CN110216551A - 一种主-被动顺应打磨末端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种主‑被动顺应打磨末端，属于顺应加工领域。该打磨末端的第一电机安装在第一底板上，第二底板上安装第二电机和第三电机，第二电机的输出轴与第三电机的输出轴平行，且垂直于第一电机的输出轴；第二电机的输出轴通过第一连杆和第二连杆连接打磨平台；弹性伸缩件两端铰接于第二连杆和打磨平台上；第三电机的输出轴通过第三连杆和第四连杆连接打磨平台。三个电机负责主动顺应，可以控制打磨平台在竖直平面内的平动和水平平面内的转动；弹性伸缩件负责被动顺应，可以使得打磨平台在竖直平面内根据打磨表面的形状进行一定角度的转动。因此，本发明以更为简单的构造实现了打磨末端的多自由度主‑被动顺应。

Description

一种主-被动顺应打磨末端
技术领域
本发明属于顺应加工领域，涉及一种主-被动顺应打磨末端，更具体地，涉及一种拥有四个自由度主-被动顺应的打磨末端。
背景技术
在对大型复杂曲面工件进行移动打磨加工的时候，由于工件的曲率变化范围大，固定式的打磨工具不能对所有位置进行打磨，因此打磨工具需要能够顺应曲面的形状，以保证打磨加工的质量。因此，具有主-被动顺应功能的打磨末端对于具有曲面形状的工件，特别是变曲率的工件的加工具有重要的意义，并且本发明在结构上只采用转动驱动，驱动效率高。
中国发明专利CN201810035845.2提出一种可伸缩的打磨装置，拥有一个平动自由度，通过可伸缩打磨头实现与工件的缓冲接触，从而具有一定程度上的顺应功能，但其结构复杂，单自由度的局限性较大。
因此，亟需一种多自由度、结构更为简单的打磨末端。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种主-被动顺应打磨末端，其目的在于,通过三个主动旋转部件与一个被动伸缩部件的配合，以更为简单的构造，实现多自由度的主被动顺应打磨，由此解决现有技术结构复杂、单自由度局限大的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种主-被动顺应打磨末端，包括：第一底板、第一电机、第二底板、第二电机、第三电机、第一连杆、第二连杆、弹性伸缩件、打磨平台、第三连杆以及第四连杆；
第一电机安装在第一底板上，第一电机的输出轴与第二底板固连；第二底板上安装有第二电机和第三电机，第二电机的输出轴与第三电机的输出轴平行，且垂直于第一电机的输出轴；
第二电机的输出轴与第一连杆首端固连，第一连杆的尾端与第二连杆首端铰接，第二连杆的尾端与打磨平台铰接；弹性伸缩件一端铰接于第二连杆上，另一端铰接于打磨平台上；第三电机的输出轴与第三连杆首端固连，第三连杆的尾端与第四连杆首端铰接，第四连杆的尾端与打磨平台铰接；第二连杆、第四连杆、弹性伸缩件位于打磨平台的同一侧，并且第二连杆与打磨平台的铰接点位于第四连杆、弹性伸缩件与打磨平台的铰接点之间。
进一步地，还包括打磨工具，打磨平台的另一侧用于可拆卸地安装打磨工具，打磨工具包括平面轮打磨工具和百叶轮打磨工具中的至少一个。
进一步地，还包括第一红外传感器和第二红外传感器；第一红外传感器和第二红外传感器安装于打磨平台上，且与打磨工具位于打磨平台的同侧；第一红外传感器和第二红外传感器用于获取打磨平台与打磨表面之间的距离并反馈至第二电机和第三电机，以组成闭环控制回路，主动控制打磨工具的角度。
进一步地，第一红外传感器和第二红外传感器位于打磨工具两侧。
进一步地，弹性伸缩件为气动伸缩杆。
进一步地，弹性伸缩件为弹簧。
进一步地，弹性伸缩件为弹簧伸缩杆。
总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果。
(1)本发明的打磨末端拥有四个顺应控制部件，其中：三个电机负责主动顺应，可以控制打磨平台在竖直平面内的平动和水平平面内的转动；弹性伸缩件负责被动顺应，可以使得打磨平台在竖直平面内根据打磨表面的形状进行一定角度的转动。因此，本发明以更为简单的构造实现了打磨末端的多自由度主-被动顺应。
(2)第一红外传感器、第二红外传感器、第二电机和第三电机组成闭环控制回路，能够对设定的打磨角度进行更为精确的控制，提升主动顺应精度及打磨精度，易于控制。
(3)本发明的结构简单，易于制造。同时，打磨平台上可以安装不同打磨工具以适应不同的打磨要求，拥有很广泛的应用范围。
附图说明
图1是本发明优选实施例的结构平面布局示意图；
图2是图1的立体示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1-第一底板，2-第一电机，3-第二底板，4-第二电机，5-第三电机，6-第一连杆，7-第二连杆，8-弹性伸缩件，9-打磨平台，10-第一红外传感器，11-第二红外传感器，12-平面轮打磨工具，13-百叶轮打磨工具，14-第三连杆，15-第四连杆。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1、图2所示，本发明优选实施例的一种主-被动顺应打磨末端，包括：第一底板1、第一电机2、第二底板3、第二电机4、第三电机5、第一连杆6、第二连杆7、气动伸缩杆8、打磨平台9、第一红外传感器10、第二红外传感器11、平面轮打磨工具12、百叶轮打磨工具13、第三连杆14、第四连杆15。
其中，所述的第一电机2安装在第一底板1上，第一电机2的输出轴与第二底板3固连，所述的第二底板3上安装有第二电机4，所述第二电机4的输出轴与第一连杆6首端固连，所述第一连杆6的尾端通过转动铰链与第二连杆7首端相连，所述第二连杆7的尾端通过转动铰链与打磨平台9一端相连。同时，所述第二连杆7与打磨平台之间连接有一根弹性伸缩件8，本实施例优选地，将弹性伸缩件8设为气动伸缩杆。
所述第三电机5同样安装在第二底板3上，第三电机5的输出轴与第三连杆14首端固连，所述第三连杆14的尾端通过转动铰链与第四连杆15首端相连，所述第四连杆15的尾端通过转动铰链与打磨平台9的另一端相连。所述打磨平台9上可以安装打磨工具，所述打磨工具由空压机(未图示)驱动。所述的第一红外传感器10、第二红外传感器11、打磨平台9安装在打磨平台9的同一侧，且所述的第一红外传感器10与所述的第二红外传感器11分别安装在打磨工具两侧，以通过侦测打磨平台9到工件表面的距离，反映出打磨平台9和打磨工具相对于工件的倾角。
优选的，由第一电机2驱动整个打磨末端在水平平面内转动，由第二电机4和第三电机5驱动的第一连杆6和第三连杆14分别通过转动铰链与第二连杆7和第四连杆15相连，进而控制打磨平台9在竖直平面内的平动，同时，第二连杆与打磨平台之间连接的弹性伸缩件8使得安装在打磨平台上的打磨工具12、13可以被动顺应一定弧度的加工表面。第一连杆6与第二连杆7的活动铰接、第三连杆14与第四连杆15的活动铰接，能够配合弹性伸缩件8的伸缩共同实现被动顺应的微小摆动。
优选的，打磨平台上9可以安装平面轮打磨工具12或者百叶轮打磨工具13，以适应不同的打磨要求。
优选的，安装在打磨平台上的第一红外传感器10和第二红外传感器11可以获取打磨平台与打磨表面之间的距离，保证打磨工具与工件保持水平。
优选的，本发明中的弹性伸缩件8只需要能够提供弹性支撑，对工件表面的接触力产生被动适应，从而被动适应工件表面形状即可，因此，弹性伸缩件8还可以设为弹簧或弹簧伸缩杆。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种主-被动顺应打磨末端，其特征在于，包括：第一底板(1)、第一电机(2)、第二底板(3)、第二电机(4)、第三电机(5)、第一连杆(6)、第二连杆(7)、弹性伸缩件(8)、打磨平台(9)、第三连杆(14)以及第四连杆(15)；
第一电机(2)安装在第一底板(1)上，第一电机(2)的输出轴与第二底板(3)固连；第二底板(3)上安装有第二电机(4)和第三电机(5)，第二电机(4)的输出轴与第三电机(5)的输出轴平行，且垂直于第一电机(2)的输出轴；
第二电机(4)的输出轴与第一连杆(6)首端固连，第一连杆(6)的尾端与第二连杆(7)首端铰接，第二连杆(7)的尾端与打磨平台(9)铰接；弹性伸缩件(8)一端铰接于第二连杆(7)上，另一端铰接于打磨平台(9)上；第三电机(5)的输出轴与第三连杆(14)首端固连，第三连杆(14)的尾端与第四连杆(15)首端铰接，第四连杆(15)的尾端与打磨平台(9)铰接；第二连杆(7)、第四连杆(15)、弹性伸缩件(8)位于打磨平台(9)的同一侧，并且第二连杆(7)与打磨平台(9)的铰接点位于第四连杆(15)、弹性伸缩件(8)与打磨平台(9)的铰接点之间。
2.如权利要求1所述的一种主-被动顺应打磨末端，其特征在于，还包括打磨工具(12，13)，打磨平台(9)的另一侧用于可拆卸地安装打磨工具(12，13)，打磨工具(12，13)包括平面轮打磨工具(12)和百叶轮打磨工具(13)中的至少一个。
3.如权利要求2所述的一种主-被动顺应打磨末端，其特征在于，还包括第一红外传感器(10)和第二红外传感器(11)；第一红外传感器(10)和第二红外传感器(11)安装于打磨平台(9)上，且与打磨工具(12，13)位于打磨平台(9)的同侧；第一红外传感器(10)和第二红外传感器(11)用于获取打磨平台(9)与打磨表面之间的距离并反馈至第二电机(4)和第三电机(5)，以组成闭环控制回路，主动控制打磨工具(12，13)的角度。
4.如权利要求3所述的一种主-被动顺应打磨末端，其特征在于，第一红外传感器(10)和第二红外传感器(11)位于打磨工具(12，13)两侧。
5.如权利要求1～4任意一项所述的一种主-被动顺应打磨末端，其特征在于，弹性伸缩件(8)为气动伸缩杆。
6.如权利要求1～4任意一项所述的一种主-被动顺应打磨末端，其特征在于，弹性伸缩件(8)为弹簧。
7.如权利要求1～4任意一项所述的一种主-被动顺应打磨末端，其特征在于，弹性伸缩件(8)为弹簧伸缩杆。
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