转塔式机器人抛光机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业机器人的应用领域，是一种可供工业机器人进行模具型腔表面抛光加工作业的装置。
【背景技术】
[0002]国内外在工业机器人辅助抛光的研究领域主要分为两个方向，一是机器人抛光系统的整体研究；二是机器人抛光机构的设计与研究。
[0003]国内对机器人抛光系统的整体研究主要集中在高校等科研场所。华中科技大学采用Puma-562型工业机器人执行抛光任务，从工艺过程建模、工艺知识库和数据库的建立、智能工艺规划系统的构造、抛光刀具轨迹自动生成等几个方面进行了研究(袁楚明，张雷.机器人辅助模具自动抛光研究及发展趋势[J].中国机械工程，2000，11(12):1428-1430.)ο
[0004]上海交通大学采用FAR0T-Mb-315型工业机器人、工作站、研抛工具等搭建了机器人研抛系统(郎志，李成群，员超.机器人柔性抛光系统研究[J].机械工程师，2006，(6):26-28.)
[0005]在机器人抛光机构的设计方面，哈尔滨工业大学对其设计的抛光机构进行了拉格朗日动力学模型构建，从理论角度分析其柔性抛光性能，并为其控制方式的研究提供依据(杜月.机器人辅助抛光系统末端抛光工具的优化设计与轨迹规划[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学，2010.)。
[0006]浙江工业大学设计了一种应用于自由曲面的气囊抛光机构，并根据其结构特点制定了相应的抛光进给方式(金明生，计时鸣，张利.气囊抛光工具的模块化设计及应用[J].机电工程，2012，29(12):1395-1399.)。
[0007]通过查阅与机器人抛光领域相关的文献资料可知，现有的机器人抛光机构在使用中会出现诸多不便利的地方。例如，抛光机构多采用单一的抛光工具，难以满足类型复杂、抛光工序复杂的模具型腔表面的抛光加工，只能在完成某一类型的表面或者某一道工序之后让抛光设备停止运行，再由操作工人手动更换抛光工具。这种方式无疑会降低加工效率，同时也不利于产品的批量化、规模化、现代化生产。
[0008]综上，国内外对工业机器人自动抛光系统的研究大部分还处于实验状态，而且侧重于抛光系统的整体研究(苏将兵，廖宏谊，苏卿双.机器人模具抛光的研究现状与发展趋势[J].模具工业，2012，38 (6):63-66.)，对机器人抛光机构的研究略显不足。
【发明内容】
[0009]本发明所要解决的技术问题是:提供一种转塔式机器人抛光机构，以解决现有抛光机不能根据加工表面自动换刀导致的加工效率低下，甚至需要手工操作等技术缺点。
[0010]本发明解决其技术问题采用的技术方案是:
[0011]本发明提供的转塔式机器人抛光机构，包括驱动部分，该抛光机构通过连接支架和法兰盘与工业机器人手臂末端相连，在驱动部分和上位机协同作用下，使工业机器人手臂带动抛光机构刀库中的抛光刀具沿着既定的抛光路径对工件表面进行抛光加工，所述刀库采用圆台型转塔式刀库。
[0012]所述的连接支架，由与法兰盘相连的圆台和与底板相连的加强筋两部分组成，其中:圆台上方均布6个通孔，通过螺栓与法兰盘连接；圆台下方为方形，均布四个通孔，通过螺栓与加强筋相连。
[0013]所述的底板，是与上端板和下端板相连的平板，其中:底板内部分布若干通孔和沉头孔，为连接支架提供依附，同时对上端板和下端板起固定和支撑作用，底板分别与上端板和下端板通过螺钉连接在一起。
[0014]所述的圆台型转塔式刀库中设有根据待加工表面加工要求自动切换的三种规格的抛光刀具，分别适用于平面、自由曲面和微小表面的抛光加工。
[0015]所述的圆台型转塔式刀库基体为圆台形状。
[0016]所述的圆台型转塔式刀库，其中心轴与驱动部分中的抛光主轴在空间中呈60度夹角。
[0017]本发明与现有的机器人抛光机构相比，具有如下有益效果:
[0018]1.将加工中心自动换刀系统的设计理念与机器人抛光机构的设计相结合，从一定程度上开创了机器人抛光机构新的设计领域，为机器人辅助抛光加工的研究和发展带来了新的可能。
[0019]2.转塔式机器人抛光机构具备自动更换抛光刀具的功能，使其可根据平面、曲面以及微小表面等型腔面变化自动更换所需的抛光刀具，或是根据粗抛、半精抛和精抛等不同的工艺流程自动更换相应材质和规格的抛光刀具，使机器人在一个工位上即可完成复杂的抛光工艺，提高机器人的工作量和复杂程度，从而降低生产成本，提高生产效率。
[0020]3.将转塔式刀库整体设计为圆台型(图2)，使其在满足安装条件和使用需求的同时，尽可能的减少抛光工具之间可能存在的干涉情况，增大单个抛光工具的可达范围。刀库与抛光主轴在空间中呈60度夹角，在保证工作性能的同时提高机构内部的空间利用率，在一定程度上减轻了对机器人性能的负担，同时特殊角度的设计也为机构的加工和装配提供了便利。
[0021]4.本机构的用途和功能是自动换刀、丝杠传动、抛光加工、机械连接、机器人应用等多种功能的综合体现，同时也是多种机械元件不同功能的组合创新。
[0022]5.功能更为全面。转塔式刀库可携带三种或三种以上规格的抛光工具，分别适用于平面、自由曲面和微小表面的抛光加工。在对抛光刀具进行校核分析时，通过查阅文献资料接触力的大小为25?60N，在分析时取60N ;转速为900?1500rad/min，在分析时取1500rad/min，由有限元得出的计算结果分析可知，三种规格的抛光刀具的结构设计合理，强度满足使用要求。
【附图说明】
[0023]图1是本发明转塔式机器人抛光机构的三维模型爆炸示意图。
[0024]图2是本发明转塔式机器人抛光机构的总装及外形的结构示意图。
[0025]图3是图1中转塔式刀库三维模型的示意图。
[0026]图4是本发明转塔式机器人抛光机构的换刀过程的示意图。
[0027]图中:1.推进电机；2.联轴器；3.1#丝杠轴承；4.丝杠端套；5.丝杠；6.底板；7.连接支架；8.上端板；9.丝杠螺母座；10.下端板；11.丝杠螺母；12.2#丝杠轴承；13.抛光主轴；14.刀具轴承；15弹性挡圈；16.抛光刀具；17.摆动气缸；18.转塔式刀库(转塔式刀库体18-0、1#抛光刀具16-1、2#抛光刀具16-2、3#抛光刀具16-3) ;19.摆动气缸输出轴；20.抛光电机安装支架；21.滑块；22.抛光电机；23.滑块座；24.黄铜衬套；25.导轨；26.联轴器保护盖；27.推进电机安装支架；28.外壳支架；29.法兰盘；30.机器人第六轴。1.连接部分；I1.进给部分；111.驱动部分；IV.换刀部分。
【具体实施方式】
[0028]本发明将转塔式刀库应用于抛光机构中，通过自动换刀系统实现抛光机对于不同加工表面的适应能力，在满足加工要求的同时提高加工效率。在设计中，将转塔式刀库整体设计为圆台型，使其在满足安装条件和使用需求的同时，尽可能的减少抛光工具之间可能存在的干涉情况，增大单个抛光工具的可达范围。刀库中心轴与抛光主轴在空间中呈60度夹角，在保证工作性能的同时提高机构内部的空间利用率，在一定程度上减轻了工业机器人的负担，同时特殊角度的设计也为机构的加工和装配提供了便利。
[0029]下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。
[0030]本发明提供的一种转塔式机器人抛光机构(简称抛光机构)，其结构如图1至图3所示，包括连接、进给、驱动、自动换刀四个部分，其中:连接部分I位于底板6上，进给部分II位于上端板8和下端板10上，驱动部分III位于滑块座23上，自动换刀部分IV位于外壳支架28上。
[0031]所述连接部分I包括连接支架7和法兰盘29，分别用于抛光机构与机器人末端的固定和安装，抛光刀具的运动轨迹由机械手通过刚性连接部分传递，继而达到抛光运动轨迹所需的高精度和高稳定性，整个机构通过螺栓与机器人第六轴30 (即工业机器人手臂末端)连接，通过上位机控制工业机器人手臂，继而带动末端抛光机构沿着既定的抛光路径对模具型腔表面进行抛光加工，其中:连接支架7通过螺栓固定在与上端板8和下端板10相连的底板6上，保证足够的强度。
[0032]所述连接支架7，由与法兰盘29的相连的圆台和与底板6相连的加强筋两部分组成，其中:圆台上方成圆形，均布6个通孔，通过螺栓与法兰盘连接；圆台下方为方形，均布四个通孔，通过螺栓与加强筋相连。
[0033]所述底板6，是与上端板8和下端板10相连的平板，其中:底板6内部分布若干通孔和沉头孔，为连接支架7提供依附，同时对上端板8和下端板10起固定和支撑作用，底板6分别与上端板8和下端板10通过螺钉连接在一起。
[0034]所述进给部分II主要由推进电机1、联轴器2、轴器保护盖26、丝杠传动