CN106625151B - 一种多自由度混联抛光系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多自由度混联抛光系统，包括工作台、夹持驱动装置和抛光装置，工作台用于支撑夹持驱动装置，并能驱动夹持驱动装置在上料工位、下料工位和抛光工位之间进行切换；夹持驱动装置用于夹持定位工件，并驱动工件实现多种不同方式的运动；抛光装置用于驱动抛光部件进行旋转运动。本发明涉及的多自由度混联抛光系统能够用于不同类型工件的不规则表面抛光工作，具有抛光精确，适应工件类型多，成本低，能够连续抛光等特点，保护工人身体健康，节约工厂用工成本。

Description

一种多自由度混联抛光系统
技术领域
本发明涉及机器自动抛光领域，具体而言涉及一种多自由度混联抛光系统。
背景技术
金属表面抛光是目前五金行业中一个亟待解决的问题。对于简单的规则表面目前已基本实现了机器自动抛光，但对一些复杂表面的抛光目前仍然以人工抛光为主。依靠工人的熟练程度及目视控制抛光质量，具有较高的不稳定性，同时工人所在的抛光环境十分恶劣，抛光过程中产生的粉尘对工人的身体和周边环境都有很大的影响。目前，对于不规则表面的自动抛光主要靠通用六自由度机器人配合砂带机来实现，其优点是适应各种不同类型工件，对工人和环境的伤害少，缺点是成本高，效率不高，质量不稳定。本发明所设计的多自由度混联抛光系统，具有效率高，成本低，质量稳定，适用工件类型多的特点，特别适用于中小型五金企业的工件表面抛光。
发明内容
本发明的目的在于提出一种低成本、高效率、质量稳定、适应性好的应用于不规则表面工件的抛光系统，保护工人身体健康。
本发明解决其问题所采用的技术方案是：
一种多自由度混联抛光系统，包括工作台、设置于工作台之上用于对工件进行多角度运动的夹持驱动装置和用于对工件进行抛光处理的抛光装置，工作台上设置有用于驱动夹持驱动装置处于不同位置而进行不同工序操作的伺服驱动系统，夹持驱动装置包括用于夹持工件并使工件进行转动的装夹台、用于驱动装夹台横向运动的横向滑台、用于驱动横向滑台与装夹台一起纵向运动的纵向滑台和用于根据工件自身表面形状变化而驱动装夹台、横向滑台与纵向滑台一起进行旋转运动与直线运动的随动滑台，工作台和抛光装置通过连接支架可调整位置地连接于一起。
进一步，工作台包括上料工位、下料工位和抛光工位，夹持驱动装置于伺服驱动系统的驱动下根据工序的不同而处于上料工位、下料工位和抛光工位中的任一位置。
进一步，伺服驱动系统包括用于提供动力的伺服电机和用于使夹持驱动装置进行横向运动的传动丝杆，传动丝杆通过联轴器与伺服电机连接于一起，传动丝杆与工作台轴承连接于一起，工作台上于传动丝杆和伺服电机的两边设置有用于使夹持驱动装置平稳滑动的直线导轨。
进一步，夹持驱动装置还包括大托板和用于承载随动滑台的随动滑台托板，大托板的底部设置有用于与直线导轨配合使用的大托板滑块和用于与传动丝杆配合使用的大托板传动螺母，大托板的顶部设置有用于使随动滑台托板进行纵向滑动的随动滑台导轨，随动滑台托板的底部设置有用于与随动滑台导轨配合使用的随动滑台滑块。
进一步，随动滑台托板的顶部设置有用于使随动滑台进行旋转的随动滑台转轴和随动滑台支撑滚轮，随动滑台设置于随动滑台支撑滚轮的上方并通过随动滑台转轴与随动滑台托板连接于一起，大托板的顶部还设置有用于推动随动滑台进行旋转的随动滑台推气缸，随动滑台推气缸通过推杆转销与随动滑台连接于一起，随动滑台包括斜面，纵向滑台设置于斜面之上。
进一步，纵向滑台之上设置有纵向滑台驱动电机和纵向滑台传动丝杆，纵向滑台驱动电机通过纵向滑台同步带与纵向滑台传动丝杆传动连接于一起，纵向滑台传动丝杆轴承设置于纵向滑台之上，纵向滑台传动丝杆的两边设置有用于使横向滑台平稳滑动的纵向滑台导轨。
进一步，横向滑台的底部设置有用于与纵向滑台导轨配合使用的纵向滑台滑块和用于与纵向滑台传动丝杆配合使用的纵向滑台传动螺母，横向滑台之上设置有横向滑台驱动电机和横向滑台传动丝杆，横向滑台驱动电机通过横向滑台同步带与横向滑台传动丝杆传动连接于一起，横向滑台传动丝杆轴承设置于横向滑台之上，横向滑台传动丝杆的两边设置有用于使装夹台平稳滑动的横向滑台导轨。
进一步，装夹台的底部设置有用于与横向滑台导轨配合使用的横向滑台滑块和用于与横向滑台传动丝杆配合使用的装夹台传动螺母，装夹台之上设置有第一装夹转轴、装夹压板和装夹气缸，第一装夹转轴设置于装夹压板之上，装夹压板通过装夹压板转销设置于装夹台之上，装夹气缸的一端设置于装夹台之上，其另一端通过装夹推杆转销设置于装夹压板之上，装夹台还设置有旋转驱动电机和用于与第一装夹转轴配合而能够夹持工件的第二装夹转轴，旋转驱动电机通过旋转驱动同步带与第二装夹转轴传动连接于一起。
进一步，工作台上还设置有用于检测夹持驱动装置于传动丝杆上的极限位置的极限位置传感器和用于检测夹持驱动装置于传动丝杆上的零点位置的零点位置传感器，斜面还设置有用于检测横向滑台于纵向滑台导轨上的极限位置的纵向滑台极限位置传感器和用于检测横向滑台于纵向滑台导轨上的零点位置的纵向滑台零点位置传感器，横向滑台上还设置有用于检测装夹台于横向滑台导轨上的极限位置的横向滑台极限位置传感器和用于检测装夹台于横向滑台导轨上的零点位置的横向滑台零点位置传感器。
进一步，抛光装置包括支架、设置于支架上的抛光部件和用于驱动抛光部件进行抛光工序的抛光驱动装置，抛光部件包括抛光轮，抛光驱动装置通过V形皮带带动抛光轮进行旋转。
本发明的有益效果是：一种多自由度混联抛光系统，采用多自由度混联的机械结构，成本低，适应不同类型工件的能力强；采用柔性气动打磨力控制，打磨质量稳定；能够根据工件表面的形状变化进行随动摆动，响应快，打磨效率高。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
图1是本发明多自由度混联抛光系统的示意图；
图2是工作台的示意图；
图3是工作台的主视图；
图4是夹持驱动装置的主视图；
图5是夹持驱动装置的侧视图；
图6是夹持驱动装置中的横向滑台部分的主视图；
图7是夹持驱动装置中的纵向滑台部分的主视图；
图8是夹持驱动装置中的随动滑台部分的示意图；
图9是抛光装置的示意图。
具体实施方式
参照图1-图9，本发明的一种多自由度混联抛光系统，包括工作台1、设置于工作台1之上用于对工件进行多角度运动的夹持驱动装置2和用于对工件进行抛光处理的抛光装置3，工作台1上设置有用于驱动夹持驱动装置2处于不同位置而进行不同工序操作的伺服驱动系统11，夹持驱动装置2包括用于夹持工件并使工件进行转动的装夹台21、用于驱动装夹台21横向运动的横向滑台22、用于驱动横向滑台22与装夹台21一起纵向运动的纵向滑台23和用于根据工件自身表面形状变化而驱动装夹台21、横向滑台22与纵向滑台23一起进行旋转运动与直线运动的随动滑台25，工作台1和抛光装置3通过连接支架4可调整位置地连接于一起，伺服驱动系统11包括用于提供动力的伺服电机12和用于使夹持驱动装置2进行横向运动的传动丝杆13，传动丝杆13通过联轴器与伺服电机12连接于一起，传动丝杆13与工作台1轴承连接于一起，工作台1上于传动丝杆13和伺服电机12的两边设置有用于使夹持驱动装置2平稳滑动的直线导轨14，夹持驱动装置2还包括大托板24和用于承载随动滑台25的随动滑台托板25a，大托板24的底部设置有用于与直线导轨14配合使用的大托板滑块24a和用于与传动丝杆13配合使用的大托板传动螺母24b，大托板24的顶部设置有用于使随动滑台托板25a进行纵向滑动的随动滑台导轨25b，随动滑台托板25a的底部设置有用于与随动滑台导轨25b配合使用的随动滑台滑块25c。工作时，工作台1和抛光装置3的相对位置可以通过连接支架4中的槽孔进行调节，从而适应不同尺寸大小的工件。夹持驱动装置2通过大托板滑块24a安装在工作台1上的直线导轨14上，当工作台1上的伺服电机12驱动传动丝杆13转动时，设置于夹持驱动装置2上与传动丝杆13配合的大托板传动螺母24b便会沿着传动丝杆13进行直线运动，于是，可以通过控制工作台1上的伺服电机12来控制夹持驱动装置2分别到达工作台1的上料工位、下料工位和抛光工位。
其中，参照图4-图8，随动滑台托板25a的顶部设置有用于使随动滑台25进行旋转的随动滑台转轴25d和随动滑台支撑滚轮25e，随动滑台25设置于随动滑台支撑滚轮25e的上方并通过随动滑台转轴25d与随动滑台托板25a连接于一起，大托板24的顶部还设置有用于推动随动滑台25进行旋转的随动滑台推气缸25f，随动滑台推气缸25f通过推杆转销与随动滑台25连接于一起，随动滑台25包括斜面，纵向滑台23设置于斜面之上。工作时，随动滑台推气缸25f会根据工件表面形状的变化推动随动滑台25与安装于其上的纵向滑台23、横向滑台22和装夹台21一起进行运动，随动滑台推气缸25f可以为两个，当两个随动滑台推气缸25f分别进行伸展和内缩的操作时，随动滑台25与安装于其上的纵向滑台23、横向滑台22和装夹台21可以绕随动滑台转轴25d转动；当两个随动滑台推气缸25f同时进行伸展和内缩的操作时，随动滑台25与安装于其上的纵向滑台23、横向滑台22和装夹台21可以沿着随动滑台导轨25b进行直线往复运动。
其中，参照图5-图7，纵向滑台23之上设置有纵向滑台驱动电机23a和纵向滑台传动丝杆23b，纵向滑台驱动电机23a通过纵向滑台同步带23c与纵向滑台传动丝杆23b传动连接于一起，纵向滑台传动丝杆23b轴承设置于纵向滑台23之上，纵向滑台传动丝杆23b的两边设置有用于使横向滑台22平稳滑动的纵向滑台导轨23d，斜面上设置有用于检测横向滑台22于纵向滑台导轨23d上的极限位置的纵向滑台极限位置传感器23g和用于检测横向滑台22于纵向滑台导轨23d上的零点位置的纵向滑台零点位置传感器23h。工作时，纵向滑台驱动电机23a通过纵向滑台同步带23c驱动纵向滑台传动丝杆23b进行转动，从而驱动横向滑台22和装夹台21一起竖直往复直线运动，另外，横向滑台22设置有用于与纵向滑台极限位置传感器23g和纵向滑台零点位置传感器23h配合使用的纵向滑台传感器挡片，通过纵向滑台传感器挡片、纵向滑台极限位置传感器23g和纵向滑台零点位置传感器23h之间的作用，可以检测出横向滑台22于纵向滑台23上进行运动的零点位置和极限位置，并可以使其自动回到零点位置。
其中，参照图5-图7，横向滑台22的底部设置有用于与纵向滑台导轨23d配合使用的纵向滑台滑块23e和用于与纵向滑台传动丝杆23b配合使用的纵向滑台传动螺母，横向滑台22之上设置有横向滑台驱动电机22a和横向滑台传动丝杆22b，横向滑台驱动电机22a通过横向滑台同步带22c与横向滑台传动丝杆22b传动连接于一起，横向滑台传动丝杆22b轴承设置于横向滑台22之上，横向滑台传动丝杆22b的两边设置有用于使装夹台21平稳滑动的横向滑台导轨22d，横向滑台22上还设置有用于检测装夹台21于横向滑台导轨22d上的极限位置的横向滑台极限位置传感器22f和用于检测装夹台21于横向滑台导轨22d上的零点位置的横向滑台零点位置传感器22g。工作时，横向滑台驱动电机22a通过横向滑台同步带22c驱动横向滑台传动丝杆22b进行转动，从而驱动装夹台21进行横向往复直线运动。另外，装夹台21设置有用于与横向滑台极限位置传感器22f和横向滑台零点位置传感器22g配合使用的横向滑台传感器挡片，通过横向滑台传感器挡片、横向滑台极限位置传感器22f和横向滑台零点位置传感器22g之间的作用，可以检测出装夹台21于横向滑台22上进行运动的零点位置和极限位置，并可以使其自动回到零点位置。
其中，参照图4-图6，装夹台21的底部设置有用于与横向滑台导轨22d配合使用的横向滑台滑块22e和用于与横向滑台传动丝杆22b配合使用的装夹台传动螺母21a，装夹台21之上设置有第一装夹转轴21b、装夹压板21c和装夹气缸21d，第一装夹转轴21b设置于装夹压板21c之上，装夹压板21c通过装夹压板转销设置于装夹台21之上，装夹气缸21d的一端设置于装夹台21之上，其另一端通过装夹推杆转销21e设置于装夹压板21c之上，装夹台21还设置有旋转驱动电机21f和用于与第一装夹转轴21b配合而能够夹持工件的第二装夹转轴21g，旋转驱动电机21f通过旋转驱动同步带21h与第二装夹转轴21g传动连接于一起。当装夹气缸21d进行伸缩时，可以推动装夹压板21c绕装夹压板转销进行转动，该转动传递到第一装夹转轴21b上，配合第二装夹转轴21g形成了对工件的夹紧和放松，而旋转驱动电机21f则通过旋转驱动同步带21h将旋转运动传递到第二装夹转轴21g上，结合第一装夹转轴21b驱动工件进行旋转运动。
其中，参照图1、图2、图3和图8，工作台1上还设置有用于检测夹持驱动装置2于传动丝杆13上的极限位置的极限位置传感器15和用于检测夹持驱动装置2于传动丝杆13上的零点位置的零点位置传感器16，结合设置于大托板24上的大托板传感器挡片，能够检测出夹持驱动装置2在工作台1上运动的零点位置和极限位置，并可以使其自动回到零点位置。
其中，参照图9，抛光装置3包括支架31、设置于支架31上的抛光部件32和用于驱动抛光部件32进行抛光工序的抛光驱动装置34，抛光部件32包括抛光轮33，抛光驱动装置34通过V形皮带35带动抛光轮33进行旋转。抛光驱动装置34在支架31上的位置可调，能够通过调整抛光驱动装置34在支架31上的位置，使得V形皮带35的张紧度得到调整，从而保证抛光轮33顺利被带动旋转，保证抛光装置3能够正常工作。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (4)

1.一种多自由度混联抛光系统，其特征在于：包括工作台(1)、设置于所述工作台(1)之上用于对工件进行多角度运动的夹持驱动装置(2)和用于对工件进行抛光处理的抛光装置(3)，所述工作台(1)上设置有用于驱动所述夹持驱动装置(2)处于不同位置而进行不同工序操作的伺服驱动系统(11)，所述夹持驱动装置(2)包括用于夹持工件并使工件进行转动的装夹台(21)、用于驱动所述装夹台(21)横向运动的横向滑台(22)、用于驱动所述横向滑台(22)与装夹台(21)一起纵向运动的纵向滑台(23)和用于根据工件自身表面形状变化而驱动所述装夹台(21)、横向滑台(22)与纵向滑台(23)一起进行旋转运动与直线运动的随动滑台(25)，所述工作台(1)和抛光装置(3)通过连接支架(4)可调整位置地连接于一起；所述伺服驱动系统(11)包括用于提供动力的伺服电机(12)和用于使所述夹持驱动装置(2)进行横向运动的传动丝杆(13)，所述传动丝杆(13)通过联轴器与所述伺服电机(12)连接于一起，所述传动丝杆(13)与所述工作台(1)轴承连接于一起，所述工作台(1)上于所述传动丝杆(13)和伺服电机(12)的两边设置有用于使所述夹持驱动装置(2)平稳滑动的直线导轨(14)；所述夹持驱动装置(2)还包括大托板(24)和用于承载所述随动滑台(25)的随动滑台托板(25a)，所述大托板(24)的底部设置有用于与所述直线导轨(14)配合使用的大托板滑块(24a)和用于与所述传动丝杆(13)配合使用的大托板传动螺母(24b)，所述大托板(24)的顶部设置有用于使所述随动滑台托板(25a)进行纵向滑动的随动滑台导轨(25b)，所述随动滑台托板(25a)的底部设置有用于与所述随动滑台导轨(25b)配合使用的随动滑台滑块(25c)；所述随动滑台托板(25a)的顶部设置有用于使所述随动滑台(25)进行旋转的随动滑台转轴(25d)和随动滑台支撑滚轮(25e)，所述随动滑台(25)设置于所述随动滑台支撑滚轮(25e)的上方并通过所述的随动滑台转轴(25d)与所述随动滑台托板(25a)连接于一起，所述大托板(24)的顶部还设置有用于推动所述随动滑台(25)进行旋转的随动滑台推气缸(25f)，所述随动滑台推气缸(25f)通过推杆转销与所述随动滑台(25)连接于一起，所述随动滑台(25)包括斜面，所述纵向滑台(23)设置于所述斜面之上；所述纵向滑台(23)之上设置有纵向滑台驱动电机(23a)和纵向滑台传动丝杆(23b)，所述纵向滑台驱动电机(23a)通过纵向滑台同步带(23c)与所述纵向滑台传动丝杆(23b)传动连接于一起，所述纵向滑台传动丝杆(23b)轴承设置于所述纵向滑台(23)之上，所述纵向滑台传动丝杆(23b)的两边设置有用于使所述横向滑台(22)平稳滑动的纵向滑台导轨(23d)；所述横向滑台(22)的底部设置有用于与所述纵向滑台导轨(23d)配合使用的纵向滑台滑块(23e)和用于与所述纵向滑台传动丝杆(23b)配合使用的纵向滑台传动螺母，所述横向滑台(22)之上设置有横向滑台驱动电机(22a)和横向滑台传动丝杆(22b)，所述横向滑台驱动电机(22a)通过横向滑台同步带(22c)与所述横向滑台传动丝杆(22b)传动连接于一起，所述横向滑台传动丝杆(22b)轴承设置于所述横向滑台(22)之上，所述横向滑台传动丝杆(22b)的两边设置有用于使所述装夹台(21)平稳滑动的横向滑台导轨(22d)；所述工作台(1)上还设置有用于检测所述夹持驱动装置(2) 与所述传动丝杆(13)上的极限位置的极限位置传感器(15)和用于检测所述夹持驱动装置(2) 与所述传动丝杆(13)上的零点位置的零点位置传感器(16)，所述斜面还设置有用于检测所述横向滑台(22) 与所述纵向滑台导轨(23d)上的极限位置的纵向滑台极限位置传感器(23g)和用于检测所述横向滑台(22) 与所述纵向滑台导轨(23d)上的零点位置的纵向滑台零点位置传感器(23h)，所述横向滑台(22)上还设置有用于检测所述装夹台(21) 与所述横向滑台导轨(22d)上的极限位置的横向滑台极限位置传感器(22f)和用于检测所述装夹台(21) 与所述横向滑台导轨(22d)上的零点位置的横向滑台零点位置传感器(22g)。
2.根据权利要求1所述的一种多自由度混联抛光系统，其特征在于：所述工作台(1)包括上料工位、下料工位和抛光工位，所述夹持驱动装置(2)于所述伺服驱动系统(11)的驱动下根据工序的不同而处于所述上料工位、下料工位和抛光工位中的任一位置。
3.根据权利要求1所述的一种多自由度混联抛光系统，其特征在于：所述装夹台(21)的底部设置有用于与所述横向滑台导轨(22d)配合使用的横向滑台滑块(22e)和用于与所述横向滑台传动丝杆(22b) 配合使用的装夹台传动螺母(21a)，所述装夹台(21)之上设置有第一装夹转轴(21b)、装夹压板(21c)和装夹气缸(21d)，所述第一装夹转轴(21b)设置于所述装夹压板(21c)之上，所述装夹压板(21c)通过装夹压板转销设置于所述装夹台(21)之上，所述装夹气缸(21d)的一端设置于所述装夹台(21)之上，其另一端通过装夹推杆转销(21e)设置于所述装夹压板(21c)之上，所述装夹台(21)还设置有旋转驱动电机(21f)和用于与所述第一装夹转轴(21b)配合而能够夹持工件的第二装夹转轴(21g)，所述旋转驱动电机(21f)通过旋转驱动同步带(21h)与所述第二装夹转轴(21g)传动连接于一起。
4.根据权利要求1所述的一种多自由度混联抛光系统，其特征在于：所述抛光装置(3)包括支架(31)、设置于所述支架(31)上的抛光部件(32)和用于驱动所述抛光部件(32)进行抛光工序的抛光驱动装置(34)，所述抛光部件(32)包括抛光轮(33)，所述抛光驱动装置(34)通过V形皮带(35)带动所述抛光轮(33)进行旋转。
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