一种安装在机器人末端的砂带打磨工具

摘要

一种安装在机器人末端的砂带打磨工具，它涉及一种打磨工具。本发明解决了现有的机器人用的打磨工具存在力控制难度大、控制系统性能要求较高以及成本较高的问题。涨紧轮通过涨紧轮支架安装在框架的上端面上，低摩擦气缸固装在框架上且位于涨紧轮支架的下方，伺服电动缸水平安装在框架的底部，电机支撑板固装在框架前端面上，伺服电机的输出轴与主动轮通过同步带传动连接，接触轮通过接触轮支架连接在伺服电动缸上，接触轮上安装有高精度传感器，高精度传感器与伺服电动缸电连接，过渡轮安装在框架的中部，砂带依次安装在主动轮、涨紧轮和接触轮上，过渡轮按压在涨紧轮和接触轮之间的砂带上。本发明用于航空航天产品制造、汽车制造磨削。

权利要求

1.一种安装在机器人末端的砂带打磨工具，其特征在于：所述砂带打磨工具包括主动轮(1)、同步带(2)、伺服电机(4)、低摩擦气缸(5)、涨紧轮支架(6)、涨紧轮(7)、框架(8)、电机支撑板(9)、过渡轮(10)、伺服电动缸(11)、砂带(12)、接触轮支架(13)、高精度传感器(14)和接触轮(15)；涨紧轮(7)通过涨紧轮支架(6)安装在框架(8)的上端面上，低摩擦气缸(5)固装在框架(8)上且位于涨紧轮支架(6)的下方，主动轮(1)安装在框架(8)的底部，伺服电动缸(11)水平安装在框架(8)的底部，电机支撑板(9)固装在框架(8)前端面上，伺服电机(4)固装在电机支撑板(9)上，伺服电机(4)的输出轴与主动轮(1)通过同步带(2)传动连接，接触轮(15)通过接触轮支架(13)连接在伺服电动缸(11)上，接触轮(15)上安装有高精度传感器(14)，高精度传感器(14)与伺服电动缸(11)电连接，过渡轮(10)安装在框架(8)的中部，砂带(12)依次安装在主动轮(1)、涨紧轮(7)和接触轮(15)上，过渡轮(10)按压在涨紧轮(7)和接触轮(15)之间的砂带(12)上；

所述砂带打磨工具还包括第一径向伸缩套(16)和第二径向伸缩套(17)，第一径向伸缩套(16)和第二径向伸缩套(17)固套在接触轮安装轴上，第一径向伸缩套(16)和第二径向伸缩套(17)与接触轮支架(13)相配合；

所述砂带打磨工具还包括涨紧调节装置(3)，涨紧调节装置(3)包括连杆、连杆轴、按压轮和调节螺栓，连杆的一端与框架(8)转动连接，连杆的另一端通过连杆轴安装有按压轮，调节螺栓安装在框架(8)上，同步带(2)通过按压轮调节涨紧度。

2.根据权利要求1所述的安装在机器人末端的砂带打磨工具，其特征在于：过渡轮(10)的两侧设置有环形挡边。

3.根据权利要求1或2所述的安装在机器人末端的砂带打磨工具，其特征在于：接触轮(15)为圆柱斜齿橡胶轮。

4.根据权利要求1所述的安装在机器人末端的砂带打磨工具，其特征在于：所述砂带打磨工具还包括两个导向柱和两个导套，两个导向柱的上端固装在涨紧轮支架(6)的下部，两个导套安装在框架(8)的上部，每个导套内穿装有一个导向柱。

说明书

一种安装在机器人末端的砂带打磨工具

技术领域

[0001] 本发明涉及一种砂带打磨工具，具体涉及一种安装在机器人末端的砂带打磨工具。

背景技术

[0002] 磨削作为一种常用的技术，以其不可替代的技术特性广泛应用于航空航天产品制造、汽车制造等制造业各个领域中。然而磨削工作强度大，工作环境恶劣，需要经验丰富的工人完成，国内大部分依赖于人工磨削。对于磨削自动化的应用，最常用的是基于机器人的磨削应用，主要分为两种方式。一种方式是以机器人的末端执行器为磨削工具，叶片的加工是最典型的应用，机器人末端固定砂轮等磨削工具，待加工工件置于工装上，机器人按预定轨迹进行加工。在这种方式中，机器人的末端工具需要经常更换。而另一种方式为待加工工件置于自动化设备上，设备控制工件在砂带机等固定的加工装置上作业，这种方式比较常见的应用于水龙头等五金卫浴产品的磨削，但此方式仅能用于待加工工件尺寸和重量都较小的情况。同时，由于磨削过程机理复杂，加工效果难以精确控制，所以仅采用位置控制的机器人加工方式难以保证加工效果，需要采用力控制的方式，而机器人的力控制需要机器人较为精确的动力学模型，控制难度大，同时对控制系统性能要求较高，成本较高。

[0003] 综上，现有的机器人用的打磨工具力控制难度大、控制系统性能要求较高以及成本较高。

发明内容

[0004] 本发明为解决现有的机器人用的打磨工具存在力控制难度大、控制系统性能要求较高以及成本较高的问题，进而提供一种安装在机器人末端的砂带打磨工具。

[0005] 本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

[0006] 本发明的安装在机器人末端的砂带打磨工具包括主动轮1、同步带2、伺服电机4、低摩擦气缸5、涨紧轮支架6、涨紧轮7、框架8、电机支撑板9、过渡轮10、伺服电动缸11、砂带12、接触轮支架13、高精度传感器14和接触轮15；涨紧轮7通过涨紧轮支架6安装在框架8的上端面上，低摩擦气缸5固装在框架8上且位于涨紧轮支架6的下方，主动轮1安装在框架8的底部，伺服电动缸11水平安装在框架8的底部，电机支撑板9固装在框架8前端面上，伺服电机4固装在电机支撑板9上，伺服电机4的输出轴与主动轮1通过同步带2传动连接，接触轮15通过接触轮支架13连接在伺服电动缸11上，接触轮15上安装有高精度传感器14，高精度传感器14与伺服电动缸11电连接，过渡轮10安装在框架8的中部，砂带12依次安装在主动轮1、涨紧轮7和接触轮15上，过渡轮10按压在涨紧轮7和接触轮15之间的砂带12上。

[0007] 进一步地，过渡轮10的两侧设置有环形挡边。

[0008] 进一步地，接触轮15为圆柱斜齿轮。

[0009] 进一步地，所述砂带打磨工具还包括第一径向伸缩套16和第二径向伸缩套17，第一径向伸缩套16和第二径向伸缩套17固套在接触轮安装轴上，第一径向伸缩套16和第二径向伸缩套17与接触轮支架13相配合。

[0010] 进一步地，所述砂带打磨工具还包括涨紧调节装置3，涨紧调节装置3包括连杆、连杆轴、按压轮和调节螺栓，连杆的一端与框架8转动连接，连杆的另一端通过连杆轴安装有按压轮，调节螺栓安装在框架8上，同步带2通过按压轮调节涨紧度。

[0011] 进一步地，所述砂带打磨工具还包括两个导向柱和两个导套，两个导向柱的上端固装在涨紧轮支架6的下部，两个导套安装在框架8的上部，每个导套内穿装有一个导向柱。

[0012] 本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

[0013] 本发明的砂带打磨工具的砂带速度由伺服电机控制以保证工艺参数，力传感器的信号作为系统的反馈值，从而调整砂带与工件之间的接触力，伺服电动缸的进给实现力控制以保证工件的加工质量；

[0014] 本发明的砂带打磨工具能够实现对于金属工件的打磨，同时采用砂带延长磨料耗材使用周期；涨紧轮用于控制砂带的涨紧度，涨紧轮通过低摩擦气缸驱动，保证砂带打磨工具在工作过程中的涨紧度基本保持不变，从而辅助控制砂带打磨力；从而降低了打磨成本，打磨成本降低了10％以上；

[0015] 本发明的砂带打磨工具的过渡轮用于调整砂带的走向同时增大接触轮的包角，使得砂带打磨工具可以在大角度范围内对待加工工件进行打磨。

附图说明

[0016] 图1是本发明的安装在机器人末端的砂带打磨工具的立体图；

[0017] 图2是本发明的安装在机器人末端的砂带打磨工具的主剖视图；

[0018] 图3是本发明具体实施方式一中接触轮15的支撑结构剖视图。

具体实施方式

[0019] 具体实施方式一：如图1～3所示，本实施方式的安装在机器人末端的砂带打磨工具包括主动轮1、同步带2、伺服电机4、低摩擦气缸5、涨紧轮支架6、涨紧轮7、框架8、电机支撑板9、过渡轮10、伺服电动缸11、砂带12、接触轮支架13、高精度传感器14和接触轮15；涨紧轮7通过涨紧轮支架6安装在框架8的上端面上，低摩擦气缸5固装在框架8上且位于涨紧轮支架6的下方，主动轮1安装在框架8的底部，伺服电动缸11水平安装在框架8的底部，电机支撑板9固装在框架8前端面上，伺服电机4固装在电机支撑板9上，伺服电机4的输出轴与主动轮1通过同步带2传动连接，接触轮15通过接触轮支架13连接在伺服电动缸11上，接触轮15上安装有高精度传感器14，高精度传感器14与伺服电动缸11电连接，过渡轮10安装在框架8的中部，砂带12依次安装在主动轮1、涨紧轮7和接触轮15上，过渡轮10按压在涨紧轮7和接触轮15之间的砂带12上。

[0020] 利用砂带12对待打磨工件进行打磨时，打磨质量很大程度上依赖于砂带12的运动速度，因此，本发明的砂带打磨装置由伺服电机4驱动，通过同步带2将动力传递到主动轮1，主动轮1带动砂带12转动，主动轮1与砂带12紧密贴合并防止砂带12跑偏；

[0021] 在打磨过程中，由于打磨对象未知，打磨吃刀量随时变化，这将导致砂带12与被加工工件间的摩擦力不断改变，从而引起砂带的涨紧力变化，一定程度上影响系统对打磨质量的控制。本发明的砂带打磨装置中涨紧轮7用于控制砂带的涨紧度，其位置由低摩擦气缸5驱动，保证砂带打磨装置工作过程中的涨紧度基本保持不变，从而辅助控制打磨力；

[0022] 低摩擦气缸5在实际加工过程中可以适应高频率调整砂带12涨紧度的场合；

[0023] 过渡轮10用于调整砂带的走向并增大接触轮的包角，本发明的砂带打磨装置可以大角度范围内对待加工工件进行打磨。

[0024] 装置工作中，接触轮15将砂带12按压在待加工工件上实现打磨。为控制打磨效果，接触轮15通过接触轮支架13与专用精密伺服电动缸11连接，用于调整砂带与工件间的接触力。接触轮15上安装有高精密力传感器14，工作中实时检测摩擦力及进给力，并将力信号反馈给控制系统后由精密伺服电动缸11做出高频调整。

[0025] 具体实施方式二：如图1所示，本实施方式过渡轮10的两侧设置有环形挡边。如此设计，过渡轮10的两侧的挡边可以对砂带12进行纠偏，保证砂带12包覆在接触轮15上。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

[0026] 具体实施方式三：如图1和图2所示，本实施方式接触轮15为圆柱斜齿橡胶轮。如此设计，齿形橡胶轮可缓冲接触轮与待加工工件的接触力，斜齿结构相对于直齿结构更易形成均匀的接触力，同时这种橡胶轮的设计增大接触轮与砂带间摩擦力，防止砂带在接触轮上打滑。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

[0027] 具体实施方式四：如图3所示，本实施方式所述砂带打磨工具还包括第一径向伸缩套16和第二径向伸缩套17，第一径向伸缩套16和第二径向伸缩套17固套在接触轮安装轴上，第一径向伸缩套16和第二径向伸缩套17与接触轮支架13相配合。如此设计，便于接触轮安装轴安装在接触轮支架13上。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

[0028] 具体实施方式五：如图2所示，本实施方式所述砂带打磨工具还包括涨紧调节装置3，涨紧调节装置3包括连杆、连杆轴、按压轮和调节螺栓，连杆的一端与框架8转动连接，连杆的另一端通过连杆轴安装有按压轮，调节螺栓安装在框架8上，同步带2通过按压轮调节涨紧度。如此设计，伺服电机4通过同步带2驱动主动轮1旋转，涨紧调节装置3将同步带2压紧，保证主动轮1平稳运行。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或四相同。

[0029] 具体实施方式六：如图2所示，本实施方式所述砂带打磨工具还包括两个导向柱和两个导套，两个导向柱的上端固装在涨紧轮支架6的下部，两个导套安装在框架8的上部，每个导套内穿装有一个导向柱。如此设计，涨紧轮支架6在低摩擦气缸5作用下可以沿着导向柱方向上下调节。其它组成及连接关系与具体实施方式四或五相同。

[0030] 以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落在本发明的保护范围。

[0031] 工作原理：

[0032] 利用砂带12对待打磨工件进行打磨时，打磨质量很大程度上依赖于砂带12的运动速度，因此，本发明的砂带打磨装置由伺服电机4驱动，通过同步带2将动力传递到主动轮1，主动轮1带动砂带12转动，主动轮1与砂带12紧密贴合并防止砂带12跑偏；

[0033] 在打磨过程中，由于打磨对象未知，打磨吃刀量随时变化，这将导致砂带12与被加工工件间的摩擦力不断改变，从而引起砂带的涨紧力变化，一定程度上影响系统对打磨质量的控制；本发明的砂带打磨装置中涨紧轮7用于控制砂带的涨紧度，其位置由低摩擦气缸5驱动，保证砂带打磨装置工作过程中的涨紧度基本保持不变，从而辅助控制打磨力；

[0034] 低摩擦气缸5在实际加工过程中可以适应高频率调整砂带12涨紧度的场合；

[0035] 过渡轮10用于调整砂带的走向并增大接触轮的包角，本发明的砂带打磨装置可以大角度范围内对待加工工件进行打磨。