CN205734241U - 智能打磨装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能打磨装置，包括支撑座、支撑架与动力头，支撑架固定套装于动力头的外侧，支撑座具有侧壁和顶壁，侧壁和顶壁围成中间区域，动力头的顶端穿过中间区域以及顶壁，动力头的底端固定有打磨刀具，支撑架位于顶壁与底端之间，支撑架与顶壁之间设置有多个以动力头的轴为中心的圆周布置的柔性支撑部件，支撑座与顶壁相对的一端固定有防止支撑架由支撑座脱出的挡环，挡环与支撑架之间形成有能够使得支撑架相对于挡环偏转的弧形接触面，智能打磨装置还包括用于检测动力头与工件的相对位置的打磨姿态检测部件，打磨姿态检测部件设置于动力头上。本实用新型的打磨装置，能有效避免损坏工件或刀具。

Description

智能打磨装置

技术领域

本实用新型涉及打磨工具领域，具体来说，本实用新型涉及一种智能打磨装置。

背景技术

在使用机器人和其他多轴机床对铸件或其他毛坯工件进行自动打磨过程中，由于毛坯工件自身尺寸的低精度以及工件上飞边、毛刺、浇冒口残留的不确定性，导致每个工件实际的外形轮廓与数模都有较大的随机误差，再加上铸件与夹紧工装之间的相对位置误差，每一个毛坯工件的最佳打磨轨迹都没有重复性。

而机器人或其他多轴机床一般都走预先设定的轨迹。如果采用传统切削的方法进行铸件或其他毛坯打磨，很难适应实际多变的打磨轨迹，势必无法保证打磨质量，容易误伤工件本体，而且也容易损害刀具，造成刀具寿命短、加工成本高的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术所存在的不足,提供一种智能打磨装置，其能够避免误伤工件以及刀具并且能够便于观察动力头以及刀具与工件的相对位置。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案在于：一种智能打磨装置，包括支撑座、支撑架与动力头，所述支撑架固定套装于所述动力头的外侧，所述支撑座具有侧壁和顶壁，所述侧壁和顶壁围成中间区域，所述动力头的顶端穿过所述中间区域以及所述顶壁，所述动力头的底端固定有打磨刀具，所述支撑架位于所述顶壁与所述底端之间，所述支撑架与所述顶壁之间设置有多个柔性支撑部件，多个所述柔性支撑部件均布在以所述动力头的轴为中心的圆周上，所述支撑座与所述顶壁相对的一端固定有防止所述支撑架由所述支撑座脱出的挡环，所述挡环与所述支撑架之间形成有能够使得所述支撑架相对于所述挡环偏转的弧形接触面，所述智能打磨装置还包括用于检测所述动力头与工件的相对位置的打磨姿态检测部件，所述打磨姿态检测部件设置于所述动力头上。

作为优选方案，所述柔性支撑部件为气缸、气囊或弹簧。

作为优选方案，所述打磨姿态检测部件为陀螺仪，所述打磨姿态检测部件固定于所述动力头上。

作为优选方案，所述支撑架具有环状突出部，所述挡环具有环状槽，所述环状突出部嵌入于所述环状槽内。

作为优选方案，所述支撑架包括呈筒状的主体部以及位于所述主体部靠近所述顶壁一端的环状凸缘，所述环状突出部位于所述环状凸缘的底面，所述环状槽位于所述挡环的顶面。

作为优选方案，所述智能打磨装置还包括震动检测部件，所述震动检测部件固定于所述动力头上。

作为优选方案，所述支撑座上设置有用于测量所述动力头相对于所述支撑座的位移量的位移检测部件。

作为优选方案，所述位移检测部件为位移传感器。

作为优选方案，所述智能打磨装置还包括用于调节所述气缸/气囊的气压或者调节所述弹簧的预紧力的控制组件。

作为优选方案，所述智能打磨装置还包括打磨信息专家处理系统，所述打磨信息专家处理系统收集所述打磨姿态检测部件、所述震动检测部件以及所述位移检测部件的检测信息，并参照历史数据调节机器人或多轴机床姿态、行进轨迹和进刀速度以及柔性支撑部件的柔性强度。

实施本实用新型的智能打磨装置，具有以下有益效果：当该智能打磨装置工作时，由于柔性支撑部件对支撑架施加弹性力，故动力头能够带动打磨刀具对工件施以柔性作用力，在该过程中，通过打磨姿态检测部件检测动力头与工件的相对位置及其变化，以避免动力头过度脱离预设轨迹。另外，震动检测部件，能够便于检测动力头的振动情况。而位移检测部件，则便于检测动力头的位移量。尤其是，可以将该等数据用于该打磨装置的智能化控制，所有检测所得的信息在打磨过程中实时回传给打磨信息专家处理系统，并参考数据库内的历史数据，调整机器人或多轴机床姿态、行进轨迹和进刀速度以及柔性支撑机构的柔性强度，从而自己不断优化各个打磨参数，如打磨压力、行进轨迹、进给速度、刀具姿态等等。此外，本打磨装置，能够很好地解决其它设备打磨工件时质量不稳定、损伤工件本体，刀具寿命短的问题，这种装置能够高速，稳定，有效的清理工件的飞边和毛刺。

附图说明

下面，对本实用新型所涉及的附图进行说明，附图中：

图1为本实用新型的智能打磨装置的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型所解决的技术问题、技术方案以及所获得的技术效果，下面，结合具体的实施方式，对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型的智能打磨装置，用于对工件进行打磨，以消除工件的飞边、毛刺以及其他影响工件精度的部分。

参照图1，智能打磨装置有两种运用方式，一种是通过支撑座1安装在机器人或多轴机床上使用，通过机器人或多轴机床带动移动，从而对工件进行加工；另一种是通过底板9（该底板固定于支撑座1）安装在固定支架上使用，通过机器人或多轴机床带动工件移动，从而对工件进行加工。

如图中，本实用新型的一种智能打磨装置，包括支撑座1、支撑架3与动力头2，支撑座1构成基本支撑。作为一种方式，本实用新型的支撑座1为回转体。

支撑架3固定套装于动力头2的外侧，支撑座1具有侧壁和顶壁（以图中方向为准），侧壁和顶壁围成中间区域，动力头2的顶端（以图中方向为准）穿过中间区域以及顶壁，动力头2自身为动力机构，可以选择为气压式或电动式。动力头2的底端固定有打磨刀具10，打磨刀具10能够被动力头2驱动旋转，以便对工件进行打磨。支撑架3位于顶壁与底端之间，支撑架3与顶壁之间设置有多个柔性支撑部件，多个柔性支撑部件均布在以动力头2的轴为中心的圆周上，如图中，其示出了两个柔性支撑部件5，对支撑架3以及动力头2施加均衡的柔性（弹性）作用力。利用柔性支撑部件5来保证对支撑架3恒定的压力，即柔性强度。柔性强度的大小可以根据工件的材质和刀具的切削参数进行设置，以达到自动补偿工件自身的偏差，同时有效规避大的飞边或浇冒口残余对刀具造成的损坏。

支撑座1与顶壁相对的一端（即图中的下端）固定有防止支撑架3由支撑座1脱出的挡环4，该挡环4可以通过螺钉或其他方式与支撑座1相连。挡环4与支撑架3之间形成有能够使得支撑架3相对于挡环4偏转的弧形接触面，这样，动力头2以及支撑架3能够相对于挡环4产生一定偏转，从而更好地适应工件要求。本实用新型的智能打磨装置还包括用于检测动力头与工件的相对位置的打磨姿态检测部件8，打磨姿态检测部件8设置于动力头上，这种打磨姿态检测部件8可以及时获知动力头与工件相对位置，以对动力头进行及时调控，避免其过度脱离预设轨迹（如过度脱离预设轨迹，容易导致损坏刀具或工件）。该打磨姿态检测部件8可以选择为陀螺仪，也可以选择为其他具有姿态检测功能的部件。

本实用新型中，柔性支撑部件5可以为多种，例如，柔性支撑部件5为气囊、弹簧或气缸机构等，其能够对支撑架3施加弹性作用力便可。柔性支撑部件5安装在支撑座1上并对动力头2的偏转或压缩形成预设的阻力，此阻力大小决定了该智能打磨装置的柔性强度。可以通过调节气压（当柔性支撑部件选择为气囊时）或预紧弹簧来获得动力头的柔性强度以及相应的特性曲线。当支撑架3受到打磨刀具10传来的力矩大于柔性支撑部件5所产生的阻力时，动力头支撑架3连同动力头2和打磨刀具10发生偏转或轴向位移，并通过柔性支撑部件基本保持打磨刀具在工件上的压力，起到柔性自适应的效果。

如前面所述的，挡环4与支撑架3之间形成有能够使得支撑架3相对于挡环4偏转的弧形接触面，作为一种优选方式，支撑架3具有环状突出部301，挡环4具有环状槽，环状突出部301嵌入于环状槽内。更进一步地，支撑架3包括呈筒状的主体部以及位于主体部靠近顶壁一端的环状凸缘，环状突出部301位于环状凸缘的底面，环状槽位于挡环4的顶面，这样，在挡环4和支撑架3之间便形成了弧形接触面，这种弧形接触面使得支撑架3能够相对于挡环4转动或偏移，当然，支撑座1的尺寸应该满足支撑架3能够产生转动或偏移的需要。

本实用新型的智能打磨装置还包括震动检测部件6，震动检测部件6固定于动力头2上，其用于检测动力头2的震动频谱。同样，该震动频谱可以输送至打磨信息专家处理系统，以便实现自动控制。

进一步地，本实用新型中，支撑座1上设置有用于测量动力头2相对于支撑座1的位移量的位移检测部件7。该位移检测部件，能够在动力头支撑架3连同动力头2和打磨刀具10发生偏转时检测到动力头2的位移偏转量，并将位移偏转信息反馈给机器人或多轴机床，以此改变打磨轨迹和进刀速度。作为一种方式，位移检测部件7为位移传感器。

本实用新型的工作原理如下（以该智能打磨装置安装于机器人第六轴上为例）：弹性支撑部件顶在支撑架3的端面上，动力头2带动打磨刀具10高速旋转。机器人抓持该智能打磨装置，使打磨刀具10压靠在工件上，对工件进行打磨。当工件外形尺寸高于设定轨迹，或动力头遇到浇冒口残余或较大飞边时，打磨刀具10受到工件作用的反作用力会超过柔性支撑部件产生的压紧力，这时动力头2连同动力头支撑架3发生偏转或轴向位移并基本保持打磨刀具10作用在工件上的压力。同样当工件外形低于原设定的打磨轨迹时，我们可以通过预设打磨动力头的偏转来保证打磨刀具10和工件的有效接触。通过这种打磨刀具10的自适应能力可以大大改善打磨的质量，避免伤及工件本体，提高打磨刀具的寿命并减少对于机器人产生的机械冲击。

震动检测部件6收集动力头2的震动频谱，位移检测部件7检测动力头2的位移偏转量，打磨姿态检测部件8检测动力头2和工件的相对位置及其变化，所有检测所得的信息在打磨过程中实时回传给打磨信息专家处理系统（即总的控制模块），并参考该处理系统数据库内的历史数据，调整机器人或多轴机床姿态、行进轨迹和进刀速度以及柔性支撑部件的柔性强度，从而自己不断优化各个打磨参数，如打磨压力、行进轨迹、进给速度、刀具姿态等等。这种打磨装置是通过柔性支撑部件提供可调节的柔性强度，依靠打磨头的自适应偏转保持基本恒定的打磨压力，并可根据打磨头的偏转角度的信息来调整打磨速度和打磨策略，以此获得优良的打磨质量。对于不同造型方法生产的不同材料的铸件，我们可以给智能打磨头预设相应的特性曲线。

本实用新型的智能打磨装置，机器人或多轴机床使用智能打磨装置对工件进行打磨，能够适应工件实际尺寸、毛刺或浇冒口残余的不确定性，很好地解决其它设备打磨工件时质量不稳定、损伤工件本体，刀具寿命短等问题，从而高速，稳定，有效的清理工件的飞边和毛刺。通过增加对打磨头震动频谱的收集和分析，并跟踪打磨过程中打磨刀具的偏移和姿态，可以获知、建立以及后续运用大数据分析的专家系统自动优化每种工件的打磨轨迹和参数。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，本领域技术人员应该知道，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (10)

1.一种智能打磨装置，其特征在于，包括支撑座、支撑架与动力头，所述支撑架固定套装于所述动力头的外侧，所述支撑座具有侧壁和顶壁，所述侧壁和顶壁围成中间区域，所述动力头的顶端穿过所述中间区域以及所述顶壁，所述动力头的底端固定有打磨刀具，所述支撑架位于所述顶壁与所述底端之间，所述支撑架与所述顶壁之间设置有多个柔性支撑部件，多个所述柔性支撑部件均布在以所述动力头的轴为中心的圆周上，所述支撑座与所述顶壁相对的一端固定有防止所述支撑架由所述支撑座脱出的挡环，所述挡环与所述支撑架之间形成有能够使得所述支撑架相对于所述挡环偏转的弧形接触面，所述智能打磨装置还包括用于检测所述动力头与工件的相对位置的打磨姿态检测部件，所述打磨姿态检测部件设置于所述动力头上。

2.根据权利要求1所述的智能打磨装置，其特征在于，所述柔性支撑部件为气缸、气囊或弹簧。

3. 根据权利要求1所述的智能打磨装置，其特征在于，所述打磨姿态检测部件为陀螺仪，所述打磨姿态检测部件固定于所述动力头上。

4. 根据权利要求1所述的智能打磨装置，其特征在于，所述支撑架具有环状突出部，所述挡环具有环状槽，所述环状突出部嵌入于所述环状槽内。

5. 根据权利要求4所述的智能打磨装置，其特征在于，所述支撑架包括呈筒状的主体部以及位于所述主体部靠近所述顶壁一端的环状凸缘，所述环状突出部位于所述环状凸缘的底面，所述环状槽位于所述挡环的顶面。

6. 根据权利要求1所述的智能打磨装置，其特征在于，所述智能打磨装置还包括震动检测部件，所述震动检测部件固定于所述动力头上。

7. 根据权利要求6所述的智能打磨装置，其特征在于，所述支撑座上设置有用于测量所述动力头相对于所述支撑座的位移量的位移检测部件。

8. 根据权利要求7所述的智能打磨装置，其特征在于，所述位移检测部件为位移传感器。

9. 根据权利要求2所述的智能打磨装置，其特征在于，所述智能打磨装置还包括用于调节所述气缸/气囊的气压或者调节所述弹簧的预紧力的控制组件。

10. 根据权利要求8所述的智能打磨装置，其特征在于，所述智能打磨装置还包括打磨信息专家处理系统，所述打磨信息专家处理系统收集所述打磨姿态检测部件、所述震动检测部件以及所述位移检测部件的检测信息，并参照历史数据调节机器人或多轴机床姿态、行进轨迹和进刀速度以及柔性支撑部件的柔性强度。