CN113787407A - 浮动式加工刀具连接装置 - Google Patents

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郭敬
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Abstract

本发明提供了一种浮动式加工刀具连接装置，包括前端连接块、后端连接块以及衔接于所述前端连接块和所述后端连接块之间的浮动式组件，所述浮动式组件包括与所述前端连接块固定相连的底座、与所述后端连接块固定相连的安装座、连接于所述底座和所述安装座之间的滑动装置、连接于所述前端连接块和所述后端连接块之间的一对气弹簧、倾角传感器、位移传感装置、换向阀和比例阀，其中所述倾角传感器和位移传感装置实时检测所述前端连接块的位置信息并将该位置信息传送至控制模块，该控制模块实时调整所述一对气弹簧的伸缩状态。本发明实现了全方位恒定压力的输出，大大提高了曲面加工精度，实现了工作效率、柔性生产、作业稳定等自动化控制目标。

Description

浮动式加工刀具连接装置
技术领域
本发明涉及制造装备领域，尤其涉及一种浮动式加工刀具连接装置。
背景技术
随着制造领域的不断发展，一方面对工业智能化、自动化的要求越来越高，另一方面，对智能制造领域，实现降本、增效、稳定、安全等提出了越来越高的要求。在满足生产要求的情况下，市场对实现机构的稳定性、设备加工制造的经济性、设备使用的实用可靠性等要求也越来越高。目前智能制造已经深入至各个制造业，机器人正逐步代替人工应用于工业生产的各个场景中，且智能化、自动化越来越高，对于一些自动化柔性工厂来说，需要用机器人手臂对工件的复杂曲面进行加工，以打磨抛光或抛磨加工为例，其不受材质限制而被广泛应用在工业制造的各个领域，市场需求规模很大，其通常是将抛磨刀具直接固定在机器人手臂上，然后利用机器人手臂的位置变化来打磨工件的不同部位。
随着自动化抛磨应用越来越多，需要打磨抛光的产品外观，很大一部分是基于复杂的曲面结构，而在自动化抛磨过程中，因机器人的运动轨迹在经编程后是相对固定的，无法自适应工件表面细微的曲面或弧度变化，尤其对焊缝的起伏面进行加工时刀具无法自适应浮动，对加工刀具的使用寿命和加工精度造成较大的影响，加工效率也很低，从而无法从根本上提升工件的加工品质，难以满足较高的加工要求。
发明内容
本发明的目的之一在于：提供一种浮动式加工刀具连接装置，以改善现有技术中曲面加工精度低的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种浮动式加工刀具连接装置，包括前端连接块、后端连接块以及衔接于所述前端连接块和所述后端连接块之间的浮动式组件，所述浮动式组件包括与所述前端连接块固定相连的底座、与所述后端连接块固定相连的安装座、连接于所述底座和所述安装座之间的滑动装置、连接于所述前端连接块和所述后端连接块之间的一对气弹簧、倾角传感器、位移传感装置、换向阀和比例阀，其中，倾角传感器、位移传感装置、换向阀和比例阀固定于所述安装座上，所述倾角传感器和位移传感装置实时检测所述前端连接块的位置信息并将该位置信息传送至控制模块，该控制模块实时调整所述一对气弹簧的伸缩状态。
进一步地，所述滑动装置包括固定于底座上的轨道以及与所述安装座固定连接的滑块，所述滑块与所述轨道卡持配合。
进一步地，所述位移传感装置包括安装于所述底座上的感应片以及固定于所述安装座上的位移传感器，所述位移传感器与所述感应片感应相连以实时感测所述感应片的滑移距离。
进一步地，所述位移传感器、倾角传感器与所述控制模块通信连接，所述控制模块通过控制所述换向阀和比例阀来改变进入所述气弹簧内的压缩气体，从而调整所述气弹簧的伸缩状态。
进一步地，所述气弹簧设有连接杆，该连接杆的前端通过浮动接头固定在所述前端连接块上，所述浮动接头与所述前端连接块固定，所述连接杆与所述浮动接头之间为活动式连接。
进一步地，所述一对气弹簧通过固定板固定在一起，所述固定板通过一对固定臂固定连接至所述后端连接块上。
进一步地，所述后端连接块上连接有进气接头、引出接头及一对泄压阀，所述进气接头将压缩气体引入所述安装座内，所述引出接头连接至所述控制模块，所述安装座内设有输送所述压缩气体的气路，所述气路通过一对转接头分别连接至所述一对气弹簧。
进一步地，所述底座的一侧设有一凹口，所述安装座的相应侧安装有限位挡块，所述限位挡块向下凸伸入所述凹口内，以在前后方向上限制所述底座的滑移范围。
进一步地，所述安装座设有板状支撑部及侧挡部，所述板状支撑部向前延伸至所述底座的上方，所述侧挡部位于所述板状支撑部的后端且与所述后端连接块固定连接，所述倾角传感器、换向阀及比例阀均固定于所述板状支撑部上。
进一步地，所述前端连接块用于连接加工刀具，所述后端连接块用于连接机械臂，所述前端连接块与后端连接块之间还设有伸缩式保护套，所述伸缩式保护套环绕于所述浮动式组件的外围。
与现有技术相比，本发明通过浮动式组件实时获取加工刀具的位置信息，并利用控制模块来调整前端加工刀具的方位，以纠正或补偿所述工件加工过程中的加工角度、切削力矩、加工面的起伏曲面等参数，从而自动适应加工曲面的起伏变化，实现了全方位恒定压力的输出，大大提高了曲面加工精度，实现了工作效率、柔性生产、作业稳定等自动化控制目标。
附图说明
图1为本发明所述浮动式加工刀具连接装置的立体图。
图2为本发明所述浮动式加工刀具连接装置的内部结构图。
图3为本发明所述浮动式加工刀具连接装置的部分分解图。
图4为本发明所述浮动式加工刀具连接装置的倾角传感器、换向阀、比例阀和位移传感装置的相互位置示意图。
图5为本发明所述浮动式加工刀具连接装置的另一视角的内部结构图。
图6为本发明所述浮动式加工刀具连接装置的浮动式组件的俯视图。
图7为本发明所述浮动式加工刀具连接装置的进气接头、引出接头及泄压阀的分布示意图。
图8为本发明所述浮动式加工刀具连接装置的浮动式组件的连接关系示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图8所示，本发明提供一种浮动式加工刀具连接装置，其包括前端连接块10、后端连接块20、位于所述前端连接块10和所述后端连接块20之间的浮动式组件30、以及套设于所述浮动式组件30外围的伸缩式保护套40。其中，所述前端连接块10与加工刀具（未图示）固定连接，所述后端连接块20与机械臂（未图示）固定连接，所述浮动式组件30与控制模块相连，由该控制模块控制所述浮动式组件30的运行，以驱使所述前端连接块10能实现前后伸缩及上下浮动，进而使得所述加工刀具可进行自适应位置变化，满足复杂曲面的加工要求。
所述浮动式组件30位于所述伸缩式保护套40内，所述浮动式组件30包括：一对气弹簧310、底座320、安装于底座320上的滑动装置330、安装于所述滑动装置330上的安装座340、安装于所述安装座340上的倾角传感器350、换向阀360、比例阀370和位移传感装置380。
所述一对气弹簧310自后向前延伸，所述气弹簧310的前端与所述前端连接块10固定连接，所述气弹簧310的后端与所述后端连接块20固定连接。其中，所述气弹簧310设有连接杆311，该连接杆311的前端通过浮动接头312固定在所述前端连接块10上，所述浮动接头312与所述前端连接块10固定，所述连接杆311与所述浮动接头312之间为活动式连接，使得两者之间可在一定范围内发生相对转动，产生浮动式、自适应的效果。
另外，为了便于所述气弹簧310的固定安装，本发明较佳实施例中，所述浮动式加工刀具连接装置还包括固定板313及一对固定臂314，可配合参阅图6所示，所述固定板313将所述一对气弹簧310固定在一起，确保彼此之间相对位置固定，增加了所述气弹簧310运行时的稳定性，所述固定臂314的一端与所述固定板313固定相连，另一端与所述后端连接块20固定相连，从而使所述固定板313能稳固可靠地固定在所述伸缩式保护套40内。
所述底座320位于所述滑动装置330和所述安装座340的下方，用于起到支撑作用，且所述底座320的一端与所述前端连接块10固定相连，另一端朝向所述后端连接块20延伸但并未与所述后端连接块20相连或抵接。所述底座320随所述前端连接块10一起运动，且所述底座320的两侧设有一对凹口321，分别用于容纳感应片382、限位挡块343。
所述滑动装置330包括固定于所述底座320上的轨道331以及安装于所述轨道331上的滑块332，如图4、图5所示，所述轨道331沿前后方向延伸，所述滑块332卡持于所述轨道331上并可沿所述轨道331的延伸方向前后滑移，且所述滑块332的顶面支撑所述安装座340，并与所述安装座340固定连接。
所述安装座340安装于所述滑块332上，并设有板状支撑部341及侧挡部342，所述板状支撑部341沿前后方向延伸，其前端与所述滑块332连接固定，所述侧挡部342垂直于所述板状支撑部341，所述侧挡部342位于所述板状支撑部341的后端，且所述侧挡部342与所述后端连接块20固定连接。其中，所述板状支撑部341设有平坦的支撑面，用于安装所述倾角传感器350、换向阀360、比例阀370和位移传感装置380。由此可见，所述前端连接块10和所述底座320可借由所述轨道331与滑块332的配合，从而相对于所述安装座340做前后运动。
在本发明较佳实施例中，为了限制轨道331与滑块332的滑移范围，所述安装座340的一侧还安装有一限位挡块343，如图5所示，所述限位挡块343向下凸伸入所述底座320一侧的凹口321内，因而所述限位挡块343只能在所述凹口321内实现前后滑移，从而限制了所述安装座340与底座320的相对滑移范围，这样设置有效地限缩了所述浮动式组件30的位移范围，使得加工刀具在作业过程中作用力发生变化时能快速响应需求。
所述倾角传感器350安装于所述板状支撑部341上，且平放于所述支撑面上，用于感测整个浮动式加工刀具连接装置的角度倾斜的变化，使得控制装置能及时获知浮动式加工刀具连接装置的位置信息。所述换向阀360、比例阀370用于控制进入所述一对气弹簧310内的压缩空气，由此来控制气弹簧310的运动方式，进而达到控制前端连接块10的目的。
所述位移传感装置380包括位移传感器381及感应片382，所述位移传感器381安装于所述滑动装置330的一侧，并且固定在所述安装座340上，而所述感应片382则固定于所述底座320上，并可随底座320一起前后位移，所述位移传感器381与所述感应片382之间彼此感应连接，当感应片382随所述底座320前后滑移时，所述位移传感器381将实时感测到所述感应片382的滑移距离，从而得到底座320的位置移动数据。
需要说明的是，本实施例中，所述前端连接块10和后端连接块20均呈圆盘形，其中，所述后端连接块20上安装有进气接头21、引出接头22及一对泄压阀23，可配合参阅图5至图7，所述进气接头21用于向浮动式组件30内输送压缩气体，所述引出接头22则用于连接至所述控制模块，以将所述换向阀360、比例阀370、倾角传感器350、位移传感装置380的信号汇集并传送至所述控制模块内，所述泄压阀23则用于在必要时对浮动式组件30进行泄压释放，因为整个浮动式组件30在浮动过程中会导致较为频繁的震动，而震动产生的气流会引起气路内出现气滞现象，此时可利用泄压阀23快速释放气压以缓解气流产生的压力差。
另外，所述安装座340内设有传送压缩气体的气路，所述压缩气体自所述进气接头21进入所述安装座340内的气路，所述气路再通过一对转接头344将压缩气体分别输送到所述一对气弹簧310内，所述一对转接头344安装于所述安装座340的一侧，且为了降低噪音，所述安装座340上还安装有一消音器345，所述消音器345与所述一对转接头344相邻设置，具体地，所述消音器345位于所述一对转接头344之间。
运行过程中，由所述倾角传感器350、位移传感装置380来实时检测所述前端连接块10的相对位置信息，并将信息实时反馈给所述控制模块，如图8，再由所述控制模块进行运算，并根据运算的结果实时调整所述换向阀360和比例阀370，以改变所述气弹簧310的输出压力，使其能够输出恒定压力，确保前端连接块10达到动态平衡状态，进而保证前端连接块10上的加工刀具能更加精准、有效地应对起伏曲面的加工。
综上所述，本发明所述浮动式加工刀具连接装置通过设置浮动式组件30，利用传感技术实时获取加工刀具的位置信息，并利用控制模块来纠正或补偿所述工件加工过程中的加工角度、切削力矩、加工面的起伏曲面等参数，实现了全方位恒定压力的输出，并可根据加工角度、工件的曲面变化来自适应调整，使加工刀具成为了“浮动式”设计，大大提高了曲面加工精度，实现了工作效率、柔性生产、作业稳定等自动化控制目标。
以上所述，仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的方法内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，均属于权利要求书保护的范围。

Claims (10)

1.一种浮动式加工刀具连接装置，包括前端连接块、后端连接块以及衔接于所述前端连接块和所述后端连接块之间的浮动式组件，其特征在于：所述浮动式组件包括与所述前端连接块固定相连的底座、与所述后端连接块固定相连的安装座、连接于所述底座和所述安装座之间的滑动装置、连接于所述前端连接块和所述后端连接块之间的一对气弹簧、倾角传感器、位移传感装置、换向阀和比例阀，其中，倾角传感器、位移传感装置、换向阀和比例阀固定于所述安装座上，所述倾角传感器和位移传感装置实时检测所述前端连接块的位置信息并将该位置信息传送至控制模块，该控制模块实时调整所述一对气弹簧的伸缩状态。
2.如权利要求1所述的浮动式加工刀具连接装置，其特征在于：所述滑动装置包括固定于底座上的轨道以及与所述安装座固定连接的滑块，所述滑块与所述轨道卡持配合。
3.如权利要求2所述的浮动式加工刀具连接装置，其特征在于：所述位移传感装置包括安装于所述底座上的感应片以及固定于所述安装座上的位移传感器，所述位移传感器与所述感应片感应相连以实时感测所述感应片的滑移距离。
4.如权利要求3所述的浮动式加工刀具连接装置，其特征在于：所述位移传感器、倾角传感器与所述控制模块通信连接，所述控制模块通过控制所述换向阀和比例阀来改变进入所述气弹簧内的压缩气体，从而调整所述气弹簧的伸缩状态。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的浮动式加工刀具连接装置，其特征在于：所述气弹簧设有连接杆，该连接杆的前端通过浮动接头固定在所述前端连接块上，所述浮动接头与所述前端连接块固定，所述连接杆与所述浮动接头之间为活动式连接。
6.如权利要求5所述的浮动式加工刀具连接装置，其特征在于：所述一对气弹簧通过固定板固定在一起，所述固定板通过一对固定臂固定连接至所述后端连接块上。
7.如权利要求6所述的浮动式加工刀具连接装置，其特征在于：所述后端连接块上连接有进气接头、引出接头及一对泄压阀，所述进气接头将压缩气体引入所述安装座内，所述引出接头连接至所述控制模块，所述安装座内设有输送所述压缩气体的气路，所述气路通过一对转接头分别连接至所述一对气弹簧。
8.如权利要求1所述的浮动式加工刀具连接装置，其特征在于：所述底座的一侧设有一凹口，所述安装座的相应侧安装有限位挡块，所述限位挡块向下凸伸入所述凹口内，以在前后方向上限制所述底座的滑移范围。
9.如权利要求1所述的浮动式加工刀具连接装置，其特征在于：所述安装座设有板状支撑部及侧挡部，所述板状支撑部向前延伸至所述底座的上方，所述侧挡部位于所述板状支撑部的后端且与所述后端连接块固定连接，所述倾角传感器、换向阀及比例阀均固定于所述板状支撑部上。
10.如权利要求1所述的浮动式加工刀具连接装置，其特征在于：所述前端连接块用于连接加工刀具，所述后端连接块用于连接机械臂，所述前端连接块与后端连接块之间还设有伸缩式保护套，所述伸缩式保护套环绕于所述浮动式组件的外围。
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