CN110328584A - 一种机器人末端砂带机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机器人末端砂带机，包括用于与机器人末端连接的安装法兰，其特征在于：所述安装法兰上横向设置有一具有三个端点的机架，机架的第一端点处竖向设置有一驱动轮，驱动轮与一驱动组件连接，机架的第二端点处横向设置有一张紧缸，张紧缸的输出端竖向设置有张紧轮，机架的第三端点处横向设置有一力传感器，力传感器与一横向布置的恒力执行器的输入端连接，恒力执行器的输出端竖向设置有接触轮，在驱动轮、张紧轮和接触轮外部套设有一砂带。本发明提供了一种机器人末端砂带机，能够利用机器人末端夹持砂带机实现大型、超大型工件的打磨、抛光，同时，能够控制砂带的张紧力，补偿机器人精度误差，实现打磨力的稳定输出。

Description

一种机器人末端砂带机
技术领域
本发明涉及智能打磨领域，特别是涉及一种机器人末端砂带机。
背景技术
我国的工业自动化、智能化技术正快速发展，打磨和抛光设备也在大趋势下不断发展和更新。传统的打磨、抛光设备多为砂带机固定，机器人末端夹持工件在砂带上进行打磨、抛光，这类设备打磨、抛光效率高，但不适于用大型、超大型工件的打磨和抛光。为此，人们设计了另外一种打磨和抛光设备，在机器人末端夹持砂轮机，工件固定进行打磨、抛光，这类设备虽能适于大型、超大型工件的打磨和抛光，但由于砂轮的磨削性能限制，其工作效率低，工作不稳定，容易产生误差并不易补偿。
另外，虽然砂轮、砂带等刀具的性能不断更新和改进很大程度上平衡了上述的矛盾；但是在自动化、智能化发展迅速的今天，刀具性能的提高已无法满足设备高效率、高精度工作的需求；目前机器人末端砂带机的研究较少，还不能够很好地满足打磨、抛光的需求，尤其是大工件、大去除量的打磨、抛光工况。
为此，现有公开号为CN107962481A的中国发明专利公开了《一种全自动机械手砂带机》，包括工业机器人、物料输送架及双带砂带机，所述的物料输送架与双带砂带机分别装设在工业机器人的两侧，所述的双带砂带机包括机架，所述的机架上端两侧分别设置一级砂带机构及位于一级砂带机构下端的二级砂带机构，其特征在于：所述的一级砂带机构和二级砂带机构之间设置三级砂带机构，所述的三级砂带机构包括砂带臂，所述的砂带臂的一端可活动的设置砂轮，另一端固定设置在滑板上，所述的滑板通过设置滑动轨道可活动的设置在机架上，所述的滑板的内侧设置驱动块与第一驱动机构的输出端相连，所述的第一驱动机构的输出端的另一端通过铰接设置在机架上。虽然该发明的砂带机结构简单，自动化程度高，可自动控制砂带与工件的接触，减少工件对砂带的冲击力；但砂带固定于地面，不适于用大型、超大型工件的打磨和抛光。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种机器人末端砂带机，能够利用机器人末端夹持砂带机实现大型、超大型工件的打磨、抛光，同时，能够控制砂带的张紧力，补偿机器人精度误差，实现打磨力的稳定输出。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种机器人末端砂带机，包括用于与机器人末端连接的安装法兰，其特征在于：所述安装法兰上横向设置有一具有三个端点的机架，机架的第一端点处竖向设置有一驱动轮，驱动轮与一驱动组件连接，机架的第二端点处横向设置有一张紧缸，张紧缸的输出端竖向设置有张紧轮，机架的第三端点处横向设置有一力传感器，力传感器与一横向布置的恒力执行器的输入端连接，恒力执行器的输出端竖向设置有接触轮，在驱动轮、张紧轮和接触轮外部套设有一砂带。
作为改进，所述砂带机还包括一视觉单元，该视觉单元包括设置于安装法兰之上的支架座、竖向布置于支架座之上的支架，在支架上端一侧部设置有用于检测工件形貌的主传感器。在打磨过程中，主传感器能够检测目标工件的特征，实现自动打磨。
再改进，所述支架的上端面上周向设置有多个防撞传感器，实现机器人末端砂带机的全方位防撞保护。
再改进，所述机架包括主梁和支梁，主梁的一端连接张紧缸支架，所述张紧缸设置于张紧缸支架之上，主梁的另一端与支梁固定连接，支梁的一端连接驱动轮支架，所述驱动轮设置于驱动轮支架之上，支梁的另一端连接力传感器支架，所述力传感器设置于力传感器支架之上。机架用于对砂带机的主要部件起到支撑作用，安装法兰安装于机架的重心处，从而减小机器人末端的倾覆力矩。
再改进，所述张紧缸的输出端转动连接有张紧轮支架，所述张紧轮设置于张紧轮支架之上，张紧轮支架上设置有将张紧轮支架锁紧于张紧缸输出端之上的第一锁紧件，所述恒力执行器的输出端转动连接有接触轮支架，所述接触轮设置于接触轮支架之上，接触轮支架上设置有将接触轮支架锁紧于恒力执行器输出端的第二锁紧件。张紧轮支架和张紧缸输出端之间的转动连接实现对张紧轮的倾斜角度进行调偏操作，以及接触轮支架和恒力执行器输出端之间的转动连接实现对接触轮的倾斜角度进行调偏操作，这样，通过调节张紧轮和接触轮的角度防止砂带在工作过程中跑偏。
再改进，所述驱动组件包括竖立于安装法兰之上的电主轴支架，电主轴支架的顶部设置有电主轴座，在电主轴座内设置有与驱动轮连接的电主轴。电主轴可提供高转速、大扭矩，并且体积和重量方面相对普通电机具有较大的优势。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明将砂带机安装于机器人末端，使其适用于大型、超大型工件的打磨、抛光，在使用时，通过调节张紧缸伸长的长度来调节砂带的张紧力，在需要更换砂带时，张紧缸缩回，减小张紧力，方便砂带更换，在机器人末端砂带机工作过程中更能保证砂带的张紧力，便于控制砂带打磨、抛光过程中的张紧力，同时，在机器人末端砂带机工作时，力传感器能够测取接触轮上的正压力，如果出现由于机器人的精度不够造成打磨力不稳定的情况，恒力执行器根据力信号响应，来补偿机器人的精度误差，从而实现了打磨力的稳定输出。
附图说明
图1为本发明所提供的机器人末端砂带机整体组成示意图；
图2为本发明所提供的机器人末端砂带机机架结构图；
图3为本发明所提供的机器人末端砂带机电主轴支架结构图；
图4为本发明所提供的机器人末端砂带机传感器及其支架结构图。
其中:1-机器人末端；2-安装法兰；3-机架；4-砂带；5-驱动轮；6-电主轴；7-电主轴支架；8-防撞传感器；9-主传感器；10-接触轮；11-传感器支架；12-张紧轮；13-主梁；15-张紧缸；16-张紧轮支架；17-张紧气缸支架；18-力传感器；19-接触轮支架；20-恒力执行器；21-力传感器支架；22-驱动轮支梁；23-驱动轮支架；24-电主轴座；25-电主轴座支架；26-传感器支架座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至4所示，本实施中的机器人末端砂带机，包括安装法兰2、机架3、驱动轮5、驱动组件、张紧缸15、张紧轮12、力传感器18、恒力执行器20、接触轮10、砂带4、视觉单元、第一锁紧件和第二锁紧件。
其中，安装法兰2用于与机器人末端1连接，机器人末端1为通用机器人的末端，通用机器人的选择需要满足载荷和工作空间等的要求，对于不同型号的机器人，可以设计不同的安装法兰2与机器人法兰相匹配，针对不同的应用场景，还可以设计各类快速装夹机构。安装法兰2上横向设置有一具有三个端点的机架3，机架3的第一端点处竖向设置有一驱动轮5，驱动轮5与一驱动组件连接，机架3的第二端点处横向设置有一张紧缸15，优选地，张紧缸15为张紧气缸，张紧缸15的输出端竖向设置有张紧轮12，机架3的第三端点处横向设置有一力传感器18，力传感器18与一横向布置的恒力执行器20的输入端连接，恒力执行器20的输出端竖向设置有接触轮10，驱动轮5、张紧轮12和接触轮10呈三角形分布，在驱动轮5、张紧轮12和接触轮10外部套设有一砂带4。
如图2所示，机架3是砂带机的关键结构，其决定机器人末端1砂带机的形状，其材质为铸铁，机架3用于对砂带机的主要部件起到支撑作用，安装法兰2安装于机架3的重心处，从而减小机器人末端1的倾覆力矩。具体地，机架3包括主梁13和驱动轮支梁22，主梁13焊接与于安装法2兰上，主梁13的一端连接张紧气缸支架17，张紧缸15横向设置于张紧气缸支架17之上，张紧缸15的输出端设置有张紧轮支架16，张紧轮12竖向设置于张紧轮支架16之上，在使用时，通过调节张紧缸15伸长的长度来调节砂带4的张紧力，设置张紧缸15的目的是在机器人末端1砂带机工作过程中保证砂带4的张紧力，在更换砂带4的时候减小张紧力，方便更换砂带4；主梁13的另一端与驱动轮支梁22固定连接，驱动轮支梁22的一端连接驱动轮支架23，驱动轮5竖向设置于驱动轮支架23之上；驱动轮支梁22的另一端连接力传感器支架21，力传感器18设置于力传感器支架21之上，力传感器18与横向布置的恒力执行器20的输入端连接，恒力执行器20的输出端设置有接触轮支架19，接触轮10竖向设置于接触轮支架19之上，在机器人末端1砂带机工作时，力传感器18测取接触轮10上的正压力，如果由于机器人的精度不够造成打磨力不稳定的情况，恒力执行器20根据力信号响应，来补偿机器人的精度误差。
如图3所示，本发明实施例中驱动组件为砂带机的动力源，驱动组件包括电主轴支架7，整个电主轴支架7材质为钢材，连接处均为焊接而成，电主轴支架7上开有两个槽，保证强度的前提下，减少了电主轴支架7的重量，电主轴支架7一端安装于安装法兰2上，另一端安装着电主轴座支架25，本发明实施例中电主轴座支架25的数量为2个，每个电主轴座支架25上连接有电主轴座24，电主轴座支架25外表面为圆弧形，便于稳定地安装电主轴座24，电主轴座24呈圆环形，电主轴座24外表面安装于电主轴座支架25上，内表面用于固定电主轴6。电主轴6可提供高转速、大扭矩，并且体积和重量方面相对普通电机具有较大的优势，由于电主轴6的转速高，专门设计电主轴支架7对其进行支撑和固定，其稳定性和强度满足电主轴6的要求，此外，对转速和功率要求不高的工况，还可以用普通的电机来代替电主轴6，以降低设备的成本。
另外，如图4所示，视觉单元包括设置于安装法兰2之上的传感器支架座26、竖向布置于传感器支架座26之上的传感器支架11，传感器支架11材质为钢材，传感器支架座26与传感器支架11的连接处为焊接连接，在传感器支架11上端一侧部设置有用于检测工件形貌的主传感器9。在打磨过程中，主传感器9采用激光测量技术，能够检测目标工件的特征，实现自动打磨。进一步地，传感器支架11的上端面上周向设置有多个防撞传感器8，在本发明实施例中，防撞传感器8采用漫反射式光电传感器，防撞传感器8的数量为3个，3个防撞传感器8在圆周方向呈120°夹角布置，实现机器人末端1砂带机的全方位防撞保护。本发明的视觉单元能够使得砂带机安全地执行复杂工况、复杂空间下的工作而不发生碰撞等意外。
此外，张紧缸15的输出端与张紧轮支架16之间转动连接，张紧轮支架16上设置有将张紧轮支架16锁紧于张紧缸15输出端之上的第一锁紧件，恒力执行器50的输出端和接触轮支架19之间转动连接，接触轮支架19上设置有将接触轮支架19锁紧于恒力执行器20输出端的第二锁紧件。张紧轮支架16和张紧缸15输出端之间的转动连接实现对张紧轮12的倾斜角度进行调偏操作，以及接触轮支架19和恒力执行器20输出端之间的转动连接实现对接触轮10的倾斜角度进行调偏操作，这样，通过调节张紧轮12和接触轮10的角度防止砂带在工作过程中跑偏。
综上，本发明将砂带机安装于机器人末端1，使其适用于大型、超大型工件的打磨、抛光，弥补现有机器人夹持工件，砂带机固定的打磨、抛光方式的不足；也与现有机器人夹持砂轮机，工件固定的工况互补，在使用时，通过调节张紧缸15伸长的长度来调节砂带4的张紧力，在需要更换砂带时，张紧缸15缩回，减小张紧力，方便砂带4更换，在机器人末端1砂带机工作过程中更能保证砂带的张紧力，便于控制砂带打磨、抛光过程中的张紧力，同时，在机器人末端1砂带机工作时，力传感器18能够测取接触轮10上的正压力，如果出现由于机器人的精度不够造成打磨力不稳定的情况，恒力执行器20根据力信号响应，来补偿机器人的精度误差，从而实现了打磨力的稳定输出。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种机器人末端砂带机，包括用于与机器人末端(1)连接的安装法兰(2)，其特征在于：所述安装法兰(2)上横向设置有一具有三个端点的机架(3)，机架(3)的第一端点处竖向设置有一驱动轮(5)，驱动轮(5)与一驱动组件连接，机架(3)的第二端点处横向设置有一张紧缸(15)，张紧缸(15)的输出端竖向设置有张紧轮(12)，机架(3)的第三端点处横向设置有一力传感器(18)，力传感器(18)与一横向布置的恒力执行器(20)的输入端连接，恒力执行器(20)的输出端竖向设置有接触轮(10)，在驱动轮(5)、张紧轮(12)和接触轮(10)外部套设有一砂带(4)。
2.根据权利要求1所述的机器人末端砂带机，其特征在于：所述砂带机还包括一视觉单元，该视觉单元包括设置于安装法兰(2)之上的传感器支架座(26)、竖向布置于传感器支架座(26)之上的传感器支架(11)，在传感器支架(11)上端一侧部设置有用于检测工件形貌的主传感器(9)。
3.根据权利要求2所述的机器人末端砂带机，其特征在于：所述传感器支架(11)的上端面上周向设置有多个防撞传感器(8)。
4.根据权利要求1所述的机器人末端砂带机，其特征在于：所述机架(3)包括主梁(13)和驱动轮支梁(22)，主梁(13)的一端连接张紧气缸支架(17)，所述张紧缸(15)设置于张紧气缸支架(17)之上，主梁(13)的另一端与驱动轮支梁(22)固定连接，驱动轮支梁(22)的一端连接驱动轮支架(23)，所述驱动轮(5)设置于驱动轮支架(23)之上，驱动轮支梁(22)的另一端连接力传感器支架(21)，所述力传感器(18)设置于力传感器支架(21)之上。
5.根据权利要求1所述的机器人末端砂带机，其特征在于：所述张紧缸(15)的输出端转动连接有张紧轮支架(16)，所述张紧轮(12)设置于张紧轮支架(16)之上，张紧轮支架(16)上设置有将张紧轮支架(16)锁紧于张紧缸(15)输出端之上的第一锁紧件，所述恒力执行器(20)的输出端转动连接有接触轮支架(19)，所述接触轮(10)设置于接触轮支架(19)之上，接触轮支架(19)上设置有将接触轮支架(19)锁紧于恒力执行器(20)输出端的第二锁紧件。
6.根据权利要求1所述的机器人末端砂带机，其特征在于：所述驱动组件包括竖立于安装法兰(2)之上的电主轴支架(7)，电主轴支架(7)的顶部设置有电主轴座(24)，在电主轴座(24)内设置有与驱动轮(5)连接的电主轴(6)。
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