CN216463926U

CN216463926U - 一种基于三自由度并联机构使用的打磨机械头

Info

Publication number: CN216463926U
Application number: CN202220022316.0U
Authority: CN
Inventors: 王帆; 李健; 钱实鑫; 桑杭; 鲁昊宇; 陈柯屹
Original assignee: Suzhou Vocational Institute of Industrial Technology
Current assignee: Suzhou Vocational Institute of Industrial Technology
Priority date: 2022-01-06
Filing date: 2022-01-06
Publication date: 2022-05-10
Anticipated expiration: 2032-01-06

Abstract

本实用新型公开了一种基于三自由度并联机构使用的打磨机械头，涉及机械加工技术领域，包括顶部支板、底部支板和气压控制器，所述顶部支板上螺纹安装有若干个螺栓；该基于三自由度并联机构使用的打磨机械头配合机器人使用，通过设置三个气缸分别位于三个角落配合气压控制器使用，随着机器人带动打磨头在零件曲面表面移动，三个气缸的工作平衡力不断变化，使得打磨头与零件曲面的切点随之变化，并保证处于平衡位置，进而能够保证打磨头在零件曲面轮廓上不断连续运动，达到打磨效果，打磨不同曲面时，无需重新规划轨迹，只需初始编程，保证顶部支板和底部支板能够在平行于零件固定支架表面的平面内连续运动。

Description

一种基于三自由度并联机构使用的打磨机械头

技术领域

本实用新型涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种基于三自由度并联机构使用的打磨机械头。

背景技术

机械加工是指通过一种机械设备对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。按加工方式上的差别可分为切削加工和压力加工，机械加工工序中打磨工序是很重要的一道工序，打磨，是表面改性技术的一种，一般指借助含有较高硬度颗粒的砂纸等粗糙物体来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表面粗糙度。

根据中国专利（公开号：CN207824599U）提出的一种用于轮胎打磨机的打磨头，该专利文件通过第一打磨头外侧固定连接的第二打磨头和第一打磨头顶端螺纹连接的第三打磨头，可以根据需要进行打磨作业的轮胎的不同位置选择不同的打磨头，方便了打磨操作的同时可以更加全面的对轮胎进行打磨作业，提高了打磨头的实用性，通过第一打磨头、第二打磨头和第三打磨头的外侧分别设有的第一透气孔、第二透气孔和第三透气孔加快打磨作业时产生的热量的散发，提高了打磨头的散热效率，第一打磨层设有的卡槽，可以在使用第一打磨头进行打磨作业时起到散热的作用，在使用第二打磨头进行打磨作业时起到固定第二打磨头的作用，提高了第一打磨头的散热效率。

根据中国专利（公开号：CN211490908U）提出的一种磁芯打磨装置，该专利文件打磨过程是利用物料顺着物料挡板滑落至两个研磨辊之间，经过研磨辊的研磨使物料直径变小直至能过通过两个研磨辊之间的缝隙。

根据中国专利（公开号：CN206855233U）提出的一种轴类零件抛光专用的可伸缩型打磨，该专利文件磨头滑动花键杆与花键杆卡合安装管，可以根据打磨工件的形状进行长短调节，避免了不同工件的形状需更换不同长度的打磨头的问题，使用更加方便，节约了工作时间，提高了工作效率，打磨头滑动花键杆与花键杆卡合安装管卡合连接，使得连接更加稳固，降低了打磨头在高速旋转时内部连接器件的晃动，提高了连接的稳定性，降低了连接结构的磨损，便于长时间使用，延长了打磨头的使用寿命。

现阶段打磨工作一般多为人工打磨，工作环境粉尘大，影响人体健康；同时，也有部分打磨机器人，一般为机器臂搭配打磨电机，对工件进行打磨，使用前必须进行示教或者人工编程，当工件表面为曲面时，准备工作更繁琐，并且，更换工件时，需要重新更改设置。

实用新型内容

本实用新型提出的一种基于三自由度并联机构使用的打磨机械头，解决了现阶段打磨工作一般多为人工打磨，工作环境粉尘大，影响人体健康；同时，也有部分打磨机器人，一般为机器臂搭配打磨电机，对工件进行打磨，使用前必须进行示教或者人工编程，当工件表面为曲面时，准备工作更繁琐，并且，更换工件时，需要重新更改设置的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种基于三自由度并联机构使用的打磨机械头，包括顶部支板、底部支板和气压控制器，所述顶部支板上螺纹安装有若干个螺栓，所述顶部支板的底部支板之间的三个角落位置处均设置有气缸，所述气缸的顶端与顶部支板下表面安装的轴承座活动连接，所述气缸的活塞杆端部与底部支板上表面安装的万向节活动连接，所述气压控制器的出口处连通有三个气管且三个气管分别与三个气缸内部相连通，所述底部支板上表面安装有电机，所述电机的输出轴固定有转轴，所述转轴转动安装在底部支板上且转轴的底端活动安装有打磨头，所述打磨头两侧的底部支板上均设置有用于配合打磨头打磨作业时对零部件进行压紧限位的限位机构。

作为本实用新型的一种优选方案，所述限位机构包括安装在底部支板下表面的连接块，安装在连接块下表面的安装板，安装在安装板下表面的若干个弹簧一，安装在弹簧一底端的滚轮。

作为本实用新型的一种优选方案，所述弹簧一内部设置有伸缩杆，所述伸缩杆的两端分别与安装板的下表面和滚轮之间固定连接。

作为本实用新型的一种优选方案，所述打磨头的上表面固定有安装环，所述安装环的两端均设置有弹性单元且通过弹性单安装有卡块，所述转轴外表面的两侧均开设有供卡块卡入的卡槽。

作为本实用新型的一种优选方案，所述弹性单元包括滑动安装在安装环上的滑杆，套设在滑杆外表面的弹簧二，所述滑杆的一端与卡块的侧面固定连接，所述弹簧二的两端分别与安装环的内壁以及卡块的侧面固定连接。

作为本实用新型的一种优选方案，所述滑杆远离卡块的一端固定安装有加强块，所述加强块上贯穿设置有定位销，所述打磨头上表面开设有供定位销插入的定位孔。

本实用新型中：

该基于三自由度并联机构使用的打磨机械头配合机器人使用，通过设置三个气缸分别位于三个角落配合气压控制器使用，随着机器人带动打磨头在零件曲面表面移动，三个气缸的工作平衡力不断变化，使得打磨头与零件曲面的切点随之变化，并保证处于平衡位置，进而能够保证打磨头在零件曲面轮廓上不断连续运动，达到打磨效果，打磨不同曲面时，无需重新规划轨迹，只需初始编程，保证顶部支板和底部支板能够在平行于零件固定支架表面的平面内连续运动；

该基于三自由度并联机构使用的打磨机械头通过设置限位机构配合打磨头使用，打磨头与零件接触进行打磨时，弹簧一受到挤压而收缩，进而能够利用滚轮来对零件进行压紧限位，保证打磨时零件不易发生移位，提升打磨精度，且滚轮的设置保证整体在零件表面运动的顺滑度良好，同时利用弹簧二配合卡块使用便于对打磨头进行快速安装限位，便于进行拆装使用，完善功能多样性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型另一角度的结构示意图；

图3为本实用新型底部支板的结构示意图；

图4为本实用新型打磨头的结构示意图；。

图中：1、顶部支板；2、底部支板；3、轴承座；4、气缸；5、万向节；6、气压控制器；7、气管；8、螺栓；9、电机；10、转轴；11、打磨头；12、连接块；13、安装板；14、弹簧一；15、滚轮；16、伸缩杆；17、安装环；18、滑杆；19、卡块；20、加强块；21、弹簧二；22、定位销。

具体实施方式

实施例

参照图1-4，本实用新型提供一种基于三自由度并联机构使用的打磨机械头，包括顶部支板1、底部支板2和气压控制器6，顶部支板1上螺纹安装有若干个螺栓8，顶部支板1的底部支板2之间的三个角落位置处均设置有气缸4，气缸4的顶端与顶部支板1下表面安装的轴承座3活动连接，气缸4的活塞杆端部与底部支板2上表面安装的万向节5活动连接，气压控制器6的出口处连通有三个气管7且三个气管7分别与三个气缸4内部相连通，底部支板2上表面安装有电机9，电机9的输出轴固定有转轴10，转轴10转动安装在底部支板2上且转轴10的底端活动安装有打磨头11，打磨头11的上表面固定有安装环17，安装环17的两端均设置有弹性单元且通过弹性单安装有卡块19，转轴10外表面的两侧均开设有供卡块19卡入的卡槽，利用弹性单元配合卡块19使用，使得卡块19能够稳定的卡入到卡槽内部，进而完成转轴10和打磨头11的连接组装，组装结构简单。

弹性单元包括滑动安装在安装环17上的滑杆18，套设在滑杆18外表面的弹簧二21，滑杆18的一端与卡块19的侧面固定连接，弹簧二21的两端分别与安装环17的内壁以及卡块19的侧面固定连接，利用弹簧二21的弹性作用驱使卡块19进行运动，保证卡块19更加稳定快速的卡入到卡槽内部，提升连接稳定性，滑杆18的设置可以对卡块19进行支撑，使得卡块19运动稳定性更好。

滑杆18远离卡块19的一端固定安装有加强块20，加强块20上贯穿设置有定位销22，打磨头11上表面开设有供定位销22插入的定位孔，利用加强块20和定位销22配合使用，可以对卡块19的位置进行加强固定，进一步避免工作过程中出现松动现象。

打磨头11两侧的底部支板2上均设置有用于配合打磨头11打磨作业时对零部件进行压紧限位的限位机构，限位机构包括安装在底部支板2下表面的连接块12，安装在连接块12下表面的安装板13，安装在安装板13下表面的若干个弹簧一14，安装在弹簧一14底端的滚轮15，利用弹簧一14配合滚轮15使用可以在打磨头11进行打磨作业时，起到一个对零件进行压紧的效果，有效提升打磨精度。

弹簧一14内部设置有伸缩杆16，伸缩杆16的两端分别与安装板13的下表面和滚轮15之间固定连接，利用伸缩杆16的设置可以保证滚轮15上下运动的稳定性良好，不易出现晃动现象。

工作原理：首先将顶部支板1配合螺栓8安装在机器人的输出轴上，利用机器人控制顶部支板1在与零件平行的平面内移动；气压控制器6连接三个气缸4，并且气压控制器6中通过压力伺服阀控制气缸4输入气压，放入被打磨零件后，控制三个气缸4同步伸长带动底部支板2向下运动，驱使打磨头11与零件表面贴合，同时弹簧一14会受到挤压，利用滚轮15配合弹簧一14的弹性作用来对零部件进行限位压紧，打磨头11在三个气缸4的作用下，始终压紧零件表面，三个气缸4的型号一样，输出的压力相同，这三个气缸4压力和零件曲面对打磨头11的反力构成一组平衡力，随着打磨头11在零件曲面表面移动，这组平衡力不断变化，打磨头11与零件曲面的切点随之变化，并保证处于平衡位置，因此，当此机构连续运动时，打磨头11在零件曲面轮廓上不断连续运动，达到打磨效果，当更换不同曲面轮廓的零件时，即使零件高度变化，也无需重新编程或者示教，打磨头11在气缸4的作用下，会始终压紧零件曲面，同时需要更换打磨头11时，可以停止打磨作业，拔出定位销22拉动滑杆18带动卡块19脱离卡槽即可。

Claims

1.一种基于三自由度并联机构使用的打磨机械头，其特征在于，包括顶部支板（1）、底部支板（2）和气压控制器（6），所述顶部支板（1）上螺纹安装有若干个螺栓（8），所述顶部支板（1）的底部支板（2）之间的三个角落位置处均设置有气缸（4），所述气缸（4）的顶端与顶部支板（1）下表面安装的轴承座（3）活动连接，所述气缸（4）的活塞杆端部与底部支板（2）上表面安装的万向节（5）活动连接，所述气压控制器（6）的出口处连通有三个气管（7）且三个气管（7）分别与三个气缸（4）内部相连通，所述底部支板（2）上表面安装有电机（9），所述电机（9）的输出轴固定有转轴（10），所述转轴（10）转动安装在底部支板（2）上且转轴（10）的底端活动安装有打磨头（11），所述打磨头（11）两侧的底部支板（2）上均设置有用于配合打磨头（11）打磨作业时对零部件进行压紧限位的限位机构。

2.根据权利要求1所述的基于三自由度并联机构使用的打磨机械头，其特征在于，所述限位机构包括安装在底部支板（2）下表面的连接块（12），安装在连接块（12）下表面的安装板（13），安装在安装板（13）下表面的若干个弹簧一（14），安装在弹簧一（14）底端的滚轮（15）。

3.根据权利要求2所述的基于三自由度并联机构使用的打磨机械头，其特征在于，所述弹簧一（14）内部设置有伸缩杆（16），所述伸缩杆（16）的两端分别与安装板（13）的下表面和滚轮（15）之间固定连接。

4.根据权利要求1所述的基于三自由度并联机构使用的打磨机械头，其特征在于，所述打磨头（11）的上表面固定有安装环（17），所述安装环（17）的两端均设置有弹性单元且通过弹性单安装有卡块（19），所述转轴（10）外表面的两侧均开设有供卡块（19）卡入的卡槽。

5.根据权利要求4所述的基于三自由度并联机构使用的打磨机械头，其特征在于，所述弹性单元包括滑动安装在安装环（17）上的滑杆（18），套设在滑杆（18）外表面的弹簧二（21），所述滑杆（18）的一端与卡块（19）的侧面固定连接，所述弹簧二（21）的两端分别与安装环（17）的内壁以及卡块（19）的侧面固定连接。

6.根据权利要求5所述的基于三自由度并联机构使用的打磨机械头，其特征在于，所述滑杆（18）远离卡块（19）的一端固定安装有加强块（20），所述加强块（20）上贯穿设置有定位销（22），所述打磨头（11）上表面开设有供定位销（22）插入的定位孔。