CN110962138A - 浮动打磨执行装置及打磨机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浮动打磨执行装置及打磨机器人，包括：安装座，安装座包括固定板及与固定板间隔设置的托座；打磨头，打磨头设置于固定板上；打磨驱动件，打磨驱动件设置于固定板与托座之间并与打磨头驱动连接；及旋转浮动机构，旋转浮动机构包括弹性浮动体、套筒及万向球，套筒的一端与打磨头固定连接，万向球转动嵌套于套筒内并与打磨头相抵，弹性浮动体连接于万向球与托座之间。万向球能够在套筒内朝任意方向转动，使打磨头具备一定自适应角度调整和浮动能力，打磨头能够移动打磨过程中始终紧密贴合各种不平整墙壁，保证打磨效果连续性，墙壁打磨效果更佳光滑平顺，打磨效率更好、打磨质量更好。

Description

浮动打磨执行装置及打磨机器人

技术领域

本发明涉及建筑机器人技术领域，特别是涉及一种浮动打磨执行装置及打磨机器人。

背景技术

在建筑物建造施工过程中，当完成混凝土浇筑、铝模拆除等作业后，室外墙面的铝模拼缝处极易出现的浮浆以及爆点等现象，会影响后续施工工艺的进行，因此就需要对存在该缺陷的墙面进行打磨作业。传统的，外墙面打磨需要工人依附于爬架，在室外进行高空手动作业，劳动强度大同时危险性高。基于此，市面上出现了能够取代人力进行自动或半自动打磨的打磨机器人，虽然能够解决劳动强度大及安全问题，但该现有的打磨机器人的打磨头与电机采用联轴器连接，打磨头的旋转打磨速度有限，打磨效果欠佳，并且当墙面存在连续不平整的斜面或者弧度时，打磨头无法与墙面持续保持贴合接触，无法保证打磨质量光滑平顺，影响打磨效率。

发明内容

基于此，有必要提供一种浮动打磨执行装置及打磨机器人，旨在解决现有技术打磨速度低，无法适应连续不平整墙面，打磨质量差且打磨效率低的问题。

其技术方案如下：

一方面，本申请提供一种浮动打磨执行装置，其包括：

安装座，所述安装座包括固定板及与所述固定板间隔设置的托座；

打磨头，所述打磨头设置于所述固定板上；

打磨驱动件，所述打磨驱动件设置于所述固定板与所述托座之间并与所述打磨头驱动连接；及

旋转浮动机构，所述旋转浮动机构包括弹性浮动体、套筒及万向球，所述套筒的一端与所述打磨头固定连接，所述万向球转动嵌套于所述套筒内并与所述打磨头相抵，所述弹性浮动体连接于所述万向球与所述托座之间。

上述浮动打磨执行装置应用配装于打磨机器人，用于对建筑物的不平整外墙实现自动、连续、高质高效打磨作业。具体而言，安装座为浮动打磨执行装置的承载基体，用于固定打磨头、打磨驱动件以及旋转浮动机构；由于安装座由间隔设置的固定板与托座构成，使得打磨头能够固定在固定板上，打磨驱动件能够设置在固定板与托座之间并与打磨头直接驱动连接，这样可以减少不必要的中间动力传输环节，使打磨头能够进行更高转速旋转打磨，提升打磨效能；此外，由于固定板与托座之间还连接有旋转浮动机构，当打磨头遇见存在斜面或弧面的连续不平整墙壁时，弹性浮动体通过自身形变伸缩，可提供打磨头缓冲和浮动能力，使打磨头可靠顶靠墙壁；并且此时万向球能够在套筒内朝任意方向转动，使打磨头具备一定自适应角度调整和浮动能力，打磨头能够移动打磨过程中始终紧密贴合各种不平整墙壁，保证打磨效果连续性，墙壁打磨效果更佳光滑平顺，打磨效率更好、打磨质量更好。

下面对本申请的技术方案作进一步的说明：

在其中一个实施例中，所述旋转浮动机构的数量为四个，四个所述旋转浮动机构呈矩形布置并均连接于所述固定板与所述托座之间；所述万向球包括球体及与所述球体连接的杆体，所述球体转动嵌套于所述套筒内并与所述打磨头相抵，所述托座包括座体及设置于所述座体上的导向轴，所述杆体与所述导向轴刚性连接，所述弹性浮动体套装于所述导向轴上，且所述弹性浮动体抵压设置于所述套筒与所述座体之间。

在其中一个实施例中，所述球体与所述套筒的内筒壁间隙配合。

在其中一个实施例中，所述旋转浮动机构还包括固定环，所述固定环套装于所述导向轴上，所述弹性浮动体抵压设置于所述固定环与所述座体之间。

在其中一个实施例中，所述浮动打磨执行装置还包括压力传感器，所述座体包括间隔并排设置的第一托板和第二托板，所述导向轴设置于所述第二托板上并滑动贯穿设置于所述第一托板上，所述压力传感器设置于所述第二托板上并与所述第一托板相抵。

在其中一个实施例中，所述浮动打磨执行装置还包括传感器固定座，所述第二托板开设有安装孔，所述压力传感器插置于所述安装孔内，所述传感器固定座设置于所述第二托板上并与所述压力传感器固定。

在其中一个实施例中，所述座体还包括防脱环、设置于所述第一托板上的第一支座及设置于所述第二托板上的第二支座，所述导向轴与所述第一支座以及所述第二支座穿设套接，所述防脱环固设于所述导向轴的端部并位于所述第二托板背离所述第一托板的一侧。

在其中一个实施例中，所述固定板上设置有限位块，所述限位块与所述打磨驱动件连接。

在其中一个实施例中，所述打磨头包括磨盘壳、打磨盘、毛刷和吸尘管，所述打磨盘和所述吸尘管分别设置于所述磨盘壳上，所述毛刷设置于所述磨盘壳上并围设于所述打磨盘的外周，所述打磨盘开设有吸尘孔，所述吸尘孔与所述吸尘管连通。

此外，本申请还提供一种打磨机器人，其包括如上所述的浮动打磨执行装置。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的浮动打磨执行装置的装配结构示意图；

图2为本发明一实施例所述的浮动打磨执行装置的爆炸结构示意图。

附图标记说明：

10、安装座；11、托座；12、固定板；13、导向轴；14、第一托板；15、第二托板；16、防脱环；17、第一支座；18、第二支座；19、限位块；20、打磨头；21、磨盘壳；22、打磨盘；221、吸尘孔；23、毛刷；24、吸尘管；30、打磨驱动件；40、旋转浮动机构；41、弹性浮动体；42、套筒；43、万向球；431、球体；432、杆体；44、固定环；50、压力传感器；60、传感器固定座。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”、“设置于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；一个元件与另一个元件固定连接的具体方式可以通过现有技术实现，在此不再赘述，优选采用螺纹连接的固定方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

本申请要求保护一种打磨机器人，其能够取代传统人力手动打磨作业实现对建筑物外墙自动化无人打磨光整。常规地，打磨机器人包括轨道机构、电控箱、行走机构、升降机构和浮动打磨执行装置20等机构或组件构成。轨道机构用于铺设在建筑物外墙外侧，使浮动打磨执行装置20能够沿墙壁行走。行走机构用于输出水平方向移动动力，升降机构用于输出垂直方向移动动力，两者协同配合可带动浮动打磨执行装置20完成整面墙面的打磨作业。而电控箱则用于与行走机构、升降机构和浮动打磨执行装置20电连接，自动输出指令使各机构协调协同工作。

如图1和图2所示，为本申请一实施例展示的一种浮动打磨执行装置20，其包括：安装座10、打磨头20、打磨驱动件30及旋转浮动机构40。所述安装座10包括固定板12及与所述固定板12间隔设置的托座11；所述打磨头20设置于所述固定板12上；所述打磨驱动件30设置于所述固定板12与所述托座11之间并与所述打磨头20驱动连接；所述旋转浮动机构40包括弹性浮动体41、套筒42及万向球43，所述套筒42的一端与所述打磨头20固定连接，所述万向球43转动嵌套于所述套筒42内并与所述打磨头20相抵，所述弹性浮动体41连接于所述万向球43与所述托座11之间。

实施上述技术方案将具有如下有益效果：上述浮动打磨执行装置20应用配装于打磨机器人，用于对建筑物的不平整外墙实现自动、连续、高质高效打磨作业。具体而言，安装座10为浮动打磨执行装置20的承载基体，用于固定打磨头20、打磨驱动件30以及旋转浮动机构40；由于安装座10由间隔设置的固定板12与托座11构成，使得打磨头20能够固定在固定板12上，打磨驱动件30能够设置在固定板12与托座11之间并与打磨头20直接驱动连接，这样可以减少不必要的中间动力传输环节，使打磨头20能够进行更高转速旋转打磨，提升打磨效能；此外，由于固定板12与托座11之间还连接有旋转浮动机构40，当打磨头20遇见存在斜面或弧面的连续不平整墙壁时，弹性浮动体41通过自身形变伸缩，可提供打磨头20缓冲和浮动能力，使打磨头20可靠顶靠墙壁；并且此时万向球43能够在套筒42内朝任意方向转动，使得打磨头20具备一定自适应角度调整和浮动能力，打磨头20能够移动打磨过程中始终紧密贴合各种不平整墙壁，保证打磨效果连续性，墙壁打磨效果更佳光滑平顺，打磨效率更好、打磨质量更好。

可以理解的，打磨驱动件30可以是但不限于旋转电机、旋转气缸、旋转电缸等，本实施例中打磨驱动件30为旋转电机。组装时，旋转电机能够以卧式姿态安装在固定板12与托座11之间并与打磨头20直接刚性连接，动力输出直达打磨头20，不会存在中间动力传输耗损，使打磨头20能够获得更高的旋转速度，从而提升对墙壁的打磨质量和效率。具体地，旋转电机的动力轴通过磨头固定块与打磨头20固定连接，能够进一步提高连接刚性。

且可以理解的，由于万向球43的外表面的球面，套筒42的内筒壁的平滑连续的弧面，因而万向球43与内筒壁是弧线接触的。这种弧线接触方式可以确保万向球43在套筒42内能够朝任何方向、任何角度旋转滚动且摩擦阻力小，使打磨头20相应进行打磨角度变化和浮动，面对不平整墙壁上具备较强的适应能力，打磨头20能够紧贴前壁而充分参与打磨作业，保证打磨质量和打磨效率。并且，在打磨头20紧贴墙壁移动时，打磨头20始终在进行角度连续变换和连续浮动，能够保证较大区域内墙壁打磨平滑光顺，彻底磨平浮浆以及爆点等毛刺。

在本方案中，弹性浮动件较佳地采用浮动压力弹簧。打磨头20与墙壁接触瞬间及压紧过程中，浮动压力弹簧收缩而提供缓冲及支撑，可防止墙壁和打磨头20受刚性撞击损坏。并且当打磨头20紧贴不同不平整墙壁而发生摆转时，浮动压力弹簧还能够进一步提供浮动能力，并在打磨头20脱离接触墙壁后自动恢复原位。

当然了，需要说明的是，弹性浮动件采用浮动压力弹簧的实施方案并未对本申请保护范围的限定，在其它实施例中，根据实际需要，本领域技术人员也可以采用具有同等或相近形变和浮动能力的部件或结构替换浮动压力弹簧，例如柔性橡胶柱。

此外，所述固定板12上设置有限位块19，所述限位块19与所述打磨驱动件30连接。具体地，限位块19的数量为两个并在固定板12的底面对称间隔布置，限位块19上开设有通孔，通孔内安装紧固螺栓，可锁紧打磨驱动件30，保证打磨驱动件30安装牢固而不发生偏摆和移动，保证动力输出稳定。

请继续参阅图1和图2，较佳地，一实施例中，所述旋转浮动机构40的数量为四个，四个所述旋转浮动机构40呈矩形布置并均连接于所述固定板12与所述托座11之间。呈矩形分布的四个旋转浮动机构40与打磨头20的连接更加均匀，保证打磨头20与墙壁紧贴高速旋转工作时更加稳定。所述万向球43包括球体431及与所述球体431连接的杆体432，所述球体431转动嵌套于所述套筒42内并与所述打磨头20相抵，所述托座11包括座体及设置于所述座体上的导向轴13，所述杆体432与所述导向轴13刚性连接，所述弹性浮动体41套装于所述导向轴13上，且所述弹性浮动体41抵压设置于所述套筒42与所述座体之间。因而万向球43通过杆体432能够与导向轴13可靠连接并与座体固定，由座体提供旋转基点，使得球体431能够在套筒42内万向(任意方向)旋转，保证打磨头20角度调整范围大，方向变化多，对不同平整度的墙壁的适用性更强。

较佳地，所述球体431与所述套筒42的内筒壁间隙配合。如此，球体431可不受或较少受套筒42内筒壁的约束和阻力而具备更大的自由度，万向球43更容易进行角度浮动，适应更多复杂不平整墙面的打磨需要。

请继续参阅图1和图2，进一步地，所述旋转浮动机构40还包括固定环44，所述固定环44套装于所述导向轴13上，所述弹性浮动体41抵压设置于所述固定环44与所述座体之间。如此，固定环44能够防止万向球43从套筒42内脱落掉出。具体而言，本方案中，固定环44为类似于抱箍的结构，不仅安装方便，并且能够适配安装具有不同轴径的导向轴13，或者在导向轴13上滑移来适配不同长度的浮动压力弹簧，适用性强。当然了，在其它实施例中，固定环44也可以是其它结构形式，只要能够限制万向球43从套筒42内脱出即可，都在本申请的保护范围内。

在实际工作中，出于节能降耗的目的，同时避免发生意外安全事故，正常情况下，打磨头20只在与墙壁接触之后在开始旋转打磨。而打磨头20与墙壁的接触紧密程度，也会较大程度影响对墙壁的打磨质量和打磨效率。基于此，在进一步的实施方案中，所述浮动打磨执行装置20还包括与电控箱电连接的压力传感器50，所述座体包括间隔并排设置的第一托板14和第二托板15，所述导向轴13设置于所述第二托板15上并滑动贯穿设置于所述第一托板14上，所述压力传感器50设置于所述第二托板15上并与所述第一托板14相抵。因而随着打磨头20逐渐顶靠压紧墙壁，墙壁施加的反作用压力会通过打磨头20、套筒42传递给固定环44，固定化沿导向轴13滑移而压缩浮动压力弹簧压缩，反作用压力会进一步推动第一托板14靠近第二托板15，与此同时第一托板14对压力传感器50进行挤压，压力传感器50便能够获得实施增大的压力值，并将实时压力值传输回电控箱中。由于电控箱中预存了打磨头20可以正常工作的预设压力值，因而当实时压力值与预设压力值匹配时，电控箱便会输出指令给打磨驱动件30，由打磨驱动件30驱动打磨头20开始旋转对墙壁进行打磨作业。

进一步地，所述浮动打磨执行装置20还包括传感器固定座60，所述第二托板15开设有安装孔，所述压力传感器50插置于所述安装孔内，所述传感器固定座60设置于所述第二托板15上并与所述压力传感器50固定。如此，将压力传感器50嵌装在安装孔内，可有效减少座体的整体厚度，进而减小浮动打磨执行装置20的整体体积，实现小型化、轻薄化设计；之后通过传感器固定座60与压力传感器50连接，可保证压力传感器50安装牢固，保证压力传感器50压力值检测精准。

请继续参阅图1和图2，此外，所述座体还包括防脱环16、设置于所述第一托板14上的第一支座17及设置于所述第二托板15上的第二支座18，所述导向轴13与所述第一支座17以及所述第二支座18穿设套接，所述防脱环16固设于所述导向轴13的端部并位于所述第二托板15背离所述第一托板14的一侧。由于导向轴13为细长杆体432，使第一支座17和第二支座18与导向轴13套接，可加强导向轴13的刚度，对导向轴13起到支撑固定作用。此外，通过在导向轴13的端部安装防脱环16，可防止导向轴13从第二托板15的下方滑脱。

请继续参阅图1和图2，在本方案中，打磨头20为组合体结构，即所述打磨头20包括磨盘壳21、打磨盘22、毛刷23和吸尘管24，从而在长期工作后便于对耗损部件进行更换，而保留完好部件，减少成本支出。所述打磨盘22和所述吸尘管24分别设置于所述磨盘壳21上，所述毛刷23设置于所述磨盘壳21上并围设于所述打磨盘22的外周，所述打磨盘22开设有吸尘孔221，所述吸尘孔221与所述吸尘管24连通。因而在打磨驱动件30的动力驱动下，打磨盘22上的磨棱能够对墙壁实现连续磨削磨平，完成高质高效打磨作业。由于毛刷23外设在打磨盘22外周，因而能够防止打磨过程中产生的粉尘外溢，造成环境污染；与此同时，由于吸尘管24与吸尘装置连接，粉尘便能够通过吸尘孔221吸入吸尘管24并最终进入吸尘装置被滤除掉，这种边打磨边吸尘净化的作业方式，可以有效兼顾作业效率和环境卫生，防止粉尘对设备或工人造成损害。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种浮动打磨执行装置，其特征在于，包括：

安装座，所述安装座包括固定板及与所述固定板间隔设置的托座；

打磨头，所述打磨头设置于所述固定板上；

打磨驱动件，所述打磨驱动件设置于所述固定板与所述托座之间并与所述打磨头驱动连接；及

旋转浮动机构，所述旋转浮动机构包括弹性浮动体、套筒及万向球，所述套筒的一端与所述打磨头固定连接，所述万向球转动嵌套于所述套筒内并与所述打磨头相抵，所述弹性浮动体连接于所述万向球与所述托座之间。

2.根据权利要求1所述的浮动打磨执行装置，其特征在于，所述旋转浮动机构的数量为四个，四个所述旋转浮动机构呈矩形布置并均连接于所述固定板与所述托座之间；所述万向球包括球体及与所述球体连接的杆体，所述球体转动嵌套于所述套筒内并与所述打磨头相抵，所述托座包括座体及设置于所述座体上的导向轴，所述杆体与所述导向轴刚性连接，所述弹性浮动体套装于所述导向轴上，且所述弹性浮动体抵压设置于所述套筒与所述座体之间。

3.根据权利要求2所述的浮动打磨执行装置，其特征在于，所述球体与所述套筒的内筒壁间隙配合。

4.根据权利要求2所述的浮动打磨执行装置，其特征在于，所述旋转浮动机构还包括固定环，所述固定环套装于所述导向轴上，所述弹性浮动体抵压设置于所述固定环与所述座体之间。

5.根据权利要求4所述的浮动打磨执行装置，其特征在于，所述浮动打磨执行装置还包括压力传感器，所述座体包括间隔并排设置的第一托板和第二托板，所述导向轴设置于所述第二托板上并滑动贯穿设置于所述第一托板上，所述压力传感器设置于所述第二托板上并与所述第一托板相抵。

6.根据权利要求5所述的浮动打磨执行装置，其特征在于，所述浮动打磨执行装置还包括传感器固定座，所述第二托板开设有安装孔，所述压力传感器插置于所述安装孔内，所述传感器固定座设置于所述第二托板上并与所述压力传感器固定。

7.根据权利要求6所述的浮动打磨执行装置，其特征在于，所述座体还包括防脱环、设置于所述第一托板上的第一支座及设置于所述第二托板上的第二支座，所述导向轴与所述第一支座以及所述第二支座穿设套接，所述防脱环固设于所述导向轴的端部并位于所述第二托板背离所述第一托板的一侧。

8.根据权利要求1所述的浮动打磨执行装置，其特征在于，所述固定板上设置有限位块，所述限位块与所述打磨驱动件连接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的浮动打磨执行装置，其特征在于，所述打磨头包括磨盘壳、打磨盘、毛刷和吸尘管，所述打磨盘和所述吸尘管分别设置于所述磨盘壳上，所述毛刷设置于所述磨盘壳上并围设于所述打磨盘的外周，所述打磨盘开设有吸尘孔，所述吸尘孔与所述吸尘管连通。

10.一种打磨机器人，其特征在于，包括如上述权利要求1至9任一项所述的浮动打磨执行装置。

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