CN105904297B - 一种用于机器人末端的柔性打磨直磨机装置 - Google Patents

一种用于机器人末端的柔性打磨直磨机装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于机器人末端的柔性打磨直磨机装置，包括末端法兰、柔性法兰、手动快换装置、直磨机夹持装置、直磨机；未端法兰连接柔性法兰的一端，柔性法兰的另一端连接手动快换装置；直磨机通过直磨机夹持装置以可拆卸方式安装于手动快换装置。本发明将应用于人工打磨的直磨机成功应用于机器人末端，实现机器人替代人工打磨，解决打磨现场恶劣环境对工人的健康损害。该装置对打磨法向力实时监控，保持恒定的打磨力。解决了机器人固定的加工轨迹与工件公差的匹配问题，极大的提高打磨效率，降低打磨耗材成本，延长工具使用寿命，保证一致的高品质的打磨质量。通过引入快换装置，实现机器人能够处理复杂的打磨工艺。

Description

一种用于机器人末端的柔性打磨直磨机装置
技术领域
本发明涉及柔性直磨机抛光装置，具体地，涉及用于机器人末端的柔性打磨直磨机装置。
背景技术
直磨机广泛应用在工件的内孔，拐角的导角去毛刺，目前处于人工手工打磨状态，手工打磨一致性差，产品质量难以保证，产品质量过多依赖人工经验，打磨中产生的粉尘、噪音和火花等对工人身体危害较大，工作环境恶劣。目前市场上还没有一款专门为应用于机器人六轴使用的直磨机，直磨机在打磨中应用广泛，将直磨机应用到机器人六轴上，实现打磨过程的自动化具有极大的实用价值。
当前的工业机器人无法像人一样工作，实时的感知加工状况的变化并实时的调节工艺。机器人工作程序设定后，机器人加工轨迹固定，而工件存在公差，在装夹固定过程中存在误差，如果是正向误差，直磨机受力会加大，转速会减小，甚至会停转，严重的受力过大，会造成机器人负载过大报警停机；如果是反向误差，则造成打磨过轻甚至打磨不到工件。本发明很好的解决了上述问题，让工业机器人按设定的加工程序工作，本发明的打磨装置能够自适应工况的变化，实时的变化调节工艺参数，并且比人更加快速稳定的响应。根据实际的加工情况设定最佳的打磨工艺配方，有效地提高了打磨效率，降低打磨耗材成本，延长工具使用寿命，保证一致的高品质的打磨质量。通过控制系统记录打磨过程中的参数变化，可以分析优化工艺配方，促使人工打磨的粗放式加工向自动化的精益加工的转变，为未来自动化加工往智能化加工奠定基础。并且将工人从繁重，环境恶劣的工作中解放出来。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于机器人末端的柔性打磨直磨机装置。
根据本发明提供的一种用于机器人末端的柔性打磨直磨机装置，包括末端法兰、柔性法兰、手动快换装置、直磨机夹持装置、直磨机；
未端法兰连接柔性法兰的一端，柔性法兰的另一端连接手动快换装置；
直磨机通过直磨机夹持装置以可拆卸方式安装于手动快换装置。
优选地，所述手动快换装置，包括进给螺栓、手动快换内凹块、导向块、导向连接块；
进给螺栓的一端位于手动快换内凹块的外部，进给螺栓的另一端位于手动快换内凹块的内部，且连接导向块；
导向块能够在锁定位置与解锁位置之间滑动；
当导向块位于锁定位置时，导向块与手动快换内凹块能够共同夹持住导向连接块；
当导向块位于解锁位置时，导向连接块不受导向块与手动快换内凹块的夹持。
优选地，导向块仅能够沿一直线滑动。
优选地，所述手动快换装置，还包括位于手动快换内凹块内部的第一导轨固定块、第二导轨固定块；
第一导轨固定块、第二导轨固定块位于导向块的两侧，以形成导向滑动轨道；
导向块沿所述导向滑动轨道滑动。
优选地，手动快换内凹块贯穿设置有螺栓孔，进给螺栓由手动快换内凹块的外部穿过螺栓孔延伸入手动快换内凹块的内部。
优选地，手动快换内凹块的一端沿法向延伸出凸部，导向块朝向所述凸部的一端设置有第一斜面，导向连接块相对凸部的一端设置有与第一斜面匹配的第二斜面；当导向块位于锁定位置时，第一斜面与第二斜面紧密贴合；当导向块位于解锁位置时，第一斜面与第二斜面相分离。
优选地，所述直磨机夹持装置，包括可拆卸连接的直磨机连接块与直磨机开口卡环固定块；直磨机安装在直磨机开口卡环固定块内；直磨机连接块连接手动快换装置。
优选地，直磨机的轴线与柔性法兰的轴线垂直。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明将应用于人工打磨的直磨机成功应用于机器人末端，解决直磨机只能人工使用的问题，通过引入柔性法兰，实现机器人替代人工的高效高质自动化打磨，解决打磨现场恶劣环境对工人的健康损害。该装置对打磨法向力实时监控，当实际受力与设定的打磨力不一致时，柔性法兰能够实时地自适应伸缩，保持恒定的打磨力。很好的解决了机器人固定的加工轨迹与工件公差的匹配问题，维持稳定的打磨工艺参数，同时可以实时地调节机器人的行进速度和打磨力，实现根据不同工件，材质，磨料来设定最佳的工艺配方，极大的提高打磨效率，降低打磨耗材成本，延长工具使用寿命，保证一致的高品质的打磨质量。通过引入快换装置，使机器人根据实际打磨工艺自动更换不同的工具，实现机器人能够处理复杂的打磨工艺，例如为实现高精度的打磨质量，需要使用多种磨料多到工序，为打磨工件不同部位，需要不同的打磨磨头。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为用于机器人末端的柔性打磨直磨机装置的整体结构图。
图2为用于机器人末端的柔性打磨直磨机装置中手动快换装置的结构图。
图3为用于机器人末端的柔性打磨直磨机装置中直磨机夹持装置的结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供的用于机器人末端的柔性打磨直磨机装置包括与机器人末端(例如第六轴)连接的末端法兰1、柔性法兰2、手动快换内凹块3、进给螺栓4、第一导轨固定块5、导向块6、第二导轨固定块7、导向连接块8、直磨机9(例如小型直磨机)、直磨机连接块10、直磨机开口卡环固定块11；直磨机连接块10、直磨机开口卡环固定块11构成直磨机夹持装置；手动快换内凹块3、进给螺栓4、第一导轨固定块5、导向块6、第二导轨固定块7、导向连接块8构成手动快换装置；与机器人第六轴连接的末端法兰1与柔性法兰2之间通过螺栓螺母连接，柔性法兰2与手动快换内凹块3之间通过螺栓连接，第一导轨固定块5和手动快换内凹块3通过螺栓连接，第二导轨固定块7和手动快换内凹块3通过螺栓连接，导向块6通过第一导轨固定块5和第二导轨固定块7夹持与手动快换内凹块3连接且能沿有第一导轨固定块5和第二导轨固定块7组成的导轨移动，导向连接块8通过导向块6夹持与手动快换内凹块3连接，导向连接块8与直磨机连接块10通过螺栓连接，直磨机连接块10与直磨机开口卡环固定块11之间通过螺栓连接，直磨机开口卡环固定块11与直磨机9之间通过过盈配合连接。
如图2所示，手动快换内凹块3、进给螺栓4、第一导轨固定块5、导向块6、第二导轨固定块7以及导向连接块8组成一个手动快换装置，通过第一导轨固定块5和第二导轨固定块7可以保证导向块6沿进给螺栓进给方向进行移动，通过手动拧动进给螺栓4可以方便调整导向块6的位置，从而实现导向连接块8与手动快换内凹块3之间的开合，从而实现手动快换。
如图3所示，直磨机开口卡环固定块11通过过盈配合与机械结构能保证直磨机9在抛光过程中不发生滑移与转动，通过直磨机连接块10可以保证直磨机轴线与柔性法兰2的轴线在抛光过程中保持垂直，进而保证抛光法向力与柔性法兰轴线在同一水平线上，方便抛光法向力调整与抛光位移的补偿。
通过本发明可以很方便地将人工使用的直磨机应用到机器人上面，并且方便调节直磨机与机器人六轴之间的连接角度从而适应不同打磨工况下对直磨机姿态的要求，同时通过柔性法兰可以很方便实现打磨法向力方向上的位移补偿，通过简单示教几个曲面点就可以实现曲面打磨，大大减少机器人曲面打磨示教时间，提高打磨效率。同时柔性法兰可以实现对打磨法向力的实时调整，有利于提高打磨产品的一致性与稳定性，有利于提升打磨质量，有利于实现打磨的自动化智能化。
其中，柔性法兰(ACF，Active contact flange),也称自适应接触法兰，是一款能够保持机器人末端工具手法兰与工件加工接触面接触力恒定的设备，基于气动、模拟量控制，其高精度与高灵敏度的控制，能够保证工具手法兰与加工面之间的接触力控制在±1N以内，特别适用于打磨、抛光等应用场合。根据不同选型，其压力范围可选为0-100N或0-500N，伸缩行程可选35.5mm、48mm、98mm等，可选带重力感应传感器以克服自身重力，从而适应任意加工角度的应用。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种用于机器人末端的柔性打磨直磨机装置，其特征在于，包括末端法兰、柔性法兰、手动快换装置、直磨机夹持装置以及直磨机；
未端法兰连接柔性法兰的一端，柔性法兰的另一端连接手动快换装置；
直磨机通过直磨机夹持装置以可拆卸方式安装于手动快换装置；
所述手动快换装置，包括进给螺栓、手动快换内凹块、导向块、导向连接块；
进给螺栓的一端位于手动快换内凹块的外部，进给螺栓的另一端位于手动快换内凹块的内部，且连接导向块；
导向块能够在锁定位置与解锁位置之间滑动；
当导向块位于锁定位置时，导向块与手动快换内凹块能够共同夹持住导向连接块；
当导向块位于解锁位置时，导向连接块不受导向块与手动快换内凹块的夹持。
2.根据权利要求1所述的用于机器人末端的柔性打磨直磨机装置，其特征在于，导向块仅能够沿一直线滑动。
3.根据权利要求1所述的用于机器人末端的柔性打磨直磨机装置，其特征在于，所述手动快换装置，还包括位于手动快换内凹块内部的第一导轨固定块、第二导轨固定块；
第一导轨固定块、第二导轨固定块位于导向块的两侧，以形成导向滑动轨道；
导向块沿所述导向滑动轨道滑动。
4.根据权利要求1所述的用于机器人末端的柔性打磨直磨机装置，其特征在于，手动快换内凹块贯穿设置有螺栓孔，进给螺栓由手动快换内凹块的外部穿过螺栓孔延伸入手动快换内凹块的内部。
5.根据权利要求1所述的用于机器人末端的柔性打磨直磨机装置，其特征在于，手动快换内凹块的一端沿法向延伸出凸部，导向块朝向所述凸部的一端设置有第一斜面，导向连接块相对凸部的一端设置有与第一斜面匹配的第二斜面；当导向块位于锁定位置时，第一斜面与第二斜面紧密贴合；当导向块位于解锁位置时，第一斜面与第二斜面相分离。
6.根据权利要求1所述的用于机器人末端的柔性打磨直磨机装置，其特征在于，所述直磨机夹持装置，包括可拆卸连接的直磨机连接块与直磨机开口卡环固定块；直磨机安装在直磨机开口卡环固定块内；直磨机连接块连接手动快换装置。
7.根据权利要求1所述的用于机器人末端的柔性打磨直磨机装置，其特征在于，直磨机的轴线与柔性法兰的轴线垂直。
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