CN109333561B - 一种机器人打磨系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人打磨系统，包括机器人、打磨装置和快换装置，快换装置包括气动夹紧单元和卡合部，气动夹紧单元固定在机器人自由端，卡合部固定在打磨装置一端，通过气缸运动将气动夹紧单元和卡合部面连接，进而将打磨装置固定在机器人上。打磨装置和打磨机器人能够快速自动连接，连接处为面接触，增强了连接的牢固性，打磨头抗震性能好，进一步提高了打磨的精度和速度，提高打磨品质。

Description

一种机器人打磨系统

技术领域

本发明涉及铸造除尘技术领域，具体涉及一种机器人打磨系统。该系统通过快换盘气动夹紧，将打磨头快速自动与打磨机器人连接。

背景技术

众所周知,我国是个铸造业大国，在大型铸件(500公斤-3吨)的制造过程中，大型铸件落纱后，一般采用机械切割、氧炔焰切割、电弧切割或等离子切割等工艺将浇冒口去除，然后工人手持砂轮机将铸件表面磨平。砂轮机打磨过程中产生大量的金属颗粒、磨料粉尘、噪声等，严重危害工作人员的健康。随着人工成本的增加，以及年轻人对工作环境要求越来越高，传统人工打磨已难以持续发展，因此，改善运输打磨作业，提高自动化程度成为迫切需要解决的问题。在小型铸件的打磨加工过程中，打磨机器人已经逐步成为人工打磨的替代方式。现有的机器人打磨装置，自动化程度低，需要手动将打磨头安装到打磨机器人机械手臂上，另外，打磨过程没有考虑机械振动对打磨头的影响，如专利CN108422315A中公开的打磨头，其驱动轴直接通过锥齿轮组将驱动力传递到传动轴上，传动部件中没有设置减震部件。专利CN107984389A公开了一种打磨头更换系统，其通过打磨公盘和打磨母盘将打磨头和打磨机器人快速自动连接，但是文中并没有公开打磨公盘和打磨母盘如何自动连接。打磨头和打磨机器人不能自动对接，严重影响打磨的进度，打磨头减震效果差，随着打磨压力的增大，打磨品质难以有效控制，且难以牢固地固定大功率打磨头，满足高速打磨的要求。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供了一种机器人打磨系统，所述机器人打磨系统，采用气动夹紧装置实现打磨机器人与打磨装置的快速连接，连接处为面接触，增强了连接的牢固性。

为了实现上述目的，本发明涉及的机器人打磨系统，包括机器人、打磨装置和快换装置，快换装置包括气动夹紧单元和卡合部，气动夹紧单元固定在机器人自由端，卡合部固定在打磨装置一端，通过气缸运动将气动夹紧单元和卡合部面连接，进而将打磨装置固定在机器人上。

本发明涉及的气动夹紧单元包括机器人端法兰盘、中间支撑筒、气缸、楔形推块、夹紧楔块，滑筒、压力传感器和压力触头；机器人端法兰盘包括一体式结构的法兰连接端、上部圆筒和下部圆筒，法兰连接端上下分别与同轴线的上部圆筒和下部圆筒连接，在下部圆筒空腔内，沿圆周方向等间隔放置若干个夹紧楔块且在下部圆筒侧面开设供夹紧楔块通过的滑筒，压力传感器固定在下部圆筒底部中心处，中间支撑筒底部套接在机器人端法兰盘上部圆筒外侧且与其法兰连接端固定连接，气缸上部固定在中间支撑筒顶部中心处，气缸与中间支撑筒轴线重合，气缸通过活塞杆与楔形推块连接，楔形推块上部的圆形套筒，在活塞杆的带动下沿机器人端法兰盘上部圆筒内表面回来滑动，切割其下部的圆形套筒外侧形成若干个与夹紧楔块配合的楔形面，且楔形推块与夹紧楔块连接，楔形面沿夹紧楔块的楔形面滑动，进而来回拉动夹紧楔块沿滑筒滑动，实现楔形推块与工具端法兰盘环形凸起卡合和分离；卡合部具体为工具端法兰盘，沿工具端法兰盘边缘有一向内的环形凸起，与压力传感器配合的压力触头通过弹簧固定在工具端法兰盘空腔中心处的凹槽内；工具端法兰盘固定连接在打磨装置上，中间支撑筒通过法兰盘固定在打磨机器人机械手臂上。

本发明涉及的气动夹紧单元还包括弹簧、弹簧套接在气缸外侧。

本发明涉及的打磨装置包括打磨头、角磨机、气动磨头中的一种。

本发明涉及的打磨头包括伺服电机、主动轴、锥齿轮组、传动轴、同步带、第一同步带轮、第二同步带轮、张紧装置、动力输出轴、砂轮和打磨头壳体；伺服电机输出轴插入主动轴一端的凹槽内，主动轴另一端通过锥齿轮组与传动轴一端垂直连接，传动轴另一端的第一同步带轮通过同步带与动力输出轴一端的第二同步带轮连接，张紧装置固定在同步带轮一侧用于顶紧同步带，采用固定装置将砂轮固定在动力输出轴自由端，主动轴、锥齿轮组、传动轴、第一同步带轮、第二同步带轮、同步带、张紧装置和动力输出轴均设置在打磨头壳体内，且主动轴、传动轴和动力输出轴与打磨头壳体转动连接。

本发明涉及的打磨头还包括第一圆锥滚子轴承、第一深沟球轴承、第二深沟球轴承、第二圆锥滚子轴承和第三圆锥滚子轴承，所述打磨头壳体包括第一套筒、第二套筒、第三套筒、第四套筒、同步带壳体和同步带壳体端盖，主动轴靠近伺服电机一端通过第一圆锥滚子轴承转动连接在第一套筒内腔内部，且第一套筒一端与伺服电机输出端的法兰盘连接，第一套筒另一端法兰连接在内置有锥齿轮组的第二套筒一端，主动轴靠近锥齿轮组一端和传动轴靠近锥齿轮组一端分别通过第一深沟球轴承和第二深沟球轴承转动连接在第二套筒内，第二套筒另一端与第三套筒法兰连接，传动轴通过第二圆锥滚子轴承固定在第三套筒内腔中，同步带、第一同步带轮、第二同步带轮和张紧装置固定在同步带壳体的内腔中，同步带壳体一侧和同步带壳体端盖密封连接，另一侧分别与第三套筒和第四套筒法兰连接，且动力输出轴通过第三圆锥滚子轴承固定在第四套筒内腔后伸出与砂轮固定连接。

本发明涉及的气动夹紧单元还包括控制伺服电机启动的快接插头，快接插头固定在机器人端法兰盘底部，当打磨装置连接到打磨机器人上时，快接插头连接，伺服电机通电。

本发明与现有技术相比，打磨装置和打磨机器人能够快速自动连接，连接处为面接触，增强了连接的牢固性，打磨头抗震性能好，进一步提高了打磨的精度和速度，提高打磨品质。

附图说明

图1为本发明涉及的机器人打磨系统的结构示意图。

图2为本发明涉及的气动夹紧单元剖面图。

图3为本发明涉及的气动夹紧单元爆炸结构图。

图4为本发明涉及的机器人端法兰盘结构示意图。

图5为本发明涉及的楔形推块结构示意图。

图6为本发明涉及的打磨头剖面图。

图7为本发明涉及的打磨头与气动夹紧单元连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明机器人打磨系统做详细描述。

实施例1

如图1-3所示，本实施例涉及的机器人打磨系统，包括机器人1、打磨装置和快换装置3，快换装置3包括气动夹紧单元和卡合部，气动夹紧单元固定在机器人1自由端，卡合部固定在打磨装置一端，通过气缸运动将气动夹紧单元和卡合部面连接，进而将打磨装置固定在机器人1上。

本实施例涉及的机器人1拥有六个自由度，带动打磨装置完成打磨位姿的调节。

如图2-5所示，本实施例涉及的气动夹紧单元包括机器人端法兰盘301、中间支撑筒302、气缸303、楔形推块305、夹紧楔块306，滑筒307、压力传感器308和压力触头309；机器人端法兰盘301包括一体式结构的法兰连接端3011、上部圆筒3012和下部圆筒3013，法兰连接端3011上下分别与同轴线的上部圆筒3012和下部圆筒3013连接，在下部圆筒3013空腔内，沿圆周方向等间隔放置若干个夹紧楔块306且在下部圆筒3013侧面开设供夹紧楔块306通过的滑筒307，压力传感器308固定在下部圆筒3013底部中心处，中间支撑筒302底部套接在机器人端法兰盘上部圆筒3012外侧且与其法兰连接端3011固定连接，气缸303上部固定在中间支撑筒302顶部中心处，气缸303与中间支撑筒302轴线重合，气缸303通过活塞杆与楔形推块305连接，楔形推块305上部的圆形套筒3051，在活塞杆的带动下沿机器人端法兰盘上部圆筒3012内表面回来滑动，切割其下部的圆形套筒3052外侧形成若干个与夹紧楔块306配合的楔形面3053，且楔形推块305与夹紧楔块306连接，楔形面3053沿夹紧楔块306的楔形面滑动，进而来回拉动夹紧楔块306沿滑筒307滑动；卡合部具体为工具端法兰盘311，沿工具端法兰盘311边缘有一向内的环形凸起3111，与压力传感器308配合的压力触头309通过弹簧固定在工具端法兰盘311空腔中心处的凹槽内；工具端法兰盘311固定连接在打磨装置上，中间支撑筒302通过法兰盘312固定在打磨机器人1机械手臂上。

使用时，打磨机器人1机械手臂靠近打磨装置，机器人端法兰盘301移入工具端法兰盘311空腔中，压力触头309按压压力传感器308，当压力传感器308检测到一定压力时，向气缸303内充气，活塞向下运动带动楔形推块305下行，楔形推块305向外推动夹紧楔块306通过滑筒307向外运动，与工具端法兰盘311环形凸起3111卡合，将工具端法兰盘311环形凸起3111顶靠在法兰连接端3011下部，将打磨装置连接到打磨机器人1上；气缸303放气，楔形推块305向上运动，楔形推块305拉动夹紧楔块306通过滑筒307向内运动，压力触头309与压力传感器308分离，当压力传感器308检测的压力信号为0时，完成打磨装置和打磨机器人1的分离。

本实施例涉及的气动夹紧单元还包括弹簧304、弹簧304套接在气缸303外侧，保证气缸303出现故障，发生漏气时，弹簧的压力可以保证机器人端法兰盘301和工具端法兰盘311之间仍是夹紧的。

本实施例涉及的打磨装置包括打磨头2、角磨机、气动磨头等各种形式的打磨装置。

如图6和7所示，本实施例涉及的打磨头2包括伺服电机201、主动轴203、锥齿轮组206、传动轴207、同步带210、第一同步带轮(图中未画出)、第二同步带轮(图中未画出)、张紧装置211、动力输出轴212、砂轮214和打磨头壳体；伺服电机201输出轴插入主动轴203一端的凹槽内，主动轴203另一端通过锥齿轮组206与传动轴207一端垂直连接，传动轴207另一端的第一同步带轮通过同步带210与动力输出轴212一端的第二同步带轮连接，张紧装置211固定在同步带轮一侧用于顶紧同步带210，采用螺钉和定位销等固定装置将砂轮214固定在动力输出轴212自由端，主动轴203、锥齿轮组206、传动轴207、第一同步带轮、第二同步带轮、同步带210、张紧装置211和动力输出轴212均设置在打磨头壳体内，且主动轴203、传动轴207和动力输出轴212与打磨头壳体转动连接。

本实施例涉及的打磨头2还包括第一圆锥滚子轴承204、第一深沟球轴承205、第二深沟球轴承208、第二圆锥滚子轴承209和第三圆锥滚子轴承213，所述打磨头壳体包括第一套筒202、第二套筒215、第三套筒216、第四套筒217、同步带壳体218和同步带壳体端盖219，主动轴203靠近伺服电机201一端通过第一圆锥滚子轴承204转动连接在第一套筒202内腔内部，且第一套筒202一端与伺服电机201输出端的法兰盘连接，第一套筒202另一端法兰连接在内置有锥齿轮组206的第二套筒215一端，主动轴203靠近锥齿轮组206一端和传动轴207靠近锥齿轮组206一端分别通过第一深沟球轴承205和第二深沟球轴承208转动连接在第二套筒215内，第二套筒215另一端与第三套筒216法兰连接，传动轴207通过第二圆锥滚子轴承209固定在第三套筒216内腔中，同步带210、第一同步带轮、第二同步带轮和张紧装置211固定在同步带壳体218的内腔中，同步带壳体218一侧和同步带壳体端盖219密封连接，另一侧分别与第三套筒216和第四套筒217法兰连接，且动力输出轴212通过第三圆锥滚子轴承213固定在第四套筒内腔后伸出与砂轮214固定连接。

本实施例涉及的气动夹紧单元还包括控制伺服电机201启动的快接插头310，快接插头310固定在机器人端法兰盘301底部，当打磨装置连接到打磨机器人1上时，快接插头310连接，伺服电机201通电。

Claims (6)

1.一种机器人打磨系统，其特征在于，包括机器人、打磨装置和快换装置，快换装置包括气动夹紧单元和卡合部，气动夹紧单元固定在机器人自由端，卡合部固定在打磨装置一端，通过气缸运动将气动夹紧单元和卡合部面连接，进而将打磨装置固定在机器人上,气动夹紧单元包括机器人端法兰盘、中间支撑筒、气缸、楔形推块、夹紧楔块，滑筒、压力传感器和压力触头；机器人端法兰盘包括一体式结构的法兰连接端、上部圆筒和下部圆筒，法兰连接端上下分别与同轴线的上部圆筒和下部圆筒连接，在下部圆筒空腔内，沿圆周方向等间隔放置若干个夹紧楔块且在下部圆筒侧面开设供夹紧楔块通过的滑筒，压力传感器固定在下部圆筒底部中心处，中间支撑筒底部套接在机器人端法兰盘上部圆筒外侧且与其法兰连接端固定连接，气缸上部固定在中间支撑筒顶部中心处，气缸与中间支撑筒轴线重合，气缸通过活塞杆与楔形推块连接，楔形推块上部的圆形套筒在活塞杆的带动下沿机器人端法兰盘上部圆筒内表面来回滑动，切割楔形推块下部的圆形套筒外侧形成若干个与夹紧楔块配合的楔形面，且楔形推块与夹紧楔块连接，楔形推块的楔形面沿夹紧楔块的楔形面滑动，进而来回推动夹紧楔块沿滑筒滑动，实现楔形推块与工具端法兰盘环形凸起卡合和分离；卡合部具体为工具端法兰盘，沿工具端法兰盘边缘有一向内的环形凸起，与压力传感器配合的压力触头通过弹簧固定在工具端法兰盘空腔中心处的凹槽内；工具端法兰盘固定连接在打磨装置上，中间支撑筒通过法兰盘固定在打磨机器人机械手臂上。

2.根据权利要求1所述的机器人打磨系统，其特征在于，气动夹紧单元还包括弹簧、弹簧套接在气缸外侧。

3.根据权利要求2所述的机器人打磨系统，其特征在于，打磨装置包括打磨头、角磨机、气动磨头中的一种。

4.根据权利要求3所述的机器人打磨系统，其特征在于，打磨头包括伺服电机、主动轴、锥齿轮组、传动轴、同步带、第一同步带轮、第二同步带轮、张紧装置、动力输出轴、砂轮和打磨头壳体；伺服电机输出轴插入主动轴一端的凹槽内，主动轴另一端通过锥齿轮组与传动轴一端垂直连接，传动轴另一端的第一同步带轮通过同步带与动力输出轴一端的第二同步带轮连接，张紧装置固定在同步带轮一侧用于顶紧同步带，采用固定装置将砂轮固定在动力输出轴自由端，主动轴、锥齿轮组、传动轴、第一同步带轮、第二同步带轮、同步带、张紧装置和动力输出轴均设置在打磨头壳体内，且主动轴、传动轴和动力输出轴与打磨头壳体转动连接。

5.根据权利要求4所述的机器人打磨系统，其特征在于，打磨头还包括第一圆锥滚子轴承、第一深沟球轴承、第二深沟球轴承、第二圆锥滚子轴承和第三圆锥滚子轴承，所述打磨头壳体包括第一套筒、第二套筒、第三套筒、第四套筒、同步带壳体和同步带壳体端盖，主动轴靠近伺服电机一端通过第一圆锥滚子轴承转动连接在第一套筒内腔内部，且第一套筒一端与伺服电机输出端的法兰盘连接，第一套筒另一端法兰连接在内置有锥齿轮组的第二套筒一端，主动轴靠近锥齿轮组一端和传动轴靠近锥齿轮组一端分别通过第一深沟球轴承和第二深沟球轴承转动连接在第二套筒内，第二套筒另一端与第三套筒法兰连接，传动轴通过第二圆锥滚子轴承固定在第三套筒内腔中，同步带、第一同步带轮、第二同步带轮和张紧装置固定在同步带壳体的内腔中，同步带壳体一侧和同步带壳体端盖密封连接，另一侧分别与第三套筒和第四套筒法兰连接，且动力输出轴通过第三圆锥滚子轴承固定在第四套筒内腔后伸出与砂轮固定连接。

6.根据权利要求5所述的机器人打磨系统，其特征在于，气动夹紧单元还包括控制伺服电机启动的快接插头，快接插头固定在机器人端法兰盘底部，当打磨装置连接到打磨机器人上时，快接插头连接，伺服电机通电。

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