CN111843731A - 一种流道打磨机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种流道打磨机器人，涉及打磨机器领域。该发明提出了一种流道打磨机器人，包含机械臂、驱动装置、压力传感组件及控制器，上述机械臂安装有抛光设备，上述驱动装置与上述机械臂连接，用于带动上述机械臂升降和平移，上述压力传感组件安装于上述机械臂，用于分别感应上述机械臂位于水平方向和高度方向的压力，上述压力传感组件通信连接上述控制器，上述控制器与上述驱动装置控制连接。本发明能够替代手工抛光，解决人工成本高、熟练员工缺失和效率低的问题。

Description

一种流道打磨机器人

技术领域

本发明涉及打磨机器领域，具体而言，涉及一种流道打磨机器人。

背景技术

目前制造业中打磨和抛光，主要还是以手工为主，比如生产模具产品。

手工抛光操作一个最大的缺点就是抛光打磨的稳定性差，特别是模具形状不是常规的立方体，例如变深度的流道凹槽抛光。除此之外，抛光产生的火花、粉尘及噪音严重影响工人的身心健康，人工打磨质量要依照工人经验去判断好坏，而熟练且有经验的抛光打磨工人培养周期长，培养成本高，使得打磨质量难以得到保证。并且，随着抛光打磨加工时间的增加，工人的体力会不断被消耗，精力和体力都不能保持一个很好的状态。由于长时间集中精力从事紧张、重复的劳动，容易发生工伤事故。所以熟练工的缺失，效率低、人工成本的不断抬升及恶劣的工作环境都无形的增加了工艺的成本。

因此，目前需要一种能够替代手工抛光的机器人，其能够对流道凹槽抛光，并且解决人工成本高、熟练员工缺失和效率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流道打磨机器人，其能够替代手工抛光，解决人工成本高、熟练员工缺失和效率低的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种流道打磨机器人，包含机械臂、驱动装置、压力传感组件及控制器，上述机械臂安装有抛光设备，上述驱动装置与上述机械臂连接，用于带动上述机械臂升降和平移，上述压力传感组件安装于上述机械臂，用于分别感应上述机械臂位于水平方向和高度方向的压力，上述压力传感组件通信连接上述控制器，上述控制器与上述驱动装置控制连接。

在本发明的一些实施例中，上述抛光设备设有打磨端，上述打磨端位于上述抛光设备远离上述机械臂的一端。

在本发明的一些实施例中，上述抛光设备包含用于带动上述打磨端转动的转动电机。

在本发明的一些实施例中，上述机械臂包含相互转动连接且依次设置的机械座、第一支撑臂、第二支撑臂和第三支撑臂，上述驱动装置包含第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置，上述第一驱动装置连接上述第一支撑臂的转动控制端，上述第二驱动装置连接上述第二支撑臂的转动控制端，上述第三驱动装置连接上述第三支撑臂的转动控制端，上述抛光设备安装于上述第三支撑臂远离上述第二支撑臂的一端。

在本发明的一些实施例中，上述机械臂包含第一转轴、第二转轴及第三转轴，上述第一支撑臂通过上述第一转轴与上述机械座铰接，上述第二支撑臂通过上述第二转轴与上述第一支撑臂铰接，上述第三支撑臂通过上述第三转轴与上述第二支撑臂铰接，上述第一驱动装置与上述第一转轴连接，上述第二驱动装置与上述第二转轴连接，上述第三驱动装置与上述第三转轴连接。

在本发明的一些实施例中，上述第三支撑臂安装有水平仪，上述水平仪与上述控制器通信连接。

在本发明的一些实施例中，上述压力传感组件连接于上述机械臂与上述抛光设备之间。

在本发明的一些实施例中，上述压力传感组件包含六维力传感器、第一压板和第二压板，上述第一压板与上述机械臂连接，上述六维力传感器连接于上述第一压板和上述第二压板之间，上述第二压板与上述抛光设备连接。

在本发明的一些实施例中，上述压力传感组件的输出经二阶低通滤波器与上述控制器连接。

在本发明的一些实施例中，上述流道打磨机器人包含相互连接的旋转台和转动电机，上述旋转台安装有夹具。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

一种流道打磨机器人，包含机械臂、驱动装置、压力传感组件及控制器，上述机械臂安装有抛光设备，上述驱动装置与上述机械臂连接，用于带动上述机械臂升降和平移，上述压力传感组件安装于上述机械臂，用于分别感应上述机械臂位于水平方向和高度方向的压力，上述压力传感组件通信连接上述控制器，上述控制器与上述驱动装置控制连接

通过机械臂安装有抛光设备，从而利用抛光设备进行工件抛光，通过机械臂操作解决了由于人为因素造成的抛光质量差异大、人工成本高的问题；通过驱动装置与机械臂连接，代替了人工抛光，从而提高了抛光效率；通过驱动装置带动机械臂升降和平移，满足了对工件上的流道凹槽进行抛光；通过压力传感组件安装于机械臂，便于根据压力判断工件的打磨距离和强度，提高了工件的抛光质量；通过压力传感组件感应机械臂位于水平方向和高度方向的压力，从而对工件上的流道底部和内壁施加一定压力进行准确打磨，提高了流道的抛光质量；通过控制器与压力传感组件通信连接，从而利用抛光设备对流道底部和内壁的压力数据对机械臂的动作进行控制，避免抛光时抛光设备移出流道；通过控制器与驱动装置控制连接，提高了机械臂运动的精确度，提高了工件上流道的抛光效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例流道打磨机器人的结构示意图；

图2为本发明实施例流道打磨机器人的第一作用力示意图；

图3为本发明实施例流道打磨机器人的第二作用力示意图。

图标：1-机械座，2-第一支撑臂，3-第二支撑臂，4-第三支撑臂，5-第一转轴，6-第二转轴，7-第三转轴，8-第一压板，9-六维力传感器，10-第二压板，11-抛光设备，12-打磨端，13-工件，14-抛光流道，15-旋转台，16-打磨头。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。

实施例

请参阅图1，图1所示为本申请实施例提供的一种流道打磨机器人的结构示意图。一种流道打磨机器人，包含机械臂、驱动装置、压力传感组件及控制器，上述机械臂安装有抛光设备11，上述驱动装置与上述机械臂连接，用于带动上述机械臂升降和平移，上述压力传感组件安装于上述机械臂，用于分别感应上述机械臂位于水平方向和高度方向的压力，上述压力传感组件通信连接上述控制器，上述控制器与上述驱动装置控制连接。

详细的，机械臂可以一体成型或者包含多个可活动的关节结构。机械臂通过与抛光设备11连接，驱动装置与机械臂连接，驱动装置启动后通过机械臂带动抛光设备11对工件13进行抛光打磨。详细的，驱动装置带动机械臂升降和平移，从而通过机械臂的平移通过机械臂对抛光设备11进行定位，实现抛光设备11对工件13进行抛光，并且在工件13旋转的同时利用机械臂升降高度的变化实现沿着工件13上的螺旋流道长度延伸方向进行抛光，利用机械臂使得抛光设备11分别对工件13的流道底部产生水平方向的第一作用力和流道侧壁产生工件13高度方向上的第二作用力，防止抛光设备11在抛光时滑出工件13的流道外。其中，工件13旋转的工作台可以是任意常规可行的选择，本实施例不作具体限定，驱动装置可以设置成两个，且其中一个驱动装置驱动机械臂的平移、另一个驱动装置驱动机械臂的升降。可选的，当机械臂设置为一体成型时，其中一个驱动装置为带动机械臂升降的伸缩气缸，另一个驱动装置可以通过两个相对的步进电机分别推动机械臂在水平面上往复移动，从而将抛光设备11移动至工件13的安装位置。压力传感组件安装于机械臂，从而利用抛光设备11对工件13的压力，感应机械臂位于水平方向的第一作用力和位于高度方向的第二作用力，高度方向可以是竖直方向上的高度。由于机器人在抛光时，抛光设备11与工件13抵接，可以通过机械臂对抛光设备11的压力感应出抛光设备11对工件13的压力。可选的，压力传感组件可以包含两个，其中一个用于感应机械臂平移时水平方向上的第一作用力，另一个用于感应机械臂升降时高度方向上的第二作用力。控制器可以是PLC可编程控制器，控制器与压力传感组件通信连接可以通过电线或者网络连接实现数据传输，控制器可以安装在机械臂或远程终端上，控制器与驱动装置控制连接可以通过电线或者网络实现控制信号的传输。其中，机械臂及机械臂的关节结构可以是任意常规可行的选择，本实施例不作具体限定。

如图1～图3所示，在本发明的一些实施例中，上述抛光设备11设有打磨端12，上述打磨端12位于上述抛光设备11远离上述机械臂的一端。详细的，抛光设备11的打磨端12位于远离机械臂的一端，打磨端12用于抛光工件13，抛光设备11的打磨端12可以是任意常规可行的选择，本实施例不作具体限定。

如图1～图3所示，在本发明的一些实施例中，上述抛光设备11包含用于带动上述打磨端12转动的转动电机。详细的，通过转动电机带动打磨端12转动，从而对工件13的流道进行打磨抛光，打磨端12可以为杆状，通过端部设置打磨头16进行抛光。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，上述机械臂包含相互转动连接且依次设置的机械座1、第一支撑臂2、第二支撑臂3和第三支撑臂4，上述驱动装置包含第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置，上述第一驱动装置连接上述第一支撑臂2的转动控制端，上述第二驱动装置连接上述第二支撑臂3的转动控制端，上述第三驱动装置连接上述第三支撑臂4的转动控制端，上述抛光设备11安装于上述第三支撑臂4远离上述第二支撑臂3的一端。

详细的，机械座1和第一支撑臂2转动连接，第一支撑臂2远离机械座1的一端和第二支撑臂3转动连接，第二支撑臂3远离第一支撑臂2的一端与第三支撑臂4转动连接。可选的，第一驱动装置可以通过与第一支撑臂2远离机械座1的一端连接，从而带动第一支撑臂2相对于机械座1转动；第二驱动装置可以通过与第二支撑臂3远离第一支撑臂2的一端连接，从而带动第二支撑臂3相对于第一支撑臂2转动；第三驱动装置可以通过与第三支撑臂4远离第二支撑臂3的一端连接，从而带动第三支撑臂4相对于第二支撑臂3转动。抛光设备11安装于第三支撑臂4远离第二支撑臂3的一端，从而在第一支撑臂2转动时，改变抛光设备11的平移大小，通过第二支撑臂3相对第一支撑臂2转动，从而改变抛光设备11的升降高度，通过第三支撑臂4相对第二支撑臂3转动，从而改变抛光设备11的转动角度，使抛光设备11水平设置，将打磨端12的端部垂直于工件13侧壁，从而对工件13侧壁的流道底部进行抛光打磨。其中，控制器分别与第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置控制连接。可选的，上述第三支撑臂4安装有水平仪，上述水平仪与上述控制器通信连接，从而控制器根据水平仪的测量数据控制第三支撑臂4的转向，使第三支撑臂4上的抛光设备11始终水平设置。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，上述机械臂包含第一转轴5、第二转轴6及第三转轴7，上述第一支撑臂2通过上述第一转轴5与上述机械座1铰接，上述第二支撑臂3通过上述第二转轴6与上述第一支撑臂2铰接，上述第三支撑臂4通过上述第三转轴7与上述第二支撑臂3铰接，上述第一驱动装置与上述第一转轴5连接，上述第二驱动装置与上述第二转轴6连接，上述第三驱动装置与上述第三转轴7连接。

可选的，第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置均为转动电机，第一驱动装置与第一转轴5端部连接，从而带动第一转轴5转动，依次类推出第二驱动装置带动第二转轴6转动，第三驱动装置带动第三转轴7转动。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，上述压力传感组件连接于上述机械臂与上述抛光设备11之间。详细的，压力传感组件通过安装在机械臂和抛光设备11之间，从而感应机械臂对抛光设备11的压力。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，上述压力传感组件包含六维力传感器9、第一压板8和第二压板10，上述第一压板8与上述机械臂连接，上述六维力传感器9连接于上述第一压板8和上述第二压板10之间，上述第二压板10与上述抛光设备11连接。

详细的，六维力传感器9用于感应抛光设备11对工件13的压力，其中压力包含在水平方向上的第一作用力以及在高度方向上的第二作用力。当抛光设备11与工件13抵接时，第二压板10对六维力传感器9进行定位，从而第一压板8用于接收机械臂对抛光设备11的压力，从而六维力传感器9感应出抛光设备11对工件13的压力大小。

在本发明的一些实施例中，上述压力传感组件的输出经二阶低通滤波器与上述控制器连接。

详细的，由于二阶低通滤波器能够给过滤压力传感组件接收的不稳定电压信号，从而避免由于不平稳、抖动的影响造成压力测量数据不准确的问题。其中，二阶低通滤波器的电路原理为现有技术，在此不必赘述。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，上述流道打磨机器人包含相互连接的旋转台15和转动电机，上述旋转台15安装有夹具。详细的，旋转台15为圆柱体状。可选的，转动电机安装在机械座1上，旋转台15可以通过轴承转动连接在机械座1上，机械座1底部可以设置万向轮，便于流道打磨机器人在不同场所使用。夹具可以为可选的常规选择，本实施例不做具体限定。

在本发明的一些实施例中，上述控制器控制连接上述转动电机。通过控制器控制转动电机的启动和关闭，以及控制转动电机的正向和反向转动，提高了流道打磨机器人的自动化控制效果。可选的，控制器通过一电机变频器控制转动电机的转速，从而随着抛光设备11在抛光工件13时的高度变化，适应于不同流道的螺距大小。其中，夹具可以为可选的常规选择，本实施例不做具体限定。可选的，控制器通过一显示屏进行控制，显示屏可以安装在机械臂上，也可以利用无线网络连接的远程终端设置。

本实施例流道打磨机器人的工作原理是：使用时，操作员将上面设有抛光流道14的工件13安装在旋转台15的夹具上。如图2所示,操作员利用控制器控制第一驱动装置，从而使得第一支撑臂2转动，从而带动第三支撑臂4朝着工件13前移，并且位于抛光流道14端部的上方或下方。其中，通过控制器输入一个第一目标力，利用六维力传感器9感应出工件13在水平方向上的第一作用力，当第一作用力达到第一目标力时，可以判断出抛光设备11与工件13相互抵接。第一目标力只是为了说明工件13与抛光设备11之间存在相互作用力，本实施例不必说明具体数值。同时，控制器通过第三驱动装置带动第三支撑臂4转动，使得第三支撑臂4上的抛光设备11水平于工件13。并且，如图2所示,通过控制器控制机械臂的第二驱动装置启动，抛光设备11随着第二支撑臂3向上或向下移动，使得抛光设备11的打磨端12落入工件13的抛光流道14内。其中，通过控制器输入一个第二目标力，利用六维力传感器9感应出工件13在高度方向上向下的第二作用力，当第二作用力达到第二目标力时，可以得出抛光设备11与工件13上的流道相互抵接，从而判断出抛光设备11落入抛光流道14内。第二目标力只是为了说明工件13的流道与抛光设备11之间存在相互作用力，本实施例不必说明具体数值。控制器通过旋转台15的转动电机控制旋转转动，并利用抛光设备11的转动电机带动打磨端12转动，随着工件13转动，控制器控制第一驱动装置带动第一支撑臂2转动，从而使抛光设备11由于向上或向下的第二作用力，使得抛光设备11能够随着工件13的高度延伸方向向上或向下移动，进而使得打磨端12一直沿着流道的长度延伸方向进行抛光。可选的，当流道的宽度尺寸改变时，控制器输入流道宽度参数可以通过调节第二驱动装置从而利用第二支撑臂3在流道内上下方向上往复移动从而抛光，进而保持机械臂不会在抛光过程中出现别住、滑出流道的情况。其中，PLC可编程控制器输入各项参数进行控制的内容属于现有技术，本实施例中不做赘述。

综上所述，本申请实施例提供的一种流道打磨机器人，利用机械臂带动利用抛光设备11进行工件13抛光，减少了由于人为因素造成的抛光质量差异大、人工成本高的问题；通过驱动装置与机械臂连接，提高了控制智能化，从而提高了抛光效率；通过驱动装置带动机械臂升降和平移，从而利用抛光设备11升降和平移产生的二维力，对工件13上的流道凹槽进行抛光，防止工件13旋转加工时滑出或卡在流道；通过压力传感组件安装于机械臂，便于根据压力判断工件13的打磨距离和强度，提高了工件13的抛光质量；通过压力传感组件感应机械臂位于水平方向和高度方向的压力，从而对工件13上的流道底部和内壁施加一定压力进行准确打磨，提高了流道的抛光质量；通过控制器与压力传感组件通信连接，从而利用抛光设备11对流道底部和内壁的压力数据对机械臂的运动进行控制；通过控制器与驱动装置控制连接，提高了机械臂运动的精确度和自动化。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种流道打磨机器人，其特征在于，包含机械臂、驱动装置、压力传感组件及控制器，所述机械臂安装有抛光设备，所述驱动装置与所述机械臂连接，用于带动所述机械臂升降和平移，所述压力传感组件安装于所述机械臂，用于分别感应所述机械臂位于水平方向和高度方向的压力，所述压力传感组件通信连接所述控制器，所述控制器与所述驱动装置控制连接。

2.如权利要求1所述的流道打磨机器人，其特征在于，所述抛光设备设有打磨端，所述打磨端位于所述抛光设备远离所述机械臂的一端。

3.如权利要求2所述的流道打磨机器人，其特征在于，所述抛光设备包含用于带动所述打磨端转动的转动电机。

4.如权利要求1所述的流道打磨机器人，其特征在于，所述机械臂包含相互转动连接且依次设置的机械座、第一支撑臂、第二支撑臂和第三支撑臂，所述驱动装置包含第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置，所述第一驱动装置连接所述第一支撑臂的转动控制端，所述第二驱动装置连接所述第二支撑臂的转动控制端，所述第三驱动装置连接所述第三支撑臂的转动控制端，所述抛光设备安装于所述第三支撑臂远离所述第二支撑臂的一端。

5.如权利要求4所述的流道打磨机器人，其特征在于，所述机械臂还包含第一转轴、第二转轴及第三转轴，所述第一支撑臂通过所述第一转轴与所述机械座铰接，所述第二支撑臂通过所述第二转轴与所述第一支撑臂铰接，所述第三支撑臂通过所述第三转轴与所述第二支撑臂铰接，所述第一驱动装置与所述第一转轴连接，所述第二驱动装置与所述第二转轴连接，所述第三驱动装置与所述第三转轴连接。

6.如权利要求4所述的流道打磨机器人，其特征在于，所述第三支撑臂安装有水平仪，所述水平仪与所述控制器通信连接。

7.如权利要求1所述的流道打磨机器人，其特征在于，所述压力传感组件连接于所述机械臂与所述抛光设备之间。

8.如权利要求1所述的流道打磨机器人，其特征在于，所述压力传感组件包含六维力传感器、第一压板和第二压板，所述第一压板与所述机械臂连接，所述六维力传感器连接于所述第一压板和所述第二压板之间，所述第二压板与所述抛光设备连接。

9.如权利要求1所述的流道打磨机器人，其特征在于，所述压力传感组件的输出经二阶低通滤波器与所述控制器连接。

10.如权利要求1所述的流道打磨机器人，其特征在于，包含相互连接的旋转台和转动电机，所述旋转台安装有夹具。

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