CN113858014B - 一种自动机械手切割专用树脂砂轮及其运行方法 - Google Patents

一种自动机械手切割专用树脂砂轮及其运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于砂轮技术领域，尤其是一种自动机械手切割专用树脂砂轮及其运行方法，包括用于安装在机械手末端的连接轴以及驱动砂轮的驱动源；所述连接轴的一端固定安装有用于安装砂轮模块的更换机构。本发明充分利用机械手，将砂轮的运行结构安装在机械手上，学习机器人的两只机械手，一只机械手用于固定砂轮的更换机构，另一只机械手用于切割，待需要替换砂轮时，更换机构的机械手对另一个切割的机械手实现更换，可实现自动切割时的更换，无需人工到机械手的位置上进行更换，可在机械手的末端处增设视频摄像头，以便于监控，同时将整个砂轮进行模块化处理，可对连续切割后损坏的砂轮模块实现快速精准的更换，且不易造成整体砂轮的浪费。

Description

一种自动机械手切割专用树脂砂轮及其运行方法
技术领域
本发明涉及砂轮技术领域，尤其涉及一种自动机械手切割专用树脂砂轮及其运行方法。
背景技术
砂轮，又称固结磨具，砂轮是由结合剂将普通磨料固结成一定形状(多数为圆形，中央有通孔)，并具有一定强度的固结磨具。其一般由磨料、结合剂和气孔构成，这三部分常称为固结磨具的三要素。按照结合剂的不同分类，常见的有陶瓷(结合剂)砂轮、树脂(结合剂)砂轮、橡胶(结合剂)砂轮。
现有的砂轮为了提高切割的应用范围，不仅可以使用在固定的场景中，例如工地上的金属材料切割，还可以应用在机械手上的工业切割，例如工厂车间内的金属切割，具体的是将砂轮改装到机械手的末端来实现自动切割，而在砂轮安装到机械手末端后实现切割时，一般大多数切割场景在人工很难接触到的地方，且需要连续切割，此时就会存在以下问题：
1、人为很难接触到的位置上，更换砂轮就会很难，或不及时或存在安全隐患。
2、砂轮的连续切割，会使得砂轮外表面切割的位置容易出现缺口或边角处的局部损坏，此时若更换整个砂轮，则容易造成大量的浪费以及切割成本的增涨。
发明内容
基于现有的安装在机械手上的砂轮更换难以及连续切割容易因局部损坏带来的整个更换成本增涨而造成浪费的技术问题，本发明提出了一种自动机械手切割专用树脂砂轮及其运行方法。
本发明提出的一种自动机械手切割专用树脂砂轮，包括用于安装在机械手末端的连接轴以及驱动砂轮的驱动源；
所述连接轴的一端固定安装有用于安装砂轮模块的更换机构；
所述驱动源的输出端设有用于切割金属材料的砂轮切割机构，所述更换机构带动其内部的所述砂轮模块对所述砂轮切割机构中损坏的砂轮模块实现自动更换。
优选地，所述更换机构包括沿其长度方向上叠加放置所述砂轮模块的模块盒，所述模块盒的末端开设有用于所述砂轮模块顶出的导向缺口，所述模块盒的末端中线处固定安装有顶出气缸，所述顶出气缸推动所述砂轮模块沿所述导向缺口的内壁滑动顶出。
通过上述技术方案，充分利用弹夹原理，实现精准更换的效果。
优选地，所述模块盒的首端内壁固定安装有压力弹簧，所述压力弹簧的末端固定连接有与所述模块盒内壁滑动插接的顶板，所述压力弹簧通过所述顶板将所述模块盒内的砂轮模块实现向所述模块盒的末端挤压；
所述模块盒的末端还沿其长度方向上设有带有回收气缸的夹板，所述回收气缸带动所述夹板将损坏的砂轮模块夹住实现回收。
通过上述技术方案，需要更换时，只需控制两个气缸进行回收损坏的砂轮模块和顶出新的砂轮模块即可。
优选地，所述砂轮切割机构由安装轴、外夹具、内夹具以及用于驱动所述内夹具夹紧所述砂轮模块的驱动装置，所述驱动源为伺服电机，所述伺服电机的输出轴通过联轴器与所述安装轴的外端固定连接；
所述外夹具、内夹具以及驱动装置沿所述安装轴从外端向内端的轴线上依次安装，所述砂轮模块被所述更换机构驱动至所述外夹具与所述内夹具之间实现装夹后，所述驱动装置驱动所述内夹具铰接夹紧所述砂轮模块。
通过上述技术方案，以内外夹具的配合，实现外夹具的装夹，内夹具的顶紧，利用圆弧滑动的挤压力将砂轮模块实现顶紧动作。
优选地，所述外夹具包括固定套接在所述安装轴末端呈梯台形状的外圆盘，所述外圆盘靠近其梯台的端面处沿其直径方向上呈环形阵列开设有梯形滑槽，所述梯形滑槽的内壁滑动插接有与所述砂轮模块径向固定安装的梯形滑块，所述梯形滑槽的外端槽口处倒圆角。
通过上述技术方案，以外夹具作为安装支撑，再将砂轮模块实现圆周方向上的固定，防止其圆周晃动而造成的切割不稳的问题出现。
优选地，所述内夹具包括开设在所述外圆盘内端端面处的圆弧槽，所述圆弧槽的内壁滑动插接有圆弧块，所述圆弧块的外表面固定连接有夹块，所述圆弧块在所述圆弧槽的内壁圆弧转动后带动所述夹块将所述砂轮模块的侧面挤压实现装夹。
通过上述技术方案，外夹具实现装夹支撑点后，结合内夹具的侧挤压力，将砂轮模块实现径向的固定，从而将从三维立体的方向上实现对砂轮模块的固定。
优选地，所述砂轮模块靠近所述内夹具的侧面固定连接有防止所述砂轮模块被离心出去的固定条，所述夹块的内侧表面开设有与所述固定条形状相适配的固定槽；
所述砂轮模块的侧面还固定安装有减震凸点。
通过上述技术方案，能够对砂轮模块增加一道径向固定的力。
优选地，所述驱动装置包括与所述夹块数量相同的微型液压缸，所述微型液压缸的两端分别与所述夹块的外侧面以及所述安装轴表面铰接。
通过上述技术方案，利用微型液压缸的精准以及液压油的强大压力能够实现很好的固定。
优选地，所述安装轴的尾端表面设有为所述微型液压缸供电的活动供电装置；
所述活动供电装置包括开设在所述安装轴表面的环槽，所述环槽的内底壁固定连接有导电环，所述导电环的外表面滑动套接有金属套环，所述金属套环与电源固定电连接后实现将电源通过所述导电环供给到所述微型液压缸的接电端上。
通过上述技术方案，能够解决微型液压缸转动过程中的电源供电问题。
一种自动机械手切割专用树脂砂轮的运行方法，其运行方法为：
步骤一、准备，将所述连接轴和所述伺服电机分别安装在两个分为左右的机械手末端上，将所述模块盒内与压力弹簧连接的顶板向一端挤压，之后将所述砂轮模块按顺序放置到所述模块盒内，之后所述伺服电机带动连接轴上的砂轮实现切割；
步骤二、运行取出损坏的砂轮模块，当需要对所述砂轮模块进行更换时，所述回收气缸带动所述夹板将损坏的砂轮模块夹住，此时，控制所述微型液压缸回缩，通过微型液压缸带动夹块底部的圆弧块在圆弧槽的内壁圆弧滑动，使整个内夹具脱离所述砂轮模块，完成取出动作；
步骤三、更换新的砂轮模块，控制所述伺服电机将损坏的砂轮模块转动至与所述模块盒对齐的位置，所述顶出气缸推动所述砂轮模块沿所述导向缺口的内壁滑动顶出，将新的砂轮模块外侧面的梯形滑块插入至所述外夹具内的梯形滑槽内，完成与外夹具的安装；
反向控制微型液压缸顶出，通过微型液压缸带动夹块底部的圆弧块在圆弧槽的内壁圆弧滑动，使整个内夹具中的夹块顶住所述砂轮模块，所述夹块上的固定槽卡接到所述砂轮模块上的固定条防止离心甩出，同时所述砂轮模块的侧面与减震凸点接触压紧，完成安装动作。
本发明中的有益效果为：
本发明充分利用机械手，将砂轮的运行结构安装在机械手上，学习机器人的两只机械手，一只机械手用于固定砂轮的更换机构，另一只机械手用于切割，待需要替换砂轮时，更换机构的机械手对另一个切割的机械手实现更换，可实现自动切割时的更换，无需人工到机械手的位置上进行更换，可在机械手的末端处增设视频摄像头，以便于监控，同时将整个砂轮进行模块化处理，可对连续切割后损坏的砂轮模块实现快速精准的更换，且不易造成整体砂轮的浪费。
附图说明
图1为本发明提出的一种自动机械手切割专用树脂砂轮及其运行方法的示意图；
图2为本发明提出的一种自动机械手切割专用树脂砂轮及其运行方法的砂轮模块结构立体图；
图3为本发明提出的一种自动机械手切割专用树脂砂轮及其运行方法的图2中A处放大图；
图4为本发明提出的一种自动机械手切割专用树脂砂轮及其运行方法的外圆盘结构正剖图；
图5为本发明提出的一种自动机械手切割专用树脂砂轮及其运行方法的导电环结构安装立体图。
图中：1、连接轴；11、模块盒；12、导向缺口；13、顶出气缸；14、压力弹簧；15、顶板；16、回收气缸；17、夹板；2、砂轮模块；3、安装轴；4、伺服电机；5、外圆盘；51、梯形滑槽；52、梯形滑块；6、圆弧槽；61、圆弧块；62、夹块；63、固定条；64、固定槽；65、减震凸点；7、微型液压缸；71、环槽；72、导电环；73、金属套环。
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。
参照图1-5，一种自动机械手切割专用树脂砂轮；
为了实现与现有机械手的安装，包括用于安装在机械手末端的连接轴1以及驱动砂轮的驱动源；
为了实现对砂轮模块化后的更换，在所述连接轴1的一端固定安装有用于安装砂轮模块2的更换机构；
进一步地，所述更换机构包括沿其长度方向上叠加放置所述砂轮模块2的模块盒11，所述模块盒11的末端开设有用于所述砂轮模块2顶出的导向缺口12，所述模块盒11的末端中线处固定安装有顶出气缸13，所述顶出气缸13推动所述砂轮模块2沿所述导向缺口12的内壁滑动顶出，顶出气缸13将新的砂轮模块2顶出导向缺口12，导向缺口12的厚度设置在大于或等于一个新的砂轮模块2厚度以及小于两个新的砂轮模块2厚度之和的之间，避免顶出气缸13同时顶出两个新的砂轮模块2。充分利用弹夹原理，实现精准更换的效果。
进一步地，所述模块盒11的首端内壁固定安装有压力弹簧14，所述压力弹簧14的末端固定连接有与所述模块盒11内壁滑动插接的顶板15，所述压力弹簧14通过所述顶板15将所述模块盒11内的砂轮模块2实现向所述模块盒11的末端挤压，压力弹簧14能够始终给多个新的砂轮模块2一个向外顶出的弹力，方便顶出气缸13回程后，另一个新的砂轮模块2达到下一个被顶出的位置。
所述模块盒11的末端还沿其长度方向上设有带有回收气缸16的夹板17，所述回收气缸16带动所述夹板17将损坏的砂轮模块2夹住实现回收，更换新的砂轮模块2前，将损坏的砂轮模块2取出，采用回收气缸16连接的夹板17与模块盒11外端端面的挤压力，将损坏的砂轮模块2取出拿回，再利用机械手的动作，将损坏的砂轮模块2放到不碍事的位置。
需要更换时，只需控制两个气缸进行回收损坏的砂轮模块2和顶出新的砂轮模块2即可。
为了实现对砂轮模块2的三维立体上力的固定，所述驱动源的输出端设有用于切割金属材料的砂轮切割机构，所述更换机构带动其内部的所述砂轮模块2对所述砂轮切割机构中损坏的砂轮模块2实现自动更换。
进一步地，所述砂轮切割机构由安装轴3、外夹具、内夹具以及用于驱动所述内夹具夹紧所述砂轮模块2的驱动装置，所述驱动源为伺服电机4，所述伺服电机4的输出轴通过联轴器与所述安装轴3的外端固定连接；
所述外夹具、内夹具以及驱动装置沿所述安装轴3从外端向内端的轴线上依次安装，所述砂轮模块2被所述更换机构驱动至所述外夹具与所述内夹具之间实现装夹后，所述驱动装置驱动所述内夹具铰接夹紧所述砂轮模块2。
通过上述实施例，以内外夹具的配合，实现外夹具的装夹，内夹具的顶紧，利用圆弧滑动的挤压力将砂轮模块2实现顶紧动作。
进一步地，所述外夹具包括固定套接在所述安装轴3末端呈梯台形状的外圆盘5，以梯台形状的外圆盘5梯台处作为砂轮模块2的支撑基点；所述外圆盘5靠近其梯台的端面处沿其直径方向上呈环形阵列开设有梯形滑槽51，所述梯形滑槽51的内壁滑动插接有与所述砂轮模块2径向固定安装的梯形滑块52，梯形状的梯形滑槽51和梯形滑块52能够实现砂轮模块2圆周方向上的固定，所述梯形滑槽51的外端槽口处倒圆角，倒圆角能够方便新的砂轮模块2插入。
以外夹具作为安装支撑，再将砂轮模块2实现圆周方向上的固定，防止其圆周晃动而造成的切割不稳的问题出现。
进一步地，所述内夹具包括开设在所述外圆盘5内端端面处的圆弧槽6，所述圆弧槽6的内壁滑动插接有圆弧块61，所述圆弧块61的外表面固定连接有夹块62，所述圆弧块61在所述圆弧槽6的内壁圆弧转动后带动所述夹块62将所述砂轮模块2的侧面挤压实现装夹。
外夹具实现装夹支撑点后，结合内夹具的侧挤压力，将砂轮模块2实现径向的固定，从而将从三维立体的方向上实现对砂轮模块2的固定。
进一步地，所述砂轮模块2靠近所述内夹具的侧面固定连接有防止所述砂轮模块2被离心出去的固定条63，所述夹块62的内侧表面开设有与所述固定条63形状相适配的固定槽64，利用夹块62圆弧滑动时的轨迹，使得夹块62上的固定槽64以圆弧滑动向砂轮模块2侧下的挤压力，更好的将砂轮模块2沿直径的位置向内挤压，实现固定；
所述砂轮模块2的侧面还固定安装有减震凸点65，减震凸点65不仅能够方便压紧砂轮模块2，同时还能对砂轮模块2产生的震动进行减震。
通过上述实施例，能够对砂轮模块2增加一道径向固定的力。
进一步地，所述驱动装置包括与所述夹块62数量相同的微型液压缸7，所述微型液压缸7的两端分别与所述夹块62的外侧面以及所述安装轴3表面铰接。
利用微型液压缸7的精准以及液压油的强大压力能够实现很好的固定。
进一步地，所述安装轴3的尾端表面设有为所述微型液压缸7供电的活动供电装置；
所述活动供电装置包括开设在所述安装轴3表面的环槽71，所述环槽71的内底壁固定连接有导电环72，所述导电环72的外表面滑动套接有金属套环73，所述金属套环73与电源固定电连接后实现将电源通过所述导电环72供给到所述微型液压缸7的接电端上。
通过上述实施例，能够解决微型液压缸7转动过程中的电源供电问题。
一种自动机械手切割专用树脂砂轮的运行方法，其运行方法为：
步骤一、准备，将所述连接轴1和所述伺服电机4分别安装在两个分为左右的机械手末端上，将所述模块盒11内与压力弹簧14连接的顶板15向一端挤压，之后将所述砂轮模块2按顺序放置到所述模块盒11内，之后所述伺服电机4带动连接轴1上的砂轮实现切割；
步骤二、运行取出损坏的砂轮模块2，当需要对所述砂轮模块2进行更换时，所述回收气缸16带动所述夹板17将损坏的砂轮模块2夹住，此时，控制所述微型液压缸7回缩，通过微型液压缸7带动夹块62底部的圆弧块61在圆弧槽6的内壁圆弧滑动，使整个内夹具脱离所述砂轮模块2，完成取出动作；
步骤三、更换新的砂轮模块2，控制所述伺服电机4将损坏的砂轮模块2转动至与所述模块盒11对齐的位置，所述顶出气缸13推动所述砂轮模块2沿所述导向缺口12的内壁滑动顶出，将新的砂轮模块2外侧面的梯形滑块52插入至所述外夹具内的梯形滑槽51内，完成与外夹具的安装；
反向控制微型液压缸7顶出，通过微型液压缸7带动夹块62底部的圆弧块61在圆弧槽6的内壁圆弧滑动，使整个内夹具中的夹块62顶住所述砂轮模块2，所述夹块62上的固定槽64卡接到所述砂轮模块2上的固定条63防止离心甩出，同时所述砂轮模块2的侧面与减震凸点65接触压紧，完成安装动作。
本发明充分利用机械手，将砂轮的运行结构安装在机械手上，学习机器人的两只机械手，一只机械手用于固定砂轮的更换机构，另一只机械手用于切割，待需要替换砂轮时，更换机构的机械手对另一个切割的机械手实现更换，可实现自动切割时的更换，无需人工到机械手的位置上进行更换，可在机械手的末端处增设视频摄像头，以便于监控，同时将整个砂轮进行模块化处理，可对连续切割后损坏的砂轮模块实现快速精准的更换，且不易造成整体砂轮的浪费。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自动机械手切割专用树脂砂轮，包括用于安装在机械手末端的连接轴（1）以及驱动砂轮的驱动源，其特征在于：
所述连接轴（1）的一端固定安装有用于安装砂轮模块（2）的更换机构；
所述驱动源的输出端设有用于切割金属材料的砂轮切割机构，所述更换机构带动其内部的所述砂轮模块（2）对所述砂轮切割机构中损坏的砂轮模块（2）实现自动更换；
所述砂轮切割机构由安装轴（3）、外夹具、内夹具以及用于驱动所述内夹具夹紧所述砂轮模块（2）的驱动装置；
所述外夹具包括固定套接在所述安装轴（3）末端呈梯台形状的外圆盘（5），所述外圆盘（5）靠近其梯台的端面处沿其直径方向上呈环形阵列开设有梯形滑槽（51），所述梯形滑槽（51）的内壁滑动插接有与所述砂轮模块（2）径向固定安装的梯形滑块（52），所述梯形滑槽（51）的外端槽口处倒圆角；
所述内夹具包括开设在所述外圆盘（5）内端端面处的圆弧槽（6），所述圆弧槽（6）的内壁滑动插接有圆弧块（61），所述圆弧块（61）的外表面固定连接有夹块（62），所述圆弧块（61）在所述圆弧槽（6）的内壁圆弧转动后带动所述夹块（62）将所述砂轮模块（2）的侧面挤压实现装夹；
所述砂轮模块（2）靠近所述内夹具的侧面固定连接有防止所述砂轮模块（2）被离心出去的固定条（63），所述夹块（62）的内侧表面开设有与所述固定条（63）形状相适配的固定槽（64）；
所述驱动装置包括与所述夹块（62）数量相同的微型液压缸（7）；
所述安装轴（3）的尾端表面设有为所述微型液压缸（7）供电的活动供电装置；
所述活动供电装置包括开设在所述安装轴（3）表面的环槽（71），所述环槽（71）的内底壁固定连接有导电环（72），所述导电环（72）的外表面滑动套接有金属套环（73），所述金属套环（73）与电源固定电连接后实现将电源通过所述导电环（72）供给到所述微型液压缸（7）的接电端上。
2.根据权利要求1所述的一种自动机械手切割专用树脂砂轮，其特征在于：所述更换机构包括沿其长度方向上叠加放置所述砂轮模块（2）的模块盒（11），所述模块盒（11）的末端开设有用于所述砂轮模块（2）顶出的导向缺口（12），所述模块盒（11）的末端中线处固定安装有顶出气缸（13），所述顶出气缸（13）推动所述砂轮模块（2）沿所述导向缺口（12）的内壁滑动顶出。
3.根据权利要求2所述的一种自动机械手切割专用树脂砂轮，其特征在于：所述模块盒（11）的首端内壁固定安装有压力弹簧（14），所述压力弹簧（14）的末端固定连接有与所述模块盒（11）内壁滑动插接的顶板（15），所述压力弹簧（14）通过所述顶板（15）将所述模块盒（11）内的砂轮模块（2）实现向所述模块盒（11）的末端挤压；
所述模块盒（11）的末端还沿其长度方向上设有带有回收气缸（16）的夹板（17），所述回收气缸（16）带动所述夹板（17）将损坏的砂轮模块（2）夹住实现回收。
4.根据权利要求3所述的一种自动机械手切割专用树脂砂轮，其特征在于：所述驱动源为伺服电机（4），所述伺服电机（4）的输出轴通过联轴器与所述安装轴（3）的外端固定连接；
所述外夹具、内夹具以及驱动装置沿所述安装轴（3）从外端向内端的轴线上依次安装，所述砂轮模块（2）被所述更换机构驱动至所述外夹具与所述内夹具之间实现装夹后，所述驱动装置驱动所述内夹具铰接夹紧所述砂轮模块（2）。
5.根据权利要求4所述的一种自动机械手切割专用树脂砂轮，其特征在于：
所述砂轮模块（2）的侧面还固定安装有减震凸点（65）。
6.根据权利要求5所述的一种自动机械手切割专用树脂砂轮，其特征在于：所述微型液压缸（7）的两端分别与所述夹块（62）的外侧面以及所述安装轴（3）表面铰接。
7.根据权利要求6所述的一种自动机械手切割专用树脂砂轮的运行方法，其运行方法为：
步骤一、准备，将所述连接轴（1）和所述伺服电机（4）分别安装在两个分为左右的机械手末端上，将所述模块盒（11）内与压力弹簧（14）连接的顶板（15）向一端挤压，之后将所述砂轮模块（2）按顺序放置到所述模块盒（11）内，之后所述伺服电机（4）带动连接轴（1）上的砂轮实现切割；
步骤二、运行取出损坏的砂轮模块（2），当需要对所述砂轮模块（2）进行更换时，所述回收气缸（16）带动所述夹板（17）将损坏的砂轮模块（2）夹住，此时，控制所述微型液压缸（7）回缩，通过微型液压缸（7）带动夹块（62）底部的圆弧块（61）在圆弧槽（6）的内壁圆弧滑动，使整个内夹具脱离所述砂轮模块（2），完成取出动作；
步骤三、更换新的砂轮模块（2），控制所述伺服电机（4）将损坏的砂轮模块（2）转动至与所述模块盒（11）对齐的位置，所述顶出气缸（13）推动所述砂轮模块（2）沿所述导向缺口（12）的内壁滑动顶出，将新的砂轮模块（2）外侧面的梯形滑块（52）插入至所述外夹具内的梯形滑槽（51）内，完成与外夹具的安装；
反向控制微型液压缸（7）顶出，通过微型液压缸（7）带动夹块（62）底部的圆弧块（61）在圆弧槽（6）的内壁圆弧滑动，使整个内夹具中的夹块（62）顶住所述砂轮模块（2），所述夹块（62）上的固定槽（64）卡接到所述砂轮模块（2）上的固定条（63）防止离心甩出，同时所述砂轮模块（2）的侧面与减震凸点（65）接触压紧，完成安装动作。
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