CN106863078A - 对置式砂带磨削机器人 - Google Patents

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CN106863078A
CN106863078A CN201710045822.5A CN201710045822A CN106863078A CN 106863078 A CN106863078 A CN 106863078A CN 201710045822 A CN201710045822 A CN 201710045822A CN 106863078 A CN106863078 A CN 106863078A
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grinding
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wheel
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杨晓东
徐东辉
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杨晓东
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Abstract

本发明涉及砂带磨削设备,具体地说是一种对置式砂带磨削机器人。包括床身及设置于该床身上的左磨削单元、右磨削单元、左磨削单元进给机构、右磨削单元进给机构及工件送进单元,其中左磨削单元和所述右磨削单元分别与所述左磨削单元进给机构和所述右磨削单元进给机构连接,且通过所述左磨削单元进给机构和所述右磨削单元进给机构的驱动对位于所述左磨削单元和所述右磨削单元之间的工件进行磨削加工;所述工件送进单元设置于所述左磨削单元和所述右磨削单元的一侧,用于将待磨削工件送进至所述左磨削单元和所述右磨削单元之间。本发明能够大大降低企业员工的劳动强度,提高企业的生产效率,为生产企业节约成本。

Description

对置式砂带磨削机器人
技术领域
[0001]本发明涉及砂带磨削设备,具体地说是一种对置式砂带磨削机器人。
背景技术
[0002]目前,五金、刀、剪刀行业对产品的磨削95%以上企业仍采用人工磨削的磨削方 法,一些核心磨削工步很难实现自动化磨削生产。目前对于刀具焊接刀柄的磨削主要利用 固定式简易(机器固定在地面只有砂带高速回转运动)的砂带磨削机器,采用人工手持刀具 对刀具的刀柄进行打磨、抛光的工艺方法,这种工艺方法是最原始也是目前对于刀具生产 行业最为普遍的方法,其特点在于:由于人工打磨刀柄时需要手持刀具近距离接触高速回 转的砂带,对操作工人的人身安全存在一定的安全隐患;砂带进行刀具磨削时会产生粉尘, 对工人的身体健康产生威胁;受工人个体技术水平差异影响,生产效率综合不高,个体的平 均劳动时间少于10小时/天;由于刀柄形状复杂,人工进行打磨时只能采取分段磨削的方式 进行,导致了每段结合处都会留下痕迹,影响外观质量,同时因个体的技术熟练程度不同, 外观质量也不相同;人工成本逐年升高,并且由于工作环境差,愿意从事该项工作的人越来 越少。因此,传统的人工磨削方式劳动强度大,生产效率低,使五金、刀、剪刀行业的产品磨 削生产无法实现高速高效自动化生产。
发明内容
[0003] 针对上述问题,发明的目的在于提供一种对置式砂带磨削机器人,以解决现有人 工将工件送至砂带前端进行磨削,企业员工的劳动强度大,生产效率低的问题。
[0004] 为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
[0005] 一种对置式砂带磨削机器人,包括床身及设置于该床身上的左磨削单元、右磨削 单元、左磨削单元进给机构、右磨削单元进给机构及工件送进单元,其中,
[0006] 所述左磨削单元和所述右磨削单元分别与所述左磨削单元进给机构和所述右磨 削单元进给机构连接,且通过所述左磨削单元进给机构和所述右磨削单元进给机构的驱动 对位于所述左磨削单元和所述右磨削单元之间的工件进行磨削加工;
[0007] 所述工件送进单元设置于所述左磨削单元和所述右磨削单元的一侧,用于将待磨 削工件送进至所述左磨削单元和所述右磨削单元之间。
[0008] 所述左磨削单元和所述右磨削单元结构相同,均包括磨削单元支架、磨削单元主 电机、主传动装置、砂带主动轮、砂带及两个砂带导向轮,其中,
[0009] 所述磨削单元支架和所述磨削单元主电机设置于所述床身上;
[0010] 所述砂带主动轮和两个所述砂带导向轮设置于所述磨削单元支架上,两个所述砂 带导向轮位于所述左磨削单元或所述右磨削单元的磨削部位、且上下布设;
[0011] 所述磨削单元主电机通过所述主传动装置与所述砂带主动轮连接,所述砂带主动 轮通过所述砂带与两个砂带导向轮连接。
[0012] 所述左磨削单元和所述右磨削单元进一步包括砂带涨紧装置,所述砂带涨紧装置 包括砂带涨紧轮、砂带涨紧气缸及砂带涨紧轮支撑架,所述砂带涨紧气缸和砂带涨紧轮支 撑架设置于所述磨削单元支架上,所述砂带涨紧轮支撑架的安装位置可调整、且与所述砂 带涨紧气缸的输出端连接,所述砂带涨紧轮可转动地安装在所述砂带涨紧轮支撑架上、且 与所述砂带传动连接。
[0013] 所述左磨削单元和所述右磨削单元进一步包括设置于所述磨削单元支架上的带 轮辅助支撑机构,所述带轮辅助支撑机构位于所述砂带的磨削部位侧、且通过中间传动带 与所述砂带主动轮和一所述砂带导向轮连接。
[0014] 所述带轮辅助支撑机构包括支撑带主动轮、支撑带及多个支撑带从动轮,其中支 撑带主动轮与所述中间传动带连接,多个所述支撑带从动轮由上至下依次设置、且通过支 撑带与所述支撑带主动轮连接。
[0015] 所述带轮辅助支撑机构进一步包括设置于所述磨削单元支架上的支撑带涨紧轮 和中间传动带涨紧轮,其中,
[0016] 所述支撑带涨紧轮通过支撑带涨紧轮支撑架安装在磨削单元支架上、且与所述支 撑带传动连接;
[0017] 所述中间传动带涨紧轮通过中间传动带涨紧轮支撑架安装在磨削单元支架、且与 所述中间传动带传动连接。
[0018] 所述左磨削单元进给机构和所述右磨削单元进给机构结构相同,均包括横向导轨 和横向进给往复驱动机构,所述横向导轨和横向进给往复驱动机构沿横向设置于所述床身 上,所述左磨削单元或所述右磨削单元与所述横向导轨滑动连接、且与所述横向进给往复 驱动机构连接。
[0019] 所述横向导轨的外侧设有防护罩。
[0020] 所述工件送进单元包括纵向导轨、立柱、纵向进给往复驱动机构、旋转驱动机构及 机械手夹具,其中,
[0021] 所述纵向导轨和纵向进给往复驱动机构沿纵向设置于所述床身上;
[0022] 所述立柱与纵向导轨滑动连接、且与所述纵向进给往复驱动机构连接;
[0023] 所述旋转驱动机构和所述机械手夹具设置于所述立柱上、且所述机械手夹具可转 动,所述机械手夹具与所述旋转驱动机构连接。
[0024] 所述床身内设有循环冷却装置,所述循环冷却装置用于对工件的磨削加工提供冷 却介质。
[0025]本发明的优点及有益效果是:本发明基于对现有的磨削方法进行了充分的调查研 究,设计了更加合理的磨削工艺路线,从而实现了关键工步的自动化磨削加工;对置式砂带 磨削机器人构型的发明尚属国内首创,设备主要用于刀具的刀柄以及五金件的磨削抛光加 工;能够大大降低企业员工的劳动强度,提高企业的生产效率,为生产企业节约成本。
附图说明
[0026] 图1为本发明的结构示意图;
[0027]图2为图1的左视图;
[0028]图3为图1的俯视图;
[0029] 图4为本发明中砂带涨紧装置的结构示意图;
[0030] 图5为本发明中中间传动带涨紧轮的安装示意图;
[0031] 图6为本发明中支撑带涨紧轮的安装示意图。
[0032] 其中:i为磨削单元支架,2为砂带,3为砂带涨紧轮,4为支撑带从动轮,5为支撑带, 6为支撑带涨紧轮,7为砂带涨紧气缸,8支撑带主动轮,9为中间传动带涨紧轮,10为中间传 动带,11为砂带导轮,12为砂带主动轮,13为床身,15为机械手夹具,16为机械手从动轮,17 为立柱,18为机械手传动带,19为机械手主动轮,20为机械手伺服电机,21为纵向导轨,22为 纵向进给丝杠,23为工件进给伺服电机,24为横向导轨,25为磨削单元主电机,26为主传动 带,27为磨削单元进给伺服电机,28为防护罩,29为冷却水箱,30为砂带涨紧轮支撑架,31为 中间传动带涨紧轮调节孔,32为中间传动带涨紧轮支撑架,33为支撑带涨紧轮支撑架,34为 支撑带涨紧轮调节孔,A为左磨削单元,B为右磨削单元,M为横向运动方向,N为纵向运动方 向。
具体实施方式
[0033]磨削五金产品的现有技术是:通过砂带机的旋转,人工将工件送至砂带前端进行 磨削,企业员工的劳动强度大,生产效率低。
[0034] 本发明的设计构思是:针对现有人工将工件送至砂带前端进行磨削,所带来的劳 动强度大,生产效率低的问题,本发明通过左磨削单元和右磨削单元实现磨削主运动,左磨 削单元和右磨削单元在伺服电机驱动下能够实现横向进给运动;机械手夹具通过伺服电机 驱动实现纵向运动,此运动为工件的送进运动,同时机械手夹具可实现回转运动。本发明能 够大大降低企业员工的劳动强度,提高企业的生产效率,为生产企业节约成本。
[0035] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图和具体实施例对 本发明进行详细描述。
[0036] 如图1-3所示,本发明提供的一种对置式砂带磨削机器人,包括床身13及设置于该 床身13上的左磨削单元A、右磨削单元B、左磨削单元进给机构、右磨削单元进给机构及工件 送进单元,其中左磨削单元A和右磨削单元B分别与左磨削单元进给机构和右磨削单元进给 机构连接,且通过左磨削单元进给机构和右磨削单元进给机构的驱动对位于左磨削单元A 和右磨削单元B之间的工件进行磨削加工;
[0037] 所述工件送进单元设置于左磨削单元A和右磨削单元B的一侧,用于将待磨削工件 送进至左磨削单元A和右磨削单元B之间。
[0038] 左磨削单元A和右磨削单元B结构相同,均包括磨削单元支架1、磨削单元主电机 25、主传动装置、砂带主动轮12、砂带及两个砂带导向轮11,其中磨削单元支架1和磨削单元 主电机25设置于床身13上;砂带主动轮12和两个砂带导向轮11设置于磨削单元支架1上,两 个砂带导向轮11位于左磨削单元A或右磨削单元B的磨削部位、且上下布设;磨削单元主电 机25通过主传动装置与砂带主动轮I2连接,砂带主动轮12通过砂带2与两个砂带导向轮11 连接。
[0039] 所述主传动装置包括主传动带26和两个传动轮,两个传动轮分别设置于磨削单元 主电机25的输出轴和磨削单元支架1上,两个传动轮通过主传动带26连接。
[0040] 左磨削单元A和右磨削单元B进一步包括砂带涨紧装置,砂带涨紧装置包括砂带涨 紧轮3、砂带涨紧气缸7及砂带涨紧轮支撑架3〇,砂带涨紧气缸7和砂带涨紧轮支撑架30安装 在磨削单元支架1上,砂带涨紧轮支撑架30通过安装螺钉可调整安装位置,砂带涨紧轮支撑 架30与砂带涨紧气缸7的输出端连接,砂带涨紧轮3可转动地安装在砂带涨紧轮支撑架30 上、且与砂带2传动连接,如图4所示。
[0041] 左磨削单元A和右磨削单元B进一步包括设置于磨削单元支架1上的带轮辅助支撑 机构,带轮辅助支撑机构位于砂带2的磨削部位侧、且通过中间传动带10与砂带主动轮12和 一砂带导向轮11连接。
[0042] 所述带轮辅助支撑机构设置于两个砂带导向轮11之间,所述带轮辅助支撑机构包 括支撑带主动轮8、支撑带5及多个支撑带从动轮4,其中支撑带主动轮8与中间传动带10连 接,多个支撑带从动轮4由上至下依次设置、且通过支撑带5与支撑带主动轮8连接。
[0043] 所述带轮辅助支撑机构进一步包括设置于磨削单元支架1上的支撑带涨紧轮6和 中间传动带涨紧轮9,其中支撑带涨紧轮6通过支撑带涨紧轮支撑架33安装在磨削单元支架 1上,支撑带涨紧轮支撑架33上设有支撑带涨紧轮调节孔34,可调整支撑带涨紧轮支撑架33 和磨削单元支架1之间的安装位置。支撑带涨紧轮6可转动地安装在支撑带涨紧轮支撑架 33、且与支撑带5传动连接,如图6所示。中间传动带涨紧轮9通过中间传动带涨紧轮支撑架 32安装在磨削单元支架1上、且与中间传动带10传动连接,中间传动带涨紧轮支撑架32上设 有中间传动带涨紧轮调节孔31,在中间传动带涨紧轮调节孔31处通过安装螺钉与磨削单元 支架1连接,通过安装螺钉调整对中间传动带10的涨紧力,如图5所示。
[0044] 主传动带26、中间传动带10及支撑带5优选为V型带。
[0045] 所述左磨削单元进给机构和右磨削单元进给机构结构相同,均包括横向导轨24和 横向进给往复驱动机构,横向导轨24和横向进给往复驱动机构沿横向设置于床身13上,左 磨削单元A或右磨削单元B中的磨削单元支架1与横向导轨24滑动连接、且与横向进给往复 驱动机构连接。
[0046] 横向导轨24的外侧设有防护罩28,用于保护横向导轨24,防护罩28为风琴式防护 罩。左磨削单元A和右磨削单元B的主传动轮系前侧设有安装在磨削单元支架1上的安全防 护罩,用于保护整个主传动轮系统。
[0047]本发明的一实施例中,所述横向进给往复驱动机构包括磨削单元进给伺服电机 27、横向进给丝杠及横向进给螺母,磨削单元进给伺服电机27和横向进给丝杠设置于床身 13上、且磨削单元进给伺服电机27的输出端与横向进给丝杠连接,所述横向进给螺母与横 向进给丝杠螺纹连接、且与磨削单元支架1连接。磨削单元进给伺服电机27驱动横向进给丝 杠旋转,从而带动横向进给螺母和磨削单元支架1沿横向运动。
[0048] 在进行磨削作业时,左磨削单元A和右磨削单元B通过磨削单元进给伺服电机27的 驱动能够在床身13上沿横向往复移动,左磨削单元A和右磨削单元B沿相向或相反方向运 动。
[0049] 工件送进单元包括纵向导轨21、立柱17、纵向进给往复驱动机构、旋转驱动机构及 机械手夹具15,其中纵向导轨21和纵向进给往复驱动机构沿纵向设置于床身I3上;立柱I7 与纵向导轨21滑动连接、且与纵向进给往复驱动机构连接;旋转驱动机构和机械手夹具I5 设置于立柱17上、且机械手夹具15可转动,机械手夹具15与旋转驱动机构连接。
[0050] 所述纵向进给往复驱动机构包括纵向进给丝杠22、工件进给伺服电机23及纵向进 给螺母,纵向进给丝杠22和工件进给伺服电机23设置于床身13上,工件进给伺服电机23的 输出端与纵向进给丝杠22连接,纵向进给螺母与纵向进给丝杠22螺纹连接、且与立柱17可 转动地连接。工件进给伺服电机23驱动纵向进给丝杠22旋转,从而带动纵向进给螺母和立 柱17沿纵向运动。
[0051] 机械手夹具15通过工件进给伺服电机23的驱动沿纵向往复移动,与左磨削单元A 和右磨削单元B的运动方向垂直。
[0052] 所述旋转驱动机构包括机械手从动轮16、机械手传动带18、机械手主动轮19及机 械手伺服电机20,其中机械手伺服电机20的输出轴与机械手主动轮19传动连接,所述机械 手主动轮19与机械手从动轮I6通过机械手传动带18连接,机械手从动轮16与机械手夹具15 的后端连接。机械手伺服电机20驱动机械手主动轮19转动,机械手主动轮19通过机械手传 动带18驱动机械手从动轮16转动,从而带动机械手夹具15实现回转运动;
[0053]刀具可手动或自动夹紧在机械手夹具15上,需要同时满足一把或多把刀具的夹 持,刀具的夹持必须能够满足重复定位准确的要求,并且机械手夹具15可编程控制回转。 [0054] 床身13内设有循环冷却装置,循环冷却装置用于对工件的磨削加工提供冷却介 质。循环冷却装置包括冷却水箱28和冷却水泵,床身13侧面装有冷却水箱28,冷却水箱28内 部装有用于磨削冷却的冷却介质,工作时通过冷却水栗栗至磨削工位对工件进行冷却,冷 却介质可通过冷却水栗进行循环使用。
[0055] 为了防止刀柄在磨削过程中过热而变色,通过冷却水栗加入冷却水进行冷却,磨 削过程中磨粒及粉尘会随冷却水排走,在冷却水箱28内过滤回收,减少环境污染,冷却水可 通过程序控制,循环使用,节能环保。
[0056] 本发明的工作原理是:
[0057] 磨削单元主电机25通过主传动带26驱动砂带主动轮12,砂带主动轮12通过砂带2 带动砂带涨紧轮3、砂带导轮11实现磨削主运动。与此同时,砂带主动轮12通过中间传动带 10带动支撑带主动轮8转动,支撑带主动轮8驱动支撑带5带动支撑带从动轮4实现支撑轮系 的主运动,进而驱动支撑带5运动,实现支撑带5与砂带2同时运动且保证线速度一致;砂带 涨紧气缸7与砂带涨紧轮3相连,通过调节砂带涨紧气缸7的压力,可以实现对砂带2涨紧力 的调整,从而获得不同涨紧力;支撑带涨紧轮6通过安装螺钉安装在磨削单元支架1上,通过 调整螺钉进行前后调整,对支撑带5进行涨紧力的调节,通过涨紧力的调节使砂带2在磨削 过程中获得不同的磨削支撑力,适应不同的工件;中间传动带涨紧轮9通过安装螺钉安装在 磨削单元支架1上,通过调整螺钉调整传动带不同的安装位置,对中间传动带10进行涨紧, 确保中间传动带1〇在高转速运转情况下具有较好的涨紧力;左磨削单元a和右磨削单元mi 过磨削单元进给伺服电机27驱动能够实现横向进给运动;立柱17以及机械手夹具15通过工 件进给伺服电机23驱动纵向进给丝杠22沿着导轨21实现纵向运动,此运动为工件的送进运 动;机械手夹具15通过机械手伺服电机20的驱动可实现回转运动;机械手夹具15的前端装 夹工件前后运动,左磨削单元A和右磨削单元B带动砂带2左右运动,对不同工件进行磨削。 左磨削单元A和右磨削单元B的主传动轮系中设有砂带气动涨紧机构,各个移动轴可实现联 动,砂带磨削机器人通过示教可实现自动编程。
[0058] 采用本发明进行磨削作业时,根据工件外形尺寸不同,磨削可分多次进行,利用不 同砂带粒度(目数)对工件进行打磨,根据工件表面质量要求,可对工件进行连续回转抛光。 [0059] 具体磨削步骤为:由于刀具形状复杂且刀柄焊口的焊料堆积,磨削需要分多次进 仃,首先需要利用60至120目砂带单独进行焊口焊料的打磨,去除多余焊料,其次再将刀柄 整周回转进行磨削,使刀柄整体均可磨削完整,最后再用180目砂带对刀柄连续回转抛光。 [0060]各运动部件采用伺服电机驱动,由数控系统进行控制,能够实现示教编程,编程时 可根据砂带对工件的压力变化进行手动调整,示教完成后进行自动磨削,通过程序控制确 保磨削时两条砂带同时接触工件,防止单面砂带接触刀柄时由于进给力较大将刀柄推变 形。两条独立回转的对置式砂带及轮系可以分别轴向进给运动,砂带与刀柄接触部位的后 侧必须有皮带或弹性带支撑,磨削时可对刀具刀柄的圆弧面等复杂的曲面进行补偿,使编 程程序简单。
[0061] 本发明主要用于刀具的刀柄以及五金件的磨削抛光加工,实现了自动化磨削加 工,能够有效的提高了刀具焊接刀柄的加工效率,降低工人劳动强度,改善工人劳动环境, 使刀具刀柄加工外观更为美观、一致。
[0062] 以上所述仅为本发明的实施方式,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明 的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等,均包含在本发明的保护范围 内。

Claims (10)

1. 一种对置式砂带磨削机器人,其特征在于,包括床身及设置于该床身上的左磨削单 元、右磨削单元、左磨削单元进给机构、右磨削单元进给机构及工件送进单兀,其中, 所述左磨削单元和所述右磨削单元分别与所述左磨削单元进给机构和所述右磨削单 元进给机构连接,且通过所述左磨削单元进给机构和所述右磨削单元进给机构的驱动对位 于所述左磨削单元和所述右磨削单元之间的工件进行磨削加工; 所述工件送进单元设置于所述左磨削单元和所述右磨削单元的一侧,用于将待磨削工 件送进至所述左磨削单元和所述右磨削单元之间。
2. 根据权利要求1所述的对置式砂带磨削机器人,其特征在于,所述左磨削单元和所述 右磨削单元结构相同,均包括磨削单元支架、磨削单元主电机、主传动装置、砂带主动轮、砂 带及两个砂带导向轮,其中, 所述磨削单元支架和所述磨削单元主电机设置于所述床身上; 所述砂带主动轮和两个所述砂带导向轮设置于所述磨削单元支架上,两个所述砂带导 向轮位于所述左磨削单元或所述右磨削单元的磨削部位、且上下布设; 所述磨削单元主电机通过所述主传动装置与所述砂带主动轮连接,所述砂带主动轮通 过所述砂带与两个砂带导向轮连接。
3.根据权利要求2所述的对置式砂带磨削机器人,其特征在于,所述左磨削单元和所述 右磨削单元进一步包括砂带涨紧装置,所述砂带涨紧装置包括砂带涨紧轮、砂带涨紧气缸 及砂带涨紧轮支撑架,所述砂带涨紧气缸和砂带涨紧轮支撑架设置于所述磨削单元支架 上,所述砂带涨紧轮支撑架的安装位置可调整、且与所述砂带涨紧气缸的输出端连接,所述 砂带涨紧轮可转动地安装在所述砂带涨紧轮支撑架上、且与所述砂带传动连接。
4. 根据权利要求2或3所述的对置式砂带磨削机器人,其特征在于,所述左磨削单元和 所述右磨削单元进一步包括设置于所述磨削单元支架上的带轮辅助支撑机构,所述带轮辅 助支撑机构位于所述砂带的磨削部位侧、且通过中间传动带与所述砂带主动轮和一所述砂 带导向轮连接。
5. 根据权利要求4所述的对置式砂带磨削机器人,其特征在于,所述带轮辅助支撑机构 包括支撑带主动轮、支撑带及多个支撑带从动轮,其中支撑带主动轮与所述中间传动带连 接,多个所述支撑带从动轮由上至下依次设置、且通过支撑带与所述支撑带主动轮连接。
6. 根据权利要求5所述的对置式砂带磨削机器人,其特征在于,所述带轮辅助支撑机构 进一步包括设置于所述磨削单元支架上的支撑带涨紧轮和中间传动带涨紧轮,其中, 所述支撑带涨紧轮通过支撑带涨紧轮支撑架安装在磨削单元支架上、且与所述支撑带 传动连接; 所述中间传动带涨紧轮通过中间传动带涨紧轮支撑架安装在磨削单元支架、且与所述 中间传动带传动连接。
7. 根据权利要求1所述的对置式砂带磨削机器人,其特征在于,所述左磨削单元进给机 构和所述右磨削单元进给机构结构相同,均包括横向导轨和横向进给往复驱动机构,所述 横向导轨和横向进给往复驱动机构沿横向设置于所述床身上,所述左磨削单元或所述右磨 削单元与所述横向导轨滑动连接、且与所述横向进给往复驱动机构连接。
8.根据权利要求7所述的对置式砂带磨削机器人,其特征在于,所述横向导轨的外侧设 有防护罩。
9.根据权利要求1所述的对置式砂带磨削机器人,其特征在于,所述工件送进单元包括 纵向导轨、立柱、纵向进给往复驱动机构、旋转驱动机构及机械手夹具,其中, 所述纵向导轨和纵向进给往复驱动机构沿纵向设置于所述床身上; 所述立柱与纵向导轨滑动连接、且与所述纵向进给往复驱动机构连接; 所述旋转驱动机构和所述机械手夹具设置于所述立柱上、且所述机械手夹具可转动, 所述机械手夹具与所述旋转驱动机构连接。
10.根据权利要求1所述的对置式砂带磨削机器人,其特征在于,所述床身内设有循环 冷却装置,所述循环冷却装置用于对工件的磨削加工提供冷却介质。
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