CN116690364A - 基于eha的三角砂带抛光头、打磨机器人及其调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于EHA的三角砂带抛光头、打磨机器人及其调整方法，包括：轮体组件，所述轮体组件包括驱动轮、随动轮、张紧轮和砂带，所述驱动轮、随动轮和张紧轮呈三角分布，所述砂带依次绕设在驱动轮、随动轮和张紧轮上，当所述驱动轮转动时，所述砂带带动所述随动轮和张紧轮通过转动；张紧驱动组件，所述张紧驱动组件包括第一电液执行器，所述第一电液执行器驱动所述张紧轮沿第一直线方向运动以实现砂带的张紧；纠偏驱动组件，所述纠偏驱动组件包括第二电液执行器，所述第二电液执行器驱动所述张紧轮绕第一直线摆动以实现砂带的纠偏。其能够实现砂带的张紧与纠偏，自动化程度高，稳定性好。

Description

基于EHA的三角砂带抛光头、打磨机器人及其调整方法

技术领域

本发明涉及打磨技术领域，尤其是指一种基于EHA的三角砂带抛光头、打磨机器人及其调整方法。

背景技术

为满足工件表面精度和粗糙度要求，生产工序中会设定打磨和抛光工艺，是保证工件加工质量的重要工序。作为制造业中最普遍的生产工序之一，目前仍有很多企业用人工进行打磨抛光。打磨时打磨头与工件接触产生作用力，接触力的大小是影响打磨质量的重要因素；打磨时会产生震动人工打磨很难控制打磨头与工件的作用力，导致效率低下、不良率高，打磨后表面粗糙度不均匀等问题。打磨抛光时产生的粉尘、震动，噪声等对人体造成伤害也一直困扰各企业，使打磨行业成为了高危行业。随着现代化社会飞速发展人民生活水平的提高，人们对健康生活有了更高的追求，从事高危行业工作的工人越来越少。特别是重工行业，大型工件磨削量较大的场景依靠人工不可能完成的工作，自动化磨削就显得非常重要。针对这一现象各行业一直在寻找一种替代人工的自动化解决方案，随着科学技术的日渐进步市场上也出现了很多自动化打磨设备，但是现有的自动化打磨设备的价格昂贵和打磨效果较差，一直不能在各行业快速普及。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中自动化打磨设备的价格昂贵，打磨效果较差的技术缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于EHA三角砂带抛光头，包括：

轮体组件，所述轮体组件包括驱动轮、随动轮、张紧轮和砂带，所述驱动轮、随动轮和张紧轮呈三角分布，所述砂带依次绕设在驱动轮、随动轮和张紧轮上，当所述驱动轮转动时，所述砂带带动所述随动轮和张紧轮通过转动；

张紧驱动组件，所述张紧驱动组件包括第一电液执行器，所述第一电液执行器驱动所述张紧轮沿第一直线方向运动以实现砂带的张紧；

纠偏驱动组件，所述纠偏驱动组件包括第二电液执行器，所述第二电液执行器驱动所述张紧轮绕第一直线摆动以实现砂带的纠偏。

作为本发明的一个实施例，还包括第一安装座，所述张紧轮安装在第一安装座上；

所述张紧驱动组件还包括液压缸和活塞杆，所述活塞杆的一端位于所述液压缸内，所述活塞杆的另一端与第一安装座连接；

所述液压缸与第一电液执行器的液压部连通。

作为本发明的一个实施例，所述张紧驱动组件还包括直线轴承和导向轴，所述液压缸上设置有凸部，所述凸部上开设有限位孔，所述导向轴穿设在限位孔内，所述导向轴与限位孔之间还设置有直线轴承；

所述导向轴与活塞杆平行设置，所述导向轴与第一安装座连接。

作为本发明的一个实施例，所述纠偏驱动组件包括铰座，所述铰座一端与第二电液执行器的输出端铰接，所述铰座的另外一端与液压缸的壁面固定；

还包括第一连接板，所述液压缸与所述第一连接板之间设置有转动轴承。

作为本发明的一个实施例，所述转动轴承为交叉滚子轴承。

作为本发明的一个实施例，所述驱动轮包括驱动轴、设置在驱动轴上的第一包胶轮和第一同步轮、第一深沟球轴承、第二深沟球轴承、第一锁紧螺母和第二锁紧螺母；

所述第一深沟球轴承的一端与第一锁紧螺母接触，另一端与驱动轴上的隔套接触；

所述第二深沟球轴承的一端与第二锁紧螺母接触，另一端与驱动轴接触。

作为本发明的一个实施例，所述随动轮包括随动轴、套设在随动轴上的第二包胶轮、第三深沟球轴承、第四深沟球轴承、第三锁紧螺母和第四锁紧螺母；

所述第三深沟球轴承的一端与第三锁紧螺母接触，另一端与随动轴的隔套接触；

所述第四深沟球轴承的一端与第四锁紧螺母接触，另一端与随动轴接触。

作为本发明的一个实施例，所述张紧轮包括张紧轴、套设在张紧轴上的轮体、第五深沟球轴承、第六深沟球轴承、第五锁紧螺母和第六锁紧螺母；

所述第五深沟球轴承和第六深沟球轴承设置在张紧轴与轮体之间，所述第五锁紧螺母与第六锁紧螺母配合以将张紧轴与轮体固定。

作为本发明的一个实施例，还包括接近传感器和纠偏传感器，所述接近传感器用于检测张紧轮的位置；所述纠偏传感器用于反馈砂带是否跑偏以实现自动纠偏。

本发明公开了一种打磨机器人，包括：

上述的基于EHA三角砂带抛光头；

多轴机械手，所述多轴机械手与所述基于EHA三角砂带抛光头连接。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本发明通过主动轮转动，可实现随动轮和张紧轮的同步动作，如此，即可实现砂带动作，从而可以打磨工件。

2、本发明通过第一电液执行器驱动张紧轮沿第一直线方向运动，以调节砂带的张紧力。具体的，当砂带过紧时，通过第一电液执行器驱动张紧轮往回缩，如此，可以减小砂带的张紧力；当砂带过松时，通过第一电液执行器驱动张紧轮往前顶，如此可以增大砂带的张紧力。

3、本发明通过第二电液执行器驱动张紧轮绕第一直线方向转动，如此，可以调整砂带的位置，从而实现自动纠偏。

4、本发明中的三角砂带抛光头稳定性强，成本低，加工精度高，自动化程度高。

附图说明

图1为本发明基于EHA三角砂带抛光头的结构示意图；

图2为张紧驱动组件、纠偏驱动组件和张紧轮的结构示意图；

图3为导向轴和直线轴承的结构示意图；

图4为驱动轮的结构示意图；

图5为随动轮的结构示意图；

图6为张紧轮的结构示意图；

图7为打磨机器人的结构示意图。

说明书附图标记说明：10、驱动轮；11、驱动电机；12、驱动轴；13、第一包胶轮；14、第一深沟球轴承；15、第二深沟球轴承；16、第一同步轮；17、第一锁紧螺母；18、第二锁紧螺母；20、随动轮；21、随动轴；22、第二包胶轮；23、第三深沟球轴承；24、第四深沟球轴承；25、第三锁紧螺母；26、第四锁紧螺母；30、张紧轮；31、第一安装座；32、张紧轴；33、轮体；34、第五深沟球轴承；35、第六深沟球轴承；36、第五锁紧螺母；37、第六锁紧螺母；40、砂带；41、第一连接板；50、第一电液执行器；51、第二电液执行器；52、液压缸；53、导向轴；54、活塞杆；55、交叉滚子轴承；56、导向套；57、接近传感器；58、铰座；59、直线轴承；60、多轴机械手；70、三角砂带抛光头；80、纠偏传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1-图6所示，本发明公开了一种基于EHA三角砂带抛光头，包括轮体33组件、张紧驱动组件和纠偏驱动组件。

轮体33组件包括驱动轮10、随动轮20、张紧轮30和砂带40，驱动轮10、随动轮20和张紧轮30呈三角分布，砂带40依次绕设在驱动轮10、随动轮20和张紧轮30上，当驱动轮10转动时，砂带40带动随动轮20和张紧轮30通过转动。

张紧驱动组件包括第一电液执行器50，第一电液执行器50驱动张紧轮30沿第一直线方向运动以实现砂带40的张紧。

纠偏驱动组件包括第二电液执行器51，第二电液执行器51驱动张紧轮30绕第一直线摆动以实现砂带40的纠偏。张紧轮30旋转造成砂带40两边松紧程度不一样从而调节砂带40的跑偏。

本发明的工作原理是：通过主动轮转动，可实现随动轮20和张紧轮30的同步动作，如此，即可实现砂带40动作，从而可以打磨工件。本发明通过第一电液执行器50驱动张紧轮30沿第一直线方向运动，以调节砂带40的张紧力。具体的，当砂带40过紧时，通过第一电液执行器50驱动张紧轮30往回缩，如此，可以减小砂带40的张紧力。当砂带40过松时，通过第一电液执行器50驱动张紧轮30往前顶，如此可以增大砂带40的张紧力。本发明通过第二电液执行器51驱动张紧轮30绕第一直线方向转动，如此，可以调整砂带40的位置，从而实现纠偏。

张紧EHA设计为分体模式，中间靠油管连接。本发明还包括第一安装座31，张紧轮30安装在第一安装座31上。张紧驱动组件还包括液压缸52和活塞杆54，活塞杆54的一端位于液压缸52内，活塞杆54的另一端与第一安装座31连接。液压缸52与第一电液执行器50的液压部连通。具体的，液压缸52与第一电液执行器50的液压部可通过软管连通，方便液压缸52整体转动。

张紧驱动组件还包括直线轴承59和导向轴53，液压缸52上设置有凸部，凸部上开设有限位孔，导向轴53穿设在限位孔内，导向轴53与限位孔之间还设置有直线轴承59。导向轴53与活塞杆54平行设置，导向轴53与第一安装座31连接。通过设置导向轴53，可以防止活塞杆54发生旋转。当纠偏驱动组件驱动液压缸52转动时，在导向轴53与活塞杆54的作用下，第一安装座31和张紧轮30一起发生偏转，如此，可实现纠偏。

第二电液执行器51通过活塞杆54的伸缩来实现砂带40的张紧与卸载，实现砂带40的正常使用与快换，通过控制液压缸52的液压油的压力来控制系统的张紧力。砂带40快换时需要活塞杆54缩到最短位置，快换装置取下松开的砂带40，三角砂带40移动到砂带40快换处更换新换砂带40，之后活塞杆54再伸出，张紧轮30对砂带40施加压力。

纠偏驱动组件包括铰座58，铰座58一端与第二电液执行器51的输出端铰接，铰座58的另外一端与液压缸52的壁面固定。通过第二电液执行器51驱动，可以实现液压杆转动。进一步的，本发明还包括第一连接板41，液压缸52与第一连接板41之间设置有转动轴承。通过设置转动轴承，即可实现液压缸52相对于第一连接板41的转动。第一连接板41与该三角砂带抛光头的机架固定。

在一实施例中，转动轴承为交叉滚子轴承55。通过交叉滚子轴承55，可以减小液压缸52与第一连接板41之间的摩擦力。

液压缸52固定在交叉滚子轴承55内圈上面，活塞杆54穿过导向套56(导向套56采用自润铜套)，增加了张紧EHA液压缸52的刚性。第二电液执行器51工作时推动铰座58带动液压缸52绕交叉滚子轴承55轴线旋转，张紧轮30固定在液压缸52上面，张紧轮30旋转造成砂带40两边松紧程度不一样从而调节砂带40的跑偏。

本发明中，驱动轮10包括驱动轴12、设置在驱动轴12上的第一包胶轮13和第一同步轮16、第一深沟球轴承14、第二深沟球轴承15、第一锁紧螺母17和第二锁紧螺母18；第一深沟球轴承14的一端与第一锁紧螺母17接触，另一端与驱动轴12上的隔套接触；第二深沟球轴承15的一端与第二锁紧螺母18接触，另一端与驱动轴12接触。该三角砂带抛光头还设置有点第一安装盘和第二安装板，第一安装盘与第一深沟球轴承14的外圈紧密配合，第二安装盘与第二深沟球轴承15的外圈紧密配合，二第一安装盘与第二安装盘的位置距离第一包胶轮13的中心距离相等。由于打磨工作现场粉末较多，第一深沟球轴承14和第二深沟球轴承15皆选用带有密封的轴承，保证轴承正常使用的寿命。第一连接板41上设计有凹槽用于定位第一安装盘和第二安装盘。

本发明中，驱动装置为打磨提供动力，本发明设置有驱动电机11，驱动电机11与驱动轮10通过第一同步轮16同步带传递动力。由于打磨时需要的线速度较大，驱动电机11选用伺服电机额定转速3000r/min，最大转速5000r/min。由于系统转速较高，如选用带键第一同步轮16就会发生质量分布不均的现象，第一同步轮16采用免键带定心功能第一同步轮16，减小了转动时因质量分布不均而产生的震动。打磨时所需的力较大同步带选用高扭矩同步带，以免在工作时发生断裂。驱动电机11可微调张紧同步带。

随动轮20包括随动轴21、套设在随动轴21上的第二包胶轮22、第三深沟球轴承23、第四深沟球轴承24、第三锁紧螺母25和第四锁紧螺母26；第三深沟球轴承23的一端与第三锁紧螺母25接触，另一端与随动轴21的隔套接触；第四深沟球轴承24的一端与第四锁紧螺母26接触，另一端与随动轴21接触。本发明还设置有第三安装盘和第四安装盘，第三安装盘与第四安装盘分别与第三深沟球轴承23和第四深沟球轴承24的外圈紧配，第三安装盘与第四安装盘位置距离第二包胶轮22的中心距离相等。由于打磨工作现场粉尘较多，深沟球轴承选用带密封的轴承，保证轴承正常使用的寿命

张紧轮30包括张紧轴32、套设在张紧轴32上的轮体33、第五深沟球轴承34、第六深沟球轴承35、第五锁紧螺母36和第六锁紧螺母37；第五深沟球轴承34和第六深沟球轴承35设置在张紧轴32与轮体33之间，第五锁紧螺母36与第六锁紧螺母37配合以将张紧轴32与轮体33固定。第五深沟球轴承34和第六深沟球轴承35之间设置隔套，隔套保持第五深沟球轴承34和第六深沟球轴承35之间的距离，不会因第五锁紧螺母36和第六锁紧螺母37而压坏轴承。张紧轮30旋转时张紧轴32固定不动，第五深沟球轴承34和第六深沟球轴承35外圈旋转。两侧设置封盖，封盖与轴之间的通孔放置密封圈，防止粉尘等杂物进入。

张紧轮30有两个功能：其一是张紧砂带40，其二是纠偏砂带40。张紧轮30设计成圆弧形，圆弧有一定的导向功能，在砂带40运动过程中，张紧轮30能够防止砂带40跑偏；对于尺寸形态较好的砂带40作用比较明显，但是尺寸形态较差，跑偏较明显，当圆弧形的张紧轮30调节不过来的情况，就需要用到纠偏驱动组件驱动张紧轮30转动，以此来进行砂带40纠偏。

本发明还包括接近传感器57，接近传感器57用于检测张紧轮30的位置。由于张紧EHA要兼顾伸缩与旋转，油管使用软管有一定的柔性方便液压缸52旋转。

本发明还设置有纠偏传感器80，纠偏传感器80用于反馈砂带是否跑偏以实现自动纠偏。第二电液执行器51内置磁栅尺且能任意位置停止保压，当砂带40发生偏转时，纠偏传感器80检测到砂带偏移，向控制系统发送触发信号，控制系统根据具体触发信号自动调节第二电液执行器51的伸缩量，以此实现砂带的自动纠偏。第一安装座31下面设置接近传感器57，当砂带40断裂时，由于第一电液执行器50保持恒定的压力会把活塞杆54推到最大行程处，接近传感器57检测不到安装座，向系统发出砂带40断裂的信号。

参照图7所示，本发明还公开了一种打磨机器人，包括：基于EHA三角砂带抛光头70和多轴机械手60，多轴机械手60与基于EHA三角砂带抛光头连接。

具体的，三角砂带40打磨头配合六维力传感器与机器人组成力控打磨系统，对于较大的平面、圆弧面，曲面等的抛光、打磨，拉丝等都能适用。砂带40在驱动电机11的带动下高速运动，三角砂带40机在机器人，桁架或其他驱动设备带动下按设定的轨迹及参数进行打磨抛光工作。三角砂带40机配置大功率驱动电机11，可以高效的磨削重型工件和大型工件；装载不同目数的砂带40实现不同表面粗糙度的磨削。三角砂带40驱动轮10与随动轮20都为圆形，打磨时与工件接触为线与面接触，打磨出的效果比较平整，不会像百叶片打磨后出现圆弧形凹坑。

打磨抛光需要精确控制砂带40与工件之间的接触力，接触力的大小影响打磨抛光的效果。六维力传感器能精确反馈工件与砂带40之间的作用力，由于三角砂带40本身有一定的重量，在反馈时需要去除自身重量的影响。计算时可根据与竖直方向的夹角来计算在不同打磨角度的重力分力的大小，从而更精确的计算出接触力的大小。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种基于EHA三角砂带抛光头，其特征在于，包括：

轮体组件，所述轮体组件包括驱动轮、随动轮、张紧轮和砂带，所述驱动轮、随动轮和张紧轮呈三角分布，所述砂带依次绕设在驱动轮、随动轮和张紧轮上，当所述驱动轮转动时，所述砂带带动所述随动轮和张紧轮通过转动；

张紧驱动组件，所述张紧驱动组件包括第一电液执行器，所述第一电液执行器驱动所述张紧轮沿第一直线方向运动以实现砂带的张紧；

纠偏驱动组件，所述纠偏驱动组件包括第二电液执行器，所述第二电液执行器驱动所述张紧轮绕第一直线摆动以实现砂带的纠偏。

2.根据权利要求1所述的基于EHA三角砂带抛光头，其特征在于，还包括第一安装座，所述张紧轮安装在第一安装座上；

所述张紧驱动组件还包括液压缸和活塞杆，所述活塞杆的一端位于所述液压缸内，所述活塞杆的另一端与第一安装座连接；

所述液压缸与第一电液执行器的液压部连通。

3.根据权利要求2所述的基于EHA三角砂带抛光头，其特征在于，所述张紧驱动组件还包括直线轴承和导向轴，所述液压缸上设置有凸部，所述凸部上开设有限位孔，所述导向轴穿设在限位孔内，所述导向轴与限位孔之间还设置有直线轴承；

所述导向轴与活塞杆平行设置，所述导向轴与第一安装座连接。

4.根据权利要求2所述的基于EHA三角砂带抛光头，其特征在于，

所述纠偏驱动组件包括铰座，所述铰座一端与第二电液执行器的输出端铰接，所述铰座的另外一端与液压缸的壁面固定；

还包括第一连接板，所述液压缸与所述第一连接板之间设置有转动轴承。

5.根据权利要求4所述的基于EHA三角砂带抛光头，其特征在于，所述转动轴承为交叉滚子轴承。

6.根据权利要求1所述的基于EHA三角砂带抛光头，其特征在于，所述驱动轮包括驱动轴、设置在驱动轴上的第一包胶轮和第一同步轮、第一深沟球轴承、第二深沟球轴承、第一锁紧螺母和第二锁紧螺母；

所述第一深沟球轴承的一端与第一锁紧螺母接触，另一端与驱动轴上的隔套接触；

所述第二深沟球轴承的一端与第二锁紧螺母接触，另一端与驱动轴接触。

7.根据权利要求1所述的基于EHA三角砂带抛光头，其特征在于，所述随动轮包括随动轴、套设在随动轴上的第二包胶轮、第三深沟球轴承、第四深沟球轴承、第三锁紧螺母和第四锁紧螺母；

所述第三深沟球轴承的一端与第三锁紧螺母接触，另一端与随动轴的隔套接触；

所述第四深沟球轴承的一端与第四锁紧螺母接触，另一端与随动轴接触。

8.根据权利要求1所述的基于EHA三角砂带抛光头，其特征在于，所述张紧轮包括张紧轴、套设在张紧轴上的轮体、第五深沟球轴承、第六深沟球轴承、第五锁紧螺母和第六锁紧螺母；

所述第五深沟球轴承和第六深沟球轴承设置在张紧轴与轮体之间，所述第五锁紧螺母与第六锁紧螺母配合以将张紧轴与轮体固定。

9.根据权利要求1所述的基于EHA三角砂带抛光头，其特征在于，还包括接近传感器和纠偏传感器，所述接近传感器用于检测张紧轮的位置；所述纠偏传感器用于反馈砂带是否跑偏以实现自动纠偏。

10.一种打磨机器人，其特征在于，包括：

权利要求1-9任一项所述的基于EHA三角砂带抛光头；

多轴机械手，所述多轴机械手与所述基于EHA三角砂带抛光头连接。