具222能根据打磨需要实现更细微的调节，进一步提高打磨精度。

所述快速夹持机构180或所述快速夹持机构180与所述打磨装置200之间设有压力感应装置。使得所述力控打磨装置100除了利用所述高速配比调节器160对伸缩驱动装置150的输出进行控制外，控制系统还会根据压力感应装置检测到靠近打磨装置200的位置的压力，对伸缩驱动装置150的输出压力进一步进行调整，从而使得打磨时压力更加精准可控。

如图6和7所示，一种应用上述的力控打磨装置100的打磨机器人，其包括PLC控制系统、控制座310、与控制座310活动连接的机械臂320，及设于该机械臂320末端的力控打磨装置100和设于该力控打磨装置100的打磨装置200；所述PLC控制系统与精密导向机构140、伸缩驱动装置150、高速配比调节器160、打磨装置200和控制座310电联接。

所述打磨机器人还设有支架330和工件安装座400，所述控制座310安装于所述支架330，且所述工件安装座400与所述支架330的相对位置保持不变。从而保证了安装在工件安装座400上的工件与所述控制座310的相对位置是不变的，在对所述打磨机器人的打磨操作进行编程时，可根据所述控制座310和所述工件安装座400的位置关系来设计，进而使得所述打磨机器人的编程和实际打磨工作能更加精准高效。

所述工件安装座400包括：安装框架、驱动电机410、转动机构420、转盘430和工件夹具440；所述驱动电机410和所述转动机构420设于所述安装框架内，且所述驱动电机410通过齿轮传动的方式带动所述转动机构420转动，具体的所述驱动电机410设有的齿轮比所述转动机构420设有的齿轮小，从而达到减速传动的效果；所述转盘430设于所述安装框架上方，且所述转盘430的底面的几何中心处与所述传动机构的上端连接；所述工件夹具440设于所述转盘430的上表面。待打磨的工件被所述工件夹具440固定，所述转盘430在驱动电机410的带动下稳定转动，从而使得待打磨的工件能在打磨过程中，根据打磨角度需要而自身转动，从而保证了所述打磨机器人的打磨自由度更高，能对工件进行更高精度的自动打磨。

所述安装框架的四周设有保护壳441，且所述保护壳441设有可开启或关闭的窗口结构。工作人员可通过所述窗口结构，实时观察所述工件安装座400内部结构，便于及时发现问题和对其快速进行维修或保养。

所述打磨机器人在实际打磨工作时，先在所述PLC控制系统内编好操作程序，并根据打磨精度要求，预设好所述力控打磨装置100中的伸缩驱动装置150的工作压力范围；再将待打磨的工件安装至所述工件安装座400上，并进行打磨零点位置校正；最后开启所述打磨机器人就可以实现对带待打磨工件的自动打磨。更优的，在所述打磨机器人对待打磨工件进行打磨时，所述高速配比调节器160可以实时检测所述伸缩驱动装置150内部的气体压力，如果所述伸缩气缸内部的气压超过之前预设的压力范围，所述高速配比调节器160即可调节管路内的气体流动情况，进而调节所述伸缩驱动装置150的工作压力，使得所述伸缩驱动装置150的工作压力稳定在预设的压力范围内。所述打磨机器人能根据加工需要，将所述打磨装置200对工件打磨的工作压力稳定在设定范围内，从而保证所述打磨机器人能实现对工件进行更高精度的打磨。

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 (10)

1.一种力控打磨装置，其特征在于，包括：底部安装座、顶部安装座、中部固定导向板、精密导向机构、伸缩驱动装置和高速配比调节器；

所述中部固定导向板设有导向安装孔和驱动安装孔；

所述底部安装座和所述顶部安装座正对且平行设置，所述精密导向机构和所述伸缩装置的下端设于所述底部安装座的顶面，所述精密导向机构和所述伸缩装置的上端为驱动端，所述精密导向机构和所述伸缩装置的驱动端均设于所述顶部安装座的底面；

所述中部固定导板设于所述精密导向机构和所述伸缩装置的中部，所述精密导向机构和所述伸缩驱动装置的非伸缩驱动部分的上端分别固定于所述导向安装孔和所述驱动安装孔；

所述伸缩驱动装置连接有驱动管路，所述驱动管路设有所述高速配比调节器，所述高速配比器设有比例调节模块和压力检测模块。

2.根据权利要求1所述的一种力控打磨装置，其特征在于，所述伸缩驱动装置为两个伸缩气缸；所述高速配比调节器设有气体比例调节模块和气缸压力检测模块。

3.根据权利要求2所述的一种力控打磨装置，其特征在于，所述中部固定导向板设有一个导向安装孔和两个驱动安装孔，两个所述驱动安装孔的几何中心位于以所述导向安装孔的几何中心为圆心的同一条圆弧上，且两个驱动安装孔不重叠。

4.根据权利要求1所述的一种力控打磨装置，其特征在于，还包括：伸缩防护罩、快速夹持机构和打磨装置；

所述快速夹持机构的安装端设于所述顶部安装座，所述快速夹持机构的夹持端连接所述打磨装置；

所述伸缩防护罩与所述底部安装座和顶部安装座拼接成一个防护腔，所述中部固定导向板、精密导向机构、伸缩驱动装置和高速配比调节器均设于所述防护腔内。

5.根据权利要求4所述的一种力控打磨装置，其特征在于，所述打磨装置包括：固定底座和打磨头；

所述固定底座设有通孔状的安装腔，所述安装腔的侧面设有开口部，所述固定底座的上端面设有一对固定耳，所述固定耳分别位于所述安装腔的两侧，所述固定耳的上端设有转动孔；

所述打磨头的上端设有转动装置，所述转动装置的转动轴连接有打磨刀具；所述打磨头设有延伸部，所述延伸部的上端铰接于所述打磨头的底部，所述延伸部的下端设有限位台阶部；

所述延伸部设于所述固定底座的安装腔内，所述打磨头的两侧分别连接于一对所述固定耳设有的两个转动孔，且所述打磨头能绕着所述转动孔转动；所述限位台阶部在所述开口部内移动并限位于所述开口部的顶面；

所述延伸部的下端与所述滑动底座通过伸缩驱动机构连接。

6.根据权利要求4所述的一种力控打磨装置，其特征在于，所述快速夹持机构或所述快速夹持机构与所述打磨装置之间设有压力感应装置。

7.一种应用如权利要求1-6中任意一项所述的力控打磨装置的打磨机器人，其特征在于，包括PLC控制系统、控制座、与控制座活动连接的机械臂，及设于该机械臂末端的力控打磨装置和设于该力控打磨装置的打磨装置；

所述PLC控制系统与精密导向机构、伸缩驱动装置、高速配比调节器、打磨装置和控制座电联接。

8.根据权利要求7所述的一种打磨机器人，其特征在于，还设有支架和工件安装座，所述控制座安装于所述支架，且所述工件安装座与所述支架的相对位置保持不变。

9.根据权利要8所述的一种打磨机器人，其特征在于，所述工件安装座包括：安装框架、驱动电机、转动机构、转盘和工件夹具；

所述驱动电机和所述转动机构设于所述安装框架内，且所述驱动电机通过齿轮传动的方式带动所述转动机构转动；所述转盘设于所述安装框架上方，且所述转盘的底面的几何中心处与所述传动机构的上端连接；所述工件夹具设于所述转盘的上表面。

10.根据权利要求9所述的一种打磨机器人，其特征在于，所述安装框架的四周设有保护壳，且所述保护壳设有可开启或关闭的窗口结构。