CN210938590U - 一种大口径金属容器自动砂带打磨机器人 - Google Patents

一种大口径金属容器自动砂带打磨机器人 Download PDF

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高益凡
易静姝
张玥
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Abstract

本实用新型公开了一种大口径金属容器自动砂带打磨机器人,包括行走部分、机械臂、打磨执行部分和控制部分;其中,所述行走部分安装于打磨容器边沿,并且行走部分横亘整个容器,所述机械臂的两端分别与行走部分和打磨执行部分连接,本实用新型涉及容器打磨设备技术领域。该大口径金属容器自动砂带打磨机器人,可实现通过行走结构以及机械臂带动打磨装置可对尺寸较大或尺寸不同工件打磨位置进行定位打磨,执行装置设计用于以尽可能最简单的方式将多种尺寸的砂带轮切换到一个工作位置,且具有良好的稳定性、准确性和快速性,后壳的开口安装吸尘装置,吸走打磨过程中产生的灰尘以减少灰尘杂物对环境和工人的影响。

Description

一种大口径金属容器自动砂带打磨机器人
技术领域
本实用新型涉及容器打磨设备技术领域,具体为一种大口径金属容器自动砂带打磨机器人。
背景技术
目前大口径容器的生产制造过程中多是人工操作,打磨机器大多为打磨机与刚性机架的简单固连,当打磨机在操作过程中与工件发生非工况情况下的接触碰撞时,会给机架本体带来一定的冲击力,造成系统的稳定性变差、加工精度变低,另外,传统的打磨机器大多为固定基座式,工作范围非常有限,而在打磨作业所发出的噪音和产生的灰尘杂物等对周围环境和工人健康也有较大的危害。
实用新型内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本实用新型提供了一种大口径金属容器自动砂带打磨机器人,解决了现有的大口径容器的生产制造过程中多是人工操作,打磨机器大多为打磨机与刚性机架的简单固连,当打磨机在操作过程中与工件发生非工况情况下的接触碰撞时,会给机架本体带来一定的冲击力,造成系统的稳定性变差、加工精度变低,另外,传统的打磨机器大多为固定基座式,工作范围非常有限,而在打磨作业所发出的噪音和产生的灰尘杂物等对周围环境和工人健康也有较大危害的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的,本实用新型通过以下技术方案予以实现:一种大口径金属容器自动砂带打磨机器人,包括行走部分、机械臂、打磨执行部分和控制部分;其中,行走部分安装于打磨容器边沿,横亘整个容器,机械臂的两端分别与行走部分和打磨执行部分连接。
优选的,所述行走部分包括行走轮、驱动电机、连接轴和齿条杆固定基座;其中,行走轮为“工”字形,数量为四个,固定在齿条杆两端,由驱动电机驱动从而使装置可绕工件边缘做圆周运动;齿条杆固定基座上的卡槽用于固定两条相同型号的齿条杆,齿条杆固定基座与行走轮之间可自由转动以实现不同曲率的容器打磨。
优选的,所述机械臂包括基座、第一关节、第二关节、第三关节、第四关节和第五关节;基座和第一关节固定连接,第二、三关节相对第一关节可实现俯仰运动,第四关节相对第三关节可实现旋转运动,第五关节相对第四关节可实现俯仰运动。
优选的,所述打磨执行部分包括前盖、后壳、砂带轮、砂带、轮架、导柱、张紧轮、支架、轴轮盘、皮带、第一齿轮、内齿轮、第一摩擦片、第二摩擦片;装置中的三个尺寸不同的砂带轮能够进行切换,以不同的接触曲率打磨工件,轮架起到固定支撑砂带轮的作用,导柱用于定位轮架,支架用于固定轮架和连接机械臂,轴轮盘与电机和传动轴连接,通过皮带将动力传递到砂带轮上。
优选的,所述打磨执行部分轮架上的三个砂带轮拥有不同的半径,能够切换后用于不同条件下的打磨,切换砂轮的工作流程为:后壳往后运动时带动导柱,当导柱不再与轮架接触时,转动轮架调整到所需半径,主传动轴与电机相连,经轴轮盘通过皮带驱动砂带轮带动砂带运动。
优选的,所述第二齿轮的外表面与第三齿轮的外表面啮合,且第三齿轮的外表面与第四齿轮的外表面啮合。
优选的,所述行星轮传动结构十电机带动调整切换选用砂带轮,内齿轮固定在轮架上,第一齿轮和第二摩擦片之间相互连接固定,绕在同一根导轴上,导轴与后壳相连接。第一摩擦片和第二齿轮相互连接,绕在导轴上,可绕导轴旋转,通过两个摩擦片之间的摩擦带动第一齿轮同向旋转,再通过第一齿轮与内齿轮的啮合,带动砂带轮架做周向旋转。
优选的,盖与后壳通过棱边连接处的门栓结构相连接,后壳的开口处一端开有一道口,用于安装吸尘装置,吸走打磨过程中产生的灰尘。
(三)有益效果
本实用新型提供了一种大口径金属容器自动砂带打磨机器人。与现有技术相比具备以下有益效果:该大口径金属容器自动砂带打磨机器人,通过在包括行走部分、机械臂、打磨执行部分和控制部分;其中,行走部分安装于打磨容器边沿,横亘整个容器,机械臂的两端分别与行走部分和打磨执行部分连接,行走部分包括行走轮、驱动电机、连接轴和齿条杆固定基座;其中,行走轮为“工”字形,数量为四个,固定在齿条杆两端,由驱动电机驱动从而使装置可绕工件边缘做圆周运动;齿条杆固定基座上的卡槽用于固定两条相同型号的齿条杆,齿条杆固定基座与行走轮之间可自由转动以实现不同曲率的容器打磨,根据待打磨容器口径大小,通过紧固螺钉将齿条杆固定与行走装置的位置不同,来调节两组行走装置的距离,可达到自动砂带打磨机器人绕容器以一定的速度运行,通过控制部分控制小车和机械臂末端的位置,可将执行部分调整的一定范围内的任意角度,通过不同砂带轮之间的自由切换可实现执行部分的多功能化和更高的自动化,整个砂带打磨机器人的可伸缩行走部分可实现更加广泛的口径范围,可切换多尺寸打磨砂轮实现了更加复杂的打磨环境和更多的刀位选择,高自由度的机械臂实现了无限带角的选择,可实现通过行走结构以及机械臂带动打磨装置可对尺寸较大或尺寸不同工件打磨位置进行定位打磨,执行装置设计用于以尽可能最简单的方式将多种尺寸的砂带轮切换到一个工作位置,且具有良好的稳定性、准确性和快速性,后壳的开口安装吸尘装置,吸走打磨过程中产生的灰尘以减少灰尘杂物对环境和工人的影响,整体方案具有创新性和实用性。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图;
图2为图1去除被打磨容器的结构示意图;
图3为行走部分结构的示意图;
图4为小车的示意图;
图5为打磨机构内部的示意图;
图6为打磨机构齿轮切换局部的示意图;
图7为齿条杆的示意图。
图中,1:行走轮;2:机械臂;3:机械臂底座;4:小车车架;5:小车行走齿轮;6:齿条杆固定基座;7:齿条杆;8:紧固螺钉;9:驱动电机;10:行走轮连接轴;11:被打磨工件;12:连接板;13:支架;14:主轴;15:后壳;16:前盖;17:皮带;18:轮架;19:吸尘装置;20:砂带轮;21:导柱;22:砂带;23: 第一齿轮;24:导轴;25:轴轮盘;26:第二齿轮;27:第三齿轮;28:第四齿轮; 29:第一摩擦片;30:第二摩擦片;31:内齿轮;32:张紧轮。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-7,本实用新型实施例提供一种技术方案:一种大口径金属容器自动砂带打磨机器人,包括行走部分、机械臂2、打磨执行部分和控制部分;其中,行走部分安装于打磨容器边沿,并且行走部分横亘整个容器,机械臂2 的两端分别与行走部分和打磨执行部分连接,行走部分包括行走轮1、驱动电机9、连接轴10和齿条杆固定基座6;行走轮1的数量为四个,固定于齿条杆7两端,齿条杆固定基座6上的卡槽用于固定两条相同型号的齿条杆7,齿条杆固定基座6与行走轮1之间可自由转动以实现不同曲率的容器打磨,机械臂2包括基座、第一关节、第二关节、第三关节、第四关节和第五关节;基座和第一关节固定连接,第二、三关节相对第一关节可实现俯仰运动,第四关节相对第三关节可实现旋转运动,第五关节相对第四关节可实现俯仰运动,打磨执行部分包括前盖16、后壳15、砂带轮20、砂带22、轮架18、导柱21、张紧轮32、支架13、轴轮盘25、皮带17、第一齿轮23、内齿轮31、第一摩擦片29和第二摩擦片30;装置中的三个尺寸不同的砂带轮20能够进行切换,以不同的接触曲率打磨工件,轮架18起到固定支撑砂带轮20的作用,且导柱21用于定位轮架18,支架13用于固定轮架和连接机械臂2,且轴轮盘25与电机和传动轴连接,通过皮带17将动力传递到砂带轮上,内齿轮31固定于轮架18上,且第一齿轮23和第二摩擦片30之间相互连接固定,绕在同一根导轴24上,导轴24与后壳15相连接,且第一摩擦片29和第二齿轮26相互连接,绕在导轴24上,可绕导轴24旋转,打磨执行部分轮架18 上的三个砂带轮20拥有不同的半径,切换砂带轮20的工作流程为:后壳15 往后运动时带动导柱21,当导柱21不再与轮架18接触时,轮架18可以自由转动,主传动轴14与电机相连,经轴轮盘25通过皮带17驱动砂带轮20带动砂带22运动,第二齿轮26的外表面与第三齿轮27的外表面啮合,且第三齿轮27的外表面与第四齿轮28的外表面啮合。
首先,从图3行走部分开始进行说明,行走部分主要包括行走轮1、驱动电机9、连接轴10和齿条杆固定基座6,其中,行走轮1的结构为“工”字形,这是为了能够更好的在被打磨工件的碗口行走而设计,整个装置共有4 个相同型号的行走轮1,分为两组,每组各有一个驱动电机9,由驱动电机9 驱动行走轮1,图3为其中一组,固定在齿条杆7两端,实现了行走装置在工件边缘做周向运动,如图1。图3中齿条杆固定基座6上的卡槽用于固定两条相同型号的齿条杆7,齿条杆固定基座6与行走轮1的连接轴10可自由转动以适应不同曲率圆形容器。
图7中齿条杆7分为三个部分,螺纹孔7-1、齿条段7-2和调节槽段7-3,其中一组行走部分通过紧固螺钉8将螺纹孔7-1固定在基座6卡槽中,小车行走齿轮5在齿轮段7-2通过齿轮啮合方式在齿条杆7上能够移动一段距离,将机械臂2移动到合适位置,另外一组行走部分通过紧固螺钉8将调节槽段 7-3固定在基座6卡槽中,通过基座卡槽固定在调节槽7-3的不同位置,来实现调整两组行走部分之间的距离,达到行走部分适用于一定范围口径容器。
图5中小车包括小车车架4和小车行走齿轮5,机械臂底座3固定在小车车架4上,小车行走齿轮5在齿条杆齿条段7-2由电机驱动,将机械臂2移动到合适位置,行走轮1处为“U”形槽,保证了小车在齿条杆7上移动时不偏离、脱轨。
机械臂2采用六自由度串联机械臂,工作灵活,可操作空间大,可将固定在机械臂末端的打磨机构移动到合适位置,将打磨轮调整到任意角度打磨,可打磨曲面的复杂多样性依赖于机械臂2的灵活性,六自由度的机械臂可满足整个打磨机器人灵活程度的要求。
图5为打磨机构内部结构图,主传动轴与电机相连,经轴轮盘通过皮带驱动砂带轮带动砂带运动,在机械臂2的精准定位下与打磨工件接触,从而进行打磨,在张紧轮32的作用下,砂带始终绷紧,保持着与砂带轮20一定的摩擦,从而不会打滑。
图6为打磨机构齿轮切换局部结构图,该结构的切换原理是:内齿轮31 固定在轮架18上,第一齿轮23与第二摩擦片30之间相互连接固定,绕在同一根导轴24上,而这根导轴24与后盖15相连接,第一摩擦片29与第二齿轮26相互连接,绕在导轴24上,不与导轴24固定,可沿导轴旋转,第四齿轮28与第二齿轮26通过第三齿轮27驱动,而第二齿轮26固定在主轴14上,因此,在电机工作时,主轴14在电动机的驱动下旋转时第一摩擦片29和第四齿轮28也会旋转,切换砂带轮20时,打开前盖16,往后移动后壳15,导轴24随后壳一起移动,通过导轴末端轴肩带动第一齿轮23和第二摩擦片30 移动,使得两摩擦片接触,启动电机调整转速,主轴14开始旋转,通过两摩擦片之间的摩擦带动第一齿轮23同向旋转,再通过第一齿轮23与内齿轮31 之间的啮合,带动砂带轮架18做周向旋转,从而选择需要的砂带轮20,其中,两个摩擦片之间的传动起到了离合调速的作用,选择好砂带轮20之后,关闭电机,将后壳15恢复要打磨机构打磨时的工作位置,此时轮架位置通过三根导柱21限位固定,两摩擦片不再接触,齿轮不再旋转,执行部件将正常工作,不同尺寸的砂带轮20切换完成,前盖16与后壳15通过棱边连接处的合页相连接,后壳15与门栓结构相对的壳体边缘镶有磁铁,前盖16打开后,后壳 15能够往后移动,使轮架5能够转动,后壳15的开口处一端开有一道口,用于安装吸尘装置19,由于整个执行部分属于一个封闭环境,而在打磨工作时金属的碎屑和灰尘较大,为避免杂物影响打磨机内部,根据砂带轮20的运动方向,将吸尘装置19安装在碎屑飞出的方向。
整个装置装配与效果如图1,根据待打磨容器11口径大小,通过紧固螺钉8将齿条杆7-3段固定与行走装置的位置不同,来调节两组行走装置的距离,可达到自动砂带打磨机器人绕容器以一定的速度运行,通过控制部分控制小车和机械臂末端的位置,可将执行部分调整的一定范围内的任意角度,通过不同砂带轮20之间的自由切换可实现执行部分的多功能化和更高的自动化。整个砂带打磨机器人的可伸缩行走部分可实现更加广泛的口径范围,可切换多尺寸打磨砂轮实现了更加复杂的打磨环境和更多的刀位选择,高自由度的机械臂实现了无限带角的选择。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种大口径金属容器自动砂带打磨机器人,其特征在于:包括行走部分、机械臂(2)、打磨执行部分和控制部分;其中,所述行走部分安装于打磨容器边沿,并且行走部分横亘整个容器,所述机械臂(2)的两端分别与行走部分和打磨执行部分连接。
2.根据权利要求1所述的一种大口径金属容器自动砂带打磨机器人,其特征在于:所述行走部分包括行走轮(1)、驱动电机(9)、连接轴(10)和齿条杆固定基座(6);行走轮(1)的数量为四个,固定于齿条杆(7)两端,齿条杆固定基座(6)上的卡槽用于固定两条相同型号的齿条杆(7),齿条杆固定基座(6)与行走轮(1)之间可自由转动以实现不同曲率的容器打磨。
3.根据权利要求1所述的一种大口径金属容器自动砂带打磨机器人,其特征在于:所述机械臂(2)包括基座、第一关节、第二关节、第三关节、第四关节和第五关节;基座和第一关节固定连接,第二、三关节相对第一关节可实现俯仰运动,第四关节相对第三关节可实现旋转运动,第五关节相对第四关节可实现俯仰运动。
4.根据权利要求1所述的一种大口径金属容器自动砂带打磨机器人,其特征在于:所述打磨执行部分包括前盖(16)、后壳(15)、砂带轮(20)、砂带(22)、轮架(18)、导柱(21)、张紧轮(32)、支架(13)、轴轮盘(25)、皮带(17)、第一齿轮(23)、内齿轮(31)、第一摩擦片(29)和第二摩擦片(30);装置中的三个尺寸不同的砂带轮(20)能够进行切换,以不同的接触曲率打磨工件,所述轮架(18)起到固定支撑砂带轮(20)的作用,且导柱(21)用于定位轮架(18),所述支架(13)用于固定轮架和连接机械臂(2),且轴轮盘(25)与电机和传动轴连接,通过皮带(17)将动力传递到砂带轮上,所述内齿轮(31)固定于轮架(18)上,且第一齿轮(23)和第二摩擦片(30)之间相互连接固定,绕在同一根导轴(24)上,所述导轴(24)与后壳(15)相连接,且第一摩擦片(29)和第二齿轮(26)相互连接,绕在导轴(24)上,可绕导轴(24)旋转。
5.根据权利要求1所述的一种大口径金属容器自动砂带打磨机器人,其特征在于:所述打磨执行部分轮架(18)上的三个砂带轮(20)拥有不同的半径。
6.根据权利要求4所述的一种大口径金属容器自动砂带打磨机器人,其特征在于:切换所述砂带轮(20)的工作流程为:后壳(15)往后运动时带动导柱(21),当导柱(21)不再与轮架(18)接触时,轮架(18)可以自由转动,主传动轴(14)与电机相连,经轴轮盘(25)通过皮带(17)驱动砂带轮(20)带动砂带(22)运动。
7.根据权利要求4所述的一种大口径金属容器自动砂带打磨机器人,其特征在于:所述第二齿轮(26)的外表面与第三齿轮(27)的外表面啮合,且第三齿轮(27)的外表面与第四齿轮(28)的外表面啮合。
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