一种打磨机器人主轴浮动机构的制作方法

本发明涉及一种打磨装置，尤其涉及一种打磨机器人主轴浮动机构。

背景技术：

为了提高批量化生产铸件的打磨效率、降低生产成本，避免金属粉尘对打磨工人的危害，对于批量生产的铸件通常采用打磨机器人来代替人工对毛边进行打磨、抛光。普通的打磨抛光设备在打磨抛光作业时，当打磨头需要更换时，工业机器人的所有轨迹点均需要重新校准，费时费力。此外，对于复杂表面或内腔结构的铸件，存在多个带坡度斜面或者凹槽，当刀具不能准确定位、机械手的原定编程轨迹又不能即时调整时，打磨刀具往往在工件表面会出现若即若离或者此多彼少的情况，造成有的地方切削过多而有的地方切削不上，打磨过程中对铸件的打磨力度和深度不好控制，极易造成刀头损坏，严重影响打磨效果，实用性很差。

对于新式打磨抛光设备，打磨主轴采用浮动结构，来解决复杂表面或内腔结构的铸件打磨效果差的问题。申请号为201910224026.7提出了一种全方位浮动打磨主轴装置，采用弹簧机械浮动结构，能够实现主轴径向和轴向全方位浮动，从而能够避免打伤工件或者刀具损坏的问题。但是主轴径向浮动采用弹簧力，当往复频率较高时，易产生疲劳损伤，使得弹簧失效。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种打磨机器人主轴浮动机构，可在径向和轴向全方位浮动补偿，实现对复杂表面或内腔结构的铸件高效、高质量打磨。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：设计了一种打磨机器人主轴浮动机构，该浮动机构由主轴电机、隔套、向心关节轴承、轴向浮动外壳、固定外壳、支撑板、轴向浮动弹簧、杆端关节轴承、垫板、永磁铁支撑板、第一永磁铁、第二永磁铁、第一永磁铁固定板、第二永磁铁固定板、锁紧环、打磨刀具等组成。所述的主轴电机的外侧设置隔套，向心关节轴承设置在隔套与轴向浮动外壳之间，向心关节轴承通过锁紧环与隔套固接；所述的主轴电机的前端连接有打磨刀具；所述的主轴电机径向周围均匀设置m个第一永磁铁和m个第二永磁铁，m为1-50的自然数，需要说明的是，这里第一永磁铁和第二永磁铁的个数，本领域的技术人员可以根据实际需要做出灵活改变。

所述的第一永磁铁通过第一永磁铁固定板与永磁铁支撑板固接，永磁铁支撑板与主轴电机固接；所述的第二永磁铁通过第二永磁铁固定板与隔套固接；所述的永磁铁支撑板通过支撑板与轴向浮动外壳固接；所述的主轴电机的底端通过杆端关节轴承与垫板固接；所述的垫板与固定外壳之间设置有轴向浮动弹簧；当打磨切削量大于额定值时，打磨刀具受到的外力大于轴向浮动弹簧的弹簧力的时候，主轴电机通过垫板压缩轴向浮动弹簧，保护打磨刀具不被过大外力损坏。

所述的主轴电机的周围成对设置第一永磁铁和第二永磁铁；所述的第一永磁铁的n极和第二永磁铁的n极对向布置形成斥力，第一永磁铁和第二永磁铁之间的斥力随着永磁铁气隙的减小而增大；在对铸件进行打磨抛光时，当打磨刀具接触到铸件的凸起部分，打磨切削量增大，打磨刀具受到的外力作用增大，此时主轴电机在外力的作用下通过向心关节轴承转动一定角度，同时带动隔套对第一永磁铁和第二永磁铁之间的气隙进行压缩，进而对铸件凸起部分进行打磨；当打磨刀具接触到铸件的凹下部分时，打磨切削量减小，打磨刀具受到的外力作用减小，第一永磁铁和第二永磁铁在斥力的作用下，永磁铁气隙增大，进而对铸件凹下部分进行打磨；当毛刺飞边等打磨完毕以后，打磨刀具的外力消失，打磨刀具在第一永磁铁和第二永磁铁之间斥力的作用下自动复位到原始位置。

本发明的有益效果是：本发明的打磨机器人主轴浮动机构，径向浮动主要依靠第一永磁铁和第二永磁铁之间的斥力作用，永磁铁气隙浮动变化，从而使打磨刀具能够对复杂表面或内腔结构的铸件进行贴合打磨，不会造成有的地方切削过多而有的地方切削不上，有效保证打磨刀具与铸件表面稳定的接触，从而有效提高生产质量，降低生产成本，实用性强。当切削量大于额定值时，打磨刀具受到的外力大于轴向浮动弹簧的弹簧力的时候，主轴电机通过垫板压缩轴向浮动弹簧，可有效避免打磨刀具被过大外力损坏。

附图说明

图1为本发明的打磨机器人主轴浮动机构示意图。

图2为本发明的永磁体布置示意图。

其中：1.主轴电机；2.隔套；3.向心关节轴承；4.轴向浮动外壳；5.固定外壳；6.支撑板；7.轴向浮动弹簧；8.杆端关节轴承；9.垫板；10.永磁铁支撑板；11.第一永磁铁；12.第二永磁铁；13.第一永磁铁固定板；14.第二永磁铁固定板；15.锁紧环；16.打磨刀具。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供了一种打磨机器人主轴浮动机构，包括主轴电机1、隔套2、向心关节轴承3、轴向浮动外壳4、固定外壳5、支撑板6、轴向浮动弹簧7、杆端关节轴承8、垫板9、永磁铁支撑板10、第一永磁铁11、第二永磁铁12、第一永磁铁固定板13、第二永磁铁固定板14、锁紧环15、打磨刀具16。主轴电机1的外侧设置隔套2，向心关节轴承3设置在隔套2与轴向浮动外壳4之间，向心关节轴承3通过锁紧环14与隔套2固接；主轴电机1的前端连接有打磨刀具16。

如图1所示，围绕主轴电机1均匀设置m个第一永磁铁11和m个第二永磁铁12，m为1-50的自然数，需要说明的是，这里第一永磁铁11和第二永磁铁12的个数，本领域的技术人员可以根据实际需要做出灵活改变。

如图1所示，第一永磁铁11通过第一永磁铁固定板13与永磁铁支撑板10固接，永磁铁支撑板10与主轴电机1固接，第二永磁铁12通过第二永磁铁固定板14与隔套2固接；永磁铁支撑板10通过支撑板6与轴向浮动外壳4固接；主轴电机1的底端通过杆端关节轴承8与垫板9固接；垫板9与固定外壳5之间设置有轴向浮动弹簧7；当打磨切削量大于额定值时，打磨刀具16受到的外力大于轴向浮动弹簧7的弹簧力的时候，主轴电机1通过垫板9压缩轴向浮动弹簧7，保护打磨刀具16不被过大外力损坏。

如图2所示，围绕主轴电机1的周围成对设置第一永磁铁11和第二永磁铁12，第一永磁铁11的n极和第二永磁铁12的n极对向布置形成斥力，第一永磁铁11和第二永磁铁12之间的斥力随着永磁铁气隙的减小而增大；在对铸件进行打磨抛光时，当打磨刀具16接触到铸件的凸起部分，打磨切削量增大，打磨刀具16受到的外力作用增大，此时主轴电机1在外力的作用下通过向心关节轴承3转动一定角度，同时带动隔套2对第一永磁铁11和第二永磁铁12之间的气隙进行压缩，进而对铸件凸起部分进行打磨；当打磨刀具16接触到铸件的凹下部分时，打磨切削量减小，打磨刀具16受到的外力作用减小，第一永磁铁11和第二永磁铁12在斥力的作用下，永磁铁气隙增大，进而对铸件凹下部分进行打磨；当毛刺飞边等打磨完毕以后，打磨刀具16的外力消失，打磨刀具16在第一永磁铁11和第二永磁铁12之间斥力的作用下自动复位到原始位置。

综上，本发明的打磨机器人主轴浮动机构，径向浮动主要依靠第一永磁铁11和第二永磁铁12之间的斥力作用，永磁铁气隙浮动变化，从而使打磨刀具16能够对复杂表面或内腔结构的铸件进行贴合打磨，不会造成有的地方切削过多而有的地方切削不上，有效保证打磨刀具16与铸件表面稳定的接触，从而有效提高生产质量，降低生产成本，实用性强；当切削量大于额定值时，打磨刀具16受到的外力大于轴向浮动弹簧7的弹簧力的时候，主轴电机1通过垫板9压缩轴向浮动弹簧7，可有效避免打磨刀具16被过大外力损坏。