CN206561351U - 浮动连接机构及打磨机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种浮动连接机构及打磨机器人，该浮动连接机构包括：第一连接组件，第一连接组件包括第一外接盘、与第一外接盘相对的第一内接盘、及至少两个间隔设置的导杆；第二连接组件，第二连接组件可相对于第一外接盘滑动，第二连接组件包括可移动的第二内接盘、与第二内接盘相对的第二外接盘、及至少两个间隔设置的连接杆，第二内接盘设置于第一外接盘与第一内接盘之间、且与所有导杆滑动连接，所有连接杆的一端与第二内接盘固定、另一端与第二外接盘固定；及第一伸缩装置，第一伸缩装置固设于第一外接盘上，且第一伸缩装置设有伸缩杆，伸缩杆与第二内接盘固定连接。该浮动连接机构及打磨机器人可提高被打磨工件的打磨质量稳定性及成品率。

Description

浮动连接机构及打磨机器人

技术领域

本实用新型涉及工件打磨技术领域，特别是涉及一种浮动连接机构及打磨机器人。

背景技术

传统的机器人自动打磨工艺(也叫自动抛光工艺)是根据示教器示教机器人的运动轨迹或者依据设计的工件标准几何模型离线编程生成轨迹，后续的工件打磨轨迹都是按此固定的轨迹运行。

然而在实际的打磨过程中，由于制造的原因，每件工件的几何尺寸会和原始的设计标准几何模型会要差异，其自身尺寸及飞边毛刺均不相同，这将影响打磨质量。当遇到较大的飞边毛刺时，打磨工具由于受到很大的打磨压力会导致转速急剧下降或卡死；当遇到较小的飞边毛刺时，打磨工具可能会接触不到工具表面，最终会导致某些工件的打磨质量不理想、甚至导致工件报废。同时，对于抛光曲面时，由于曲面曲率的变化，传统的自动抛光工艺磨头作用在表面上的法向抛光力不能跟随曲面曲率变化精确控制。

发明内容

基于此，有必要提供一种浮动连接机构及打磨机器人，允许打磨工具与被打磨工件间有一定程度的错位，可避免打磨工具和被打磨工件之间发生刚性碰撞，同时，磨头作用在表面上的法向抛光力可以跟随曲面曲率变化精确控制，进而可提高被打磨工件的打磨质量稳定性及成品率。

其技术方案如下：

一种浮动连接机构，包括：第一连接组件，所述第一连接组件包括第一外接盘、与所述第一外接盘相对的第一内接盘、及至少两个间隔设置的导杆，所述第一外接盘的外侧设有外接部，所有所述导杆的一端与所述第一外接盘固定、另一端与所述第一内接盘固定；第二连接组件，所述第二连接组件可相对于所述第一外接盘滑动，所述第二连接组件包括可移动的第二内接盘、与第二内接盘相对的第二外接盘、及至少两个间隔设置的连接杆，所述第二内接盘设置于所述第一外接盘与所述第一内接盘之间、且与所有所述导杆滑动连接，所有所述连接杆的一端与所述第二内接盘固定、另一端与所述第二外接盘固定，所述第二外接盘设有连接部；及第一伸缩装置，所述第一伸缩装置固设于所述第一外接盘上，且所述第一伸缩装置设有可浮动调节输出压力的伸缩杆，所述伸缩杆的一端与所述第二内接盘固定连接。

上述浮动连接机构使用时，第一外接盘通过外接部与机器人的操作头固定连接，第二外接盘通过连接部与打磨工具进行安装固定；利用机器人连接打磨工具进行打磨工作时，打磨工具的磨头与被打磨工件柔性接触，当遇到较大的飞边毛刺时，伸缩杆可在挤压力增大情况下，伸缩杆根据预设的输出压力进行收缩使磨头与被打磨工件的接触力适应工件表面的变化；当遇到较小的飞边毛刺时，伸缩杆可在挤压力减小情况下，伸缩杆根据预设的输出压力进行伸长使磨头与被打磨工件的接触力适应工件表面的变化，因而在打磨过程中磨头的运转速度均匀，被打磨工件的打磨抛光质量良好，且稳定性高。该浮动连接机构，允许打磨工具与被打磨工件间有一定程度的错位，可避免打磨工具和被打磨工件之间发生刚性碰撞，同时，磨头作用在表面上的法向抛光力可以跟随曲面曲率变化精确控制，进而可提高被打磨工件的打磨质量稳定性及成品率。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述第一内接盘设有与所述连接杆滑动配合的配合通孔。

在其中一个实施例中，所述导杆为三个，三个所述导杆均匀间隔设置于所述第一外接盘与所述第一内接盘之间。

在其中一个实施例中，所述第二内接盘通过直线滚珠轴承与所述导杆滑动配合。

在其中一个实施例中，所述第一伸缩装置为液压缸，所述伸缩杆为液压伸缩杆；或所述第一伸缩装置为气压缸，所述伸缩杆为气压伸缩杆。

在其中一个实施例中，所述连接杆与所述导杆相错开。

在其中一个实施例中，所述第一内接盘内设有错位通孔、呈中空环状。

在其中一个实施例中，所述第二外接盘设有向外凸出设置于所述第二外接盘的外侧的安装体及与所述安装体相互配合形成所述连接部的安装结构，所述安装体设有配合孔，所述安装结构包括可弹性复位、且贯穿所述配合孔的侧壁的锁紧件、及固设于所述第二外接盘外侧的定位件。

在其中一个实施例中，还包括控制所述锁紧件伸缩的第二伸缩装置，所述第二伸缩装置包括可在所述配合孔内伸缩移动的锥体，所述锥体的大端靠近所述第二内接盘设置、且所述锥体的大端与所述锁紧件的一端挤压配合。

在其中一个实施例中，还包括连接件，所述连接件设有与所述安装体套接配合的连接孔、与所述锁紧件紧固配合的配合凹槽、及与所述定位件相配合的定位孔，所述配合凹槽设置于所述连接孔的内侧壁上，所述第二外接盘通过所述连接件与打磨工具固定连接。

本技术方案还提供了一种打磨机器人，包括上述的浮动连接机构，还包括可移动的操作头、倾角传感器、及控制操作头移动和控制所述伸缩杆的伸缩的控制器，所述操作头与所述外接部固定连接，所述倾角传感器安设于所述第一外接盘上，所述控制器与倾角传感器电联接。

上述打磨机器人使用时，第二外接盘通过连接部与打磨工具进行安装固定；进行打磨工作时，打磨工具的磨头与被打磨工件柔性接触，当遇到较大的飞边毛刺时，伸缩杆可在挤压力增大情况下，伸缩杆根据预设的输出压力进行收缩使磨头与被打磨工件的接触力适应工件表面的变化；当遇到较小的飞边毛刺时，伸缩杆可在挤压力减小情况下，伸缩杆根据预设的输出压力进行伸长使磨头与被打磨工件的接触力适应工件表面的变化，因而在打磨过程中磨头的运转速度均匀，被打磨工件的打磨抛光质量良好，且稳定性高。该打磨机器人，允许打磨工具与被打磨工件间有一定程度的错位，可避免打磨工具和被打磨工件之间发生刚性碰撞，同时，磨头作用在表面上的法向抛光力可以跟随曲面曲率变化精确控制，进而可提高被打磨工件的打磨质量稳定性及成品率。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，还包括为第一伸缩装置提供动力的的动力装置及分别连通所述动力装置及所述第一伸缩装置的比例换向阀，所述控制器通过所述比例换向阀控制所述伸缩杆的输出压力。

附图说明

图1为本实用新型所述的浮动连接机构的三维结构示意图；

图2为本实用新型所述的浮动连接机构的正视示意图；

图3为图2中A-A半剖示意图；

图4为本实用新型所述的第一连接组件的结构示意图；

图5为本实用新型所述的第二连接组件及伸缩杆的装配结构示意图；

图6为本实用新型所述的打磨工具的示意图；

图7为本实用新型所述的带防尘膜的浮动连接机构的示意图；

图8为本实用新型所述的打磨机器人的结构示意图；

图9为本实用新型所述的打磨机器人的控制系统示意图；

图10为本实用新型所述的打磨机器人的打磨工作示意图。

附图标记说明：

100、第一连接组件，110、第一外接盘，120、第一内接盘，122、配合通孔，124、错位通孔，130、导杆，200、第二连接组件，210、第二内接盘，212、直线滚珠轴承，220、第二外接盘，224、安装体，202、配合孔，204、连接部，230、连接杆，240、安装结构，242、锁紧件，244、定位件，300、第一伸缩装置，310、伸缩杆，400、第二伸缩装置，410、锥体，500、连接件，510、连接孔，520、配合凹槽，530、定位孔，600、防尘帽，10、浮动连接机构，20、操作头，30、倾角传感器，40、控制器，50、动力装置，60、比例换向阀，70、打磨工具70，72、磨头72，80、机器人运动机构，90、打磨工件90。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”、“设置于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；一个元件与另一个元件固定连接的具体方式可以通过现有技术实现，在此不再赘述，优选采用螺纹连接的固定方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1至图3所示，本实用新型所述的一种浮动连接机构10，包括：第一连接组件100，第一连接组件100包括第一外接盘110、与第一外接盘110相对的第一内接盘120、及至少两个间隔设置的导杆130，第一外接盘110的外侧设有外接部(未标注)，所有导杆130的一端与第一外接盘110固定、另一端与第一内接盘120固定；第二连接组件200，第二连接组件200可相对于第一外接盘110滑动，第二连接组件200包括可移动的第二内接盘210、与第二内接盘210相对的第二外接盘220、及至少两个间隔设置的连接杆230，第二内接盘210设置于第一外接盘110与第一内接盘120之间、且与所有导杆130滑动连接，所有连接杆230的一端与第二内接盘210固定、另一端与第二外接盘220固定，第二外接盘220设有连接部204；及第一伸缩装置300，第一伸缩装置300固设于第一外接盘110上，且第一伸缩装置300设有可浮动调节输出压力的伸缩杆310，伸缩杆310的一端与第二内接盘210固定连接。

如图1至图3及图8、图9所示，上述浮动连接机构10使用时，第一外接盘110通过外接部与机器人的操作头20固定连接，第二外接盘220通过连接部204与打磨工具70进行安装固定；利用机器人连接打磨工具70进行打磨工作时，打磨工具70的磨头72与被打磨工件90柔性接触，当遇到较大的飞边毛刺时，伸缩杆310可在挤压力增大情况下，伸缩杆310根据预设的输出压力进行收缩使磨头72与被打磨工件90的接触力适应工件表面的变化；当遇到较小的飞边毛刺时，伸缩杆310可在挤压力减小情况下，伸缩杆310根据预设的输出压力进行伸长使磨头72与被打磨工件90的接触力适应工件表面的变化，因而在打磨过程中磨头72的运转速度均匀，被打磨工件90的打磨抛光质量良好，且稳定性高。该浮动连接机构10，允许打磨工具70与被打磨工件90间有一定程度的错位，可避免打磨工具70和被打磨工件90之间发生刚性碰撞，同时，磨头作用在表面上的法向抛光力可以跟随曲面曲率变化精确控制，进而可提高被打磨工件90的打磨质量稳定性及成品率。

如图4及图5所示，在本实施例中，第一内接盘120设有与连接杆230滑动配合的配合通孔122。因而可通过第一内接盘120与连接杆230的滑动配合，进一步提高第二外接盘220在往复移动过程中的平稳性，使磨头72在打磨过程中更加平稳。进一步的，导杆130为三个，三个导杆130均匀间隔设置于第一外接盘110与第一内接盘120之间。因而采用三个导杆130传动方式，使第二连接组件200移动时刚度大，整体稳定性强，避免机器人末端运动时颤抖，进一步可提高被打磨工件90的打磨抛光质量。再进一步的，第二内接盘210通过直线滚珠轴承212与导杆130滑动配合，进一步使第二内接盘210的移动更加平稳，力传动更加精确。

在上述实施例中，第一伸缩装置300为液压缸，伸缩杆310为液压伸缩杆310；或第一伸缩装置300为气压缸，伸缩杆310为气压伸缩杆310；优选采用气压缸，进而采用气动驱动，整个过程更加平稳。

如图1至图3所示，在上述实施例中，连接杆230与导杆130相错开。因而可以使第一连接组件100与第二连接组件200的连接配合更加紧凑，便于套设防尘套600。

如图1至图6所示，在上述实施例中，第二外接盘220设有向外凸出设置于第二外接盘220的外侧的安装体224及与安装体224相互配合形成连接部204的安装结构240，安装体224设有配合孔202，安装结构240包括可弹性复位、且贯穿配合孔202的侧壁的锁紧件242、及固设于第二外接盘220外侧的定位件244。因而可通过定位件244进行定位，再利用锁紧件242进行锁紧，实现第二外接盘220与打磨工具70的快速拆装，提高打磨工具70的安装效率。具体的，还包括连接件500，连接件500设有与安装体224套接配合的连接孔510、与锁紧件242紧固配合的配合凹槽520、及与定位件244相配合的定位孔530，配合凹槽520设置于连接孔510的内侧壁上，第二外接盘220通过连接件500与打磨工具70固定连接。因而，安装时，连接件500的定位孔530与第二外接盘220的定位件244定位配合、连接孔510与安装体224配合，此时调整锁紧件242的伸缩长度，使锁紧件242与配合凹槽520形成锁紧配合，进而将连接件500与第二外接盘220安装固定；当需要拆卸时，只需调整锁紧件242的输出压力，使锁紧件242退出配合凹槽520，即可实现连接件500与第二外接盘220的分离。进一步的，还包括控制锁紧件242伸缩的第二伸缩装置400，第二伸缩装置400包括可在配合孔202内伸缩移动的锥体410，锥体410的大端靠近第二内接盘210设置、且锥体410的大端与锁紧件242的一端挤压配合。因而可通过第二伸缩装置400调节锥体410的位置即可实现锁紧件242的伸缩；当锥体410的大端与锁紧件242的一端错开时，锁紧件242的一端自动复位伸出设置在配合孔202的内侧壁上；当锥体410的大端与与锁紧件242的一端相挤压时，锁紧件242的一端收缩、另一端凸出设置在配合孔202的外侧壁上，进而可与连接件500的配合凹槽520壁形成锁紧配合。再进一步的，第一内接盘120内设有错位通孔124、呈中空环状，便于安装第四伸缩装置400，减少第四伸缩装置400对第二连接组件的运动干涉。

需要说明的是，第二伸缩装置400为液压缸或气压缸，；优选的第一伸缩装置300及第二伸缩装置400均采用双作用单杆气压缸，可以共用动力装置50(该动力装置为气源装置，气源装置包括包括手动排水过滤器、手动调节式溢流调压阀、压力表和油雾器)，采用气动驱动，整个过程更加平稳，其具体实施方式在现有技术中可以实现，在此不在累赘。

如图1、图7及图8至图10所示，本实用新型还提供一种打磨机器人，包括上述的浮动连接机构10，还包括可移动的操作头20、倾角传感器30、及控制操作头20移动和控制伸缩杆310的伸缩的控制器40，操作头20与外接部固定连接，倾角传感器30安设于第一外接盘110上，控制器40与倾角传感器30电联接。

如图1、图7及图8至图10所示，上述打磨机器人使用时，第二外接盘220通过连接部204与打磨工具70进行安装固定；进行打磨工作时，打磨工具70的磨头72与被打磨工件90柔性接触，当遇到较大的飞边毛刺时，伸缩杆310可在挤压力增大情况下，伸缩杆310根据预设的输出压力进行收缩使磨头72与被打磨工件90的接触力适应工件表面的变化；当遇到较小的飞边毛刺时，伸缩杆310可在挤压力减小情况下，伸缩杆310根据预设的输出压力进行伸长使磨头72与被打磨工件90的接触力适应工件表面的变化，因而在打磨过程中磨头72的运转速度均匀，被打磨工件90的打磨抛光质量良好，且稳定性高。该打磨机器人，允许打磨工具70与被打磨工件90间有一定程度的错位，可避免打磨工具70和被打磨工件90之间发生刚性碰撞，进而可提高被打磨工件90的打磨质量稳定性及成品率。

如图8至10所示，在本实施例中，还包括为第一伸缩装置300提供动力的的动力装置50及分别连通动力装置50及第一伸缩装置300的比例换向阀60，控制器40通过比例换向阀60控制伸缩杆310的输出压力。

具体的，根据需打磨工件90的外表面形状，离线编程规划的打磨轨迹、设置多个目标点及多个轨迹段，先通过控制器40控制操作头20带动倾角传感器30检测每个目标点的的目标倾角A；再根据每个目标点的目标倾角A，计算得到每段轨迹段的预设倾角B；通过质量检测仪检测获取第二组件、打磨工具70及伸缩杆310构成的浮动组件的质量m、并结合每段轨迹段的预设倾角B及预设的打磨力F_N，计算得到每段轨迹段的驱动力F_驱，F_驱＝F_N-m.g.sinB；将驱动力F_驱转换成比例换向阀60的电流输出大小或电压输出大小，进而分别控制对应轨迹段的伸缩杆310的输出压力，控制器40执行程序，带动打磨工具70沿打磨轨迹进行打磨，在打磨过程中，每段轨迹段上施加对应的驱动力F_驱，直至完成打磨抛光工序。在此过程中，由于打磨方向的改变，F_驱与浮动组件的重力相互作用得到打磨力F_N，即在打磨力F_N一定时，F_驱与浮动组件的重力同为动力，F_驱为动力、浮动组件的重力为阻力或F_驱为阻力、浮动组件的重力为动力，F_驱可以大于零也可以小于零(即F_驱与F_N同向或反向)。

本实用新型的有益效果：

1、离线编程实现机器人的位姿位姿控制，而力控装置头采用气压比例伺服控制，单独实现力的控制，避免繁琐的力-位耦合控制。同时，该独立的施力机构(浮动连接机构10)可以确保输出力快速的响应；

2、浮动连接机构10使得机器人打磨工件90时工具和工件之间提高柔性接触，允许抛光工具与工件间有一定程度的错位，避免打磨工具70和工件之间的刚性碰撞，使得打磨工具70在工件表面良好运转，提高打磨质量的稳定性、提升打磨工具70的使用效率和寿命，提高打磨工件90的成品率。

3、可避免气动磨抛工具因为磨抛盘和工件接触压力大时动力不足而出现转速明显降低现象，打磨工具70的磨头72的运转速度比较恒定。

4、采用三导杆130布置，刚度大，整体稳定性强，避免机器人末端运动时颤抖。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种浮动连接机构，其特征在于，包括：

第一连接组件，所述第一连接组件包括第一外接盘、与所述第一外接盘相对的第一内接盘、及至少两个间隔设置的导杆，所述第一外接盘的外侧设有外接部，所有所述导杆的一端与所述第一外接盘固定、另一端与所述第一内接盘固定；

第二连接组件，所述第二连接组件可相对于所述第一外接盘滑动，所述第二连接组件包括可移动的第二内接盘、与第二内接盘相对的第二外接盘、及至少两个间隔设置的连接杆，所述第二内接盘设置于所述第一外接盘与所述第一内接盘之间、且与所有所述导杆滑动连接，所有所述连接杆的一端与所述第二内接盘固定、另一端与所述第二外接盘固定，所述第二外接盘设有连接部；及

第一伸缩装置，所述第一伸缩装置固设于所述第一外接盘上，且所述第一伸缩装置设有可浮动调节输出压力的伸缩杆，所述伸缩杆的一端与所述第二内接盘固定连接。

2.根据权利要求1所述的浮动连接机构，其特征在于，所述第一内接盘设有与所述连接杆滑动配合的配合通孔。

3.根据权利要求1所述的浮动连接机构，其特征在于，所述导杆为三个，三个所述导杆均匀间隔设置于所述第一外接盘与所述第一内接盘之间。

4.根据权利要求1所述的浮动连接机构，其特征在于，所述连接杆与所述导杆相错开。

5.根据权利要求1所述的浮动连接机构，其特征在于，所述第一内接盘内设有错位通孔、呈中空环状。

6.根据权利要求1至5任一项所述的浮动连接机构，其特征在于，所述第二外接盘设有向外凸出设置于所述第二外接盘的外侧的安装体及与所述安装体相互配合形成所述连接部的安装结构，所述安装体设有配合孔，所述安装结构包括可弹性复位、且贯穿所述配合孔的侧壁的锁紧件、及固设于所述第二外接盘外侧的定位件。

7.根据权利要求6所述的浮动连接机构，其特征在于，还包括控制所述锁紧件伸缩的第二伸缩装置，所述第二伸缩装置包括可在所述配合孔内伸缩移动的锥体，所述锥体的大端靠近所述第二内接盘设置、且所述锥体的大端与所述锁紧件的一端挤压配合。

8.根据权利要求6所述的浮动连接机构，其特征在于，还包括连接件，所述连接件设有与所述安装体套接配合的连接孔、与所述锁紧件紧固配合的配合凹槽、及与所述定位件相配合的定位孔，所述配合凹槽设置于所述连接孔的内侧壁上，所述第二外接盘通过所述连接件与打磨工具固定连接。

9.一种打磨机器人，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的浮动连接机构，还包括可移动的操作头、倾角传感器、及控制操作头移动和控制所述伸缩杆的伸缩的控制器，所述操作头与所述外接部固定连接，所述倾角传感器安设于所述第一外接盘上，所述控制器与倾角传感器电联接。

10.根据权利要求9所述的打磨机器人，其特征在于，还包括为第一伸缩装置提供动力的动力装置及分别连通所述动力装置及所述第一伸缩装置的比例换向阀，所述控制器通过所述比例换向阀控制所述伸缩杆的输出压力。