用于阀盖上圆孔打磨整形的自循迹变径加工机器人整机

摘要

本发明公开了一种用于阀盖上圆孔打磨整形的自循迹变径加工机器人整机，包括有工作台，所述工作台上设有两个左右对称设置的加工机器人，在工作台上的两个加工机器人中间位置设有一个工人操作区（a4），还包括有一个传输带；加工机器人，循迹滑动轴与旋转座通过弹簧连接，循迹滑柱活动套接在循迹滑动轴上，电极变径滑块与定心轴活动铰接，一个循迹滑柱嵌设有循迹球轮，另一个循迹滑柱嵌设有压电间隙调节片和打磨整形电极，孔壁自定心部活动伸入定心座内并与定心轴活动铰接；本发明能够自适应不同孔径的圆孔，打磨整形效率高，通用性强。

权利要求

1.一种用于阀盖上圆孔打磨整形的自循迹变径加工机器人整机，其特征在于，包括有工作台（a1），所述工作台上设有两个左右对称设置的加工机器人（a2），在工作台上的两个加工机器人中间位置设有一个工人操作区（a4），还包括有一个传输带（a3）；

加工机器人：包括底板（1）、通过四个支撑柱固定在底板（1）上的顶板（2）、设于底板（1）上的第一滑台机构（3）、设于第一滑台机构（3）的输出端上且呈U形的电磁吸盘（4）、设于顶板（2）上的第二滑台机构（5）、通过一个悬臂板（6）安装在第二滑台机构（5）的输出端上的升降位移机构（7）、固定在升降位移机构（7）的输出端上的变径打磨整形头（8）；

所述变径打磨整形头（8）包括连接座（8a）、电机安装座（8b）、旋转驱动电机（8c）、旋转座（8d）、定心轴（8e）、定心座（8f）、电磁驱动线圈（8g）、循迹滑动轴（8h）、两个呈L形的电极变径滑块（8i）、两个循迹滑柱（8j）和三个孔壁自定心部（8k），所述连接座（8a）固定在升降位移机构（7）的输出端上，所述电极安装座固定在连接座（8a）上，所述旋转驱动电机（8c）安装在电机安装座（8b）内，所述旋转座（8d）的的上端活动伸入电机安装座（8b）内并与旋转驱动电机（8c）的输出端连接，所述旋转座（8d）的下端设有开口朝向且贯穿旋转座（8d）的U形槽，所述定心座（8f）的上端固定在旋转座（8d）的下端，所述电磁驱动线圈（8g）嵌设于定心座（8f）内，所述定心轴（8e）的下端活动伸入定心座（8f）内并穿过电磁驱动线圈（8g）的中心孔，所述定心轴（8e）的上端伸入U形槽内，所述循迹滑动轴（8h）的中部活动套设于定心轴（8e）的上端、且其两端分别沿U形槽的长度方向穿出，所述循迹滑动轴（8h）的中部还与旋转座（8d）通过弹簧（8m）连接，两个所述循迹滑柱（8j）的上端分别对应活动套接在循迹滑动轴（8h）的两端上，两个所述电极变径滑块（8i）呈中心对称设置，两个所述电极变径滑块（8i）的长臂均沿垂直于定心座（8f）的轴向方向贯穿定心座（8f），两个所述电极变径滑块（8i）的长臂均设置有变径斜导向孔（8i1），所述定心轴（8e）上穿设有变径销轴（8n），所述变径销轴（8n）的两端分别对应嵌入两个电极变径滑块（8i）的变径斜导向孔（8i1）内，两个所述循迹滑柱（8j）的下端分别对应活动贯穿于两个电极变径滑块（8i）的短臂，其中一个所述循迹滑柱（8j）的下端端部嵌设有循迹球轮（8p），另外一个所述循迹滑柱（8j）的下端内嵌设有压电间隙调节片（8q）和打磨整形电极（8r），所述打磨整形电极（8r）沿循迹滑柱（8j）的长度方向从循迹滑柱（8j）的下端端部向外突出，三个所述孔壁自定心部（8k）呈三角分布，所述孔壁自定心部（8k）的一端沿垂直于定心座（8f）的轴向方向活动伸入定心座（8f）内、并与定心轴（8e）的下端活动铰接；三个所述孔壁自定心部（8k）分别位于不同的水平面上；所述孔壁自定心部（8k）包括定心滑块（8k1）和定心滚轮（8k2），所述定心滑块（8k1）的一端设有U形缺口，所述U形缺口的两端分别设有定心斜导向孔（8k11），所述定心滚轮（8k2）轴接在定向滑块的另一端上、且其轴线与定心座（8f）的轴线平行，所述定心轴（8e）的下端对应每个孔壁自定心部（8k）分别穿设有定心销轴（8s），所述定心滑块（8k1）的一端活动伸入定心座（8f）内，所述定心销轴（8s）的两端分别对应嵌入U形缺口两端上的定心斜导向孔（8k11）内。

2.根据权利要求1所述的用于阀盖上圆孔打磨整形的自循迹变径加工机器人整机，其特征在于，所述第一滑台机构（3）包括底座、滑台电机、螺杆、螺母和滑动板，所述底座固定在底板（1）上，所述滑台电机固定在底座上的一端，所述螺杆的两端分别转动连接在底座上，所述滑动板的底面与底座滑动连接，所述螺母螺纹连接在螺杆上、并与滑动板固定连接，所述电磁吸盘（4）固定在滑动板的顶面上。

3.根据权利要求1所述的用于阀盖上圆孔打磨整形的自循迹变径加工机器人整机，其特征在于，所述第二滑台机构（5）为直线电机运动结构。

4.根据权利要求1所述的用于阀盖上圆孔打磨整形的自循迹变径加工机器人整机，其特征在于，所述升降位移机构（7）包括电动推杆和升降架，所述电动推杆固定在悬臂板（6）上，所述升降架固定在电动推杆的输出端上，所述变径打磨整形头（8）固定在升降架上；所述升降架向上延伸有两个导向柱，两个所述导向柱分别贯穿于悬臂板（6）、并分别通过直线轴承与悬臂板（6）配合。

说明书

用于阀盖上圆孔打磨整形的自循迹变径加工机器人整机

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于阀盖上圆孔打磨整形的自循迹变径加工机器人整机。

背景技术

[0002] 阀盖是开放式阀门的重要组成部分，在加工作业时经常需对其进行打圆孔作业，阀盖打孔完成后，其上圆孔的内边缘处容易粘连少量碎屑，因此需要对这些碎屑进行清除
处理。

[0003] 现有的碎屑清除设备的打磨头往往是只能针对一种规格的圆孔进行作业，当阀盖上具有不同孔径的圆孔时，需要更换不同的打磨头进行作业，导致碎屑清除效率低下，且现
有的打磨头在清除碎屑的同时，无法实现对圆孔内边沿进行倒钝处理。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种用于阀盖上圆孔打磨整形的自循迹变径加工机器人整机。

[0005] 为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

[0006] 一种用于阀盖上圆孔打磨整形的自循迹变径加工机器人整机，包括有工作台，所述工作台上设有两个左右对称设置的加工机器人，在工作台上的两个加工机器人中间位置
设有一个工人操作区，还包括有一个传输带。

[0007] 加工机器人：

[0008] 包括底板、通过四个支撑柱固定在底板上的顶板、设于底板上的第一滑台机构、设于第一滑台机构的输出端上且呈U形的电磁吸盘、设于顶板上的第二滑台机构、通过一个悬
臂板安装在第二滑台机构的输出端上的升降位移机构、固定在升降位移机构的输出端上的
变径打磨整形头；

[0009] 所述变径打磨整形头包括连接座、电机安装座、旋转驱动电机、旋转座、定心轴、定心座、电磁驱动线圈、循迹滑动轴、两个呈L形的电极变径滑块、两个循迹滑柱和三个孔壁自
定心部，所述连接座固定在升降位移机构的输出端上，所述电极安装座固定在连接座上，所
述旋转驱动电机安装在电机安装座内，所述旋转座的的上端活动伸入电机安装座内并与旋
转驱动电机的输出端连接，所述旋转座的下端设有开口朝向且贯穿旋转座的U形槽，所述定
心座的上端固定在旋转座的下端，所述电磁驱动线圈嵌设于定心座内，所述定心轴的下端
活动伸入定心座内并穿过电磁驱动线圈的中心孔，所述定心轴的上端伸入U形槽内，所述循
迹滑动轴的中部活动套设于定心轴的上端、且其两端分别沿U形槽的长度方向穿出，所述循
迹滑动轴的中部还与旋转座通过弹簧连接，两个所述循迹滑柱的上端分别对应活动套接在
循迹滑动轴的两端上，两个所述电极变径滑块呈中心对称设置，两个所述电极变径滑块的
长臂均沿垂直于定心座的轴向方向贯穿定心座，两个所述电极变径滑块的长臂均设置有变
径斜导向孔，所述定心轴上穿设有变径销轴，所述变径销轴的两端分别对应嵌入两个电极
变径滑块的变径斜导向孔内，两个所述循迹滑柱的下端分别对应活动贯穿于两个电极变径
滑块的短臂，其中一个所述循迹滑柱的下端端部嵌设有循迹球轮，另外一个所述循迹滑柱
的下端内嵌设有压电间隙调节片和打磨整形电极，所述打磨整形电极沿循迹滑柱的长度方
向从循迹滑柱的下端端部向外突出，三个所述孔壁自定心部呈三角分布，所述孔壁自定心
部的一端沿垂直于定心座的轴向方向活动伸入定心座内、并与定心轴的下端活动铰接。

[0010] 其中，三个所述孔壁自定心部分别位于不同的水平面上。

[0011] 其中，所述孔壁自定心部包括定心滑块和定心滚轮，所述定心滑块的一端设有U形缺口，所述U形缺口的两端分别设有定心斜导向孔，所述定心滚轮轴接在定向滑块的另一端
上、且其轴线与定心座的轴线平行，所述定心轴的下端对应每个孔壁自定心部分别穿设有
定心销轴，所述定心滑块的一端活动伸入定心座内，所述定心销轴的两端分别对应嵌入U形
缺口两端上的定心斜导向孔内。

[0012] 其中，所述第一滑台机构包括底座、滑台电机、螺杆、螺母和滑动板，所述底座固定在底板上，所述滑台电机固定在底座上的一端，所述螺杆的两端分别转动连接在底座上，所
述滑动板的底面与底座滑动连接，所述螺母螺纹连接在螺杆上、并与滑动板固定连接，所述
电磁吸盘固定在滑动板的顶面上。

[0013] 其中，所述第二滑台机构为直线电机运动结构。

[0014] 其中，所述升降位移机构包括电动推杆和升降架，所述电动推杆固定在悬臂板上，所述升降架固定在电动推杆的输出端上，所述变径打磨整形头固定在升降架上；所述升降
架向上延伸有两个导向柱，两个所述导向柱分别贯穿于悬臂板、并分别通过直线轴承与悬
臂板配合。

[0015] 本发明的有益效果为：与现有技术相比，本发明利用电磁驱动线圈与定心轴配合，驱动三个呈三角分布的孔壁自定心部向外伸出并顶住圆孔的孔壁，完成整个变径打磨整形
头的定心工作以自适应待作业的圆孔，保证变径打磨整形头与圆孔同轴，同时驱动循迹球
轮和打磨整形电极分别向外扩张实现变径，从而使得定心与变径过程同步完成，进而使打
磨整形电极能够自适应匹配不同规格的圆孔，然后利用打磨整形电极产生高温电弧使得圆
孔的内边缘处粘连的碎屑打磨去除作业和对圆孔的孔口进行倒钝整形处理达到同步进行，
大大提高阀盖上圆孔的打磨整形效率，且精度高，通用性强。

附图说明

[0016] 图1是本发明的俯视图；

[0017] 图2是本发明的立体图；

[0018] 图3是本发明的变径打磨整形头处于收缩状态时的立体图；

[0019] 图4是本发明的变径打磨整形头处于伸出状态时的立体图；

[0020] 图5是本发明的变径打磨整形头的分解示意图；

[0021] 图6是本发明的变径打磨整形头的剖面示意图；

[0022] 附图标记说明：1-底板；2-顶板；3-第一滑台机构；4-电磁吸盘；5-第二滑台机构；6-悬臂板；7-升降位移机构；8-变径打磨整形头；8a-连接座；8b-电机安装座；8c-旋转驱动
电机；8d-旋转座；8e-定心轴；8f-定心座；8g-电磁驱动线圈；8h-循迹滑动轴；8i-电极变径
滑块；8i1-变径斜导向孔；8j-循迹滑柱；8k-孔壁自定心部；8k1-定心滑块；8k11-定心斜导
向孔；8k2-定心滚轮；8m-弹簧；8n-变径销轴；8p-循迹球轮；8q-压电间隙调节片；8r-打磨整
形电极；8s-定心销轴。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。

[0024] 如图1至图6所示，本实施例所述的一种用于阀盖上圆孔打磨整形的自循迹变径加工机器人整机，包括有工作台a1，所述工作台上设有两个左右对称设置的加工机器人a2，在
工作台上的两个加工机器人中间位置设有一个工人操作区a4，还包括有一个传输带a3。

[0025] 加工机器人：

[0026] 包括底板1、通过四个支撑柱固定在底板1上的顶板2、设于底板1上的第一滑台机构3、设于第一滑台机构3的输出端上且呈U形的电磁吸盘4、设于顶板2上的第二滑台机构5、
通过一个悬臂板6安装在第二滑台机构5的输出端上的升降位移机构7、固定在升降位移机
构7的输出端上的变径打磨整形头8；

[0027] 所述变径打磨整形头8包括连接座8a、电机安装座8b、旋转驱动电机8c、旋转座8d、定心轴8e、定心座8f、电磁驱动线圈8g、循迹滑动轴8h、两个呈L形的电极变径滑块8i、两个
循迹滑柱8j和三个孔壁自定心部8k，所述连接座8a固定在升降位移机构7的输出端上，所述
电极安装座固定在连接座8a上，所述旋转驱动电机8c安装在电机安装座8b内，所述旋转座
8d的的上端活动伸入电机安装座8b内并与旋转驱动电机8c的输出端连接，所述旋转座8d的
下端设有开口朝向且贯穿旋转座8d的U形槽，所述定心座8f的上端固定在旋转座8d的下端，
所述电磁驱动线圈8g嵌设于定心座8f内，所述定心轴8e的下端活动伸入定心座8f内并穿过
电磁驱动线圈8g的中心孔，所述定心轴8e的上端伸入U形槽内，所述循迹滑动轴8h的中部活
动套设于定心轴8e的上端、且其两端分别沿U形槽的长度方向穿出，所述循迹滑动轴8h的中
部还与旋转座8d通过弹簧8m连接，两个所述循迹滑柱8j的上端分别对应活动套接在循迹滑
动轴8h的两端上，两个所述电极变径滑块8i呈中心对称设置，两个所述电极变径滑块8i的
长臂均沿垂直于定心座8f的轴向方向贯穿定心座8f，两个所述电极变径滑块8i的长臂均设
置有变径斜导向孔8i1，所述定心轴8e上穿设有变径销轴8n，所述变径销轴8n的两端分别对
应嵌入两个电极变径滑块8i的变径斜导向孔8i1内，两个所述循迹滑柱8j的下端分别对应
活动贯穿于两个电极变径滑块8i的短臂，其中一个所述循迹滑柱8j的下端端部嵌设有循迹
球轮8p，另外一个所述循迹滑柱8j的下端内嵌设有压电间隙调节片8q和打磨整形电极8r，
所述打磨整形电极8r沿循迹滑柱8j的长度方向从循迹滑柱8j的下端端部向外突出，三个所
述孔壁自定心部8k呈三角分布，所述孔壁自定心部8k的一端沿垂直于定心座8f的轴向方向
活动伸入定心座8f内、并与定心轴8e的下端活动铰接。

[0028] 本实施例中，所述第二滑台机构5为直线电机运动结构，直线电机运动结构经由悬臂板6带动升降位移机构7和变径打磨整形头8沿直线运动，实现变径打磨整形头8的位置调
整，以便对应阀盖上的圆孔，移动精度高、相应快。

[0029] 本实施例中，所述升降位移机构7包括电动推杆和升降架，所述电动推杆固定在悬臂板6上，所述升降架固定在电动推杆的输出端上，所述变径打磨整形头8固定在升降架上；
实际使用时，电动推杆驱动升降架上下运动，升降架带动变径打磨整形头8上下移动，实现
变径打磨整形头8在高度方向上的位置调整。本实施例中，所述升降架向上延伸有两个导向
柱，两个所述导向柱分别贯穿于悬臂板6、并分别通过直线轴承与悬臂板6配合；如此设置，
使得升降架在上下运动过程中更稳定、可靠，保障变径打磨整形头8可靠作业。

[0030] 本实施例的工作方式是：工作时，将待打磨整形的阀盖放置在电磁吸盘4上，电磁吸盘4将阀盖吸附定位住，然后第一滑台机构3带动电磁吸盘4上的阀盖移动至变径打磨整
形头8的下方，然后第二滑台机构5经由升降位移机构7带动变径打磨整形头8移动至阀盖的
正上方，然后升降位移机构7带动变径打磨整形头8对准阀盖上的圆孔下探，使得定心座8f
逐渐伸入圆孔内，而三个孔壁自定心部8k处于收缩状态，直至循迹滑柱8j上的循迹球轮8p
接触阀盖的内表面，此时循迹滑柱8j受到阀盖的作用力，推动循迹滑动轴8h在U形槽内相对
定心轴8e滑动，并压缩弹簧8m；下探完成后，电磁驱动线圈8g驱动定心轴8e上移，定心轴8e
上移过程中，定心轴8e会同时驱动三个孔壁自定心部8k相对定心座8f向外伸出，直至三个
孔壁自定心部8k与圆孔的孔壁接触，并顶住孔壁完成变径打磨整形头8的定心，使得变径打
磨整形头8同轴，如此针对不同孔径的圆孔，三个孔壁自定心部8k伸出的长度不同，以此适
应多种规格圆孔的作业，与此同时，定心轴8e上的变径销轴8n与两个电极变径滑块8i上的
变径斜导向孔8i1配合，驱动两个电极变径滑块8i相对定心座8f向外伸出，两个电极变径滑
块8i分别对应驱动两个循迹滑柱8j相对循迹滑动轴8h滑动而向外扩张，进而完成循迹球轮
8p和打磨整形电极8r的同时变径；定心和变径过程同步完成后，压电间隙调节片8q通电，调
整打磨整形电极8r与循迹球轮8p之间的高度差，以调整打磨整形过程中的放电间隙；间隙
调整完成后，旋转驱动电机8c经由旋转座8d带动定心座8f旋转，定心座8f同时带动循迹球
轮8p、打磨整形电极8r以及三个孔壁自定心部8k做旋转运动，在旋转过程中，由于弹簧8m的
作用，使得循迹球轮8p始终与阀盖的内表面接触，通过循迹滑动轴8h实时调整打磨整形电
极8r的高度，保证打磨整形电极8r在任意方向任意位置均与孔边沿保持恒定距离，如此实
现自动循迹，同时旋转过程中，打磨整形电极8r在与孔边沿之间的微间隙产生高温电弧，将
圆孔的孔口锐角部分融化，实现对阀盖上圆孔的内边缘粘连的碎屑进行打磨去除，同时对
圆孔的孔口进行倒钝整形处理，即碎屑打磨与孔口倒钝整形同步进行，从而完成阀盖上一
个圆孔的碎屑打磨以及孔口倒钝处理，然后在第一滑台机构3调整阀盖的位置以及第二滑
台机构5配合升降位移机构7调整变径打磨整形头8的位置，对阀盖上下一个圆孔的碎屑打
磨以及孔口倒钝处理作业。

[0031] 本实施例利用电磁驱动线圈8g与定心轴8e配合，驱动三个呈三角分布的孔壁自定心部8k向外伸出并顶住圆孔的孔壁，完成整个变径打磨整形头8的定心工作以自适应待作
业的圆孔，保证变径打磨整形头8与圆孔同轴，同时驱动循迹球轮8p和打磨整形电极8r分别
向外扩张实现变径，从而使得定心与变径过程同步完成，进而使打磨整形电极8r能够自适
应匹配不同规格的圆孔，然后利用打磨整形电极8r产生高温电弧使得圆孔的内边缘处粘连
的碎屑打磨去除作业和对圆孔的孔口进行倒钝整形处理达到同步进行，大大提高阀盖上圆
孔的打磨整形效率，且精度高，通用性强。

[0032] 本实施例还可通过对放电间隙以及电流大小进行调节，进而可精确控制孔口边沿倒钝整形的尺寸规格，同时利用电弧放电能量密度高以及利用电极形状与孔口吻合，使得
孔口倒钝均匀且无毛刺，且打磨整形电极8r在未调整到位前处于断电状态，避免了对阀盖
造成损伤。

[0033] 另外，本实施例利用循迹滑动轴8h通过弹簧8m与旋转座8d弹性连接、两个循迹滑柱8j均活动套设于循迹滑动轴8h上且活动贯穿于电极变径滑块8i、循迹滑动轴8h活动套接
在定心轴8e上之间的相互联动配合，进而通过循迹球轮8p使得打磨整形电极8r在回转过程
中与圆孔的内边缘处之间高度保持恒定，保证倒钝整形的均匀性。

[0034] 基于上述实施例的基础上，进一步地，三个所述孔壁自定心部8k分别位于不同的水平面上；如此设置，能够增大三个孔壁自定心部8k向外伸出的行程，从而能够适应圆孔的
孔径范围广，通用性进一步增强。

[0035] 基于上述实施例的基础上，进一步地，所述孔壁自定心部8k包括定心滑块8k1和定心滚轮8k2，所述定心滑块8k1的一端设有U形缺口，所述U形缺口的两端分别设有定心斜导
向孔8k11，所述定心滚轮8k2轴接在定向滑块的另一端上、且其轴线与定心座8f的轴线平
行，所述定心轴8e的下端对应每个孔壁自定心部8k分别穿设有定心销轴8s，所述定心滑块
8k1的一端活动伸入定心座8f内，所述定心销轴8s的两端分别对应嵌入U形缺口两端上的定
心斜导向孔8k11内。当孔壁自定心部8k在定心轴8e带动下向外伸出时，定心轴8e上的定心
销轴8s与定心滑块8k1上的定心斜导向孔8k11配合，驱动定心滑块8k1相对定心座8f向外滑
出，直至定心滑块8k1端部上的定心滚轮8k2接触并顶住圆孔的孔壁，在三个孔壁自定心部
8k上的定心滚轮8k2均顶住孔壁后，变径打磨整形头8完成定心，而在旋转过程中，定心滚轮
8k2沿着圆孔的孔壁做圆周运动，采用定心滚轮8k2与孔壁接触，能够避免损伤圆孔的孔壁；
当孔壁自定心部8k在定心轴8e带动下向内收回时，定心滑块8k1带动定心滚轮8k2逐渐收
回，以便变径打磨整形头8伸入圆孔内。

[0036] 基于上述实施例的基础上，进一步地，所述第一滑台机构3包括底座、滑台电机、螺杆、螺母和滑动板，所述底座固定在底板1上，所述滑台电机固定在底座上的一端，所述螺杆
的两端分别转动连接在底座上，所述滑动板的底面与底座滑动连接，所述螺母螺纹连接在
螺杆上、并与滑动板固定连接，所述电磁吸盘4固定在滑动板的顶面上。具体地，滑动板的底
面两侧分别通过直线导轨与滑动块配合滑动连接在底座上，螺母固定嵌套在一个连接块
上，该连接块固定在滑动板的底面，如此使得滑动板在移动过程中更平稳、可靠。

[0037] 实际使用时，滑台电机经由螺杆驱动螺母带动滑动板移动，滑动板带动电磁吸盘4移动，从而实现阀盖位置的调整，以便阀盖上的圆孔能够与升降位移机构7上的变径打磨整
形头8正对。

[0038] 以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。