CN109015210A - 一种自动进给结构及抛光机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种自动进给结构，包括基座、在基座上前后滑动的移动板，还包括力传感器、直线驱动件、位移传感器，力传感器的一端与基座固定连接，力传感器的另一端与直线驱动件固定连接，移动板上设有进给驱动器，进给驱动器的转轴上连接有与直线驱动件传动连接的动力传递件，动力传递件用转轴与移动板连接，动力传递件在直线驱动件上爬行从而形成直线传动副，位移传感器与基座/移动板连接。将具有加工耗材的加工模块与移动板连接，由于本发明具有位移传感器和力传感器，所以让控制系统能实时感知加工耗材与产品之间的压力、耗材的损耗量。本发明提供的抛光机能实现精准的抛光。本发明用于具有耗材的机械加工设备。
Description
技术领域
本发明涉及加工机械领域，特别涉及一种自动进给结构及抛光机。
背景技术
随着科技的发展，工业制造中原有很多由人工完成的工序，都能采用智能化设备来代替完成，这样能大大降低人力成本、保证质量，但是有很多靠“手感”的工序，难以用智能化机械来代替，因为“手感”实质上就是能在适当的时候实现进给，同时自动地修正错误。
比如，传统的抛光加工是由人工来完成，工作时间长，劳动强度大，抛光效率低，产品质量不稳定。同时，抛光现场的环境恶劣，抛光过程中噪声大、产生大量的粉尘及烟雾，影响人的身体健康。如今，随着现代化的社会劳动力结构在不断转变，具有自我保护意识的80后等，他们都会拒绝参加有害工作的职业；这样使得工厂对于抛光作业人员的需求越来越大，支付的工资也是越来越高。
近年来，工业机器人已广泛应用在工业制造各领域中，机器人可以代替人胜任困难、危险、重复性的体力劳动，然而机器人在抛光领域的应用上，仍处于一个较低水平。原因包括有抛光工艺的复杂性、抛磨材料的单一性、被加工零件的多样性及抛光设备的局限性等，各方面工艺及技术问题的综合影响。
目前市面上的机器人用抛光机，严格上绝大多数是采用开环的系统，抛光机在接收控制系统的指令后进行运动，对于形状复杂、尺寸偏差大的被加工工件，难以保证各表面均匀的进行抛光加工。同时，一般一台抛光机上只安装一个抛光轮，几道抛光工艺对应要有几台抛光机。因此，使得被加工工件的精度和效率都难以满足产品的要求。
开环的系统有如下的缺点：
1.当同一批的产品尺寸差异较大时，或机器人抓取产品位置出现偏差时，机器人或抛光机无法自适应地调整抛光位置或报警。
2.无法实现抛光轮的磨损程度的自动检测及补偿。
3.无法感知异常情况的出现，比如机器人并没有抓取到产品，或者机器人抓取的产品在加工的过程中位置或姿态改变了。
4.抛光机无法每次精确存储上一次的抛光加工轨迹。
因为现有设备基本是采用开环系统，即通过驱动抛光轮的电机的电流和机器人上伺服电机的末端编码器，从而换算出力和位移，虽然这样的结构简单，但缺点是精度低，同时有可能由于传动机构存在的误差和外部干扰等因素导致计算出错误的结果，以致发生上述的种种问题的出现。
现有的抛光机之所以没有采用闭环的控制系统，是因为现有的抛光机无法提供闭环的必要的信号，本领域技术人员也不知道应当收集什么样的信号才能让抛光机实现闭环控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种能应用于闭环控制系统的力与位移双反馈进给结构及抛光机。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
一种自动进给结构，包括基座、在基座上前后滑动的移动板，还包括均呈前后设置的力传感器、直线驱动件、用于感应基座和移动板相对位移的位移传感器，力传感器的一端与基座固定连接，力传感器的另一端与直线驱动件固定连接，移动板上设有进给驱动器，进给驱动器的转轴上连接有与直线驱动件传动连接的动力传递件，动力传递件用转轴与移动板连接，动力传递件在直线驱动件上爬行从而形成直线传动副，位移传感器与基座/移动板连接；基座或移动板上固定连接设有支承构件，所述支承构件与直线驱动件滑动连接。
作为上述方案的进一步改进，所述支承构件与移动板固定连接
作为上述方案的进一步改进，所述直线传动副为齿轮齿条传动副，直线驱动件为齿条，动力传递件为齿轮。
作为上述方案的进一步改进，所述支承构件与移动板固定连接，直线驱动件上设有沿前后设置的导向导轨，所述支承构件为与导向导轨滑动连接的导向滑块。
作为上述方案的进一步改进，所述直线传动副为螺杆螺母传动副，直线驱动件为螺杆/螺母，对应地动力传递件为螺母/螺杆。
作为上述方案的进一步改进，所述进给驱动器为伺服电机或步进电机。
作为上述方案的进一步改进，还包括同步带，进给驱动器的转轴、动力传递件上均固定连接有带轮，同步带连接进给驱动器的转轴、动力传递件上设有的带轮。
作为上述方案的进一步改进，所述力传感器为压力传感器或拉力传感器。
作为上述方案的进一步改进，所述位移传感器为直线位移传感器，位移传感器固定在基座/移动板上，对应地位移传感器的滑块与移动板/基座连接。
作为上述方案的进一步改进，位移传感器的滑块用球铰链与移动板/基座连接。
一种抛光机，包括抛光模组，还包括上述的一种自动进给结构，所述抛光模组与移动板固定连接。
作为上述方案的进一步改进，抛光模组包括均与移动板固定连接的抛光电机、机架，机架上设有至少一个抛光轴，每个抛光轴上设有至少一个抛光轮，抛光电机与所有的抛光轴用同步带、带轮传动连接。
本发明的有益效果是：一种自动进给结构，包括基座、在基座上前后滑动的移动板，还包括均呈前后设置的力传感器、直线驱动件、用于感应基座和移动板相对位移的位移传感器，力传感器的一端与基座固定连接，力传感器的另一端与直线驱动件固定连接，移动板上设有进给驱动器，进给驱动器的转轴上连接有与直线驱动件传动连接的动力传递件，动力传递件用转轴与移动板连接，动力传递件在直线驱动件上爬行从而形成直线传动副，位移传感器与基座/移动板连接。将具有加工耗材的加工模块与移动板连接，由于本发明具有位移传感器和力传感器，所以让控制系统能实时感知加工耗材与产品之间的压力、耗材的损耗量。在工作时，随着耗材的减少，力传感器感应到的力会变小，从而控制系统会让进给驱动器启动，让移动板往前移动，从而实现自动进给，因为每次的进给量应当属于一定的合理范围内或预设范围内的，若位移传感器检测到移动板当次移动的距离已经超出合理范围或预设范围，同时力传感器检测的力还是没有到达加工要求，那么说明耗材的前方要么是没有产品，要么就是机器人抓取产品的位置出现偏差，要么就是产品的大小偏差过大，要么就是耗材出现异常的损坏。若没有产品，那么耗材的继续前进，将会损坏造价高昂的机器人，若是机器人抓取产品的位置出现偏差或产品的大小偏差过大，那么这次抛光能完成正确的抛光了，但是下一个产品若抓取正确了，或产品尺寸恢复正常了，那么就很容易出现加工压力过大，甚至机器人直接碰撞到耗材上的情况。当出现此种情况时，控制系统从位移传感器和力传感器获得的数据就能判断为异常现象，停止驱动移动板，记录并存储至数据库中，从而避免抛光耗材碰撞到机器人本体或避免打磨出不良的产品。这样通过位移传感器和力传感器的闭环信号的控制，能让本发明能很清楚地了解到实时的加工状态，只有进给量、加工压力都是正常的，那么加工才是在正常地进行。而现有技术的仅仅是检测驱动器的电流或机器人的末端编码器，无法实现这种效果。而本发明提供的抛光机能很好地实现精准的抛光，能将抛光力实现很好的控制。本发明用于具有耗材的机械加工设备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明抛光机实施例采用的自动进给结构的立体结构示意图；
图2是本发明抛光机实施例的立体结构示意图；
图3是图1的局部放大示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1至图3，这是本发明的实施例，具体地：
一种抛光机，包括抛光模组，还包括自动进给结构，所述的自动进给结构具有如下的结构：
包括基座1、在基座1上前后滑动的移动板2，还包括均呈前后设置的力传感器3、直线驱动件4、用于感应基座1和移动板2相对位移的位移传感器7，力传感器3的一端与基座1固定连接，力传感器3的另一端与直线驱动件4固定连接，移动板2上设有进给驱动器5，进给驱动器5的转轴上连接有与直线驱动件4传动连接的动力传递件6，动力传递件6用转轴与移动板2连接，动力传递件6在直线驱动件4上爬行从而形成直线传动副，位移传感器7与基座1/移动板2连接。
所述抛光模组与移动板2固定连接。
在工作时，随着耗材的减少，力传感器感应到的力会变小，从而控制系统会让进给驱动器启动，让移动板往前移动，从而实现进给，因为每次的进给量应当属于一定的合理范围内或预设范围内的，若位移传感器检测到移动板当次移动的距离已经超出合理范围或预设范围，力传感器检测的力还是没有到达加工要求，那么说明耗材的前方要么是没有产品，要么就是机器人抓取产品的位置出现偏差，要么就是产品的大小偏差过大，要么就是耗材出现异常的损坏。若没有产品，那么耗材的继续前进，将会损坏造价高昂的机器人，若是机器人抓取产品的位置出现偏差或产品的大小偏差过大，那么这次抛光能完成正确的抛光了，但是下一个产品若抓取正确了，或产品尺寸恢复正常了，那么就很容易出现加工压力过大，甚至机器人直接碰撞到耗材上的情况。现有技术的仅仅是检测驱动器的电流来推定加工力的，无法实现这种效果因为机器人仅仅是记住了上依次的加工位置而无法知道移动板的往前移动的位置，也就是当机器人手上没有抓取产品时，那么机器人的机械爪会停留在正确的加工位置上，但是由于驱动耗材的电机的电流推算出来的力是未达到加工力的，所以移动会不断往前移动，直至对机械爪进行加工。本实施例通过位移传感器和力传感器的闭环信号的控制，能让本发明能很清楚地了解到实时的加工状态，只有每次的进给量、加工压力的变化都是正常的，那么加工才是在正常地进行。反之，若加工力突然增大，那么也是出现异常的情况。那么，本实施例的位移传感器就能很精准地让移动板往右移动一定的距离，同时也实时检测压力情况。因此，本实施例的抛光机能很好地实现精准的抛光，能将抛光力实现很好的控制。
本实施例采用的直线传动副可以为齿轮齿条传动副，直线驱动件4为齿条，动力传递件6为齿轮。
当然本发明所述直线传动副也可以为螺杆螺母传动副，直线驱动件4为螺杆/螺母，对应地动力传递件6为螺母/螺杆。这样的连接结构也具有同样的效果。
本实施例采用的进给驱动器5为伺服电机。
本实施例还包括同步带，进给驱动器5的转轴、动力传递件6上均固定连接有带轮，同步带和带轮传动、齿轮和齿条传动之间必然会存在传动误差及反向间隙，反向间隙存在于任何现有的任何的机械动力传动副中。这些影响因素叠加后将会导致移动板的前后移动误差达到毫米级以上，无法满足产品的高精度抛光。但是由于本发明对移动板的位置检测是采用位移传感器来实时闭环反馈，所以不会对本发明的移动板的精度造成影响。
本实施例的所述力传感器3为压力传感器。
本实施例的所述位移传感器7为精度高、价格相对低廉的直线位移传感器，位移传感器7固定在基座1上，对应地位移传感器7的滑块与移动板2连接。
本实施例采用的位移传感器7的滑块用球铰链与移动板2连接。这样便于安装同时可避免侧向载荷，承受均匀拉压力。
抛光模组包括均与移动板2固定连接的抛光电机8、机架9，机架9上设有两个抛光轴11，每个抛光轴11上设有至少两个抛光轮12，位于下方的抛光轮为粗加工抛光轮，位于上方的抛光轮为精加工抛光轮，抛光电机8与所有的抛光轴11用同步带、带轮传动连接。这样可以在同一个抛光模组内实现精加工和粗加工。
为了加强直线驱动件4的刚度，移动板2上固定连接设有支承构件，所述支承构件与直线驱动件4滑动连接。
所述支承构件与移动板2固定连接，这样滑动的摩擦力也会反馈到力传感器上，从而避免了摩擦力带来的误差，实施例直线驱动件4上设有沿前后设置的导向导轨90，所述支承构件为与导向导轨90滑动连接的导向滑块91。这样不但能加强直线驱动件4的刚度，也能进一步地提高移动版与基座之间的导向能力。
本实施例的基座与移动板之间用导向机构连接，使得移动板可在基座上前后滑动。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，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型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种自动进给结构，包括基座(1)、在基座(1)上前后滑动的移动板(2)，其特征在于：还包括均呈前后设置的力传感器(3)、直线驱动件(4)、用于感应基座(1)和移动板(2)相对位移的位移传感器(7)，力传感器(3)的一端与基座(1)固定连接，力传感器(3)的另一端与直线驱动件(4)固定连接，移动板(2)上设有进给驱动器(5)，进给驱动器(5)的转轴上连接有与直线驱动件(4)传动连接的动力传递件(6)，动力传递件(6)用转轴与移动板(2)连接，动力传递件(6)在直线驱动件(4)上爬行从而形成直线传动副，位移传感器(7)与基座(1)/移动板(2)连接，基座(1)或移动板(2)上固定连接设有支承构件，所述支承构件与直线驱动件(4)滑动连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动进给结构，其特征在于：所述支承构件与移动板(2)固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种自动进给结构，其特征在于：所述直线传动副为齿轮齿条传动副，直线驱动件(4)为齿条，动力传递件(6)为齿轮。
4.根据权利要求3所述的一种自动进给结构，其特征在于：所述支承构件与移动板(2)固定连接，直线驱动件(4)上设有沿前后设置的导向导轨(90)，所述支承构件为与导向导轨(90)滑动连接的导向滑块(91)。
5.根据权利要求1所述的一种自动进给结构，其特征在于：所述位移传感器(7)为直线位移传感器，位移传感器(7)固定在基座(1)/移动板(2)上，对应地位移传感器(7)的滑块与移动板(2)/基座(1)连接。
6.根据权利要求1所述的一种自动进给结构，其特征在于：所述直线传动副为螺杆螺母传动副，直线驱动件(4)为螺杆/螺母，对应地动力传递件(6)为螺母/螺杆。
7.根据权利要求1所述的一种自动进给结构，其特征在于：所述进给驱动器(5)为伺服电机或步进电机。
8.根据权利要求1所述的一种自动进给结构，其特征在于：还包括同步带，进给驱动器(5)的转轴、动力传递件(6)上均固定连接有带轮，同步带连接进给驱动器(5)的转轴的带轮、动力传递件(6)上设有的带轮。
9.一种抛光机，包括抛光模组，其特征在于：还包括如权利要求1至8任意一项所述的一种自动进给结构，所述抛光模组与移动板(2)固定连接。
10.根据权利要求9所述的一种抛光机，其特征在于：抛光模组包括均与移动板(2)固定连接的抛光电机(8)、机架(9)，机架(9)上设有至少一个抛光轴(11)，每个抛光轴(11)上设有至少一个抛光轮(12)，抛光电机(8)与所有的抛光轴(11)用同步带、带轮传动连接。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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