CN111015461A - 一种打磨机器人柔性作业工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械加工设备技术领域，具体是一种打磨机器人柔性作业工具，包括设置在连接架上用于打磨的打磨器和电磨头、设置在连接架上用于连接支撑的固定块一、固定块二，还包括通过若干组螺栓连接在连接架上用于传递立的力传感装置，通过气缸使得本发明采用气压驱动的方式，气体本身具有柔顺性，获取的方式比较简单以及清洁方便，可大大的节约支出；通过气缸控制阀对气缸内的气压实时进行调节，可以更好地实现机器人打磨作业时对力的把控和调节，具有较好的柔顺性；通过导向装置使得上基座和下基座和行程限位块连接，保证了装置的行程是在0‑25mm之间。

Description

一种打磨机器人柔性作业工具
技术领域
本发明涉及机械加工设备技术领域，具体是一种打磨机器人柔性作业工具。
背景技术
随着社会的发展现在工人的雇佣成本越来越高了，不仅如此，打磨作业的生产环境也是比较恶劣的，所以上个世纪的人工磨削加工逐渐的被工业机器人所替代。这些工业机器人广泛的被应用在处理毛坯零件的去毛刺、倒角和抛光磨削精加工等领域。随着社会的发展工厂对这些工业机器人的要求也在逐渐提高，这些工业机器人正在日益的广泛应用于各种场合，但是许多作业场合要求这些机器人不仅仅是去完成简单的机械化运动，而是要求他们具备差不多和人一样的感知能力和控制能力，这样才能彻底的把人类从那些恶劣的加工作业环境中解放出来，大多数的工业机器人都随着工厂对加工精度的要求越来越高，也就意味着对这些工业机器人的能力要求的越来越高，现在就需要他们能够有一种很好控制力的能力，这样在一些高精度的打磨要求上就可以出色的完成任务，如果这些工业机器人没有这种对力的感知能力不能很好的调节力的大小，那么对于一些精密装配、喷漆等需要与加工环境相接触的加工过程它们就不能很好地完成任务，甚至会损坏零件。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种打磨机器人柔性作业工具。
一种打磨机器人柔性作业工具，包括设置在连接架上用于打磨的打磨器和电磨头、设置在连接架上用于连接支撑的固定块一、固定块二，还包括通过若干组螺栓连接在连接架上用于传递立的力传感装置。
所述的打磨器通过固定块一固定在连接架的右边，所述的打磨器与电磨头同轴装配，所述固定块上设有螺纹孔。
所述的固定块二上固定有力传感装置，所述的力传感装置为压力传感器。
所述的力传感装置包括上基座和下基座、设置在上基座下端面上的气缸连接支架、设置在上基座和下基座之间的导向装置、两端与上基座和下基座均有连接的位移传感器、通过气缸连接支架与导向装置连接的气缸。
所述的导向装置包括设置在下基座上的行程限位块、与行程限位块连接的导向杆、与导向杆配合的滚珠花键、与滚珠花键配合的滚珠花键套筒。
所述的气缸包括气缸腔体、与气缸腔体同轴放置的气缸杆、设置在气缸腔体上的气缸控制阀，所述气缸腔体下端设置有四个通孔。
所述的上基座和下基座之间设置有圆柱形表面光滑且同轴放置的防尘胶套。
所述的下基座上固定有电气比例阀，所述的下基座的下端面上设置有同轴放置且通过螺钉与机械臂连接的法兰接口。
所述的上基座上设置有若干组与连接架连接的螺栓孔。
本发明的有益效果是：通过气缸使得本发明采用气压驱动的方式，气体本身具有柔顺性，获取的方式比较简单以及清洁方便，可大大的节约支出；工人在抛磨作业时，会受到粉尘、高温、噪音类恶劣环境的伤害，本发明有着极好的适应能力，能够把工人从一些危险恶劣的工作环境中替换出来，保证了人的安全性；通过气缸控制阀对气缸内的气压实时进行调节，可以更好地实现机器人打磨作业时对力的把控和调节，具有较好的柔顺性；通过导向装置使得上基座和下基座和行程限位块连接，保证了装置的行程是在0-25mm之间，同时用滚珠花键把行程限位块和滚珠花键套筒连接起来，可达到一方面承担整个装置的扭矩，一方面限制整个装置上下两端的扭转，达到只存在一个自由度的运动，大大的提高了装置的作业精度和质量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的法兰接口结构示意图；
图3为本发明的导向装置立体结构示意图；
图4为本发明的气缸立体结构示意图；
图5为本发明的行程限位块立体结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1至图5所示，一种打磨机器人柔性作业工具，包括设置在连接架7上用于打磨的打磨器4和电磨头6、设置在连接架7上用于连接支撑的固定块一5、固定块二8，还包括通过若干组螺栓连接在连接架7上用于传递立的力传感装置。
所述的装置外部设置有控制器，控制器与气缸控制阀141相连接，控制器为PLC。
所述的打磨器4通过固定块一5固定在连接架7的右边，所述的打磨器4与电磨头6同轴装配，所述固定块5上设有螺纹孔。
通过气缸14使得本发明采用气压驱动的方式，气体本身具有柔顺性，获取的方式比较简单以及清洁方便，可大大的节约支出；工人在抛磨作业时，会受到粉尘、高温、噪音类恶劣环境的伤害，本发明有着极好的适应能力，能够把工人从一些危险恶劣的工作环境中替换出来，保证了人的安全性。
所述的打磨器4在连接架7的右边连接并用螺栓固定，打磨器4不限于电磨机，也可为其他燃料的机器，电磨头可任意更换其他的样式，亦可装砂轮。
所述的固定块二8上固定有力传感装置9，所述的力传感装置9为压力传感器。
通过气缸控制阀141对气缸14内的气压实时进行调节，可以更好地实现机器人打磨作业时对力的把控和调节，具有较好的柔顺性。
所述的力传感装置包括上基座10和下基座1、设置在上基座10下端面上的气缸连接支架11、设置在上基座10和下基座1之间的导向装置12、两端与上基座10和下基座1均有连接的位移传感器13、通过气缸连接支架11与导向装置12连接的气缸14。
所述的导向装置12包括设置在下基座1上的行程限位块124、与行程限位块124连接的导向杆121、与导向杆121配合的滚珠花键122、与滚珠花键122配合的滚珠花键套筒123。
所述的行程限位块124用于限制导向杆121的行程距离。
所述的导向装置12为了保证行程是在0-25mm之间，同时用滚珠花键122把行程限位块124和滚珠花键套筒123连接起来，可达到一方面承担整个装置的扭矩，一方面限制整个装置上下两端的扭转，并用螺栓固定在上基座10上，进而固定在下基座1上，达到只存在一个自由度的运动，大大的提高了装置的作业精度和质量。
所述的气缸14包括气缸腔体142、与气缸腔体142同轴放置的气缸杆143、设置在气缸腔体142上的气缸控制阀141，所述气缸腔体142下端设置有四个通孔。
气缸14不仅仅局限于本发明双作用的往复直线运动气缸，还可用其他的气缸代替，往复运动的气缸、摆动运动的摆动气缸及气爪均可。
所述的上基座10和下基座1之间设置有圆柱形表面光滑且同轴放置的防尘胶套3。
所述的电气比例阀2与上基座10相连。
所述的上基座10通过螺钉固定在下基座1上用于支撑各元器件。
所述的下基座1上固定有电气比例阀2，所述的下基座1的下端面上设置有同轴放置且通过螺钉与机械臂连接的法兰接口15。
所述的上基座10上设置有若干组与连接架7连接的螺栓孔。
所述的连接架7与上基座10相连，周围均匀分布着四个螺栓。
本发明的使用方法：首先在启动前提供给气缸控制阀141一个额定的气压值，该气压进入气缸腔体142后就会把气缸杆143顶出来，由于下基座1和上基座10之间是由气缸14进行连接的，所以在上基座10和下基座1之间就会产生一定的张力，这个张力会为打磨作业过程提供充足的压缩距离，由于受到导向装置12的约束滚珠花键122会使得上基座10和下基座1有且只有一个自由度，当要被加工的工件与电磨头6接触时他们之间会产生一定的接触力，这个接触力就会使得该力反馈装置的上基座10和下基座1之间得到压缩，这个时候实际力传感装置9就会检测出气缸腔体142的气压值，进而反馈到控制系统。当这个接触力过大时、气缸腔体142内里的气压值就会大于之前设定好的气压值，这个时候控制器将会指挥控制阀141打开排气口，通过气管把气缸腔体142内的气体向外排出来减小气缸14内的气压；当这个接触力过小的时候，气压控制阀141就会打开进气口通过气管向气缸腔体142进气增加压力；当这个气压与额定气压达到一个平衡状态时，然后气缸14依靠气缸控制阀141来维持气缸腔体142的压力保持不变，因此工件与电磨头6的接触力也会保持恒定持续输出；此外感知功能的实现，在这个装置中主要是通过位移传感器13返回的位移信号来实现的：在一般情况下，在给出最初的那个力值以后，这个时候认为力反馈装置处于极限满量程状态，也就是位移传感器13的轴131处于最大值状态，当电磨头6接触到外界物体之后便会产生接触力，此时位移传感器13的轴的行程会发生扰动，位移传感器13的位移值肯定是小于最大值，根据这个信息可以认为该装置现在是处于工作状态了；若这个位移一直是处于一个最大值的状态，则可以认为装置此时与外界没有接触。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种打磨机器人柔性作业工具，包括设置在连接架(7)上用于打磨的打磨器(4)和电磨头(6)、设置在连接架(7)上用于连接支撑的固定块一(5)、固定块二(8)，其特征在于：还包括通过若干组螺栓连接在连接架(7)上用于传递立的力传感装置。
2.根据权利要求1所述的一种打磨机器人柔性作业工具，其特征在于：所述的打磨器(4)通过固定块一(5)固定在连接架(7)的右边，所述的打磨器(4)与电磨头(6)同轴装配，所述固定块(5)上设有螺纹孔。
3.根据权利要求1所述的一种打磨机器人柔性作业工具，其特征在于：所述的固定块二(8)上固定有力传感装置(9)，所述的力传感装置(9)为压力传感器。
4.根据权利要求1所述的一种打磨机器人柔性作业工具，其特征在于：所述的力传感装置包括上基座(10)和下基座(1)、设置在上基座(10)下端面上的气缸连接支架(11)、设置在上基座(10)和下基座(1)之间的导向装置(12)、两端与上基座(10)和下基座(1)均有连接的位移传感器(13)、通过气缸连接支架(11)与导向装置(12)连接的气缸(14)。
5.根据权利要求4所述的一种打磨机器人柔性作业工具，其特征在于：所述的导向装置(12)包括设置在下基座(1)上的行程限位块(124)、与行程限位块(123)连接的导向杆(121)、与导向杆(121)配合的滚珠花键(122)、与滚珠花键(122)配合的滚珠花键套筒(123)。
6.根据权利要求4所述的一种打磨机器人柔性作业工具，其特征在于：所述的气缸(14)包括气缸腔体(142)、与气缸腔体(142)同轴放置的气缸杆(143)、设置在气缸腔体(142)上的气缸控制阀(141)，所述气缸腔体(142)下端设置有四个通孔。
7.根据权利要求4所述的一种打磨机器人柔性作业工具，其特征在于：所述的上基座(10)和下基座(1)之间设置有圆柱形表面光滑且同轴放置的防尘胶套(3)。
8.根据权利要求4所述的一种打磨机器人柔性作业工具，其特征在于：所述的下基座(1)上固定有电气比例阀(2)，所述的下基座(1)的下端面上设置有同轴放置且通过螺钉与机械臂连接的法兰接口(15)。
9.根据权利要求4所述的一种打磨机器人柔性作业工具，其特征在于：所述的上基座(10)上设置有若干组与连接架(7)连接的螺栓孔。
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