CN205325472U - 一种研磨装置及具有该研磨装置的机器人研磨系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种研磨装置及具有该研磨装置的机器人研磨系统，该研磨装置包括磨具组件，磨具组件包括磨具以及驱动磨具转动的动力部件，还包括驱动部件、传感器和控制器，本实用新型中的研磨装置中设置有传感器，控制器可以根据传感器的检测信号判断当前状态磨具与被加工件之间的研磨力，进而比较当前研磨力与预设研磨力的大小，如果当前研磨力大于或者小于预设研磨力，则控制驱动部件增大或者减小磨具与被加工件之间的距离，以使当前研磨力在预设范围之内。这样可以使被加工件的研磨表面大致处于同等研磨力下进行研磨加工，进而研磨后的表面精度基本相同，大大提高了被加工件研磨表面的整体品质，提高研磨产品的合格率，进而提高了生产效率。

Description

一种研磨装置及具有该研磨装置的机器人研磨系统

技术领域

本实用新型涉及打磨技术领域，特别涉及一种研磨装置及具有该研磨装置的机器人研磨系统。

背景技术

机器人研磨系统是一种利用机器人实现产品研磨的自动化生产系统。该系统可以快速且有效地去除被加工零件表面的多余材料，故机器人研磨系统现已广泛应用于各工业领域。

机器人研磨系统一般包括机器人、磨具、控制器，磨具通常安装于机器人的自由端部，机器人可以为六轴联动加工中心或其他形式，控制器内部预存有研磨参数，研磨参数主要包括研磨路径、磨具主轴转速、进给速度、方向接触力、加工时间、响应时间、S曲线的加减速时间等因素。进行研磨工艺之前，先将待研磨产品(被加工件)安装于产品安装座上，待研磨产品安装到位后，启动控制器，控制器根据其内部设置的研磨参数控制机器人动作，进而控制安装于其自由端部的磨具对待研磨产品的表面进行加工研磨。

在产品研磨过程中，影响研磨产品成型表面品质的因素很多，例如磨具类型、工件材质、研磨力等，其中研磨力是影响最终研磨成型表面质量的重要因素之一。目前，研磨力主要通过以下方式进行确定：操作人员根据待研磨表面的研磨精度要求选择合适的研磨力数值，结合操作经验调节磨具于待研磨表面的合适距离位置，以使磨具在研磨工作时，施加于待研磨表面的压力大致满足工作要求。

但是，由于预存的研磨路径相对于同一部品而言是相同的,但是待研磨的工件由于前道加工可能存在的改变,实际的研磨路径是不同的,所以,实践证明现有技术中机器人研磨系统虽然能够快速完成产品表面研磨，但是研磨表面精度却不统一，有时相差较大，即部分研磨表面的精度满足要求，部分研磨表面的精度却不满足要求。有时需要对研磨后的表面再进行局部研磨，费工费时。

因此，如何解决现有技术中研磨后表面精度差异较大的技术问题，及所需研磨品的不规则外形产生的研磨效果差的技术问题,是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种研磨装置，包括磨具组件，所述磨具组件包括磨具以及驱动所述磨具转动的动力部件，还包括以下部件：

驱动部件，用于驱动所述磨具和被加工件其中一者相对另一者运动，以调整所述磨具与所述被加工件之间的距离；

传感器，用于检测当前研磨状态下所述被加工件与所述磨具之间的研磨力；

控制器，存储有当前研磨工艺研磨力的预设范围，其信号输入端口连接所述传感器的信号输出端口，并且控制器的信号输出端口连接所述驱动部件，以控制所述驱动部件动作使当前状态的研磨力处于预设范围之内。

与现有技术中保持磨具与被加工件距离不变对产品整个表面进行研磨相比，本实用新型中的研磨装置中设置有传感器，控制器可以根据传感器的检测信号判断当前状态磨具与被加工件之间的研磨力，进而比较当前研磨力与预设研磨力的大小，如果当前研磨力大于或者小于预设研磨力，则控制驱动部件增大或者减小磨具与被加工件之间的距离，以使当前研磨力在预设范围之内。这样可以使被加工件的研磨表面大致处于相等研磨力下进行研磨加工，进而研磨后的表面精度基本相同，大大提高了被加工件研磨表面的整体品质，提高研磨产品的合格率，进而提高了生产效率。

同时，根据传感器的检测信号判断当前状态模具与被加工件之间的研磨力，进而使研磨力处于预设范围之内，从而避免了过大的冲击力造成磨具及机器人的损坏。

可选的，所述驱动部件包括电机、丝杠螺母组件，所述丝杠螺母组件包括丝杠和与其配合的螺母，所述电机的输出轴连接所述丝杠，所述螺母带动所述磨具相对所述被加工件运动。

由此，使用丝杠螺母组件传动方式能够简化结构，降低机器人机械臂所承受的重量，节省能源。

可选的，还包括用于连接于机械臂自由端部的安装座，所述电机设置于所述安装座，所述磨具组件还包括安装架，所述动力部件、所述磨具均安装于所述安装架；所述安装架固定连接所述螺母。

可选的，所述电机与所述丝杠同轴设置，所述电机的输出轴通过联轴器或同步轮联接所述丝杠的动力输入端部。

由此，能够使机构结构更加紧凑，节省空间。

可选的，所述电机与所述丝杠非同轴设置，所述驱动部件还包括传动组件，所述电机的动力经所述传动组件传递于所述丝杠；所述传动组件为带传动组件或者链传动组件或者齿轮传动组件。

由此，能够增加电机、丝杠螺母组件的设置灵活性。

可选的，所述传感器设置于所述螺母与所述磨具组件的安装架之间。

由此，能够尽量提高传感器对磨具与被加工件之间研磨力检测的准确性，进而提高研磨装置整体的准确性。

可选的，所述螺母与所述磨具组件的安装架之间还设置有中间连接支架，所述传感器设置于所述中间连接支架与所述安装架之间。

由此，能够提高螺母与磨具组件之间的连接灵活性。

可选的，所述磨具为研磨带，所述磨具组件还包括第一轮和第二轮，所述研磨带一端缠绕于所述第一轮，另一端缠绕于所述第二轮，所述动力部件驱动所述第一轮、所述第二轮其中一者转动，将所述研磨带缠绕于另一者；

所述驱动部件还包括固定连接所述螺母的支架，所述支架的伸出端部设有抵靠板，所述抵靠板可与所述研磨带抵靠或分离，所述传感器设置于所述抵靠板与所述支架之间。

可选的，所述驱动部件驱动所述被加工件的夹具座动作，所述传感器设置于所述驱动部件与所述夹具座之间。

可选的，所述磨具为研磨盘，所述研磨盘的动力输入轴为可伸缩轴，所述驱动部件可驱动所述伸缩轴伸缩，所述传感器设置于所述伸缩轴与所述研磨盘之间。

此外，本实用新型还提供了一种机器人研磨系统，包括机器人、研磨装置，所述研磨装置为上述所述的研磨装置；所述磨具组件设置于所述机器人的自由端部；或者所述被加工件设于所述机器人的自由端部。

因本文中的机器人研磨系统包括了具有上述研磨装置，故机器人研磨系统也具备研磨装置的上述技术效果。

附图说明

图1为本实用新型一种具体实施例中研磨装置的结构示意图；

图2为本实用新型第二种具体实施例中研磨装置的结构示意图；

图3为本实用新型第三种具体实施例中研磨装置的结构示意图；

图4为本实用新型中机器人研磨系统的控制原理图。

其中，图1至图3中部件名称与附图标记之间的一一对应关系如下所示：

机械臂100、工作台200；

安装座10、电机11、丝杠12、螺母13、联轴器14、中间连接支架15、传动组件16、抵靠板17、传感器18、支架19；

安装架20、电机21、研磨盘22、主动带轮23、从动带轮24、传动带25、研磨盘的动力输入轴26；

被加工件30；

第一轮41、第二轮42、研磨带43。

具体实施方式

针对背景技术所记载的技术问题，本文进行了深入研究探索，发现产生现有技术问题的主要原因在于：现有技术中的机器人研磨系统在进行作业时，磨具根据预先确定的磨具与待研磨产品之间距离，在研磨过程中保持该距离不变对产品进行研磨。并且试验发现如果待研磨产品初期表面粗糙程度不同，那么经磨具打磨后的整体表面精度差距也比较大。造成现有技术上述缺陷的主要原因在于研磨过程中磨具与待研磨产品之间的研磨力是变化的，即待研磨产品表面各部分经不同研磨力打磨成型，研磨力不同则成型质量不同，因而打磨后表面各部分精度不同。

在以上研究探索的基础上，本文进一步提出了解决现有装置技术问题的技术手段，具体描述如下。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本实用新型一种具体实施例中研磨装置的结构示意图。

机器人研磨系统包括机器人、研磨装置，机器人具有自由端部，该自由端部一般由多节多自由度的机械臂100形成，研磨装置可以安装于该自由端部，被加工件30通过夹具固定于工作台200上，机器人的自由端部沿预定路线移动完成被加工件30表面的研磨。当然，被加工件30也可以设置于机器人的自由端部，研磨装置固定于工作台200，机器人带动被加工件30沿预定路线运动，进而完成被加工件30表面的研磨。以下实施例中，本文将针对研磨装置安装于机器人自由端部、被加工件30安装于机器人端部两种不同结构分别进行技术方案介绍。

本实用新型中所提供的研磨装置包括磨具组件，磨具组件包括磨具以及驱动磨具转动的动力部件，磨具主要作用为与被加工件30待打磨表面接触并完成对其表面的打磨，根据被加工件30的不同选取合适的模具，对于磨具的材料本文不做详述，可参见现有技术。动力部件主要为磨具提供研磨所需动力，动力部件可以为电机，也可以为泵-马达等其他部件，本文以动力部件为电机为例介绍技术方案，当然，本领域内技术人员应当理解本文中磨具的动力部件不局限于电机，还可以为其他部件，只要能够提供磨具的转动动力即可。

本实用新型中的研磨装置还进一步包括驱动部件，驱动部件主要用于驱动磨具和被加工件30的其中一者相对另一者运动，以调整磨具与被加工件30之间的距离。也就是说，驱动部件可以驱动磨具靠近或者远离被加工件30，也可以驱动被加工件30靠近或者远离磨具，即改变磨具与被加工件30被研磨表面之间的距离，相应可以改变磨具与被研磨表面之间的研磨力。

需要说明的是，驱动部件可以直接驱动磨具或被加工件30，也可以间接驱动磨具或者被加工件30，即设置中间部件，驱动部件驱动中间部件实现对磨具或者被加工件30的驱动。

本实用新型中的研磨装置进一步包括传感器18，传感器18用于检测当前研磨状态下被加工件30与磨具之间的研磨力，传感器18可以为压力传感器，也可以为其他类型的传感器。研磨装置还包括控制器，控制器内部存储有当前研磨工艺研磨力的预设范围，控制器的信号输入端口连接传感器18的信号输出端口，控制器可以接收来自传感器18的检测信号，通过检测信号判断此时磨具与被加工件30之间的研磨力的具体数值。并且控制器的信号输出端口连接驱动部件，根据传感器18的检测信号控制驱动部件动作，以使当前状态的研磨力处于预设范围之内，即a≤F_当≤b，a为预设范围的最小值，b为预设范围的最大值，具体控制如下：

当控制器根据检测信号判断此时磨具与被加工件30之间的研磨力大于b时，控制器发送控制指令于驱动部件，控制驱动部件动作以增大模具与被加工件30之间的距离，直至当前状态的研磨力处于预设范围之内；当控制器根据检测信号判断此时磨具与被加工件30之间的研磨力小于a时，控制器发送控制指令于驱动部件，控制驱动部件动作以减小磨具与被加工件30之间的距离，直至当前状态的研磨力处于预设范围之内；当控制器根据检测信号判断此时磨具与被加工件30之间的研磨力在a和b之间(包括边界值a、b)时，控制器使驱动部件保持目前工作状态，即磨具与被加工件30之间的距离维持不变。

需要说明的是，本文中a和b可以不相等；a和b也可以相等，即维持当前状态的研磨力与预设研磨力大致相等。

与现有技术中保持磨具与被加工件30距离不变对产品整个表面进行研磨相比，本实用新型中的研磨装置中设置有传感器18，控制器可以根据传感器18的检测信号判断当前状态磨具与被加工件30之间的研磨力，进而比较当前研磨力与预设研磨力的大小，如果当前研磨力大于或者小于预设研磨力，则控制驱动部件增大或者减小磨具与被加工件30之间的距离，以使当前研磨力在预设范围之内。这样可以使被加工件30的研磨表面大致处于相等研磨力下进行研磨加工，进而研磨后的表面精度基本相同，大大提高了被加工件30研磨表面的整体品质，提高研磨产品的合格率，进而提高了生产效率。

在一种具体实施例中驱动部件可以为电机11、丝杠螺母组件，丝杠螺母组件包括丝杠12和螺母13，丝杠12具有外螺纹，螺纹具有与丝杠12的外螺纹相配合的内螺纹，电机11的输出轴连接丝杠12，电机11的输出轴可以通过联轴器14连接丝杠12。螺母13带动磨具相对被加工件30运动，螺母13可以直接带动磨具动作，也可以间接带动。丝杠螺母组件传动方式结构比较简单，并且重量比较轻。

以下以驱动部件为电机11、丝杠螺母组件为例介绍技术方案，以下给出了五种具体实施方式，其中第一种具体实施方式和第二种具体实施方式均为磨具安装于机器人的自由端部，区别在于驱动部件的安装方式不同；与前两种实施方式不同，第三种具体实施方式为被加工件30设于机器人的自由端部，具体详见以下描述。

请再次参考图1，在第一种和第二种具体实施方式中，研磨装置还包括连接于机器人机械臂100自由端部的安装座10，驱动部件中的电机11设置于安装座10，磨具组件还包括安装架20，动力部件、磨具均安装于安装架20，如图1和图2所示，图2为本实用新型第二种具体实施例中研磨装置的结构示意图；动力部件为电机21，磨具为研磨盘22，电机22设置于安装架20上，安装架20固定连接螺母13。

当机器人研磨系统工作前，控制器控制机械臂100伸至预定位置，然后启动电机带动丝杠12转动，进而螺母13将沿竖直方向上下动作，最终将将连接于螺母13下端的磨具调节至起始打磨位置；然后控制器启动电机21，电机21带动研磨盘22转动对被加工件30表面进行研磨。

在研磨过程中，传感器18可以实时监测磨具与被加工件30之间的研磨力信号并将该信号反馈给控制器，以便控制器根据该信号和预存研磨力判断是否调节电机11动作，以保持磨具与被加工件30之间的研磨力始终处于预设范围内。

第一种具体实施方式中，电机11与丝杠12同轴设置，如图1所示，电机11设置于安装座10的上表面，电机11的输出轴通过联轴器14联接丝杠12的动力输入端部。该实施方式中电机11与丝杠12之间的传动部件最少，在一定程度上大大简化驱动部件的结构，重量比较轻，并且结构比较紧凑，节省空间。

在某些应用环境中，受安装空间等因素的影响，电机11和丝杠12不能同轴设置，即电机11与丝杠12必须采取非同轴设置，如图2所示，驱动部件还需要进一步包括传动组件16，电机的动力经过传动组件16传递于丝杠12，传动组件16可以为带传动组件，即包括主动带轮23、从动带轮24和缠绕于主动带轮23和从动带轮24之间的传动带25，主动带轮23安装于电机11的输入轴，从动带轮24安装于丝杠12的动力输入端部，电机11转动时，通过主动带轮23、传动带25、从动带轮24传递于丝杠12。

传动组件16也可以为齿轮传动组件，包括主动齿轮以及若干级从动齿轮，电机11的动力依次经主动齿轮、各级从动齿轮传递至丝杠12。

当然，传动组件16还可以为其他形式，例如链传动组件等，本文不做一一赘述。

第二种具体实施例中传动组件16可以增加电机11、丝杠螺母组件的设置灵活性。

需要说明的是，本文中安装座10、安装架20的作用主要如下：其一对安装于其上的部件起到支撑固定的作用；其二设置连接结构，实现与其相关部件之间的连接，例如安装座10与机械臂100的连接，安装架20与螺母13的连接等。对于安装座10、安装架20的具体结构本文不做限定，只要能实现本文技术方案即可。

上述各实施例中的传感器18可以设置于螺母13和磨具组件的安装架20之间。这样可以在尽量不改变现有技术磨具组件结构的前提下，实现传感器18的可靠安装，降低对现有设备的改进成本。

进一步地，上述第一种具体实施方式和第二种具体实施方式中，螺母13和磨具组件之间还可以进一步中间连接支架15，传感器18设置于中间连接支架15与安装架20之间。这样进一步提高了螺母13与磨具组件之间的连接灵活性，并且传感器18设置尽量靠近磨具，可以提高其对于磨具与被加工件30之间研磨力检测的准确性，进而提高研磨装置整体的准确性。

当然，螺母13与中间连接支架15可以为一体结构，即螺母13为异型螺母；同理，中间连接支架15与安装架20也可以为一体结构。

请参考图3，图3为本实用新型第三种具体实施例中研磨装置的结构示意图。

在第三种具体实施方式中，磨具为研磨带43，磨具组件包括第一轮41和第二轮42，研磨带43的一端缠绕于第一轮41，另一端缠绕于第二轮42，电机带动第一轮41和第二轮42其中一者转动，将研磨带43缠绕于另一者上。驱动部件还包括固定连接螺母13的支架19，支架19的伸出端部设有抵靠板17，抵靠板17可与研磨带43抵靠或分离，传感器18设置于抵靠板17与支架19之间。该实施方式中被加工件30与研磨带43之间的研磨力可以通过传感器18检测。

第三种具体实施方式适合应用于被加工件30固定于机器人机械臂100端部、磨具组件固定不动的环境中，当然，也不排除在磨具组件固定于机器人机械臂100端部，被加工件30固定不动的环境。

对磨具组件安装空间受限的环境，传感器18还可以采用以下设置方式。

与前三种具体实施方式不同，在第四种具体实施方式中，驱动部件驱动被加工件30动作。具体地，驱动部件驱动被加工件30的夹具座动作，传感器18设置于驱动部件与夹具座之间。该实施例虽然没有给出结构图，但是本领域内技术人员根据本文上述描述，结合其掌握的现有技术完全可以理解并实现该技术方案。

上述各实施例中，螺母13位移可以通过位置传感器获得，控制器通过对位置传感器检测信号的分析获得螺母13当前状态的位置。位置传感器可以通过测量电机轴的转动圈数获取，可以安装于电机输出轴。位置传感器可以为光电传感器，也可以为霍尔传感器，安装位置也不局限于电机输出轴，只要能实现螺母13位移测量即可。其中位置传感器在图1至图3中为标示出，但是并不阻碍本领域内技术人员对技术方案的理解和实施。

需要说明的是，本文中的丝杠螺母组件中，当丝杠12随电机11转动时，螺母13可以相对丝杠12上下传动，螺母13与安装座10必然周向限位。本文中未记载周向限位结构但是并不妨碍本领域内技术人员对技术方案的理解。

另外，驱动部件还可以与磨具组件集成设计。在第五种具体实施方式中，磨具可以为研磨盘22，研磨盘22的动力输入轴26为可伸缩轴，驱动部件可驱动所述伸缩轴伸缩，传感器18设置于伸缩轴与研磨盘之间。

因本文中的机器人研磨系统包括了具有上述研磨装置，故机器人研磨系统也具备研磨装置的上述技术效果。

以上对本实用新型所提供的一种研磨装置及具有该研磨装置的机器人研磨系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.一种研磨装置，包括磨具组件，所述磨具组件包括磨具以及驱动所述磨具转动的动力部件，其特征在于，还包括以下部件：

驱动部件，用于驱动所述磨具和被加工件其中一者相对另一者运动，以调整所述磨具与所述被加工件之间的距离；

传感器，用于检测当前研磨状态下所述被加工件与所述磨具之间的研磨力；

控制器，存储有当前研磨工艺研磨力的预设范围，其信号输入端口连接所述传感器的信号输出端口，并且控制器的信号输出端口连接所述驱动部件，以控制所述驱动部件动作使当前状态的研磨力处于预设范围之内。

2.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，所述驱动部件包括电机、丝杠螺母组件，所述丝杠螺母组件包括丝杠和与其配合的螺母，所述电机的输出轴连接所述丝杠，所述螺母带动所述磨具相对所述被加工件运动。

3.如权利要求2所述的研磨装置，其特征在于，还包括用于连接于机器人的机械臂自由端部的安装座，所述电机设置于所述安装座，所述磨具组件还包括安装架，所述动力部件、所述磨具均安装于所述安装架；所述安装架固定连接所述螺母。

4.如权利要求3所述的研磨装置，其特征在于，所述电机与所述丝杠同轴设置，所述电机的输出轴通过联轴器或同步轮联接所述丝杠的动力输入端部。

5.如权利要求3所述的研磨装置，其特征在于，所述电机与所述丝杠非同轴设置，所述驱动部件还包括传动组件，所述电机的动力经所述传动组件传递于所述丝杠；所述传动组件为带传动组件或者链传动组件或者齿轮传动组件。

6.如权利要求3至5任一项所述的研磨装置，其特征在于，所述传感器设置于所述螺母与所述磨具组件的安装架之间。

7.如权利要求3至5任一项所述的研磨装置，其特征在于，所述螺母与所述磨具组件的安装架之间还设置有中间连接支架，所述传感器设置于所述中间连接支架与所述安装架之间。

8.如权利要求2所述的研磨装置，其特征在于，所述磨具为研磨带，所述磨具组件还包括第一轮和第二轮，所述研磨带一端缠绕于所述第一轮，另一端缠绕于所述第二轮，所述动力部件驱动所述第一轮、所述第二轮其中一者转动，将所述研磨带缠绕于另一者；

所述驱动部件还包括固定连接所述螺母的支架，所述支架的伸出端部设有抵靠板，所述抵靠板可与所述研磨带抵靠或分离，所述传感器设置于所述抵靠板与所述支架之间。

9.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，所述驱动部件驱动所述被加工件的夹具座动作，所述传感器设置于所述驱动部件与所述夹具座之间。

10.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，所述磨具为研磨盘，所述研磨盘的动力输入轴为可伸缩轴，所述驱动部件可驱动所述伸缩轴伸缩，所述传感器设置于所述伸缩轴与所述研磨盘之间。

11.一种机器人研磨系统，包括机器人、研磨装置，其特征在于，所述研磨装置为权利要求1至10任一项所述的研磨装置；所述磨具组件设置于所述机器人的自由端部。

12.一种机器人研磨系统，包括机器人、研磨装置，其特征在于，所述研磨装置为权利要求1、2、8、9、10任一项所述的研磨装置；所述被加工件设于所述机器人的自由端部。