CN117773647A - 一种弯曲恒力传动机构和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种弯曲恒力传动机构和方法，涉及切削机构领域，该机构包括安装座、输入端、柔性骨架、输出端、弯曲机构、压力位移传感总成和控制系统，所述输入端转动连接在所述安装座上，所述输入端、柔性骨架和输出端依次传动连接，所述弯曲机构能够调整所述柔性骨架的弯曲角度，所述压力位移传感总成能够检测所述输出端的位置和压力，所述弯曲机构和所述压力位移传感总成分别连接所述控制系统。本发明的优点在于，实现恒力切削，保证切削耗材与产品高度贴合，提高切削质量。
Description
技术领域
本发明涉及切削机构领域，尤其涉及一种弯曲恒力传动机构和方法。
背景技术
目前市场上常见的切削机构都是采用直轴传动机构，例如公告号为CN211991992U的专利文献公开了一种五金配件加工用切削装置，其传动机构为直轴式的驱动轴，驱动轴安装在伺服电机的输出轴上并贯穿第一轴承座，驱动轴上安装有转盘，转盘上安装有固定座，固定座的内部安装有切削刀具。直轴传动机构的输出端位置无法根据压力进行调整，导致切削刀具对工件的切削力度无法控制，无法实现恒力切削。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于如何实现恒力切削。
本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种弯曲恒力传动机构，包括安装座、输入端、柔性骨架、输出端、弯曲机构、压力位移传感总成和控制系统，所述输入端转动连接在所述安装座上，所述输入端、柔性骨架和输出端依次传动连接，所述弯曲机构能够调整所述柔性骨架的弯曲角度，所述压力位移传感总成能够检测所述输出端的位置和压力，所述弯曲机构和所述压力位移传感总成分别连接所述控制系统。输入端用于安装至母机输出端，输出端用于安装切削耗材，母机可通过输入端、柔性骨架和输出端的依次传递驱动切削耗材转动对工件进行切削，切削过程中工件对输出端产生变化的压力，控制系统可通过压力位移传感总成对输出端的位置和压力进行实时监测，并可根据监测数值通过弯曲机构闭环控制柔性骨架的弯曲角度，从而调整切削耗材与工件之间距离，实现恒力切削，保证切削耗材与产品高度贴合，提高切削质量。
作为优化的技术方案，所述弯曲恒力传动机构还包括防尘皮囊，所述防尘皮囊包围在所述柔性骨架的外周，所述防尘皮囊的两端分别与所述安装座和所述输出端固定连接。
作为优化的技术方案，所述柔性骨架包括多个排成一列并依次连接的单元骨架；所述单元骨架的一端设有凸起结构，所述凸起结构的外周沿周向均匀分布有三个充气结构，所述单元骨架的另一端设有凹槽结构；相邻单元骨架通过凸起结构和凹槽结构配合连接，所述凸起结构被轴向限位在所述凹槽结构的内腔中，所述充气结构胀紧接触所述凹槽结构的内壁；所述弯曲机构包括气路，所述气路设有三条，三条气路分别贯穿所述柔性骨架且分别为各单元骨架上的三个充气结构供气；各气路分别设有气压比例阀，各气压比例阀分别连接所述控制系统。控制系统可通过气压比例阀控制三条气路不同的气压比例，从而控制各单元骨架上的三个充气结构的大小比例，实现对相邻单元骨架之间径向角度的调整，从而实现对柔性骨架弯曲角度的调整，柔性骨架可在360°任何方向发生弯曲；由于凸起结构被轴向限位在凹槽结构的内腔中，相邻单元骨架之间不会发生轴向移动。
作为优化的技术方案，所述输入端也设有凸起结构，所述柔性骨架中位于一端的单元骨架通过凹槽结构与所述输入端的凸起结构配合连接；所述输出端也设有凹槽结构，所述柔性骨架中位于另一端的单元骨架通过凸起结构与所述输出端的凹槽结构配合连接。由于充气结构胀紧接触凹槽结构的内壁，实现相邻单元骨架之间的固定连接以及柔性骨架与输入端和输出端的固定，从而实现柔性骨架发生弯曲后还能保证扭矩和转速的传递，母机的扭矩和转速可1:1传递到输出端。
作为优化的技术方案，所述弯曲机构还包括通气接口，所述通气接口设置在所述安装座上，各气路均连接所述通气接口。
作为优化的技术方案，所述单元骨架的外周设有连接支架，所述连接支架上设有围绕所述单元骨架周向均匀分布的三个连接孔；所述压力位移传感总成包括伸缩式位移传感器，所述伸缩式位移传感器设有三条，各伸缩式位移传感器的两端分别与所述输入端和所述输出端固定连接，三条伸缩式位移传感器分别穿过各单元骨架的三个连接孔。伸缩式位移传感器可实现对输出端压力的检测，且当柔性骨架发生弯曲时，会带动三条伸缩式位移传感器的长度发生变化，控制系统可根据三条伸缩式位移传感器的长度变化数值计算得到输出端的位置。
作为优化的技术方案，所述压力位移传感总成还包括数据接口，所述数据接口设置在所述安装座上，各伸缩式位移传感器均连接所述数据接口。
一种弯曲恒力传动方法，采用所述弯曲恒力传动机构，包括以下步骤：将输入端安装至母机输出端，将切削耗材安装至输出端，母机通过输入端、柔性骨架和输出端的依次传递驱动切削耗材转动对工件进行切削，切削过程中工件对输出端产生变化的压力，控制系统通过压力位移传感总成对输出端的位置和压力进行实时监测，并根据监测数值调整切削耗材与工件之间距离，实现恒力切削。
作为优化的技术方案，调整切削耗材与工件之间距离的方法包括主动模式，主动模式下控制系统通过弯曲机构闭环控制柔性骨架的弯曲角度，使切削耗材靠近或远离工件。
作为优化的技术方案，调整切削耗材与工件之间距离的方法还包括被动模式，被动模式下利用机器人携带母机和弯曲恒力传动机构，或利用机器人携带工件，控制系统控制机器人带着弯曲恒力传动机构或工件移动，使切削耗材靠近或远离工件。
本发明的优点在于：
1、控制系统可通过压力位移传感总成对输出端的位置和压力进行实时监测，并可根据监测数值通过弯曲机构闭环控制柔性骨架的弯曲角度，从而调整切削耗材与工件之间距离，实现恒力切削，保证切削耗材与产品高度贴合，提高切削质量。
2、控制系统可通过气压比例阀控制三条气路不同的气压比例，从而控制各单元骨架上的三个充气结构的大小比例，实现对相邻单元骨架之间径向角度的调整，从而实现对柔性骨架弯曲角度的调整，柔性骨架可在360°任何方向发生弯曲；由于凸起结构被轴向限位在凹槽结构的内腔中，相邻单元骨架之间不会发生轴向移动。
3、由于充气结构胀紧接触凹槽结构的内壁，实现相邻单元骨架之间的固定连接以及柔性骨架与输入端和输出端的固定，从而实现柔性骨架发生弯曲后还能保证扭矩和转速的传递，母机的扭矩和转速可1:1传递到输出端。
附图说明
图1为本发明实施例弯曲恒力传动机构的轴测示意图。
图2为本发明实施例弯曲恒力传动机构去除防尘皮囊的轴测示意图。
图3为本发明实施例弯曲恒力传动机构的剖面示意图。
图4为本发明实施例单元骨架的轴测示意图。
图5为本发明实施例柔性骨架的弯曲方向示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明实施例，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他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1至图5所示，本发明实施例公开一种弯曲恒力传动机构，包括安装座1、输入端2、柔性骨架3、输出端4、弯曲机构5、压力位移传感总成6、防尘皮囊7和控制系统。
输入端2通过轴承转动连接在安装座1上，输入端2、柔性骨架3和输出端4依次传动连接，输入端2可采用输入法兰或输入轴，输出端4可采用安装法兰或安装轴；母机可采用传动抛光机或者数控机床，将输入端2安装至母机输出端并将切削耗材安装至输出端4后，母机可通过输入端2、柔性骨架3和输出端4的依次传递驱动切削耗材转动；弯曲机构5能够调整柔性骨架3的弯曲角度，压力位移传感总成6能够检测输出端4的位置和压力，弯曲机构5和压力位移传感总6成分别连接所述控制系统，所述控制系统采用PLC；防尘皮囊7包围在柔性骨架3的外周，防尘皮囊7的两端分别与安装座1和输出端4固定连接。
柔性骨架3包括多个排成一列并依次连接的单元骨架；所述单元骨架的一端设有凸起结构31，凸起结构31的外周沿周向均匀分布有三个充气结构32，所述单元骨架的另一端设有凹槽结构33；相邻单元骨架通过凸起结构31和凹槽结构33配合连接，凸起结构31被轴向限位在凹槽结构33的内腔中，充气结构32胀紧接触凹槽结构33的内壁；所述单元骨架的外周设有连接支架34，连接支架34上设有围绕所述单元骨架周向均匀分布的三个连接孔35。
输入端2也设有凸起结构31，柔性骨架3中位于一端的单元骨架通过凹槽结构33与输入端2的凸起结构31配合连接；输出端4也设有凹槽结构33，柔性骨架3中位于另一端的单元骨架通过凸起结构31与输出端4的凹槽结构33配合连接。
弯曲机构5包括气路(图未示)和通气接口51；所述气路设有三条，三条气路分别贯穿柔性骨架3且分别为各单元骨架上的三个充气结构32供气；各气路分别设有气压比例阀，各气压比例阀分别连接所述控制系统；通气接口51设置在安装座1上，各气路均连接通气接口51，通气接口51用于连接气源。
控制系统可通过气压比例阀控制三条气路不同的气压比例，从而控制各单元骨架上的三个充气结构32的大小比例，实现对相邻单元骨架之间径向角度的调整，从而实现对柔性骨架3弯曲角度的调整，柔性骨架3可在360°任何方向发生弯曲；由于凸起结构31被轴向限位在凹槽结构33的内腔中，相邻单元骨架之间不会发生轴向移动；同时由于充气结构32胀紧接触凹槽结构33的内壁，实现相邻单元骨架之间的固定连接以及柔性骨架3与输入端2和输出端4的固定，从而实现柔性骨架3发生弯曲后还能保证扭矩和转速的传递，母机的扭矩和转速1:1可传递到输出端4。
压力位移传感总成6包括伸缩式位移传感器61和数据接口62；伸缩式位移传感器61设有三条，各伸缩式位移传感器61的两端分别与输入端2和输出端4固定连接，可实现对输出端4压力的检测；三条伸缩式位移传感器61分别穿过各单元骨架的三个连接孔35，当柔性骨架3发生弯曲时，会带动三条伸缩式位移传感器61的长度发生变化，控制系统可根据三条伸缩式位移传感器61的长度变化数值计算得到输出端4的位置；数据接口62设置在安装座1上，各伸缩式位移传感器61均连接数据接口62，数据接口62用于连接所述控制系统，以传输各伸缩式位移传感器61的监测数值。
本发明弯曲恒力传动机构可多个组合使用，如类似十字万向连接轴，或多段波浪线传动。
本发明实施例还公开一种弯曲恒力传动方法，采用所述弯曲恒力传动机构，包括以下步骤：将输入端2安装至母机输出端，将切削耗材安装至输出端4，母机通过输入端2、柔性骨架3和输出端4的依次传递驱动切削耗材转动对工件进行切削，切削过程中工件因外表面形状改变而对输出端4产生变化的压力，控制系统通过压力位移传感总成6对输出端4的位置和压力进行实时监测，并根据监测数值调整切削耗材与工件之间距离，实现恒力切削。
调整切削耗材与工件之间距离的方法包括主动模式和被动模式；主动模式下控制系统通过弯曲机构5闭环控制柔性骨架3的弯曲角度，使切削耗材靠近或远离工件；被动模式下利用机器人携带母机和所述弯曲恒力传动机构，或利用机器人携带工件，控制系统控制机器人带着弯曲恒力传动机构或工件移动，使切削耗材靠近或远离工件。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种弯曲恒力传动机构，其特征在于：包括安装座、输入端、柔性骨架、输出端、弯曲机构、压力位移传感总成和控制系统，所述输入端转动连接在所述安装座上，所述输入端、柔性骨架和输出端依次传动连接，所述弯曲机构能够调整所述柔性骨架的弯曲角度，所述压力位移传感总成能够检测所述输出端的位置和压力，所述弯曲机构和所述压力位移传感总成分别连接所述控制系统。
2.根据权利要求1所述的弯曲恒力传动机构，其特征在于：所述弯曲恒力传动机构还包括防尘皮囊，所述防尘皮囊包围在所述柔性骨架的外周，所述防尘皮囊的两端分别与所述安装座和所述输出端固定连接。
3.根据权利要求1所述的弯曲恒力传动机构，其特征在于：所述柔性骨架包括多个排成一列并依次连接的单元骨架；所述单元骨架的一端设有凸起结构，所述凸起结构的外周沿周向均匀分布有三个充气结构，所述单元骨架的另一端设有凹槽结构；相邻单元骨架通过凸起结构和凹槽结构配合连接，所述凸起结构被轴向限位在所述凹槽结构的内腔中，所述充气结构胀紧接触所述凹槽结构的内壁；所述弯曲机构包括气路，所述气路设有三条，三条气路分别贯穿所述柔性骨架且分别为各单元骨架上的三个充气结构供气；各气路分别设有气压比例阀，各气压比例阀分别连接所述控制系统。
4.根据权利要求3所述的弯曲恒力传动机构，其特征在于：所述输入端也设有凸起结构，所述柔性骨架中位于一端的单元骨架通过凹槽结构与所述输入端的凸起结构配合连接；所述输出端也设有凹槽结构，所述柔性骨架中位于另一端的单元骨架通过凸起结构与所述输出端的凹槽结构配合连接。
5.根据权利要求3所述的弯曲恒力传动机构，其特征在于：所述弯曲机构还包括通气接口，所述通气接口设置在所述安装座上，三条气路均连接所述通气接口。
6.根据权利要求3所述的弯曲恒力传动机构，其特征在于：所述单元骨架的外周设有连接支架，所述连接支架上设有围绕所述单元骨架周向均匀分布的三个连接孔；所述压力位移传感总成包括伸缩式位移传感器，所述伸缩式位移传感器设有三条，各伸缩式位移传感器的两端分别与所述输入端和所述输出端固定连接，三条伸缩式位移传感器分别穿过各单元骨架的三个连接孔。
7.根据权利要求6所述的弯曲恒力传动机构，其特征在于：所述压力位移传感总成还包括数据接口，所述数据接口设置在所述安装座上，各伸缩式位移传感器均连接所述数据接口。
8.一种弯曲恒力传动方法，采用根据权利要求1-7任一项所述的弯曲恒力传动机构，其特征在于，包括以下步骤：将输入端安装至母机输出端，将切削耗材安装至输出端，母机通过输入端、柔性骨架和输出端的依次传递驱动切削耗材转动对工件进行切削，切削过程中工件对输出端产生变化的压力，控制系统通过压力位移传感总成对输出端的位置和压力进行实时监测，并根据监测数值调整切削耗材与工件之间距离，实现恒力切削。
9.根据权利要求8所述的弯曲恒力传动方法，其特征在于：调整切削耗材与工件之间距离的方法包括主动模式，主动模式下控制系统通过弯曲机构闭环控制柔性骨架的弯曲角度，使切削耗材靠近或远离工件。
10.根据权利要求9所述的弯曲恒力传动方法，其特征在于：调整切削耗材与工件之间距离的方法还包括被动模式，被动模式下利用机器人携带母机和弯曲恒力传动机构，或利用机器人携带工件，控制系统控制机器人带着弯曲恒力传动机构或工件移动，使切削耗材靠近或远离工件。
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