CN112123123A - 一种机器人末端砂带机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人末端砂带机，包括支座、驱动轮、接触轮、一个以上的张紧轮以及砂带；所述张紧轮安装在所述支座上并与所述支座之间间距可调，所述支座上连接有固定块，所述固定块上连接有一根以上的滑杆，第一滑块和第二滑块滑动安装在一根以上的所述滑杆上，所述第一滑块位于所述第二滑块的外侧，所述接触轮安装在所述第一滑块上，所述第二滑块的面向所述第一滑块的一侧安装有力度传感器，所述力度传感器和所述第一滑块之间连接有浮动弹簧，所述滑杆上套设有缓冲弹簧，且所述缓冲弹簧位于所述固定块和所述第二滑块之间。本发明可以提供接触轮与工件的柔性接触，实现根据接触轮的受力情况变化控制驱动轮的转速，提高磨削效率。

Description

一种机器人末端砂带机

技术领域

本发明涉及砂带机领域，具体地说涉及一种机器人末端砂带机。

背景技术

砂带磨削作为一种柔性加工技术，具有加工效率高，加工表面质量好的特点，被广泛用作材料去除与表面修整。砂带机与机器人配合可以显著扩展其加工灵活性，一种是将砂带机作为独立设备，机器人抓件动作，实现抓件打磨，这种适合小尺寸，易装夹的工件。另一种是将小型的砂带机集成在机器人末端，模仿人的动作完成抓工具打磨，特别适合尺寸大，不易装夹的工件。

目前独立的砂带机市面上型号多，功能齐全，但是和机器人配合的小型砂带机种类少，功能匮乏，主要是将手持砂带机进行改造，装夹在机器人末端，不方便控制力度，工作效率低下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够提供接触轮与工件柔性接触，根据接触轮的受力情况变化控制驱动轮的转速的机器人末端砂带机。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种机器人末端砂带机，包括支座、驱动轮、接触轮、一个以上的张紧轮以及绕设在所述驱动轮、所述接触轮和一个以上的所述张紧轮上的砂带；

所述张紧轮安装在所述支座上并与所述支座之间间距可调，所述支座上连接有固定块，所述固定块上连接有一根以上的滑杆，第一滑块和第二滑块滑动安装在一根以上的所述滑杆上，所述第一滑块位于所述第二滑块的外侧，所述接触轮安装在所述第一滑块上，所述第二滑块的面向所述第一滑块的一侧安装有力度传感器，所述力度传感器和所述第一滑块之间连接有浮动弹簧，所述滑杆上套设有缓冲弹簧，且所述缓冲弹簧位于所述固定块和所述第二滑块之间。

进一步地，还包括两个支撑板和两个限位轴承，两个所述支撑板分别连接在所述第二滑块的两侧，两个所述限位轴承分别安装在两个所述支撑板上并位于所述接触轮的轴向方向两侧。

进一步地，所述支撑板上固定有挡块，所述挡块滑动连接在所述滑杆上并从外侧与所述第一滑块形成限位配合。

进一步地，所述张紧轮设置有两个，且两个所述张紧轮相对布置，所述驱动轮和所述接触轮也相对布置，所述驱动轮、所述接触轮和两个所述张紧轮呈菱形分布。

进一步地，所述张紧轮设置有两个，所述支座上固定有滑轨，其中一个所述张紧轮采用以下结构实现安装在所述支座上并与所述支座之间间距可调：所述滑轨上滑动连接有第一安装架，其中一个所述张紧轮安装在所述第一安装架上，所述支座和所述第二安装架之间连接有气缸；

另一个所述张紧轮采用以下结构实现安装在所述支座上并与所述支座之间间距可调：所述滑轨上滑动连接有第二安装架，另一个所述张紧轮安装在所述第二安装架上，所述支座和另一个所述张紧轮之间连接有张紧弹簧。

进一步地，所述第二安装架上连接有导向杆，所述导向杆滑动穿设在所述支座上。

进一步地，还包括用于驱动所述驱动轮进行转动的动力机构，所述动力机构位于所述砂带内。

进一步地，所述动力机构包括步进电机、与所述步进电机的输出轴连接的主动齿轮、与所述驱动轮连接的从动齿轮，所述主动齿轮与所述从动齿轮相互啮合。

进一步地，还包括底板，所述支座和所述动力机构固定在所述底板的正面，所述底板的背面固定有法兰盘。

进一步地，还包括计算机，所述力度传感器和所述步进电机均与所述计算机连接。

本发明的有益效果体现在：

本发明通过各滑块和滑杆的配合以及浮动弹簧和缓冲弹簧的弹性作用，接触轮可以前后浮动，从而提供接触轮与工件的柔性接触，防止轨迹规划精度不高、不够柔顺造成的磨削面不平整；接触轮两侧设置高度可调的限位轴承可防止过磨；另外，设置的力度传感器可以测量接触轮的受力情况，从而实现根据接触轮的受力情况变化控制驱动轮的转速，当监测到接触轮压力增大时，说明该处所需去除的材料多，此时可增加驱动轮的转速，增加磨削功率，实现基于传感信息的磨削效率自主调控，提高磨削效率，适用于装夹在机器人手臂末端，完成大工件表面的灵活磨削。

附图说明

图1是本发明一实施例的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明一实施例中接触轮和力度传感器等部分的结构示意图。

图4是本发明一实施例中张紧轮和支座等部分的结构示意图。

图5是图1的背面结构示意图。

图6是本发明一实施例中计算机的控制原理图。

附图中各部件的标记为：

1支座、2驱动轮、3接触轮、4张紧轮、5砂带、6固定块、7滑杆、8第一滑块、9第二滑块、10力度传感器、11浮动弹簧、12缓冲弹簧、13支撑板、14限位轴承、15挡块、16滑轨、17第一安装架、18第二安装架、19气缸、20张紧弹簧、21导向杆、22步进电机、23主动齿轮、24从动齿轮、25传动齿轮、26底板、27法兰盘、28计算机、29运动控制卡。

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，“多个”指两个以上。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参见图1至图6。

本发明机器人末端砂带机，包括支座1、驱动轮2、接触轮3、一个以上的张紧轮4以及绕设在所述驱动轮2、所述接触轮3和一个以上的所述张紧轮4上的砂带5；

所述张紧轮4安装在所述支座1上并与所述支座1之间间距可调，所述支座1上连接有固定块6，所述固定块6上连接有一根以上的滑杆7，第一滑块8和第二滑块9滑动安装在一根以上的所述滑杆7上，所述第一滑块8位于所述第二滑块9的外侧，所述接触轮3安装在所述第一滑块8上，所述第二滑块9的面向所述第一滑块8的一侧安装有力度传感器10，所述力度传感器10和所述第一滑块8之间连接有浮动弹簧11，所述滑杆7上套设有缓冲弹簧12，且所述缓冲弹簧12位于所述固定块6和所述第二滑块9之间。

本发明通过各滑块和滑杆的配合以及浮动弹簧和缓冲弹簧的弹性作用，接触轮可以前后浮动，从而提供接触轮与工件的柔性接触，防止轨迹规划精度不高、不够柔顺造成的磨削面不平整，另外，设置的力度传感器可以测量接触轮的受力情况，从而实现根据接触轮的受力情况变化控制驱动轮的转速，当监测到接触轮压力增大时，说明该处所需去除的材料多，此时可增加驱动轮的转速，增加磨削功率，实现基于传感信息的磨削效率自主调控，提高磨削效率。

在一实施例中，还包括用于驱动所述驱动轮2进行转动的动力机构，所述动力机构位于所述砂带5内。除砂带外的所有装置放置在菱形的结构内，接触轮工作空间小，砂带整体长度长，电机和驱动轮处于同一侧，给与机器人更大的自由度。

在一实施例中，所述动力机构包括步进电机22、与所述步进电机22的输出轴连接的主动齿轮23、与所述驱动轮2连接的从动齿轮24，以及与所述主动齿轮23和所述从动齿轮24相互啮合的传动齿轮25。这样设计，步进电机与驱动轮的传动方式为齿轮传动，能够将步进电机与驱动轮置于同一侧，同时充分利用电机效率，缩小机构体积的同时能给机器人更大的运动空间。

在一实施例中，还包括计算机，所述力度传感器10和所述步进电机22均与所述计算机28连接。这样设计，可以通过计算机进行控制，力度传感器与步进电机转速调节流程为：力度传感器(具体可以是压力传感器)感知接触轮压力，传递给计算机，计算机处理判断后输出调节指令给运动控制卡29，运动控制卡将调节指令转换为脉冲信号发送给步进电机，步进电机动作，如调节发送给步进电机的脉冲频率，调节步进电机的转速，实现对步进电机功率的自主控制。

另外，本发明提升磨削效率的可替代方案有：砂带机上的力度传感器感知接触轮受力情况发送给上位机，上位机处理判断后发送指令给机器人，降低轨迹运行速度或提高轨迹运行速度，同样达到提高磨削效率的目的。

在一实施例中，还包括两个支撑板13和两个限位轴承14，两个所述支撑板13分别连接在所述第二滑块9的两侧，两个所述限位轴承14分别安装在两个所述支撑板13上并位于所述接触轮3的轴向方向两侧。这样设置的限位轴承能够防止在平面磨削下发生过磨，而且通过支撑板与第二滑块连接，保证了限位轴承的独立作用，同时保证了传感器测得的力数据只为接触轮受到的压力情况。

优选地，所述限位轴承14可拆卸安装所述支撑板13上。实用性更好。

优选地，所述限位轴承14位置可调地安装所述支撑板13上。这样可以根据需要，改变限位轴承与接触轮之间的距离，调节过磨防护度。

在一实施例中，所述支撑板13上固定有挡块15，所述挡块15滑动连接在所述滑杆7上并从外侧与所述第一滑块8形成限位配合。这样设计，不仅可以增加支撑板的稳定性，而且能够防止接触轮脱落。

在一实施例中，所述张紧轮4设置有两个，且两个所述张紧轮4相对布置，所述驱动轮2和所述接触轮3也相对布置，所述驱动轮2、所述接触轮3和两个所述张紧轮4呈菱形分布。这样设计，够使接触轮有较大的工作区域，同样保证砂带有足够的长度，保证砂带机具有较高的砂带张紧响应速度，恒定的砂带张紧力。

在一实施例中，所述张紧轮4设置有两个，所述支座1上固定有滑轨16，其中一个所述张紧轮4采用以下结构实现安装在所述支座1上并与所述支座1之间间距可调：所述滑轨16上滑动连接有第一安装架17，其中一个所述张紧轮4安装在所述第一安装架17上，所述支座1和其中一个所述张紧轮4之间连接有气缸19；

另一个所述张紧轮4采用以下结构实现安装在所述支座1上并与所述支座1之间间距可调：所述滑轨16上滑动连接有第二安装架18，另一个所述张紧轮4安装在所述第二安装架18上，所述支座1和所述第二安装架18之间连接有张紧弹簧20。

这样设计，两个张紧轮能够增加砂带的长度，并且一个为气缸张紧轮，一个为弹簧张紧轮，气缸+弹簧的结构可以提供更快的张紧力响应速度，能够在保证张紧力恒定的同时，在接触轮前进后退时具有较快的响应速度，尤其是在磨削曲率变化频繁，磨削姿态变化的情况下。

在一实施例中，所述第二安装架18上连接有导向杆21，所述导向杆21滑动穿设在所述支座1上。在第二安装架上设置导向杆与支座滑动配合可以限定第二安装架的移动路径，增加其平衡性和稳定性。

在一实施例中，还包括底板26，所述支座1和所述动力机构固定在所述底板26的正面，所述底板26的背面固定有法兰盘27。这样设计，通过底板可以将所有部件整合在一起，方便通过法兰盘将砂带机装夹在机器人手臂末端。

应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本发明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人末端砂带机，其特征在于：包括支座(1)、驱动轮(2)、接触轮(3)、一个以上的张紧轮(4)以及绕设在所述驱动轮(2)、所述接触轮(3)和一个以上的所述张紧轮(4)上的砂带(5)；

所述张紧轮(4)安装在所述支座(1)上并与所述支座(1)之间间距可调，所述支座(1)上连接有固定块(6)，所述固定块(6)上连接有一根以上的滑杆(7)，第一滑块(8)和第二滑块(9)滑动安装在一根以上的所述滑杆(7)上，所述第一滑块(8)位于所述第二滑块(9)的外侧，所述接触轮(3)安装在所述第一滑块(8)上，所述第二滑块(9)的面向所述第一滑块(8)的一侧安装有力度传感器(10)，所述力度传感器(10)和所述第一滑块(8)之间连接有浮动弹簧(11)，所述滑杆(7)上套设有缓冲弹簧(12)，且所述缓冲弹簧(12)位于所述固定块(6)和所述第二滑块(9)之间。

2.如权利要求1所述的机器人末端砂带机，其特征在于：还包括两个支撑板(13)和两个限位轴承(14)，两个所述支撑板(13)分别连接在所述第二滑块(9)的两侧，两个所述限位轴承(14)分别安装在两个所述支撑板(13)上并位于所述接触轮(3)的轴向方向两侧。

3.如权利要求2所述的机器人末端砂带机，其特征在于：所述支撑板(13)上固定有挡块(15)，所述挡块(15)滑动连接在所述滑杆(7)上并从外侧与所述第一滑块(8)形成限位配合。

4.如权利要求1或2或3所述的机器人末端砂带机，其特征在于：所述张紧轮(4)设置有两个，且两个所述张紧轮(4)相对布置，所述驱动轮(2)和所述接触轮(3)也相对布置，所述驱动轮(2)、所述接触轮(3)和两个所述张紧轮(4)呈菱形分布。

5.如权利要求1或2或3所述的机器人末端砂带机，其特征在于：所述张紧轮(4)设置有两个，所述支座(1)上固定有滑轨(16)，其中一个所述张紧轮(4)采用以下结构实现安装在所述支座(1)上并与所述支座(1)之间间距可调：所述滑轨(16)上滑动连接有第一安装架(17)，其中一个所述张紧轮(4)安装在所述第一安装架(17)上，所述支座(1)和其中一个所述张紧轮(4)之间连接有气缸(19)；

另一个所述张紧轮(4)采用以下结构实现安装在所述支座(1)上并与所述支座(1)之间间距可调：所述滑轨(16)上滑动连接有第二安装架(18)，另一个所述张紧轮(4)安装在所述第二安装架(18)上，所述支座(1)和所述第二安装架(18)之间连接有张紧弹簧(20)。

6.如权利要求5所述的机器人末端砂带机，其特征在于：所述第二安装架(18)上连接有导向杆(21)，所述导向杆(21)滑动穿设在所述支座(1)上。

7.如权利要求1或2或3所述的机器人末端砂带机，其特征在于：还包括用于驱动所述驱动轮(2)进行转动的动力机构，所述动力机构位于所述砂带(5)内。

8.如权利要求7所述的机器人末端砂带机，其特征在于：所述动力机构包括步进电机(22)、与所述步进电机(22)的输出轴连接的主动齿轮(23)、与所述驱动轮(2)连接的从动齿轮(24)，以及与所述主动齿轮(23)和所述从动齿轮(24)相互啮合的传动齿轮(25)。

9.如权利要求8所述的机器人末端砂带机，其特征在于：还包括底板(26)，所述支座(1)和所述动力机构固定在所述底板(26)的正面，所述底板(26)的背面固定有法兰盘(27)。

10.如权利要求8所述的机器人末端砂带机，其特征在于：还包括计算机，所述力度传感器(10)和所述步进电机(22)均与所述计算机连接。

Images