CN113021158B - 一种用于工业机器人末端的轴向浮动抛光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及非球面光学加工设备领域，具体地说是一种用于工业机器人末端的轴向浮动抛光装置，包括抛光工具头、浮动芯轴、固定套筒、压缩弹簧、驱动装置、保护罩和转接法兰，浮动芯轴可移动地设于固定套筒中，固定套筒固设于保护罩上，保护罩内设有驱动装置，浮动芯轴位于固定套筒外的前端设有抛光工具头，浮动芯轴位于固定套筒内的后部套设有弹簧支架、压缩弹簧和弹簧压圈，且压缩弹簧设于弹簧支架和弹簧压圈之间，驱动装置的动力输出端设有通孔，且浮动芯轴后端插装入所述通孔中，保护罩远离固定套筒一侧设有转接法兰。本发明实现了抛光过程的压力和转速可控，并能与通用的工业机器人快速集成。

Description

一种用于工业机器人末端的轴向浮动抛光装置
技术领域
本发明涉及非球面光学加工设备领域，具体地说是一种用于工业机器人末端的轴向浮动抛光装置。
背景技术
传统的光学非球面抛光都是通过人工手动实现，劳动强度大，抛光效率低。先进的数控抛光设备基本为国外垄断，一台中等口径的设备动辄几百万，投入成本和维护成本巨大。随着社会工业的快速发展，工业机器人已经广泛应用于工业生产中，工业机器人的自由度多，臂展大，而且是成熟的标准化产品，如果采用工业机器人进行非球面光学元件的抛光将是一条高性价比的技术路线。如果利用工业机器人进行非球面抛光，一方面要研发适用于机器人的抛光算法软件，另一方面就是开发适宜工业机器人应用的抛光工具系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于工业机器人末端的轴向浮动抛光装置，实现了抛光过程的压力和转速可控，并能与通用的工业机器人快速集成。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种用于工业机器人末端的轴向浮动抛光装置，包括抛光工具头、浮动芯轴、固定套筒、压缩弹簧、驱动装置、保护罩和转接法兰，浮动芯轴可移动地设于固定套筒中，所述固定套筒固设于所述保护罩上，所述保护罩内设有驱动装置，所述浮动芯轴位于固定套筒外的前端设有抛光工具头，所述浮动芯轴位于固定套筒内的后部套设有弹簧支架、压缩弹簧和弹簧压圈，且所述压缩弹簧设于所述弹簧支架和弹簧压圈之间，所述驱动装置的动力输出端设有通孔，且浮动芯轴后端插装入所述通孔中，所述保护罩远离固定套筒一侧设有转接法兰。
所述固定套筒内壁与所述浮动芯轴之间套设有直线轴承，在所述直线轴承远离抛光工具头一侧的浮动芯轴上设有轴承，在所述轴承远离直线轴承一侧的浮动芯轴上套设有轴承压环和弹簧支架，且所述轴承与所述轴承压环相抵，所述轴承压环置于所述弹簧支架中。
所述弹簧压圈可调整地设于所述固定套筒中，在所述固定套筒侧面开有多个螺纹孔，且所述弹簧压圈位置确定后通过一锁紧螺钉插入相应的螺纹孔内止动定位。
所述弹簧支架远离轴承压环一侧设有凸台，所述弹簧压圈靠近所述弹簧支架也设有凸台，所述压缩弹簧两端分别套装于对应的凸台上。
所述固定套筒前端内部设有油封，所述固定套筒后端设有压圈，且所述压圈与固定套筒的轴肩配合固定所述保护罩。
所述浮动芯轴前端与所述抛光工具头螺纹连接。
所述浮动芯轴后端设有平键与所述驱动装置动力输出端的通孔连接。
本发明的优点与积极效果为：
1、本发明的抛光工具头具有轴向浮动功能，能够自适应和补偿工业机器人执行抛光程序过程中的误差和振动，同时可以实现转速和抛光压力的可控可调。本发明通过调节合适的抛光压力和选择相匹配的自转速度，能够对镜面面形等进行快速抛光和修复，有助于避免塌边、翘边以及低芯、高芯等抛光缺陷。另外由于抛光工具头的自转转速和抛光压力成为了一种定量可控的工艺参数，有助于开展基于工业机器人的确定性抛光工作。
2、本发明具有独立的电气和机械部分，通过转接法兰就可以实现在不同类工业机器人末端安装就位，另外抛光工具头与浮动芯轴螺纹连接，安装和更换时间成本低，可以将任意不具备浮动功能的抛光工具连接于浮动芯轴上，在抛光过程中自动具备浮动的特性，使用灵活方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图，
图2为本发明的使用状态示意图。
其中，1为抛光工具头，2为油封，3为浮动芯轴，4为直线轴承，5为固定套筒，6为轴承，7为轴承压环，8为弹簧支架，9为压圈，10为压缩弹簧，11为弹簧压圈，12为平键，13为保护罩，14为驱动装置，15为转接法兰。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1所示，本发明包括抛光工具头1、浮动芯轴3、固定套筒5、压缩弹簧10、驱动装置14和保护罩13，浮动芯轴3可移动地设于固定套筒5中，所述固定套筒5固设于所述保护罩13上，所述保护罩13内设有驱动装置14，所述浮动芯轴3位于固定套筒5外的前端设有抛光工具头1，所述浮动芯轴3位于固定套筒5内的后部套设有弹簧支架8、压缩弹簧10和弹簧压圈11，且所述压缩弹簧10设于所述弹簧支架8和弹簧压圈11之间，所述浮动芯轴3后端插入所述驱动装置14中，且所述浮动芯轴3通过所述驱动装置14驱动转动。
如图1所示，所述固定套筒5内壁与所述浮动芯轴3之间设有直线轴承4，本实施例中，所述直线轴承4与固定套筒5过盈配合实现固定，在所述直线轴承4远离抛光工具头1一侧的浮动芯轴3上设有轴承6，且所述浮动芯轴3通过所述轴承6支撑实现转动，本实施例中，所述轴承6为深沟球轴承，所述轴承6远离直线轴承4一侧设有轴承压环7和弹簧支架8，且所述轴承6通过所述轴承压环7固定，所述轴承压环7置于所述弹簧支架8中。
如图1所示，所述弹簧支架8远离轴承压环7一侧设有凸台，所述弹簧压圈11靠近所述弹簧支架8一侧也设有凸台，所述压缩弹簧10两端分别套装于对应的凸台上。所述弹簧压圈11可调整地设于所述固定套筒5中，本实施例中，所述弹簧压圈11与所述固定套筒5的内壁间为螺纹连接，所述弹簧压圈11与所述固定套筒5相对转动即可实现位置调整，进而调整所述压缩弹簧10的预紧力，在所述固定套筒5侧面开有多个螺纹孔，待弹簧压圈11位置确定后，可以向相应的螺纹孔内旋进锁紧螺钉用于对弹簧压圈11止动和定位。
如图1所示，所述固定套筒5前端内壁设有油封2保证内部密封，所述固定套筒5后端设有压圈9，且所述压圈9与固定套筒5的轴肩配合固定所述保护罩13并实现密封。
如图1所示，所述浮动芯轴3前端通过螺纹连接方式与所述抛光工具头1连接，所述驱动装置14的动力输出端设有通孔，且所述浮动芯轴3后端插入所述通孔中以实现浮动调整，并且所述浮动芯轴3后端设有平键12与所述驱动装置14连接保证旋转驱动。本实施例中，所述驱动装置14包括电机和减速机，其中电机可采用步进电机或伺服电机，减速机可采用蜗轮蜗杆减速机，变速技术采用比较成熟的控制算法即可，本发明通过改变转速实现对抛光工具头1的转速调节。所述抛光工具头1和驱动装置14均为本领域公知技术。
如图1所示，所述保护罩13远离固定套筒5一侧设有转接法兰15用于与工业机器人连接。
本发明的工作原理为：
如图2所示，本发明使用时通过后侧的转接法兰15安装于工业机器人上，其中驱动装置14驱动浮动芯轴3转动，进而驱动抛光工具头1转动实现打磨作业，抛光过程中浮动芯轴3前端的抛光工具头1接触光学元件后通过轴向的伸缩动作和所述压缩弹簧10的预紧力作用转化为抛光压力，此压力可通过控制弹簧压圈11与弹簧支架8之间的距离进行调整。另外抛光环境通常会充满水汽和悬浮颗粒，本发明在固定套筒5前端设有油封2、后端设有压圈9保证固定套筒5内部密封，另外在驱动装置14外侧设有保护罩13避免水汽和悬浮颗粒进入，这些都可以有效隔离环境中的不利因素，保证抛光装置运转稳定。

Claims (4)

1.一种用于工业机器人末端的轴向浮动抛光装置，其特征在于：包括抛光工具头(1)、浮动芯轴(3)、固定套筒(5)、压缩弹簧(10)、驱动装置(14)、保护罩(13)和转接法兰(15)，浮动芯轴(3)可移动地设于固定套筒(5)中，所述固定套筒(5)固设于所述保护罩(13)上，所述保护罩(13)内设有驱动装置(14)，所述浮动芯轴(3)位于固定套筒(5)外的前端设有抛光工具头(1)，所述浮动芯轴(3)位于固定套筒(5)内的后部套设有弹簧支架(8)、压缩弹簧(10)和弹簧压圈(11)，且所述压缩弹簧(10)设于所述弹簧支架(8)和弹簧压圈(11)之间，所述驱动装置(14)的动力输出端设有通孔，且浮动芯轴(3)后端插装入所述通孔中，所述浮动芯轴(3)通过所述驱动装置(14)驱动转动，所述保护罩(13)远离固定套筒(5)一侧设有转接法兰(15)；
所述固定套筒(5)内壁与所述浮动芯轴(3)之间设有直线轴承(4)，在所述直线轴承(4)远离抛光工具头(1)一侧的浮动芯轴(3)上套设有轴承(6)，在所述轴承(6)远离直线轴承(4)一侧的浮动芯轴(3)上套设有轴承压环(7)和弹簧支架(8)，且所述轴承(6)与所述轴承压环(7)相抵，所述轴承压环(7)置于所述弹簧支架(8)中；
所述弹簧压圈(11)设于所述固定套筒(5)中，且所述弹簧压圈(11)与所述固定套筒(5)的内壁间为螺纹连接，在所述固定套筒(5)侧面开有多个螺纹孔，且所述弹簧压圈(11)位置确定后通过一锁紧螺钉插入相应的螺纹孔内止动定位；
所述浮动芯轴(3)后端设有平键(12)与所述驱动装置(14)动力输出端的通孔连接。
2.根据权利要求1所述的用于工业机器人末端的轴向浮动抛光装置，其特征在于：所述弹簧支架(8)远离轴承压环(7)一侧设有凸台，所述弹簧压圈(11)靠近所述弹簧支架(8)也设有凸台，所述压缩弹簧(10)两端分别套装于对应的凸台上。
3.根据权利要求1所述的用于工业机器人末端的轴向浮动抛光装置，其特征在于：所述固定套筒(5)前端内部设有油封(2)，所述固定套筒(5)后端设有压圈(9)，且所述压圈(9)与固定套筒(5)的轴肩配合固定所述保护罩(13)。
4.根据权利要求1所述的用于工业机器人末端的轴向浮动抛光装置，其特征在于：所述浮动芯轴(3)前端与所述抛光工具头(1)螺纹连接。
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