一种基于气动浮动的柔性打磨装置的制作方法

本发明涉及工件打磨所用的设备，具体地说一种基于气动浮动的柔性打磨装置。

背景技术：

目前，我国工业产品表面打磨加工主要依靠人工手动完成，人工操作费时费力，工作环境恶劣，而且加工质量得不到保证。打磨过程中的研抛压力是影响工件表面质量的关键因素，研抛压力的突然变化将会导致工件材料去除量的变化，影响表面质量甚至造成工件的报废，打磨压力的恒定对表面研抛质量的好坏有十分重要的作用。

目前，我国还没有出现基于机器人自动化的恒力浮动打磨工具，传统的人工打磨依靠工人手持施加压力，不能保证研抛压力的恒定。一些基于自动化设计的打磨工具由于精度等问题，也不能实现实时柔性恒力打磨。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于气动浮动的柔性打磨装置。该装置通过特定机构的设计，能够实现对工件柔性、恒压力、高效、高质的打磨。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于气动浮动的柔性打磨装置，包括连接与测量装置、基板安装装置、气动装置、执行装置及打磨头装置，其中基板安装装置安装于连接与测量装置上，所述气动装置安装于基板安装装置的内部，所述执行装置安装于基板安装装置上、并且与气动装置连接，所述打磨头装置安装于执行装置上；所述气动装置通过执行装置来驱动打磨头装置浮动，实现浮动打磨作业，所述连接与测量装置实时测量打磨力的数据，实现数据的采集，进而控制气动装置的参数设定。

所述连接与测量装置包括前法兰、后法兰及力传感器组件，其中前法兰安装于机械手上，所述后法兰固定在前法兰上，所述力传感器组件安装于后法兰上、并且与所述基板安装装置连接。

所述基板安装装置包括后板、上板、侧板、内板、铰支座，其中后板安装于连接与测量装置上，所述上板和侧板垂直安装于后板上，所述内板固定在上板和侧板上，所述铰支座安装在上板上，所述气动装置可转动地安装在铰支座上。

所述侧板有两块，两块侧板垂直安装在后板的两侧，各侧板上开有作为扳手空间的小孔，所述铰支座有两个，各铰支座上分别安装有一个气动装置。

所述铰支座设置于内板和后板之间，安装在铰支座上的所述气动装置可在内板和后板之间转动。

所述气动装置包括气缸座和气缸组件，其中气缸座可转动地安装在所述基板安装装置上，所述气缸组件安装在气缸座上，所述执行装置与气缸组件的输出轴铰接。

述气动装置为平行设置的两组，每组所述气动装置中，所述气缸座通过塞打螺丝安装在所述基板安装装置上，所述气缸组件的输出轴上螺纹连接有带孔方头螺钉，所述执行装置与所述带孔方头螺钉铰接。

所述执行装置包括连接架、第一支撑杆、第二支撑杆及保持块，其中第一支撑杆和第二支撑杆平行设置，所述保持块位于第一支撑杆和第二支撑杆之间、并且与第一支撑杆和第二支撑杆的一端部铰接，所述第一支撑杆上靠近中间的位置及第二支撑杆的另一端与所述基板安装装置铰接，所述第一支撑杆的另一端与连接架连接，所述连接架与所述气动装置的输出端铰接，所述打磨头装置安装在保持块上。

所述基板安装装置上过盈配合有短轴瓦，所述第一支撑杆上过盈配合有长轴瓦，转动轴穿过短轴瓦和长轴瓦、并且与短轴瓦和长轴瓦间隙配合，转动轴两端通过轴端挡圈和螺钉进行定位和固定。

所述打磨头装置包括固定板和打磨头，其中固定板垂直安装在执行装置上，所述打磨头底部固定在所述执行装置上，两侧固定在固定板上。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明实现自动恒力浮动打磨工件的能力，能进一步保证工件表面的打磨质量，满足工件打磨的需求，同时实现了机器人自动化作业，节省了人力，降低了生产成本，加快了生产进度，提高了机械化水平。

2.本发明的连接测量装置可实现对打磨压力的实时监测，进而通过控制气缸参数实现对恒定研抛压力的设置。

3.本发明的气动装置，铰支座和气缸座通过塞打螺丝连接，铰支座和塞打螺丝、气缸座和塞打螺丝之间均为间隙配合，保证了相对转动的灵活性。

4.本发明的执行装置是一个平行四边形机构，可实现对气动装置产生力的等效传递，平行四边形机构的传递特性，可以保证打磨头始终沿轴向进行浮动打磨。

5.本发明的执行装置，一方面参与组成平行四边形机构，一方面通过连接架连接气动装置，通过转动机构位置的设定，作为杠杆支点来实现对打磨头轴向浮动距离和打磨压力的设定。

6.本发明执行装置与侧板之间的转动机构，主体由自润滑轴套和表面镀铬转动轴组成，轴套外圈分别与侧板、上下支撑过盈配合，内圈与轴间隙配合且涂有润滑油。轴的两端由轴端挡圈和螺钉进行定位和固定。

7.本发明执行装置里面保持块与第一、二支撑杆之间的转动机构，主体由自润滑轴套和塞打螺丝组成，轴套外圈分别与上下支撑过盈配合，内圈与塞打螺丝光杆部分间隙配合且涂有润滑油。

8.本发明的塞打螺丝，利用其光杆尺寸精度高、表面光滑的特性，可实现与孔的高精度配合和低摩擦转动。利用光杆直径大于螺纹直径的特点，实现第一、二支撑杆与保持块的定位功能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的轴测图；

图3为本发明中连接与测量装置的结构示意图；

图4为本发明中基板安装装置的结构示意图；

图5为本发明中气动装置的结构示意图；

图6为本发明中执行装置的结构示意图；

图7为本发明中打磨头装置的结构示意图；

图8为本发明的内部结构示意图。

其中：1为连接与测量装置，2为基板安装装置，3为气动装置，4为执行装置，5为打磨头装置，6为前法兰，7为后法兰，8为力传感器组件，9为后板，10为上板，11为侧板，12为内板，13为铰支座，14为气缸座，15为塞打螺丝，16为气缸组件，17为带孔方头螺钉，18为连接架，19为第一支撑杆，20为长轴瓦，21为短轴瓦，22为转动轴，23为保持块，24为第二支撑杆，25为垫片，26为轴端挡圈，27为固定板，28为打磨头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详述。

如图1-2所示，本发明提供的一种基于气动浮动的柔性打磨装置，包括连接与测量装置1、基板安装装置2、气动装置3、执行装置4及打磨头装置5，其中基板安装装置2安装于连接与测量装置1上，气动装置3位于基板安装装置2的内部，通过螺钉安装于基板安装装置2上。所述执行装置4安装于基板安装装置2上、并且与连接气动装置3连接，所述打磨头装置5安装于执行装置4上；所述打磨头装置5用来打磨工件，所述气动装置3通过执行装置4，实现打磨头装置5的上下浮动，进而实现恒力打磨。所述连接与测量装置1实时测量打磨力的数据，实现数据的采集，进而控制气动装置3的参数设定。

如图3、图8所示，所述连接与测量装置1包括前法兰6、后法兰7及力传感器组件8，其中前法兰6安装于机器人末端上，并通过螺钉联接固定。所述后法兰7安装于前法兰6上，并且通过螺钉联接固定在前法兰6上，所述力传感器组件8通过螺钉联接固定在后法兰7上、并且与所述基板安装装置2连接。

如图4、图8所示，所述基板安装装置2包括后板9、上板10、侧板11、内板12及铰支座13，其中后板9安装于力传感器组件8上，并通过螺钉联接固定。所述上板10和侧板11垂直安装于后板9上，通过螺钉联接固定在后板9上。所述内板12通过螺钉联接固定在上板10和侧板11上，用于固定上板10和侧板11上。所述铰支座13安装在上板10上，所述气动装置3可转动地安装在铰支座13上。

进一步地，所述侧板11有两块，侧板11垂直安装在后板9的两侧，侧板11上开有小孔，作为螺钉的扳手空间。所述铰支座13有两个，通过螺钉联接固定在上板10上，各铰支座13上分别安装有一个气动装置3。铰支座13位于内板12和后板9之间，安装在铰支座13上的所述气动装置3可在内板12和后板9之间转动。

如图5、图8所示，所述气动装置3包括气缸座14、塞打螺丝15、气缸组件16及带孔方头螺钉17，其中气缸座14通过塞打螺丝15安装在铰支座13上，塞打螺丝15的光杆光滑，工作时，可实现气缸座14在塞打螺丝15的相对灵活转动。所述气缸组件16螺钉联接安装在气缸座14上，所述带孔方头螺钉17通过螺钉联接安装在气缸组件16的输出轴上。所述执行装置4与所述带孔方头螺钉17铰接。

如图6、图8所示，所述执行装置4包括连接架18、第一支撑杆19、第二支撑杆24及保持块23，其中第一支撑杆19和第二支撑杆24平行设置，所述保持块23位于第一支撑杆19和第二支撑杆24之间、并且与第一支撑杆19和第二支撑杆24的一端部铰接，所述第一支撑杆19上靠近中间的位置及第二支撑杆24的另一端与所述基板安装装置2铰接，所述第一支撑杆19的另一端与连接架18连接，所述连接架18与所述气缸组件16的输出端铰接，所述打磨头装置5安装在保持块23上。所述第一支撑杆19、保持块23、第二支撑杆24及气缸组件16组成平行四边形连杆机构，可实现对气动装置3产生力的等效传递，平行四边形机构的传递特性，可以保证打磨头始终沿轴向进行浮动打磨。

所述连接架18通过塞打螺丝15分别安装在带孔方头螺钉17上，塞打螺丝15上半部光滑，工作时，可实现连接架18与带孔方头螺钉17的相对灵活转动，所述第一支撑杆19通过螺钉联接垂直安装在连接架18上。

所述基板安装装置2的侧板11上过盈配合有短轴瓦21，所述第一支撑杆19上过盈配合有长轴瓦20，转动轴22穿过短轴瓦21和长轴瓦20、并且与短轴瓦21和长轴瓦20间隙配合，转动轴22两端通过轴端挡圈26和螺钉进行定位和固定。轴端挡圈26和侧板11之间、侧板11和第一支撑杆19之间均隔有垫片25，防止侧板11、轴端挡圈26、第一支撑杆19之间直接接触。工作时，第一支撑杆19在转动轴22上产生转动，进而控制打磨头装置5的运动。所述第一支撑杆19和第二支撑杆24的一端通过塞打螺丝与保持块23铰接。

如图7、图8所示，所述打磨头装置5包括固定板27和打磨头28，其中固定板27通过螺钉联接垂直安装在保持块23上，所述打磨头28底部通过螺钉联接固定在保持块23上，两侧通过螺钉联接固定在固定板27上。

本发明的工作原理为：

打磨工具安装在机器人末端，对气缸施加以一定的初始气压。对打磨头施加以一定气压，让打磨头进行运转。操控机器人，让打磨工具沿着工件表面进行打磨加工。遇到刚性碰撞或高凸不平的表面时，打磨头在平行四边形机构(执行装置4)的作用下轴向浮动，由于气缸气压保持不变，打磨压力也会保持恒定。研抛整个过程中，传感器对打磨压力一直进行监控，当压力波动太大时，及时将信息发送给计算机，进而通过控制系统控制气压的稳定，保持了打磨压力的恒定。

本发明提供的一种基于气动浮动的柔性打磨装置，能实现高效率、高质量、自动化打磨加工，能有效的保证工件的表面质量，满足工件打磨的需求，同时节省了人力，降低了生产成本，加快了生产进度，提高了机械化水平。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。