CN106378704B - 一种柔性打磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柔性打磨装置，其包括动力源单元、输出执行单元和软轴，输出执行单元的内部设有输出轴；软轴的一端与动力源单元连接，软轴的另一端与输出轴连接；输出执行单元的端部设有磨头安装部，柔性打磨装置还包括轴向浮动单元和/或径向浮动单元，该轴向浮动单元和/或径向浮动单元设于所述输出执行单元和动力源单元之间，分别用于实现输出执行单元轴向浮动和/或径向浮动。本发明主要利用了轴向浮动单元和/或径向浮动单元吸收加工路径与被加工材料的曲线偏差，灵活的去除被加工表面毛刺，同时，由于软轴能够传递更大功率的动力，打磨飞边，浇口以及焊缝，增大了加工该领域的范围。

Description

一种柔性打磨装置

技术领域

本发明涉及一种打磨装置，尤其涉及一种柔性打磨装置。

背景技术

在工业生产过程中，打磨是很常见的工序。铸件(如铸铁、铸铝、铸钢)的飞边和浇口以及焊接件中间的焊缝常需要打磨。目前多数是靠人力打磨，费时费力，且现场工作环境差(如粉尘很大)，安全事故时有发生，使得打磨工作人员的工作环境相当恶劣。如今，使用机器人或其它自动化设备进行打磨逐渐成为趋势。而现有技术的打磨装置不能提供大功率，在打磨时，磨头的摆动或轴向伸缩幅度较小，一般只用于去毛刺，但打磨大量的飞边和浇口尚存在不足。

此外，目前的打磨装置要么只能摆动，要么只能伸缩。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种柔性打磨装置，该柔性打磨装置能够在较大范围内伸缩和/或摆动，可以自动根据被加工材料的形貌进行柔性打磨。

基于此，本发明提出了一种柔性打磨装置，其包括动力源单元、输出执行单元和软轴，所述输出执行单元的内部设有输出轴；所述软轴的一端与所述动力源单元连接，所述软轴的另一端与所述输出轴连接；所述输出执行单元的端部设有磨头安装部；

所述柔性打磨装置还包括轴向浮动单元和径向浮动单元，所述轴向浮动单元和径向浮动单元设于所述输出执行单元和动力源单元之间，分别用于实现输出执行单元的轴向浮动和径向浮动。

可选的，所述动力源单元与软轴之间还设有用于补偿输出执行单元浮动时所产生的轴长度差的轴长度补偿单元。

进一步的，所述轴长度补偿单元为第一线性轴承，所述第一线性轴承的一端与所述动力源单元连接，所述第一线性轴承的另一端与所述软轴连接。

进一步的，所述径向浮动单元包括套设于所述软轴外部的万向轴承、浮动头和缓冲套，所述万向轴承设于所述浮动头的内部，所述浮动头设于所述缓冲套内部，且所述浮动头和缓冲套之间设有多个钢球。

进一步的，所述缓冲套为气缸或弹簧，所述气缸包括活塞和气缸筒，所述气缸筒套设于所述浮动头的外部，所述活塞设于所述浮动头位于所述动力源单元的一侧。

可选的，所述轴向浮动单元包括滑动轴、套筒、滑动套、浮动件和弹簧：

所述滑动轴设于所述输出轴的外部，其一端与所述径向浮动单元固定连接，其另一端的外表面设有限位板；

所述套筒、浮动件和滑动套分别套设于所述滑动轴的外部，所述套筒与所述滑动轴固定连接，所述滑动套与所述输出执行单元固定连接；所述浮动件的中部设有隔板，所述隔板使得所述套筒和浮动件之间、浮动件与滑动套之间分别形成第一空腔和第二空腔，所述第一空腔和第二空腔分别设有所述弹簧。

进一步的，所述浮动件和滑动轴之间设有直线导向机构，所述直线导向机构使得所述浮动件和滑动轴之间只能进行轴向的直线运动。

进一步的，所述直线导向机构包括：设于所述滑动轴的外表面上的第一滑槽、设于所述浮动件的内表面且与所述第一滑槽位置相对的第二滑槽以及设于所述第一滑槽和第二滑槽内的多个滚动体。

可选的，所述柔性打磨装置还包括用于测量磨头打磨力的力传感器和/或用于测量柔性打磨装置浮动偏移量的位移传感器。

可选的，所述柔性打磨装置还包括连接板，所述连接板的一端与所述动力源单元固定连接，所述连接板的另一端与所述径向浮动单元固定连接。

实施本发明实施例的一种柔性打磨装置，具有如下有益效果：

本发明工作时，磨头可以通过轴向浮动单元可进行轴向伸缩，和/或通过径向浮动单元进行径向摆动以形成柔性打磨，其很人性化地吸收了机械加工的路径与被加工毛坯材料的曲线偏差，使得安装在本发明的输出执行单元端上的磨头可以非常灵活的沿着被加工毛坯表面将毛刺去除，同时，本发明还充分的利用了软轴，可以传递更大功率的电机(或马达等)以使得输出执行单元端能够打磨较大范围内铸件(如铸铁、铸铝、铸钢)的飞边，浇口以及焊接件中间的焊缝，进一步增大了加工该领域的范围；还可以结合到自动化设备上，由于本发明的打磨装置具有一定的柔软度，当打磨力太大时，磨头自身会伸缩或摆动，还能够解决自动化设备的实时性不够(即动作反应不够快)问题。

附图说明

图1是本发明柔性打磨装置优选实施例的结构示意图；

图2是本发明柔性打磨装置优选实施例的剖视图；

图3是本发明优选实施例的轴向浮动单元的剖视图；

图4是本发明优选实施例的径向浮动单元的剖视图。

附图标记说明：

1、动力源单元，2、轴向浮动单元，3、径向浮动单元，4、输出执行单元，5、软轴，6、输出轴，7、磨头安装部，8、第一线性轴承，9、连接板，21、滑动轴，211、限位板，22、套筒，23、滑动套，24、浮动件，241、隔板，25、弹簧，26、滚动体，27，轴向位移传感器，31、万向轴承，32、浮动头，33、气缸，331、活塞，332、气缸筒，34、第二线性轴承，35，径向位移传感器。

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作出创造性劳动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。

如图1和图2所示，本发明优选实施例的一种柔性打磨装置，其包括动力源单元1、输出执行单元4和软轴5，输出执行单元4的内部设有输出轴6；软轴5的一端与动力源单元1连接，软轴5的另一端与输出轴6连接；输出执行单元4的端部设有磨头安装部7，其中，柔性打磨装置还包括轴向浮动单元2和/或径向浮动单元3，轴向浮动单元2和/或径向浮动单元3设于所述输出执行单元4和动力源单元1之间，分别用于实现输出执行单元4的轴向浮动和/或径向浮动；这样当本实施例工作时，轴向浮动单元2、径向浮动单元3进行协调性的摆动和轴向伸缩，可以很人性化地吸收了机械加工的路径与被加工毛坯材料的曲线偏差，使得本实施例的输出执行单元4的磨头安装部7可以非常灵活的沿着被加工毛坯表面将毛刺去除，同时，本实施例还充分的利用了软轴5，其即可以传递更大功率的电机(或马达等)使得输出执行单元4能够打磨较大范围内铸件(如铸铁、铸铝、铸钢)的飞边，浇口以及焊接件中间的焊缝，进一步增大了加工该领域的范围，当磨头安装部7摆动后，轴向浮动单元2和径向浮动单元3不在同一轴线上，这时软轴5还可以沿径向灵活的弯折，进一步的吸收了加工曲线偏差。

其中，径向浮动单元3和轴向浮动单元2的位置可以互换，优选地，径向浮动单元3设于软轴5的外围并与动力源单元1位置相对固定；轴向浮动单元2的一端与径向浮动单元3连接，轴向浮动单元2的另一端与输出执行单元4连接。

进一步的，在本实施例中的柔性打磨装置上，还包括用于测量磨头打磨力的力传感器；当柔性打磨装置在打磨时，力传感器能够实时反馈磨头的打磨力的动态。

进一步的，柔性打磨装置还包括用于测量柔性打磨装置浮动偏移量的浮动偏移量的位移传感器，优选地，位移传感器包括以下所述的轴向位移传感器27和径向位移传感器35。

优选地，如图4所示，本实施例的径向浮动单元3主要包括套设于软轴5外部的万向轴承31、浮动头32和缓冲套，浮动头32设于缓冲套内部，且浮动头32和缓冲套之间设有多个钢球，万向轴承31设于浮动头32的内部。缓冲套一方面与浮动头32、钢球形成轴承结构，为浮动头的旋转提供结构支持，另一方面可以为浮动头轴向的运动提供缓冲作用，减少浮动头磨损，该缓冲套可以为由缓冲材料填充而成，为了使其结构合理化，优选地，缓冲套为气缸33或弹簧，气缸33设于浮动头32的外部，气缸33包括活塞331和气缸筒332，气缸筒332套设于浮动头32的外部，活塞331设于浮动头32位于动力源单元1的一侧，钢球设于气缸筒332和浮动头32之间。在径向浮动单元3中，当浮动头32相对气缸筒332旋转时，即径向浮动，此时，浮动头32沿钢球旋转，使得活塞331向左移动；当气缸33的内腔气压增大时，这时推动浮动头32旋转需要更大的力，进而调整了径向浮动力，吸收了加工时产生的曲线偏差。

进一步的，本优选实施例中的径向浮动单元3还包括第二线性轴承34和径向位移传感器35，第二线性轴承34设于所述气缸筒332和活塞331之间；由于浮动头32的输出端沿钢球旋转时，会产生较大侧向力，这样会使得活塞331与气缸筒332容易磨损，此时，在气缸筒332与活塞331之间增加第二线性轴承34，主要用于承受侧向力，降低活塞331与气缸筒332的磨损；而径向位移传感器35与活塞331连接，主要是用于测量活塞331的运动量，以及浮动头32的旋转量，以及反馈径向浮动单元3的工作状态。

优选地，如图3所示，在本实施例中，轴向浮动单元2主要包括滑动轴21、套筒22、滑动套23、浮动件24和弹簧25：

其中，滑动轴21设于输出轴6的外部，其一端与径向浮动单元3固定连接，其另一端的外表面设有限位板211；套筒22、浮动件24和滑动套23分别套设于滑动轴21的外部，套筒22与滑动轴21固定连接，滑动套23与输出执行单元4固定连接，优选地，套筒22为锥形，该套筒22可将滑动轴21的轴向移动转化为径向，并推动安装于套筒22与滑动套23之间的位移传感器的导轮，因而可测量出轴向位移；浮动件24的中部设有隔板241，隔板241使得套筒22和浮动件24之间、浮动件24与滑动套23之间分别形成第一空腔和第二空腔，第一空腔和第二空腔分别设有弹簧25，且在自然状态下弹簧25突出于浮动件24；此时，弹簧25主要用于调整滑动轴21与滑动套23相对运动的轴向力；磨头处于打磨时，当磨头受到挤压，此时通过输出执行单元4推动滑动套23，滑动套23压缩处于第一空腔内的弹簧25，第一空腔内的弹簧25通过套筒22推动滑动轴21向左浮动，第一空腔内的弹簧25积累有一定的压缩量，一旦磨头未受到挤压或受到挤压力少于弹簧25的弹力时，此时被压缩的第一空腔内的弹簧25推动滑动套23向右浮动，滑动套23压缩处于第二空腔中的弹簧25，第二空腔中的弹簧25通过限位板211推动滑动轴21向右运动，如此反复沿轴向循环的浮动。

为了限制轴向浮动单元2只能轴向移动，而不能转动，浮动件24和滑动轴21之间设有直线导向机构。优选地，所述直线导向机构包括：设于滑动轴21的外表面上的第一滑槽、设于浮动件24的内表面且与第一滑槽位置相对的第二滑槽以及设于所述第一滑槽和第二滑槽内的多个滚动体26(例如钢球)，直线导向机构使得浮动件24和滑动轴21之间只能进行轴向的直线运动，而不能进行转动；因此，优选的，在浮动件24的内表面与滑动轴21的外表面分别设有多条圆槽，并在圆槽内设有多个滚动体26，这样滚动体26只能在沿圆槽滚动，使得轴向浮动单元2只能轴向移动，这时滑动轴21不能相对于滑动套23沿着轴线旋转，把滑动轴21的扭矩传输到滑动套23，由此达到了轴向浮动和转播扭矩的目的；轴向浮动单元2还包括轴向位移传感器27，轴向位移传感器27设于套筒22和滑动套23之间，主要是用于测量滑动轴21的运动，以及反馈轴向浮动单元2的工作状态。

进一步的，还在动力源单元1与软轴5之间设有用于补偿输出执行单元4浮动(轴向或径向)时所产生的轴长度差的轴长度补偿单元，当输出执行单元4浮动时，输出轴6和软轴5也会随之浮动，由此使得输出轴6和软轴5在轴长度方向上发生位移，会造成软轴5与动力源单元1接触不良，影响动力输出，因此，增加了优选地，轴长度补偿单元可以确保软轴5与动力源单元1良好接触。该轴长度补偿单元可以是任意随着轴在长度方向上浮动而进行轴长度补偿的结构，优选地，为了结构合理性，本实施例的轴长度补偿单元为第一线性轴承8，第一线性轴承8的一端与所述动力源单元1连接，第一线性轴承8的另一端与所述软轴5连接。当输出执行单元4浮动时(轴向或径向)，输出执行单元4与动力源单元1的距离将变化，通过第一线性轴承8补偿其变化的长度即为第一线性轴承8需要补偿轴的长度。该第一线性轴承8可以是与上述的轴向浮动单元2相同的结构。

进一步，在本优选实施例中，还包括有连接板9，连接板9的一端与动力源单元1固定连接，连接板9的另一端与径向浮动单元3固定连接，由于，动力源单元1位于连接板9的一端，轴向浮动单元2和径向浮动单元3位于连接板9的另一端，此时，将连接板9固定在机壳(例如机器人)上，这时动力源单元1的重量完全由机壳(例如机器人)承担，柔性打磨装置不受动力源单元1的重量影响，大大的增加了磨头安装部7打磨时的灵活性能，本优选实施例还可以结合机器人打磨，由于其最大的特点是有一定的柔软度，当打磨力太大时，磨头自身会伸缩或摆动，还能够解决机器人实时性不够(即动作反应不够快)的问题。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种柔性打磨装置，其特征在于，包括动力源单元、输出执行单元和软轴，所述输出执行单元的内部设有输出轴；所述软轴的一端与所述动力源单元连接，所述软轴的另一端与所述输出轴连接；所述输出执行单元的端部设有磨头安装部；

所述柔性打磨装置还包括轴向浮动单元和径向浮动单元，所述轴向浮动单元和径向浮动单元设于所述输出执行单元和动力源单元之间，分别用于实现输出执行单元的轴向浮动和径向浮动；

所述轴向浮动单元包括滑动轴、套筒、滑动套、浮动件和弹簧；所述滑动轴设于所述输出轴的外部，其一端与所述径向浮动单元固定连接，其另一端的外表面设有限位板；所述套筒、浮动件和滑动套分别套设于所述滑动轴的外部，所述套筒与所述滑动轴固定连接，所述滑动套与所述输出执行单元固定连接；所述浮动件的中部设有隔板，所述隔板使得所述套筒和浮动件之间、浮动件与滑动套之间分别形成第一空腔和第二空腔，所述第一空腔和第二空腔分别设有所述弹簧。

2.如权利要求1所述的柔性打磨装置，其特征在于，所述动力源单元与软轴之间还设有用于补偿输出执行单元浮动时所产生的轴长度差的轴长度补偿单元。

3.如权利要求2所述的柔性打磨装置，其特征在于，所述轴长度补偿单元为第一线性轴承，所述第一线性轴承的一端与所述动力源单元连接，所述第一线性轴承的另一端与所述软轴连接。

4.如权利要求1-3任一项所述的柔性打磨装置，其特征在于，所述径向浮动单元包括套设于所述软轴外部的万向轴承、浮动头和缓冲套，所述万向轴承设于所述浮动头的内部，所述浮动头设于所述缓冲套内部，且所述浮动头和缓冲套之间设有多个钢球。

5.如权利要求4所述的柔性打磨装置，其特征在于，所述缓冲套为气缸或弹簧，所述气缸包括活塞和气缸筒，所述气缸筒套设于所述浮动头的外部，所述活塞设于所述浮动头靠近所述动力源单元的一侧。

6.如权利要求5所述的柔性打磨装置，其特征在于，所述径向浮动单元还包括第二线性轴承，所述第二线性轴承设于所述气缸筒和活塞之间。

7.如权利要求1所述的柔性打磨装置，其特征在于，所述浮动件和滑动轴之间设有直线导向机构，所述直线导向机构使得所述浮动件和滑动轴之间只能进行轴向的直线运动。

8.如权利要求7所述的柔性打磨装置，其特征在于，所述直线导向机构包括：设于所述滑动轴的外表面上的第一滑槽、设于所述浮动件的内表面且与所述第一滑槽位置相对的第二滑槽以及设于所述第一滑槽和第二滑槽内的多个滚动体。

9.如权利要求1-3任一项所述的柔性打磨装置，其特征在于，所述柔性打磨装置还包括用于测量磨头打磨力的力传感器和/或用于测量柔性打磨装置浮动偏移量的位移传感器。