CN113305715A - 一种机器人用模具抛光装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人用模具抛光装置，包括：连接组件设于机器人末端；电主轴设于连接组件的一侧；升降机构设于连接组件的另一侧；径向浮动气动主轴与升降机构固定连接；其中，电主轴和径向浮动气动主轴均包括刀柄接口；打磨刀具与电主轴和/或径向浮动气动主轴的刀柄接口相匹配；刀库具备刀架，刀架与打磨刀具相匹配。该装置通过电主轴驱动打磨刀具对模具进行抛光，通过径向浮动气动主轴，对模具侧壁进行抛光；电主轴和径向浮动气动主轴配备有刀柄接口，实现自动换刀。

Description

一种机器人用模具抛光装置

技术领域

本发明涉及机器人打磨技术领域，具体涉及一种机器人用模具抛光装置。

背景技术

在汽车制造业中，模具的应用非常广泛。模具经过铣削加工后，表面通常会留下很深的刀痕，目前模具抛光仍以手动抛光为主，这种方式存在诸多缺点，不仅生产效率很低且抛光质量难以稳定，而且工作环境恶劣，严重影响打磨工人的身体健康。因此，采用工业机器人对模具抛光的应用需求越来越多。由于工业机器人重复定位精度较低，无法保证抛光刀具作用在模具上的力大小一致，通常的做法是采用恒力控制装置来保持恒定的抛光力，确保模具表面抛光的一致性。

中国发明专利(CN 108907905 A)提供了一种用于汽车轮毂铸造模具的机器人打磨抛光方法及装置，包括工业机器人、末端抛光装置、轮毂铸造模具、气动轮毂夹具、带分度的旋转工作台、液压升降台；变频器控制末端抛光装置中的电主轴旋转，带动抛光刀具抛光轮毂下模，抛光刀具和电主轴通过末端快换装置连接在工业机器人末端法兰上，通过引入压力传感器，保证抛光力恒定从而提高抛光质量。

上述提到的汽车轮毂铸造模模具的机器人打磨抛光方法及装置，虽然能通过压力传感器保证轴向浮动力恒定，对模具表面进行抛光，但无法实现径向浮动力可调，不能保证抛光刀具与模具侧壁之间最大程度的接触。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，旨在提供一种。

具体技术方案如下：

一种机器人用模具抛光装置，主要包括：连接组件，所述连接组件设于机器人末端；

电主轴，所述电主轴设于所述连接组件的一侧；

升降机构，所述升降机构设于所述连接组件的另一侧；

径向浮动气动主轴，所述径向浮动气动主轴与所述升降机构固定连接；其中，所述电主轴和所述径向浮动气动主轴均包括刀柄接口；

打磨刀具，所述打磨刀具与所述电主轴和/或所述径向浮动气动主轴的所述刀柄接口相匹配；

刀库，所述刀库具备刀架，所述刀架与所述打磨刀具相匹配。

上述的一种机器人用模具抛光装置中，还具有这样的特征，所述打磨刀具包括：与所述刀柄接口相匹配的刀柄、与所述刀柄连接的第一筒夹、与所述第一筒夹连接的打磨组件、以及固定于所述打磨组件一端的打磨头。

上述的一种机器人用模具抛光装置中，还具有这样的特征，所述打磨组件为径向浮动工具，所述径向浮动工具包括：调节件、筒结构、齿套、顶杆、第一弹簧、圆头销、齿轮、转杆、端盖和第二筒夹；

所述筒结构包括同轴连接的细轴筒和筒身，所述细轴筒与所述第一筒夹连接，所述调节件位于所述细轴筒内部并与所述细轴筒螺纹连接；

所述顶杆一端位于所述细轴筒内，并与所述调节件相抵，所述顶杆另一端位于所述筒身内，并与位于所述筒身内的第一弹簧相抵；

所述圆头销包括轴连接的销轴和圆头部，所述销轴伸入所述第一弹簧内，所述圆头部朝向所述销轴的一端设置有法兰端面，所述第一弹簧与所述法兰端面相抵；

所述齿套设置于所述筒身内并与所述筒身固定连接，所述齿轮的齿轮轴一端设置为圆球面，所述圆头部设置有一内凹槽，所述圆球面位于所述内凹槽内并与所述内凹槽相配合，所述齿轮外周与所述齿套内周相啮合；

所述齿轮轴的另一端与所述转杆相连接，所述端盖套设在所述转杆上，并与所述筒身固定连接，所述端盖内部与所述齿套轴向相抵，所述转杆伸出所述端盖并与第二筒夹连接，所述第二筒夹与所述打磨头连接；

其中，所述齿轮轴在所述齿轮上偏心设置。

4.根据权利要求2所述的机器人用模具抛光装置，其特征在于，所述打磨组件为轴向浮动工具，所述轴向浮动工具包括：套体、第二弹簧、套筒和夹头；

所述套体包括顺序轴连接的连接柱、凸环和主体，所述第二弹簧套设在所述主体上，所述套筒套设在所述主体远离所述凸环的一端并与所述第二弹簧相抵，所述套筒上设置有长形孔，所述长形孔内设置有连接件，所述连接件固定在所述主体上，所述夹头与所述套筒背离所述第二弹簧的一端连接；

其中，所述套体与所述第一筒夹连接，所述夹头与所述打磨头连接。

上述的一种机器人用模具抛光装置中，还具有这样的特征，所述打磨刀具还包括万向型角度头，所述万向型角度头一端与所述电主轴连接，另一端与所述第一筒夹连接。

上述的一种机器人用模具抛光装置中，还具有这样的特征，所述打磨头为圆柱型打磨头、锥型打磨头、T型打磨头或者球型打磨头中的一个。

上述的一种机器人用模具抛光装置中，还具有这样的特征，所述刀架上设置有若干个刀夹，所述刀夹与所述打磨刀工具相匹配。

上述的一种机器人用模具抛光装置中，还具有这样的特征，所述连接组件包括连接法兰、第一抱箍板和第二抱箍板；

所述连接法兰装设在所述机器人末端，所述第一抱箍板装设在所述连接法兰的一侧，所述第二抱箍板与所述第一抱箍板从所述电主轴的两侧形成抱箍结构，以固定所述电主轴；

所述升降机构包括安装板、气缸、直线导轨和安装块，所述安装板一侧固定在所述连接法兰的另一侧，所述直线导轨固定在所述安装板的另一侧，所述气缸固定在所述安装板的另一侧，并与所述安装块固定连接，所述安装块与所述直线导轨滑动连接，所述径向浮动气动主轴一侧固定在所述安装块上。

上述技术方案的积极效果是：

本发明提供的一种机器人用模具抛光装置，通过电主轴驱动打磨刀具对模具进行抛光，通过径向浮动气动主轴，对模具侧壁进行抛光；电主轴和径向浮动气动主轴配备有刀柄接口，实现自动换刀。

附图说明

图1为本发明提供的机器人用模具抛光装置的整体结构示意图；

图2为本发明提供的机器人用模具抛光装置的局部爆炸结构示意图；

图3为本发明提供的刀库的结构示意图；

图4为本发明一实施方式提供的打磨刀具的结构示意图；

图5为本发明一实施方式提供的打磨刀具的结构示意图；

图6为本发明提供的径向浮动工具的剖视结构示意图；

图7为本发明提供的径向浮动工具的爆炸结构示意图；

图8为本发明提供的轴向浮动工具的结构示意图。

附图中：1、机器人；2、连接组件；21、连接法兰；22、第一抱箍板；23、第二抱箍板；3、电主轴；4、升降机构；41、安装板；42、气缸；43、直线导轨；44、安装块；5、径向浮动气动主轴；6、打磨刀具；61、刀柄；62、第一筒夹；63、打磨组件；631、径向浮动工具；6311、调节件；6312、筒结构；6313、齿套；6314、顶杆；6315、第一弹簧；6316、圆头销；6317、转杆；6318、端盖；6319、齿轮；632、轴向浮动工具；6321、套体；6322、第二弹簧；6323、套筒；6324、夹头；6325、防护壳；64、打磨头；65、第二筒夹；66、万向型角度头；7、刀库；71、刀架；711、刀夹；81、紧固件；82、连接件；83、连接抱箍；84、垫片；a、细轴筒；b、筒身；c、销轴；d、圆头部；e、法兰端面；f、连接柱；g、凸环；h、主体；i、长形孔；j、齿轮轴。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1至图8，图1为本发明提供的机器人用模具抛光装置的整体结构示意图；图2为本发明提供的机器人用模具抛光装置的局部爆炸结构示意图；

图3为本发明提供的刀库的结构示意图；图4为本发明提供的打磨刀具的第一结构示意图；图5为本发明提供的打磨刀具的第二结构示意图；图6为本发明提供的径向浮动工具的剖视结构示意图；图7为本发明提供的径向浮动工具的爆炸结构示意图；图8为本发明提供的轴向浮动工具的结构示意图。

本发明公开了一种机器人用模具抛光装置，该装置包括：连接组件2、电主轴3、升降机构4、径向浮动气动主轴5、打磨刀具6和刀库7。

连接组件2设于机器人1末端，电主轴3设于连接组件2的一侧，升降机构4设于连接组件2的另一侧。

具体地，连接组件2包括：连接法兰21、第一抱箍板22和第二抱箍板23；连接法兰21装设在机器人1末端，第一抱箍板22装设在连接法兰21的一侧，第二抱箍板23与第一抱箍板22从电主轴3的两侧形成抱箍结构，以固定电主轴3。电主轴3的下端设置有刀柄接口，刀柄接口处安装打磨刀具6，以实现打磨，打磨刀具6与电主轴3的刀柄接口相匹配。

升降机构4包括安装板41、气缸42、直线导轨43和安装块44，安装板41一侧固定在连接法兰21的另一侧，直线导轨43固定在安装板41的另一侧，气缸42固定在安装板41的另一侧，并与安装块44固定连接，安装块44与直线导轨43滑动连接，径向浮动气动主轴5一侧固定在安装块44上。

径向浮动气动主轴5与升降机构4固定连接。

具体地，径向浮动气动主轴5设置在升降机构4的下端。径向浮动气动主轴5的下端设置有刀柄接口，刀柄接口处安装打磨刀具6，打磨刀具6与径向浮动气动主轴5的刀柄接口相匹配，在本实施例中，通过径向浮动气动主轴5的设置可以实现打磨刀具6的径向浮动，可选地，径向浮动气动主轴5可以采用现有技术，直接进行采购，此处不予赘述。例如，本实施例中采用的径向浮动气动主轴5径向浮动±4度，浮动力3-60N，浮动力的大小通过调节气源压力实现，最高转速5000min-1，配备刀柄接口，实现自动换刀。

可选地，打磨刀具6包括：与刀柄接口相匹配的刀柄61、与刀柄61连接的第一筒夹62、以及固定于第一筒夹62一端的打磨头64。

优选地，设置在径向浮动气动主轴的下端的打磨刀具6包括：与刀柄接口相匹配的刀柄61、与刀柄61连接的第一筒夹62、以及固定于第一筒夹62一端的打磨头64。优选地，此处的打磨头64为T型打磨头或者球型打磨头，对模具侧壁进行抛光。

优选地，设置在电主轴3的下端的打磨刀具6包括：与刀柄接口相匹配的刀柄61、与刀柄61连接的第一筒夹62、与第一筒夹62连接的打磨组件63、以及固定于打磨组件63一端的打磨头64。

可选地，打磨头64为圆柱型打磨头、锥型打磨头、T型打磨头或者球型打磨头中的一个。

可选地，在一个实施方式中，打磨组件63为径向浮动工具631，径向浮动工具631包括：调节件6311、筒结构6312、齿套6313、顶杆6314、第一弹簧6315、圆头销6316、齿轮6319、转杆6317、端盖6318和第二筒夹6319。

筒结构6312包括同轴连接的细轴筒a和筒身b，细轴筒a与第一筒夹65连接，调节件6311位于细轴筒a内部并与细轴筒a螺纹连接；

具体地，细轴筒a伸入第一筒夹62内与第一筒夹62实现连接。可选地，调节件6311为螺钉。

具体地，细轴筒a和筒身b整体为阶梯轴，内部设置有阶梯孔以及阶梯面。

顶杆6314一端位于细轴筒a内，并与调节件6311相抵，顶杆6314另一端位于筒身b内，并与位于筒身b内的第一弹簧6315相抵。具体地，顶杆6314整体为T字形，包括细轴端和法兰端，细轴端与螺钉相抵，法兰端一侧与阶梯面相抵，另一侧与第一弹簧6315相抵。

圆头销6316包括轴连接的销轴c和圆头部d，销轴c伸入第一弹簧6315内，圆头部d朝向销轴c的一端设置有法兰端面e，第一弹簧6315与法兰端面e相抵。

齿套6313设置于筒身b内并与筒身b固定连接。可选地，在本实施例中，齿套6313与筒身b通过紧固件81固定连接。

齿轮6319的齿轮轴j一端设置为圆球面，相应地，圆头销6316的圆头部d设置有一内凹槽，圆球面位于内凹槽内并与内凹槽相配合，齿轮6319外周与齿套6313内周相啮合。其中，齿轮轴j在齿轮6319上偏心设置。

齿轮轴j的另一端与转杆6317相连接，端盖6318套设在转杆6317上，并与筒身b固定连接，端盖6318内部与齿套6313轴向相抵，转杆6317伸出端盖6318并与第二筒夹65连接，第二筒夹65与打磨头64连接。

进一步地，在端盖6318与齿轮6319之间还设置有垫片84。

在本实施方式中，通过旋转调节件6311例如螺钉，使其带动顶杆6314沿轴线方向直线运动，顶杆6314直线运动的过程中，实现力传递，圆头销6316给到齿轮轴j一个轴向力，齿轮轴j带动齿轮6319沿着齿套6313一边旋转一边沿轴线方向直线运动，由于齿轮轴j在齿轮6319上偏心设置，因此，可以使得齿轮轴j在径向方向做微小的浮动。例如，在本实施例中，径向浮动工具631在径向上有最大5度的浮动角度，最高转速8000min-1，通过第二筒夹65可夹持直径1-7mm的打磨头64。

优选地，本实施例方式中的打磨刀具6设置在电主轴3下方的刀柄接口上。

优选地，本实施例方式中的打磨头64采用T型打磨头或者球型打磨头对模具侧壁进行抛光打磨。

可选地，在一个实施方式中，打磨组件63为轴向浮动工具632，轴向浮动工具632包括：套体6321、第二弹簧6322、套筒6323和夹头6324；

套体6321包括顺序轴连接的连接柱f、凸环g和主体h，第二弹簧6322套设在主体h上，套筒6323套设在主体h远离凸环g的一端并与第二弹簧6322相抵，套筒6323侧壁设置有长形孔i，长形孔i内设置有连接件82，连接件82固定在主体h上，夹头6324与套筒6323背离第二弹簧6322的一端连接；

其中，套体6321与第一筒夹62连接，夹头6324与打磨头64连接。

进一步地，轴向浮动工具632还包括防护壳6325，套体6321、第二弹簧6322以及套筒6323设置在防护壳6325内，防护壳6325起到防护作用。

在本实施方式中，通过更换第二弹簧6322的方式调整轴向浮动力，浮动力范围10-30N，最高转速8000min-1，通过螺钉可夹持直径3mm、6mm抛光耗材。

优选地，本实施例方式中的打磨刀具6设置在电主轴3下方的刀柄接口上。

优选地，本实施例方式中的打磨头64采用圆柱型打磨头或者锥型打磨头，对模具表面进行抛光打磨。

可选地，在一个实施方式中，本实施例在前述设置有轴向浮动工具632的实施例基础上，打磨刀具6还包括万向型角度头66，万向型角度头66一端与电主轴3连接，另一端与第一筒夹62连接。优选地，本实施例方式中的打磨刀具6设置在电主轴3下方的刀柄接口上。

具体地，万向型角度头66可以采用现有技术，直接采购，具体结构此处不予赘述。例如本实施例中采用的一个型号为BT30/40/50，万向型角度头66加工角度可在0-120度之间任意调节，输出端最高转速4000min-1。

可选地，电主轴3上箍设有连接抱箍83，连接抱箍83设置有第一定位部例如定位孔，相应地，万向型角度头66上设置有第二定位部例如定位销，连接抱箍83的第一定位部与万向型角度头66上的第二定位部配合，限制万向型角度头本体转动，保证只有末端输出转动。

优选地，本实施例方式中的打磨刀具6采用圆柱型打磨头、锥型打磨头对模具侧壁进行抛光打磨。

刀库7具备刀架71，刀架71与打磨刀具6相匹配。刀库7用于放置相同或者不同的打磨刀具6，进一步地，刀架71上设置有若干个刀夹711，刀夹711与打磨刀工具6相匹配。

本发明中提供的机器人用模具抛光装置，轴向浮动工具632的设置可以实现轴向力可调，径向浮动工具631的设置可以实现径向力浮动力可调，保证抛光刀具与模具之间最大程度的接触，进行高品质的抛光；通过电主轴3驱动轴向浮动工具632对模具表面进行抛光，通过电主轴3驱动径向浮动工具631对模具侧壁进行抛光，通过电主轴3驱动万向型角度头66对模具侧壁进行抛光，使用万向型角度头66能够提高机器人抛光区域，使得机器人抛光动作更加灵活；通过径向浮动气动主轴5，对模具侧壁进行抛光；电主轴3和径向浮动气动主轴5配备有刀柄接口，实现自动换刀。

以上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本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 (8)

1.一种机器人用模具抛光装置，其特征在于，包括：

连接组件，所述连接组件设于机器人末端；

电主轴，所述电主轴设于所述连接组件的一侧；

升降机构，所述升降机构设于所述连接组件的另一侧；

径向浮动气动主轴，所述径向浮动气动主轴与所述升降机构固定连接；其中，所述电主轴和所述径向浮动气动主轴均包括刀柄接口；

打磨刀具，所述打磨刀具与所述电主轴和/或所述径向浮动气动主轴的所述刀柄接口相匹配；

刀库，所述刀库具备刀架，所述刀架与所述打磨刀具相匹配。

2.根据权利要求1所述的机器人用模具抛光装置，其特征在于，所述打磨刀具包括：与所述刀柄接口相匹配的刀柄、与所述刀柄连接的第一筒夹、与所述第一筒夹连接的打磨组件、以及固定于所述打磨组件一端的打磨头。

3.根据权利要求2所述的机器人用模具抛光装置，其特征在于，所述打磨组件为径向浮动工具，所述径向浮动工具包括：调节件、筒结构、齿套、顶杆、第一弹簧、圆头销、齿轮、转杆、端盖和第二筒夹；

所述筒结构包括同轴连接的细轴筒和筒身，所述细轴筒与所述第一筒夹连接，所述调节件位于所述细轴筒内部并与所述细轴筒螺纹连接；

所述顶杆一端位于所述细轴筒内，并与所述调节件相抵，所述顶杆另一端位于所述筒身内，并与位于所述筒身内的第一弹簧相抵；

所述圆头销包括轴连接的销轴和圆头部，所述销轴伸入所述第一弹簧内，所述圆头部朝向所述销轴的一端设置有法兰端面，所述第一弹簧与所述法兰端面相抵；

所述齿套设置于所述筒身内并与所述筒身固定连接，所述齿轮的齿轮轴一端设置为圆球面，所述圆头部设置有一内凹槽，所述圆球面位于所述内凹槽内并与所述内凹槽相配合，所述齿轮外周与所述齿套内周相啮合；

所述齿轮轴的另一端与所述转杆相连接，所述端盖套设在所述转杆上，并与所述筒身固定连接，所述端盖内部与所述齿套轴向相抵，所述转杆伸出所述端盖并与第二筒夹连接，所述第二筒夹与所述打磨头连接；

其中，所述齿轮轴在所述齿轮上偏心设置。

4.根据权利要求2所述的机器人用模具抛光装置，其特征在于，所述打磨组件为轴向浮动工具，所述轴向浮动工具包括：套体、第二弹簧、套筒和夹头；

所述套体包括顺序轴连接的连接柱、凸环和主体，所述第二弹簧套设在所述主体上，所述套筒套设在所述主体远离所述凸环的一端并与所述第二弹簧相抵，所述套筒上设置有长形孔，所述长形孔内设置有连接件，所述连接件固定在所述主体上，所述夹头与所述套筒背离所述第二弹簧的一端连接；

其中，所述套体与所述第一筒夹连接，所述夹头与所述打磨头连接。

5.根据权利要求4所述的机器人用模具抛光装置，其特征在于，所述打磨刀具还包括万向型角度头，所述万向型角度头一端与所述电主轴连接，另一端与所述第一筒夹连接。

6.根据权利要求2所述的机器人用模具抛光装置，其特征在于，所述打磨头为圆柱型打磨头、锥型打磨头、T型打磨头或者球型打磨头中的一个。

7.根据权利要求1至6任一项所述的机器人用模具抛光装置，其特征在于，

所述刀架上设置有若干个刀夹，所述刀夹与所述打磨刀工具相匹配。

8.根据权利要求1至6任一项所述的机器人用模具抛光装置，其特征在于，所述连接组件包括连接法兰、第一抱箍板和第二抱箍板；

所述连接法兰装设在所述机器人末端，所述第一抱箍板装设在所述连接法兰的一侧，所述第二抱箍板与所述第一抱箍板从所述电主轴的两侧形成抱箍结构，以固定所述电主轴；

所述升降机构包括安装板、气缸、直线导轨和安装块，所述安装板一侧固定在所述连接法兰的另一侧，所述直线导轨固定在所述安装板的另一侧，所述气缸固定在所述安装板的另一侧，并与所述安装块固定连接，所述安装块与所述直线导轨滑动连接，所述径向浮动气动主轴一侧固定在所述安装块上。

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