CN108161730A - 一种力反馈柔性浮动打磨动力头及其使用方法 - Google Patents

一种力反馈柔性浮动打磨动力头及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及打磨装置领域，具体是一种力反馈柔性浮动打磨动力头及其使用方法，包括主壳体，所述的主壳体内置有用于实现接触的主轴，所述的主壳体的端部设置有固定机构，所述的主壳体与主轴之间设置有定位机构，所述的主壳体与主轴之间还设置有用于感应打磨力的柔性检测机构，其具体步骤如下：(1)调深度；(2)预测；(3)初始；(4)工作；本发明采用弹簧作为推力输出原件，弹簧端部设有弹簧固定螺栓，可以调节弹簧的压缩量，同时方便维修或更换弹簧，并根据打磨材料自动调节适用此种材料的打磨力；通过安装在弹簧端部的压力传感器，实现实时检测打磨力，并根据打磨力测出打磨进给位移。

Description

一种力反馈柔性浮动打磨动力头及其使用方法
技术领域
本发明涉及打磨装置领域，具体是一种力反馈柔性浮动打磨动力头及其使用方法。
背景技术
工业打磨需求充斥着市场各个方面，各个行业，如：汽车行业、日用品加工行业，传统手动打磨，精度及效率都无法保障，人力成本也在与日俱增，自动打磨自然被推向了目前的需求市场。
目前市场上有的刚性打磨动力头，由于不能判断打磨力及位置，常会出现打磨头损坏及打磨效果不佳，造成打磨精度不够及成本加大等问题，现有的浮动打磨动力头，精度能够满足的，成本太高，价格稍微低一点的，精度又达不到要求，因此提出一种可以实现力的反馈，并通过力反馈现力的控制，同时也能实现对打磨进给距离的控制的方法，在打磨领域非常重要。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种力反馈柔性浮动打磨动力头及其使用方法。
一种力反馈柔性浮动打磨动力头，包括主壳体，所述的主壳体内置有用于实现接触的主轴，所述的主壳体的端部设置有固定机构，所述的主壳体与主轴之间设置有定位机构，所述的主壳体与主轴之间还设置有用于感应打磨力的柔性检测机构。
所述的主轴内置有动力头，所述的主壳体与主轴之间设置有弹性挡板。
所述的固定机构包括设置在主壳体前端的前端盖、设置在主壳体后端的后端盖；所述的后端盖的内圈做成倒角。
所述的前端盖上设置有用于将前端盖固定在主壳体上的螺栓；所述的后端盖的内圈的外边与主轴点接触。
所述的定位机构包括安装在主壳体内的向心关节轴承、安装在向心关节轴承内圈且与主轴连接用于起支撑及导向作用的轴套，所述的主轴与轴套间隙配合。
所述的柔性检测机构包括设置在主轴上的弹簧固定轴套、与弹簧固定轴套配合的压力传感器、设置在弹簧固定轴套的中心且与压力传感器配合的弹簧，所述的后端盖上在接近弹簧处设置有数个起调整和固定弹簧作用的固定螺钉。
一种力反馈柔性浮动打磨动力头的使用方法，其具体步骤如下：
(1)调深度：通过调整弹簧的固定螺栓的旋入深度，按照加工材料，调整弹簧的预紧力；
(2)预测：动力头在初始位置，当按照预设进给量运动时，弹簧会产生轴向的浮动力以实现动力头柔性工作，另外向心关节轴承实现径向小量调整可以对径向的力产生缓冲；
(3)初始：预设好弹簧的固定螺栓的预设力，动力头处于初始位置，位移量为0；
(4)工作：动力头的预设进给量为x1，弹簧的实际长度为x2，压力传感器测得的压力为F；
(5)计算：由公式：
F＝Kx
得弹簧的即时长度为x3；其中，K为弹簧的弹性模量；
又由公式：
x4＝x1-(x2-x3)
根据x4可以实时检测实际进给量，并能根据预设的规划路径即时调整跟踪路径；其中，x4为动力头在轴向的实际进给量。
所述的步骤(2)中的径向小量调整的调整角度可为5度。
本发明的有益效果是：本发明采用弹簧作为推力输出原件，弹簧端部设有弹簧固定螺栓，可以调节弹簧的压缩量，同时方便维修或更换弹簧，并根据打磨材料自动调节适用此种材料的打磨力；通过安装在弹簧端部的压力传感器，实现实时检测打磨力，并根据打磨力测出打磨进给位移；本发明成本低，结构简单，解决了浮动打磨动力头成本普遍过高及低成本打磨动力头精度不高类问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的主视结构示意图；
图2为本发明的右视图；
图3为本发明的主体结构示意图；
图4为本发明的左视图；
图5为本发明的控制方法原理图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1至图5所示，一种力反馈柔性浮动打磨动力头，包括主壳体3，所述的主壳体3内置有用于实现接触的主轴1，所述的主壳体3的端部设置有固定机构，所述的主壳体3与主轴1之间设置有定位机构，所述的主壳体3与主轴1之间还设置有用于感应打磨力的柔性检测机构。
所述的固定机构设置在主壳体3的端部，用于固定主轴1；所述的定位机构设置在主壳体3与主轴1之间，用于确定主壳体3与主轴1的相对位置；所述的柔性检测机构设置在主壳体3与主轴1之间，用于感应打磨力及实时检测实际进给量，并能根据预设的规划路径即时调整跟踪路径。
所述的主轴1内置有动力头2，所述的主壳体3与主轴1之间设置有弹性挡板14。
所述的主轴1可为电主轴或气动主轴。
所述的固定机构包括设置在主壳体3前端的前端盖4、设置在主壳体3后端的后端盖5；所述的后端盖5的内圈做成倒角。
所述的前端盖4上设置有用于将前端盖4固定在主壳体3上的螺栓13；所述的后端盖5的内圈的外边与主轴1点接触。
所述的后端盖5的内圈从里向外洗成圆锥形，使得后端盖5的内圈的外边形成与主轴1的点接触，方便主轴1能够产生径向的摆动。
所述的定位机构包括安装在主壳体3内的向心关节轴承6、安装在向心关节轴承6内圈且与主轴1连接用于起支撑及导向作用的轴套11，所述的主轴1与轴套11间隙配合。
所述的向心关节轴承6一端被主壳体3中前端台阶固定，另一端被前端盖4固定，保证向心关节轴承6轴向不能动；所述的向心关节轴承6的外圈与主壳体3固定连接，所述的向心关节轴承6的内圈与轴套11固定连接。
所述的柔性检测机构包括设置在主轴1上的弹簧固定轴套7、与弹簧固定轴套7配合的压力传感器12、设置在弹簧固定轴套7的中心且与压力传感器12配合的弹簧9，所述的后端盖5上在接近弹簧9处设置有数个起调整和固定弹簧9作用的固定螺栓8。
所述的弹簧9的固定螺栓8具有外螺纹与主壳体3部分的后端盖5配合，可以松或紧弹簧。
所述的弹簧固定轴套7上设置有数个用于与弹簧9配合的圆孔。
所述的后端盖5上设置有用于放置固定螺栓8的内螺纹孔。
一种力反馈柔性浮动打磨动力头的使用方法，其具体步骤如下：
(1)调深度：通过调整弹簧9的固定螺栓8的旋入深度，按照加工材料，调整弹簧9的预紧力；
(2)预测：动力头2在初始位置，当按照预设进给量运动时，弹簧9会产生轴向的浮动力以实现动力头柔性工作，另外向心关节轴承6实现径向小量调整可以对径向的力产生缓冲；
(3)初始：预设好弹簧9的固定螺栓8的预设力，动力头2处于初始位置，位移量为0；
(4)工作：动力头2的预设进给量为x1，弹簧9的实际长度为x2，压力传感器12测得的压力为F；
(5)计算：由公式：
F＝Kx
得弹簧9的即时长度为x3；其中，K为弹簧9的弹性模量；
又由公式：
x4＝x1-(x2-x3)
根据x4可以实时检测实际进给量，并能根据预设的规划路径即时调整跟踪路径；其中，x4为动力头2在轴向的实际进给量。
所述的步骤(2)中的径向小量调整的调整角度可为5度。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种力反馈柔性浮动打磨动力头，包括主壳体(3)，其特征在于：所述的主壳体(3)内置有用于实现接触的主轴(1)，所述的主壳体(3)的端部设置有固定机构，所述的主壳体(3)与主轴(1)之间设置有定位机构，所述的主壳体(3)与主轴(1)之间还设置有用于感应打磨力的柔性检测机构。
2.根据权利要求1所述的一种力反馈柔性浮动打磨动力头，其特征在于：所述的主轴(1)内置有动力头(2)，所述的主壳体(3)与主轴(1)之间设置有弹性挡板(14)。
3.根据权利要求1所述的一种力反馈柔性浮动打磨动力头，其特征在于：所述的固定机构包括设置在主壳体(3)前端的前端盖(4)、设置在主壳体(3)后端的后端盖(5)；所述的后端盖(5)的内圈做成倒角。
4.根据权利要求3所述的一种力反馈柔性浮动打磨动力头，其特征在于：所述的前端盖(4)上设置有用于将前端盖(4)固定在主壳体(3)上的螺栓(13)；所述的后端盖(5)的内圈的外边与主轴(1)点接触。
5.根据权利要求1所述的一种力反馈柔性浮动打磨动力头，其特征在于：所述的定位机构包括安装在主壳体(3)内的向心关节轴承(6)、安装在向心关节轴承(6)内圈且与主轴(1)连接用于起支撑及导向作用的轴套(11)，所述的主轴(1)与轴套(11)间隙配合。
6.根据权利要求3所述的一种力反馈柔性浮动打磨动力头，其特征在于：所述的柔性检测机构包括设置在主轴(1)上的弹簧固定轴套(7)、与弹簧固定轴套(7)配合的压力传感器(12)、设置在弹簧固定轴套(7)的中心且与压力传感器(12)配合的弹簧(9)，所述的后端盖(5)上在接近弹簧(9)处设置有数个起调整和固定弹簧(9)作用的固定螺栓(8)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的一种力反馈柔性浮动打磨动力头的使用方法，其特征在于：其具体步骤如下：
(1)调深度：通过调整弹簧的固定螺栓(8)的旋入深度，按照加工材料，调整弹簧(9)的预紧力；
(2)预测：动力头(2)在初始位置，当按照预设进给量运动时，弹簧(9)会产生轴向的浮动力以实现动力头柔性工作，另外向心关节轴承(6)实现径向小量调整可以对径向的力产生缓冲；
(3)初始：预设好弹簧(9)的固定螺栓(8)的预设力，动力头(2)处于初始位置，位移量为0；
(4)工作：动力头(2)的预设进给量为x1，弹簧(9)的实际长度为x2，压力传感器(12)测得的压力为F；
(5)计算：由公式：
F＝Kx
得弹簧(9)的即时长度为x3；其中，K为弹簧(9)的弹性模量；
又由公式：
x4＝x1-(x2-x3)
根据x4可以实时检测实际进给量，并能根据预设的规划路径即时调整跟踪路径；其中，x4为动力头(2)在轴向的实际进给量。
8.根据权利要求7所述的一种力反馈柔性浮动打磨动力头的使用方法，其特征在于：所述的步骤(2)中的径向小量调整的调整角度可为5度。
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