CN113386051A - 一种恒力抛磨削装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及抛磨领域，具体的是一种恒力抛磨削装置，包括固定底盘，所述固定底盘的上端中心位置安装有连接柱，固定底盘的底端中心位置安装有伸缩导向装置；固定底盘的外侧壁安装有阵列分布的柔性杆，柔性杆包括竖向杆和横向杆，横向杆和伸缩导向装置之间安装有中间体，中间体的底端安装有抛磨头。本发明在使用时，抛磨头抛磨相对应的工件，当末端的振动位移和误差位移在恒力范围位移范围之内，不会改变施加在被加工体表面的力，从而就可以保护被加工体的表面；本发明设计的恒力抛磨削装置，可以有效改善手工抛磨出现的抛磨不均匀性，并且可以补偿机器人抛磨时的末端振动导致的力波动，从而提高加工的质量，结构简单，可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及抛磨领域，具体的是一种恒力抛磨削装置。
背景技术
随着技术的发展，越来越多的零件、加工完的焊缝、工件接触面和汽车表面抛光等都需要更高的精度，在设计和制造中，虽然可以优化设计提高设计精度，但是要想进一步的提高表面精度，就必须对表面进行进一步的抛磨加工，但是抛磨时，工具和零件需要保持一定接触力，若力过小就无法接触，如果力过大就很对表面产生损伤。
现有定制零件、汽车表面和一些特殊场合，对于要处理的表面大多使用手工抛磨，这种方式虽然适用场景灵活，但是工作效率低下，并且要保证施加在表面的力要保持恒定或者波动范围很小，但是手工操作避免不了会出现意外和不稳定性波动的情况，从而导致加工质量得不到相应的保证。
虽然现在机器人抛磨慢慢开始普及，但是机器人在抛磨的过程会出现末端振动，抛磨头的振动会导致抛磨力的波动，从而会使加工表面的质量有所降低，甚至出现破坏，即使现在有使用一些传感器来补偿这些误差，但是成本过高，并且结构复杂，增加越多的电子器件，稳定性也会随之降低。当焊接两个结构的时候，对于焊接过程中焊缝多出来的材料需要进行切削，切削力太多会造成结构的破坏，切削力过小会造成无法相互接触进行切削，在切削过程中由于刀头是低刚度的，被切削物体是高刚度的，因此刀头会产生振动，对于传统的结构振动会带来末端位移的改变从而影响切削力，但是恒力抛磨头的振动并不会带来切削力的变化，因此设计一种恒力的抛磨削装置是十分有必要的。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种恒力抛磨削装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种恒力抛磨削装置，包括固定底盘，所述固定底盘的上端中心位置安装有连接柱，固定底盘的底端中心位置安装有伸缩导向装置；
所述固定底盘的外侧壁安装有阵列分布的柔性杆，柔性杆包括竖向杆和横向杆，横向杆和伸缩导向装置之间安装有中间体，中间体的底端安装有抛磨头。
进一步地，所述固定底盘的外侧壁开有阵列分布的切槽，切槽的内壁开有第一螺纹孔，固定底盘的中心位置底端开有沉头孔和多个第二螺纹孔，多个第二螺纹孔均设置在沉头孔的外侧方，沉头孔内便于设置螺栓和连接柱固定安装。
进一步地，所述柔性杆整体为一体成型，横向杆和水平面的夹角范围为正6°至负6°，竖向杆的上端设置有第一连接块，第一连接块限位设置在切槽内且第一连接块通过螺栓和第一螺纹孔相连接，竖向杆和横向杆之间设置有第二连接块，横向杆的端部设置有限位杆。
进一步地，所述伸缩导向装置包括依次限位嵌套的下部伸缩杆、中部伸缩管和上部伸缩管，下部伸缩杆的底部设置有螺杆，上部伸缩管的端部开有和第二螺纹孔同心设置的限位孔，限位孔内设置有螺栓便于将伸缩导向装置安装在固定底盘上。
进一步地，所述中间体的侧壁设置有阵列分布的限位板，限位杆转动设置在限位板之间，中间体的上端开有和螺杆螺纹连接的第三螺纹孔，中间体的底端开有安装孔。
进一步地，所述抛磨头的上端设置有安装杆，安装杆和安装孔固定安装。
本发明的有益效果：
1、本发明在使用时，抛磨相对应的工件，当末端的振动位移和误差位移在恒力范围位移范围之内，不会改变施加在被加工体表面的力，从而就可以保护被加工体的表面；
2、本发明设计的恒力抛磨削装置，可以有效改善手工抛磨出现的抛磨不均匀性，并且可以补偿机器人抛磨时的末端振动导致的力波动，从而提高加工的质量，此恒力抛磨削装置可以使用在多种场合和不同动力装置连接，并且结构简单，可靠性高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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的附图；
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明固定底盘结构示意图；
图3是本发明柔性杆结构示意图；
图4是本发明伸缩导向装置示意图；
图5是本发明伸缩导向装置剖视示意图；
图6是本发明中间体结构示意图；
图7是本发明中间体和抛磨头连接示意图；
图8是本发明的恒力原理示意图；
附图标记如下：
连接柱1，固定底盘2，切槽21，第一螺纹孔211，沉头孔22，第二螺纹孔221，柔性杆3，竖向杆31，横向杆32，第一连接块33，第二连接块34，限位杆35，伸缩导向装置4，上部伸缩杆41，螺杆411，中部伸缩管42，下部伸缩管43，限位孔44，中间体5，限位板51，第三螺纹孔52，安装孔53，抛磨头6，安装杆61。
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一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种恒力抛磨削装置，如图1-2所示，包括固定底盘2，固定底盘2的上端中心位置安装有连接柱1，固定底盘2的外侧壁开有阵列分布的切槽21，切槽21的内壁开有第一螺纹孔211，固定底盘2的中心位置底端开有沉头孔22和多个第二螺纹孔221，多个第二螺纹孔221均设置在沉头孔22的外侧方，沉头孔22内便于设置螺栓和连接柱1固定安装。
如图1和3所示，固定底盘2的外侧壁安装有阵列分布的柔性杆3，柔性杆3包括竖向杆31和横向杆32，柔性杆3整体为一体成型，横向杆和水平面的夹角范围为正6°至负6°，竖向杆31的上端设置有第一连接块33，第一连接块33限位设置在切槽21内且第一连接块33通过螺栓和第一螺纹孔211相连接，竖向杆31和横向杆32之间设置有第二连接块34，横向杆32的端部设置有限位杆35。
如图4和5所示，固定底盘2的底端中心位置安装有伸缩导向装置4，伸缩导向装置4包括依次限位嵌套的下部伸缩杆41、中部伸缩管42和上部伸缩管43，下部伸缩杆41的底部设置有螺杆411，上部伸缩管43的端部开有和第二螺纹孔221同心设置的限位孔44，限位孔44内设置有螺栓便于将伸缩导向装置4安装在固定底盘2上，伸缩杆和伸缩管之间通过限位盘依次嵌套，在伸缩管内可选择性设置有缓冲件。伸缩导向装置4可以伸缩，在抛磨的时候不会出现过度约束的情况。
如图6-7所示，横向杆32和伸缩导向装置4之间安装有中间体5，中间体5的底端安装有抛磨头6。中间体5的侧壁设置有阵列分布的限位板51，限位杆35转动设置在限位板51之间，中间体5的上端开有和螺杆411螺纹连接的第三螺纹孔52，中间体5的底端开有安装孔53，抛磨头6的上端设置有安装杆61，安装杆61和安装孔53固定安装。
在工作的过程中，抛磨头6向上运动使得竖向杆31和横向杆32发生弯曲，在运动的过程中竖向杆31由于被压缩会产生如图8中a图的特性，是非线性正刚度特性。
横向杆32的初始状态是倾斜的，横向杆32与水平方向存在正6°的夹角，在抛磨头6逐渐向上运动的时候，中间体5带动横向杆32逐渐变化成水平状态，达到水平位置时抛磨头6继续向上运动带动横向杆32继续向上运动，横向杆32运动的极限是横向杆32与水平方向的夹角是负6°(假设横向杆32与水平线的夹角顺时针是正角度，逆时针是负角度)，当夹角从正6°到负6°的运动变化过程中，横向杆32表现出的力学特性如图8中b图所示，这种力学特性称为双稳态特性。根据刚度可以叠加的特性，将竖向杆31和横向杆32产生的力学与位移曲线进行叠加，得到如图8中间c图的特性，图8中各个图的输入位移均为抛磨头6在按压时的输入位移，c图表现出的特性为恒力特性，即抛磨头6在一定的位移范围之间，虽然还在继续向上运动，但是对于输入的力是维持不变的，这样就可以在抛磨相对应的工件时，当末端的振动位移和误差位移在此恒力范围位移范围之内，就不会改变施加在被加工体表面的力，从而就可以保护被加工体的表面。
在材料加工和装配的过程，可能会产生一定的间隙，以及在后期反复压缩运动过程中，使得限位杆35和限位板51之间的轴体产生间隙，导致中间体5无法保持水平，在抛磨运动中无法保持稳定的力学特性，并且出现小角度的倾斜，可能会导致在运动过程中结构出现破坏，设置伸缩导向装置4可以保持中间体5与固定底盘2一直保持水平，伸缩导向装置4形如多级液压缸，由于不需要施加驱动因此可以简化其内部结构，伸缩导向装置4有利于维持抛磨的角度，维持抛磨的效果。
在本发明的实施例中，柔性杆3是弹簧钢，其他结构为普通的结构钢，螺栓是标准件。柔性杆3是等厚度的，在加工的过程中，可以利用精度较高、成本较低、效率较高的线切割进行一体化加工；一体化加工相对于传统加工两个单独杆件进行组装有以下优势：无需添加转动副，无需组装，加工成本低，不会产生装配误差，运动过程中不需要进行润滑，机构可靠性搞，整体跟换更加方便；另外，柔性杆3的杆件连接部位的直角进行了倒角处理，可以减少应力集中的情况。
在本发明的实施例中，连接柱1的形状可以根据要对应的夹持口进行相应的更换，抛磨头6可以根据需要抛磨削的目标体进行更换，可以是不同粗糙度的打磨器，也可以是切削刀具。另外，伸缩导向装置4也不一定为三级伸缩，其他数量的也可以。
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说明本发明的原理，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。
Claims (6)
1.一种恒力抛磨削装置，包括固定底盘(2)，其特征在于，所述固定底盘(2)的上端中心位置安装有连接柱(1)，固定底盘(2)的底端中心位置安装有伸缩导向装置(4)；
所述固定底盘(2)的外侧壁安装有阵列分布的柔性杆(3)，柔性杆(3)包括竖向杆(31)和横向杆(32)，横向杆(32)和伸缩导向装置(4)之间安装有中间体(5)，中间体(5)的底端安装有抛磨头(6)。
2.根据权利要求1所述的一种恒力抛磨削装置，其特征在于，所述固定底盘(2)的外侧壁开有阵列分布的切槽(21)，切槽(21)的内壁开有第一螺纹孔(211)，固定底盘(2)的中心位置底端开有沉头孔(22)和多个第二螺纹孔(221)，多个第二螺纹孔(221)均设置在沉头孔(22)的外侧方，沉头孔(22)内便于设置螺栓和连接柱(1)固定安装。
3.根据权利要求2所述的一种恒力抛磨削装置，其特征在于，所述柔性杆(3)整体为一体成型，横向杆(32)和水平面的夹角范围为正6°至负6°，竖向杆(31)的上端设置有第一连接块(33)，第一连接块(33)限位设置在切槽(21)内且第一连接块(33)通过螺栓和第一螺纹孔(211)相连接，竖向杆(31)和横向杆(32)之间设置有第二连接块(34)，横向杆(32)的端部设置有限位杆(35)。
4.根据权利要求1所述的一种恒力抛磨削装置，其特征在于，所述伸缩导向装置(4)包括依次限位嵌套的下部伸缩杆(41)、中部伸缩管(42)和上部伸缩管(43)，下部伸缩杆(41)的底部设置有螺杆(411)，上部伸缩管(43)的端部开有和第二螺纹孔(221)同心设置的限位孔(44)，限位孔(44)内设置有螺栓便于将伸缩导向装置(4)安装在固定底盘(2)上。
5.根据权利要求3所述的一种恒力抛磨削装置，其特征在于，所述中间体(5)的侧壁设置有阵列分布的限位板(51)，限位杆(35)转动设置在限位板(51)之间，中间体(5)的上端开有和螺杆(411)螺纹连接的第三螺纹孔(52)，中间体(5)的底端开有安装孔(53)。
6.根据权利要求5所述的一种恒力抛磨削装置，其特征在于，所述抛磨头(6)的上端设置有安装杆(61)，安装杆(61)和安装孔(53)固定安装。
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