力控装置及机器人的制作方法

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种力控装置及机器人。

背景技术：

目前，工业机器人包括控制总成、与控制总成电性连接的六维力传感器以及与控制总成电性连接的电机，电机的输出端驱动连接有打磨工具。电机驱使打磨工具移动，使得打磨工具抵接待加工物体。六维力传感器检测打磨工具施加到待加工物体的压力，控制总成通过六维力传感器反馈的压力值来调整电机的目标位置，进而调整打磨工具的位置，以调节打磨工具施加到待加工物体的压力。但是六维力传感器的价格较为高昂，使得工业机器人的成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的即在于提供一种力控装置及机器人，以解决目前工业机器人的成本较高的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供一种力控装置，包括固定板、导向杆、挡块、连接板和弹性件；固定板用于与机器人连接；所述导向杆的两端与所述固定板固定连接；挡块套设于所述导向杆上，并能够沿所述导向杆移动；连接板与所述挡块固定连接；所述连接板用于安装打磨工具；所述弹性件的一端与所述固定板连接，且所述弹性件的另一端与所述挡块连接；在所述连接板相对于所述固定板移动时，所述弹性件发生形变；在打磨工具接触于待加工物体时，所述固定板能够在机器人的驱动下移动至设定位置，进而控制所述弹性件的形变量。

优选地，所述力控装置还包括安装于所述固定板上的直线位移传感器，所述直线位移传感器的伸缩杆与所述连接板连接，以测量所述弹性件的形变量；所述直线位移传感器用于与机器人电性连接，以将所述弹性件的形变量信息传送至机器人。

优选地，所述传感器为，所述弹性件为弹簧，所述弹簧套设于所述导向杆上。

优选地，所述导向杆上安装有两所述弹簧，所述挡块位于所述导向杆上的两所述弹簧之间；所述连接板的在所述导向杆的轴向上的相对两边缘部均用于安装打磨工具。

优选地，所述力控装置还包括安装于所述固定板上的制动组件，所述制动组件能够阻碍所述连接板相对于所述固定板移动。

优选地，所述固定板上设有安装槽；所述制动组件包括容置于所述安装槽中的电磁铁，所述电磁铁能够吸合于所述连接板；在所述电磁铁吸合于所述连接板时，所述电磁铁位于所述安装槽中。

优选地，所述力控装置还包括与所述固定板固定连接的滑轨以及与所述滑轨滑动连接的滑块；所述滑轨与所述导向杆相平行，所述滑块与所述连接板固定连接。

优选地，所述固定板包括板体和固定于板体上的两固定块；所述板体上固定有所述滑轨；两所述固定块沿所述导向杆的轴向间隔布置；所述导向杆为两个，两所述导向杆平行间隔布置，且两所述导向杆布置于所述板体的两侧；所述导向杆的两端分别与两所述固定块固定连接。

本发明提供一种机器人，包括控制总成、与控制总成电性连接的电机、与电机的输出端驱动连接的法兰，以及如上所述的力控装置；所述法兰与所述力控装置的固定板连接。

本发明提供一种机器人，包括控制总成、与控制总成电性连接的电机、与电机的输出端驱动连接的法兰，以及与法兰连接的力控装置；所述力控装置包括固定板、导向杆、挡块、连接板和弹性件；固定板用于安装打磨工具；所述导向杆的两端与所述固定板固定连接；挡块套设于所述导向杆上，并能够沿所述导向杆移动；连接板与所述挡块固定连接，并与所述法兰连接；所述弹性件的一端与所述固定板连接，且所述弹性件的另一端与所述挡块连接；在所述连接板相对于所述固定板移动时，所述弹性件发生形变；在打磨工具接触于待加工物体时，所述连接板能够在所述电机的驱动下移动至设定位置，进而控制所述弹性件的形变量。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：固定板可与机器人连接，连接板用于安装打磨工具。在打磨工具接触于待加工物体时，固定板被机器人驱使而沿导向杆移动设定距离，固定板和连接板发生相对位移，挡块作用于弹性件，使得弹性件发生相应的形变，弹性件具有对应的弹性系数，通过控制弹性件的形变量可控制打磨工具施加到待加工物体的压力；力控装置包括固定板、弹性件、导向杆、挡块和连接板，价格较为低廉，可有效降低机器人的成本。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作详细描述。

图1为本发明实施例力控装置的结构示意图；

图2为图1所示的力控装置的分解示意图。

标号说明：1、固定板；11、板体；12、固定块；121、杆体；122、块体；13、安装杯；2、导向杆；3、挡块；4、滑轨；5、滑块；6、连接板；61、边缘部；7、制动组件；71、电磁铁；8、弹性件；81、弹簧；9、直线位移传感器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种力控装置，用于降低机器人的成本。

请参阅图1和图2，本实施例中，力控装置包括固定板1、安装于固定板1上的导向杆2、套设于导向杆2上的挡块3、固定于固定板1上的滑轨4、滑动连接于滑轨4上的滑块5、固定连接于挡块3和滑块5上的连接板6、安装于固定板1上的制动组件7、随连接板6与固定板1之间的相对运动而发生形变的弹性件8，以及用于测量弹性件8的形变量的直线位移传感器9。

具体地，固定板1包括板体11、固定于板体11上的两固定块12，以及固定于板体11上的安装杯13。

板体11呈矩形，且板体11用于连接机器人，以接受机器人的驱动。板体11上开设有安装孔，安装孔对应于连接板6布置。进一步地，安装孔为两个，两安装孔沿导向杆2的轴向间隔布置。

安装杯13具有安装槽。安装杯13插接固定于安装孔中。安装杯13的杯底部突出于板体11的一表面，且安装杯13的杯口部突出于板体11的另一表面，使得在保证安装杯13的安装槽具有足够的空间的情况下，可将板体11的厚度设计得较小。

两固定块12沿导向杆2的轴向间隔布置。

固定块12包括杆体121和形成于杆体121的两端上的两块体122。

杆体121与板体11固定连接。杆体121与导向杆2相垂直。两固定块12的杆体121均固定于板体11的同一表面上，且两杆体121相平行。

固定块12的两块体122位于板体11的两侧，换而言之，板体11位于固定块12的两块体122之间。

块体122上开设有通孔，通孔的孔径稍大于导向杆2的直径。块体122上还开设有缝隙，缝隙连通于通孔的孔壁位置。

滑轨4安装固定于板体11的中间部。滑轨4与导向杆2相平行。

导向杆2采用两个，两导向杆2位于板体11的两侧，换而言之，板体11位于两导向杆2之间。

导向杆2与板体11相间隔。导向杆2的两端分别插接于一块体122的通孔中。由于通孔的孔径稍大于导向杆2的直径，利于导向杆2插入通孔中，利用螺栓和螺母可将块体122上的缝隙收紧，从而缩小通孔的空间，进而将导向杆2的端部夹持固定于通孔中，方便安装和拆卸导向杆2。

弹性件8设置于导向杆2上，弹性件8的一端与块体122连接，且弹性件8的另一端与挡块3连接。

具体地，弹性件8采用弹簧81，弹簧81套设于导向杆2上，以防止弹簧81发生弹性形变时，弹簧81脱离导向杆2。弹簧81的两端分别连接挡块3和块体122。进一步地，每一导向杆2上安装有两弹簧81，挡块3位于两弹簧81之间。当力控装置平放，且挡块3处于平衡位置时，弹簧81均处于压缩状态。

连接板6呈十字形。连接板6的中间部通过螺栓固定于滑块5上。连接板6的在导向杆2的轴向上的相对两边缘部61均用于安装打磨工具，该两边缘部61沿导向杆2的轴向间隔布置。连接板6的垂直于导向杆2的轴向上的两边缘部则分别与两导向杆2上的挡块3通过螺栓进行连接。连接板6采用钢铁等具有导磁性的材料。

制动组件7用于与机器人电性连接，并能够阻碍连接板6与固定板1之间的相对运动。当然，制动组件7也可与其他控制元件电性连接，以受控于其他控制元件。

具体地，制动组件7包括电磁铁71。电磁铁71采用两个，两电磁铁71一一对应地安装于两安装杯13的安装槽中，且电磁铁71与连接板6之间的距离小于1mm，或者电磁铁71贴合于连接板6，未通电时的电磁铁71与连接板6之间不存在相互作用力。电磁铁71的反应速度快。

板体11上固定连接有一安装座，安装座包括第一安装板和形成于第一安装板的中间部上的第二安装板。第一安装板位于板体11的外侧，且第一安装板与第二安装板相垂直。第二安装板与板体11相平行，且第二安装板通过螺栓与板体11相连。

直线位移传感器9的主体安装于第一安装板上，且直线位移传感器9的伸缩杆通过连接件与连接板6固定连接，以测量连接板6相对于固定板1的位移量，进而测量弹簧81的形变量，进而机器人计算出打磨工具对待加工物体的压力。

本申请实施例的工作原理为：

初始状态下，固定板1安装在机器人上，连接板6的在导向杆2的轴向上的相对两边缘部61分别安装型号不同的打磨工具，电磁铁71处于通电状态，电磁铁71吸合于连接板6上，以使连接板6相对于固定板1保持静止。

工作状态时，打磨工具接触于待加工物体，电磁铁71断电，机器人根据弹簧81的弹性系数和接收到的压力数值指令来设定出固定板1的位移量，进而驱使固定板1按该位移量沿滑轨4移动，弹簧81发生相应的形变，使得打磨工具施加到待加工物体上的压力达到设定值，换而言之，机器人通过控制固定板1的位移量，来控制弹簧81的形变量，进而控制了打磨工具施加到待加工物体上的压力。

直线位移传感器9检测出弹簧81的形变量，使得机器人能够检验打磨工具施加到待加工物体上的压力是否为设定值，若打磨工具施加到待加工物体上的压力不等于设定值，则固定板1在机器人的驱动下，进一步调整与连接板6之间的相对位置，以使打磨工具施加到待加工物体上的压力达到设定值。

如果在打磨过程中遇到连接板6震荡，机器人的程序会利用pwm脉冲宽度调制技术方式调整电磁铁71的开合，使得电磁铁71与连接板6相摩擦，来消耗震荡能量。

打磨完成后，机器人驱使固定板1回到原位，打磨工具离开待加工物体。直接打开电磁铁71，使得连接板6与固定板1相对固定。

在其他未图示的实施例中，导向杆可采用一个，此时导向杆固定在固定板的侧部，或固定板的其他位置，确保挡块能够沿导向杆移动即可。当然，导向杆也可采用多个，此时将块体的安装空间设计的足够大，则能够安装多个导向杆。

在其他未图示的实施例中，每一导向杆上的弹簧也可采用一个，此时连接板上安装一打磨工具。

在其他未图示的实施例中，制动组件采用气缸，气缸的缸体安装于安装槽中，气缸的输出轴能够抵接于连接板的表面，以阻碍连接板移动。此时，连接板也可采用不具有导磁性的材料。

在其他未图示的实施例中，板体开设一个或多个安装孔，此时则可安装相应数量的安装杯，进而可安装相应数量的电磁铁。

本发明提供一种机器人(未图示)，包括控制总成、与控制总成电性连接的电机、与电机的输出端驱动连接的法兰，以及安装在法兰上的力控装置；法兰与该力控装置的固定板1连接。

本发明提供另一种机器人(未图示)，该机器人包括控制总成、与控制总成电性连接的电机、与电机的输出端驱动连接的法兰，以及与法兰连接的力控装置。力控装置包括固定板、导向杆、挡块、连接板和弹性件。固定板用于安装打磨工具。导向杆的两端与固定板固定连接。挡块套设于导向杆上，并能够沿导向杆移动。连接板与挡块固定连接，并与法兰连接。弹性件的一端与固定板连接，且弹性件的另一端与挡块连接。换而言之，力控装置以另一种方式安装在机器人上，具体地，连接板安装在机器人的法兰上，而固定板则用来安装打磨工具。

本发明至少具有以下优点：

首先，固定板1可与机器人连接，连接板6用于安装打磨工具。在打磨工具接触于待加工物体时，固定板1被机器人驱使而沿导向杆2移动设定距离，固定板1和连接板6发生相对位移，挡块3作用于弹性件8，使得弹性件8发生相应的形变，弹性件8具有对应的弹性系数，通过控制弹性件8的形变量可控制打磨工具施加到待加工物体的压力；力控装置包括固定板1、弹性件8、导向杆2、挡块3和连接板6，价格较为低廉，可有效降低机器人的成本。

其次，也可采用连接板6与机器人进行连接，而固定板1用于安装打磨工具，安装方式灵活。

并且，制动组件7能够通过间断地抵接连接板6的方式来消除连接板6的震荡，进而提高打磨的效果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

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