CN214642590U - 一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置 - Google Patents

Abstract

一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置，属于机械臂加工技术领域。它包括基座连接板；所述基座连接板上部的一侧设有气动马达固定板，另一侧设有机械臂末端连接板，气动马达固定板上安装有动力传动装置，所述基座连接板与气动马达固定板之间设有减振装置A组，所述基座连接板的下部位于气动马达固定板同一侧设有磨头组件，所述磨头组件与动力传动装置传动连接。本实用新型通过设置的动力传动装置，带动磨头组件旋转打磨，并利用减振装置A组和减振装置B组实现运动过程中的二级减震；装置整体结构简单设计合理、制造方便、成本低、安装方便，具有良好的打磨效果和减振效果。

Description

一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置

技术领域

本实用新型属于机械臂加工技术领域，具体涉及一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置。

背景技术

打磨是表面改性技术的一种，一般指借助粗糙物体（含有较高硬度颗粒的砂纸等）通过摩擦改变材料表面物理性能的一种加工方法，主要目的是为了获取特定的表面粗糙度。对于大型复杂曲面工件（如飞机、船舶、风电叶片等），主要采用人工打磨，打磨质量往往取决于工人的经验，一致性差，效率低，并且打磨工作劳动强度大，存在一定的危险性，会产生大量的粉尘，长期吸入粉尘，会严重损害工人的身心健康。

工业机械臂是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，靠自身动力和控制能力来实现各种功能，是一种能自动执行工作的机器。工业机械臂在打磨大型曲面工件，具有工作空间大、占地范围小、柔性高、工作效率高、稳定可靠、重复精度好等优势，近年来得到了越来越广泛地应用。现有技术中地机械臂打磨执行装置，大多数采用平行砂轮，存在打磨效率低的问题，打磨动力源一般选择气动马达或电主轴，同功率动力源，气动马达具有成本低，质量轻的优点，但是其振动大，不加减振装置，会对机械臂产生损伤，降低机械臂使用寿命；电主轴虽然有振动较小，运行稳定，速度可控等优点，但是其重量大，价格高，对机械臂负载要求更高，增加了制造成本。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置，这种打磨执行装置结构简单、设计合理、具有良好的打磨效果和减振效果。

本实用新型提供如下技术方案：一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置，包括基座连接板；其特征在于：所述基座连接板上部的一侧设有气动马达固定板，另一侧设有机械臂末端连接板，气动马达固定板上安装有动力传动装置，所述基座连接板与气动马达固定板之间设有减振装置A组，所述基座连接板的下部位于气动马达固定板同一侧设有磨头组件，所述磨头组件与动力传动装置传动连接；

所述机械臂末端连接板包括机械臂末端连接板B板及设置在机械臂末端连接板B板上方的机械臂末端连接板A板，所述机械臂末端连接板A板与机械臂末端连接板B板之间设有减振装置B组，机械臂末端连接板B板与基座连接板之间设有力传感器，力传感器与外部的控制端相连接。

所述的一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置，其特征在于所述动力传动装置包括固定安装在气动马达固定板上的气动马达、与气动马达输出轴传动连接的联轴器及安装在基座连接板底部的轴承座。

所述的一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置，其特征在于所述磨头组件包括砂轮螺杆、压板及碗型砂轮，所述砂轮螺杆的上部为光轴、中部为大内径的端面定位轴肩和小内径的轴向定位轴肩、下部为螺杆，端面定位轴肩采用切边处理，端面定位轴肩和轴向定位轴肩对砂碗进行端面和轴向的定位，光轴与联轴器相连接、螺杆与碗型砂轮之间通过压板相固定，所述轴承座对砂轮螺杆进行辅助支撑。

所述的一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置，其特征在于所述压板主体为圆柱体，底端设有正六边形凸台。

所述的一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置，其特征在于所述碗型砂轮为碗状结构，碗口朝下放置，通过碗口端面进行打磨操作，碗底套设在砂轮螺杆轴向定位轴肩上，底面紧靠砂轮螺杆中部的端面定位轴肩进行定位。

所述的一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置，其特征在于所述减振装置A组和减振装置B组均由一组圆形橡胶减振器组成，所述圆柱形橡胶减振器上端设有螺柱，下端开设有安装螺纹孔。

所述的一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置，其特征在于所述减振装置A组中的橡胶减振器均匀周向排布在气动马达固定板的下部，橡胶减振器的上、下两端通过螺纹旋合固定的方式分别与气动马达固定板、基座连接板相连接。

所述的一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置，其特征在于所述减振装置B组中的橡胶减振器均匀周向排布在机械臂末端连接板A板与机械臂末端连接板B板之间，橡胶减振器的上、下两端通过螺纹旋合固定的方式分别与机械臂末端连接板A板、机械臂末端连接板B板相连接。

所述的一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置，其特征在于所述力传感器采用四维力传感器。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过设置的动力传动装置，带动磨头组件旋转打磨，并利用减振装置A组和减振装置B组实现运动过程中的二级减震；装置整体结构简单设计合理、制造方便、成本低、安装方便，具有良好的打磨效果和减振效果。

附图说明

图1为本实用新型的轴侧结构示意图；

图2为本实用新型的主视结构示意图；

图3为本实用新型的侧视结构示意图。

图中：1、动力传动装置；11、气动马达；12、联轴器；13、轴承座；2、磨头组件；21、砂轮螺杆；22、压板；23、碗型砂轮；31、减振装置A组；32、减振装置B组；4、力传感器；5、机械臂末端连接板；51、机械臂末端连接板A板；52、机械臂末端连接板B板；6、基座连接板；7、气动马达固定板。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。

请参阅图1-3，一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置，包括动力传动装置1、磨头组件2、减振装置3、力传感器4、固定连接板。

动力传动装置1将气压能转化为动能，带动其输出轴高速转动。动力传动装置1包含气动马达11、联轴器12和轴承座13，气动马达11是将气压能转换成输出轴动能的装置，使输出轴高速旋转。气动马达11的输出轴和联轴器12相连，并用紧定螺钉固定，用来传递扭矩。

磨头组件2包含砂轮螺杆21，压板22，碗型砂轮23。砂轮螺杆21由一段光轴、一段大内径的端面定位轴肩，一段小内径的轴向定位轴肩和一段粗牙螺纹螺杆组成，光轴与联轴器12相连，两段定位轴肩用来给碗型砂轮23定位，端面定位轴肩做了切边处理，方便用扳手拧。压板22为一块厚度为9mm零件，中心有螺纹通孔，由3mm厚圆柱底板部分和6mm厚的正六边形凸台组成，六边形凸台可以使用套筒进行拧紧。碗型砂轮23是一种碗状的砂轮，材质是白刚玉，碗底部有一个通孔用来固定安装，碗型砂轮23使用碗的顶部端面进行打磨。磨头组件2组装，首先将碗型砂轮23套入砂轮螺杆21的轴向定位轴肩，碗型砂轮23顶面紧靠砂轮螺杆21端面定位轴肩定位，压板22拧入砂轮螺杆21，固定住碗型砂轮23。

磨头组件2的砂轮螺杆21先穿过轴承座13，并与动力传动装置1的联轴器12相连，通过紧定螺钉紧固，输出轴高速转动，通过联轴器12传递扭矩，带动磨头组件2高速旋转，轴承座13对砂轮螺杆21进行辅助支撑作用，保证传动稳定性。

动力传动装置1运行时会产生较大振动，减振装置A组31能够吸收一部分振动，进行一级减振，减振装置B组32能吸收传递到机械臂末端连接板B板52位置的振动，实现二级减振。

减振装置3采用圆柱形橡胶减振器，橡胶减振器的两面，一面是螺柱，另外一面是螺纹孔，橡胶减振器和连接固定板之间通过螺纹连接。减振装置包括减振装置A组31和减振装置B组32，每组减振器由四个相同的橡胶减振器组成，均匀周向分布。减振装置布置在两个位置，减振装置A组31布置在气动马达固定板7与基座连接板6之间，一级吸收气动马达11的振动；减振装置B组32布置在机械臂末端连接板A板51与机械臂末端连接板B板52之间，用来二级吸收传递到机械臂上的振动。

打磨作业时，以恒定压力进行打磨能够取得一致性高的打磨效果，力传感器4采用的是四维力传感器，安装在机械臂末端连接板B板52和基座连接板6之间，能够测量打磨时的压力、磨削力，在打磨作业时，力传感器4可以实时向控制端反馈打磨力的大小，控制端会根据力传感器4反馈调节机械臂，保证恒力打磨。

其中，机械臂末端连接板A板51、机械臂末端连接板B板52采用的是厚度15mm的铝合金圆形板，两板之间固定减振装置B组32，采用两块机械臂末端连接板可以避免安装干涉。基座连接板6采用厚度为10mmQ235材质的矩形钢板，四周进行了倒角，防止刮伤，基座连接板6起到支撑动力传动装置1和连接力传感器4的作用。气动马达固定板7采用厚度10mm铝合金材质正方形板，用来固定气动马达11。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置，包括基座连接板（6）；其特征在于：所述基座连接板（6）上部的一侧设有气动马达固定板（7），另一侧设有机械臂末端连接板（5），气动马达固定板（7）上安装有动力传动装置（1），所述基座连接板（6）与气动马达固定板（7）之间设有减振装置A组（31），所述基座连接板（6）的下部位于气动马达固定板（7）同一侧设有磨头组件（2），所述磨头组件（2）与动力传动装置（1）传动连接；

所述机械臂末端连接板（5）包括机械臂末端连接板B板（52）及设置在机械臂末端连接板B板（52）上方的机械臂末端连接板A板（51），所述机械臂末端连接板A板（51）与机械臂末端连接板B板（52）之间设有减振装置B组（32），机械臂末端连接板B板（52）与基座连接板（6）之间设有力传感器（4），力传感器（4）与外部的控制端相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置，其特征在于所述动力传动装置（1）包括固定安装在气动马达固定板（7）上的气动马达（11）、与气动马达（11）输出轴传动连接的联轴器（12）及安装在基座连接板（6）底部的轴承座（13）。

3.根据权利要求2所述的一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置，其特征在于所述磨头组件（2）包括砂轮螺杆（21）、压板（22）及碗型砂轮（23），所述砂轮螺杆（21）的上部为光轴、中部为大内径的端面定位轴肩和小内径的轴向定位轴肩、下部为螺杆，端面定位轴肩采用切边处理，端面定位轴肩和轴向定位轴肩对砂碗进行端面和轴向的定位，光轴与联轴器（12）相连接、螺杆与碗型砂轮（23）之间通过压板（22）相固定，所述轴承座（13）对砂轮螺杆（21）进行辅助支撑。

4.根据权利要求3所述的一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置，其特征在于所述压板（22）主体为圆柱体，底端设有正六边形凸台。

5.根据权利要求3所述的一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置，其特征在于所述碗型砂轮（23）为碗状结构，碗口朝下放置，通过碗口端面进行打磨操作，碗底套设在砂轮螺杆（21）轴向定位轴肩上，底面紧靠砂轮螺杆（21）中部的端面定位轴肩进行定位。

6.根据权利要求1所述的一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置，其特征在于所述减振装置A组（31）和减振装置B组（32）均由一组圆柱形橡胶减振器组成，所述圆柱形橡胶减振器上端设有螺柱，下端开设有安装螺纹孔。

7.根据权利要求6所述的一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置，其特征在于所述减振装置A组（31）中的橡胶减振器均匀周向排布在气动马达固定板（7）的下部，橡胶减振器的上、下两端通过螺纹旋合固定的方式分别与气动马达固定板（7）、基座连接板（6）相连接。

8.根据权利要求6所述的一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置，其特征在于所述减振装置B组（32）中的橡胶减振器均匀周向排布在机械臂末端连接板A板（51）与机械臂末端连接板B板（52）之间，橡胶减振器的上、下两端通过螺纹旋合固定的方式分别与机械臂末端连接板A板（51）、机械臂末端连接板B板（52）相连接。

9.根据权利要求1所述的一种基于力反馈的低振动机械臂末端气动打磨执行装置，其特征在于所述力传感器（4）采用四维力传感器。

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