打磨机器人的制作方法

本发明涉及一种打磨机器人，尤其涉及一种五轴联动的打磨机器人。

背景技术：

如今，工人的工价高、流动性大，导致生产成本高但良率低。当前电子产品更新换代快价格却越来越低，纵观现有的主流的打磨设备，例如六轴打磨机器人或自动化专用打磨设备等，都存在尺寸大、成本高、回收期长等缺陷。具体地，六轴打磨机器人加工的优点在于弹性大及应用范围广，缺点在于准确性低、占用空间大及成本高。自动化专用打磨设备的优点在于针对性强，产能良率高，缺点在于上线慢、调试难、占用空间大、重复利用率低及成本回收困难。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种打磨机器人，其尺寸小，成本低及灵活性高，以解决上述问题。

本发明提供一种打磨机器人，包括：支架，所述支架包括第一支撑板和设置在所述第一支撑板上的第二支撑板；工具驱动模组，所述工具驱动模组包括第一机械臂组件、第二机械臂组件和第三机械臂组件，所述第一机械臂组件和所述第三机械臂组件设置在所述第二支撑板上，所述第二机械臂组件可转动地连接在所述第一机械臂组件和第三机械臂组件之间，所述第一机械臂组件沿第一轴线转动，所述第二机械臂组件沿第二轴线转动，所述第三机械臂组件沿第三轴线转动；打磨工具，所述打磨工具安装在所述第二机械臂组件上；治具驱动模组，所述治具驱动模组包括直线运动组件和旋转运动组件，所述直线运动组件设置在所述第一支撑板上，所述旋转运动组件设置在所述直线运动组件，所述直线运动组件沿第四轴线做直线运动，所述旋转运动组件沿第五轴线做旋转运动；及打磨治具，所述打磨治具安装在所述旋转运动组件，所述打磨治具用于安装一待打磨的工件；其中，所述第一轴线、第二轴线、第三轴线和第四轴线相互平行，所述第五轴线分别垂直于所述第一轴线、第二轴线、第三轴线和第四轴线。

本发明的打磨机器人将传统的轴与轴叠加的方式拆分为“3轴+2轴”后，在使用相同的关键零件条件下，提供更多的有效输出，使用终端负载更大、结构刚性更高、运行速度更快，较传统打磨机器人“6轴+1轴”体积缩小，“3轴+2轴”即可达到传统打磨机器人“6轴+1轴”的功能，零部件数量减少，结构简单轻量化且加工方便，成本低且占地面积小。

附图说明

图1为本发明一实施方式中的打磨机器人的立体结构示意图。

图2为图1中的打磨机器人的部分零组件的拆解结构示意图。

图3为图2中的打磨机器人的打磨工具的拆解结构示意图。

图4为图2的打磨机器人的部分零组件的拆解结构示意图。

图5为图2在v-v方向上的剖视图。

图6为图2在v-v方向上的剖视图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体实施方式的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参考图1和图2，为本发明一实施方式中打磨机器人100的立体结构示意图。所述打磨机器人100包括支架10、工具驱动模组30、打磨工具40、治具驱动模组50和打磨治具60。

所述支架10包括第一支撑板11和第二支撑板13。所述第二支撑板13设置在所述第一支撑板11上。所述第一支撑板11和所述第二支撑板13相互连接形成l形支架。所述工具驱动模组30设置在所述第二支撑板13上。具体地，所述工具驱动模组30设置在所述第二支撑板13远离所述第一支撑板11的一端上。所述打磨工具40安装在所述工具驱动模组30上。所述治具驱动模组50设置在所述第一支撑板11上。具体地，所述治具驱动模组50设置在所述第一支撑板11远离所述第二支撑板13的一端上。所述打磨治具60安装在所述治具驱动模组50上。所述打磨治具60用以放置及固定待打磨的工件。所述工具驱动模组30带动所述打磨工具40，并且所述治具驱动模组50带动所述打磨治具60运动，以完成对待打磨工件的打磨。

所述工具驱动模组30为并联双臂结构，具有三个自由度，具体由六个关节组成，其可以保证更高的刚性及精度。具体地，所述工具驱动模组30包括第一机械臂组件31、第二机械臂组件33和第三机械臂组件35。所述第一机械臂组件31和所述第三机械臂组件35的一端分别设置在所述第二支撑板13上。所述第二机械臂组件33的两端分别可转动地连接在所述第一机械臂组件31和第三机械臂组件35的另一端上。所述第一机械臂组件31沿第一轴线3151转动。所述第二机械臂组件33沿第二轴线3331转动。所述第三机械臂组件35沿第三轴线3551转动。

具体地，所述第一机械臂组件31包括第一关节311、第二关节313、第一驱动件315和第三关节317。所述第一关节311设置在所述第二支撑板13远离所述第一支撑板11的一端的一侧上。所述第二关节313的一端可转动地设置在所述第一关节311内侧上。所述第一驱动件315设置在所述第一关节311外侧并与所述第二关节313连接。所述第一驱动件315驱动所述第二关节313绕所述第一驱动件315的输出轴的第一轴线3151转动。所述第三关节317的一端可转动地设置在所述第二关节313的另一端上。所述第三关节317的另一端可转动地设置在所述第二机械臂组件33的一端上。

所述第二机械臂组件33包括第四关节331和第二驱动件333。所述第四关节331的一端可转动地设置在所述第三关节317的另一端上。所述第四关节331的另一端可转动地设置在所述第三机械臂组件35上。所述第二驱动件333设置在所述第三关节317的外侧，并与所述第四关节331连接。所述第二驱动件333驱动所述第四关节331绕着所述第二驱动件333的输出轴的第二轴线3331转动。所述打磨工具40安装在所述第四关节331的外侧，并与所述第二驱动件333连接。

所述第三机械臂组件35包括第五关节351、第六关节353和第三驱动件355。所述第五关节351的一端与所述第四关节331的另一端可转动地连接。所述第五关节351的另一端可转动地设置在所述第六关节353的一端上。所述第六关节353的另一端设置在所述第二支撑板13远离所述第一支撑板11的一端的另一侧上。所述第三驱动件355设置在所述第六关节353的外侧并与所述第五关节351连接。所述第三驱动件355驱动所述第五关节351绕所述第三驱动件355的输出轴的第三轴线3551转动。

其中，所述第一轴线3151、第二轴线3331和第三轴线3551相互平行但不重合。为了方便描述，特定义x轴200、y轴300和z轴400。其中，所述x轴200分别平行所述第一轴线3151、第二轴线3331和第三轴线3551。所述y轴300与所述x轴200在同一水平面内，但与所述x轴200相垂直。所述z轴400分别垂直所述x轴200和所述y轴300。所述第一机械臂组件31、第二机械臂组件33和第三机械臂组件35的运动的合成相当于传统打磨机器人在所述y轴300、z轴400和绕x轴200转动的三个方向上运动的合成。

请一并参考图3，所述打磨工具40包括工具安装座41和至少两组打磨头43。所述工具安装座41具有第一安装面413和至少两个第二安装面411。所述至少两个第二安装面411分别与所述第一安装面413的至少两个边相互连接而形成棱柱状。所述工具安装座41通过所述第一安装面413设置在所述第二机械臂组件33上。所述至少两组打磨头43用于安装砂纸以对所述工件进行打磨。具体地，本实施方式中，所述工具安装座41呈三角棱柱状，其具有第一安装面413和三个第二安装面411。所述第一安装面413呈三角形状。所述三个第二安装面411分别与所述第一安装面413的三个边相互连接而形成三角棱柱状。所述工具安装座41通过所述第一安装面413设置在所述第四关节331的外侧，并与所述第二驱动件333相连接。所述至少两组打磨头43包括三组打磨头43。所述三组打磨头43分别安装在所述三个第二安装面411上。所述三组打磨头43上可安装不同粒度的砂纸，以使工件在一次装夹旋转一圈的过程中完成对待打磨工件的一系列的打磨。

请一并参考图4，所述治具驱动模组50具有两个自由度，具体包括一直线轴和一旋转轴。具体地，所述治具驱动模组50包括直线运动组件51、旋转运动组件53、治具安装座55、六维压力感应器56、保护壳57和两组履带组件59。所述直线运动组件51设置在所述第一支撑板11上。所述旋转运动组件53设置在所述直线运动组件51上。所述直线运动组件51沿第四轴线5157做直线运动。所述旋转运动组件53沿第五轴线5357做旋转运动。

所述直线运动组件51包括滑动机构510、第四驱动件511、第一带轮机构513和丝杆传动机构515。所述滑动机构510设置在所述第一支撑板11上。所述第一带轮机构513设置在所述滑动机构510的一端上。所述第四驱动件511与所述第一带轮机构513连接，并与所述滑动机构510相邻。所述丝杆传动机构515设置在所述滑动机构510上，并与所述第一带轮机构513连接。所述第四驱动件511驱动所述第一带轮机构513，进而带动所述丝杆传动机构515在所述滑动机构510内，沿所述第四轴线5157作直线运动。其中，所述第四轴线5157与所述x轴200平行。

具体地，请一并参考图5和图6，所述滑动机构510包括滑槽5101和设置在所述滑槽5101底壁上的第一滑轨5103。所述滑槽5101沿着y轴300的截面呈u形状。所述滑槽5101具有两个第二滑轨5105。

所述第一带轮机构513设置在所述滑槽5101的一端上。所述第一带轮机构513包括固定板5131、第一主动轮5133、第一从动轮5135、第一皮带5137和保护罩5139。所述固定板5131设置在所述滑槽5101的一端。所述第四驱动件511设置在所述固定板5131靠近所述滑槽5101的一侧，并与所述滑槽5101相邻设置。所述第一主动轮5133和第一从动轮5135设置在所述固定板5131远离所述滑槽5101的一侧。所述第一主动轮5133设置在所述第四驱动件511的输出轴上。所述第一从动轮5135设置在所述第一主动轮5133的一侧。所述第一皮带5137绕设在所述第一从动轮5135和所述第一主动轮5133上。所述保护罩5139呈方形中空且一端开口状。所述保护罩5139设置在所述固定板5131远离所述滑槽5101的一侧，并将所述第一主动轮5133、第一从动轮5135和第一皮带5137罩设在内。

所述丝杆传动机构515设置在所述滑槽5101中。所述丝杆传动机构515具体包括丝杆5151、安装块5153和丝杆连接块5155。所述丝杆5151与所述第一从动轮5135连接。所述丝杆连接块5155螺纹连接设置在所述丝杆5151上。所述安装块5153大致呈u形盘状。所述安装块5153设置在所述丝杆连接块5155上，且所述安装块5153的底部的两侧分别设置在两个第二滑轨5105上。所述丝杆5151沿着与所述第四轴线5157平行的方向螺旋前进，以带动所述安装块5153运动。

所述旋转运动组件53包括第一安装板531、第五驱动件533、第二带轮机构535和第二安装板537。所述第一安装板531呈平面板状。所述第一安装板531设置在所述安装块5153上。所述第一安装板531上设置让位孔5311。所述第五驱动件533设置在所述第一安装板531的下方，并且部分从所述让位孔5311中伸出并固定在所述第一安装板531上。所述第二带轮机构535设置在所述第一安装板531的上方。所述第二带轮机构535包括第二主动轮5351、第二从动轮5353和第二皮带5355。所述第二主动轮5351与所述第五驱动件533的输出轴连接，并且位于所述第一安装板531上。所述第二从动轮5353设置在所述第一安装板531上上。所述第二皮带5355绕设于所述第二主动轮5351和所述第二从动轮5353上。所述第二安装板537呈倒u形状。所述第二安装板537设置在所述第一安装板531上，并位于所述第二从动轮5353的上方。所述第五驱动件533带动所述第二主动轮5351，进而带动所述第二从动轮5353绕着所述第二从动轮5353的第五轴线5357转动。其中，所述第五轴线5357与所述第一轴线3151、所述第二轴线3331、所述第三轴线3551和所述第四轴线5157分别垂直。

所述治具安装座55设置在所述第二安装板537上，并与所述第二从动轮5353连接。所述治具安装座55被所述第二从动轮5353带动而绕着所述第五轴线5357转动。所述治具安装座55的内部设置为伞状的中空结构，即方便穿线又防水防尘，外观简洁、使用方便又安全。

所述六维压力感应器56设置在所述治具安装座55上。所述六维压力感应器56能够感知来自六个维度上的压力，并转换成相应的电信号，且该电信号被传送至对应的控制器(图未示出)。所述控制器根据感知的压力控制所述工具驱动模组30和所述治具驱动模组50做相应的调整，以便被打磨的工件的各个部位的受力均匀，防止局部打磨过度或者打磨不够。

所述保护壳57呈倒u形状。所述保护壳57设置在所述第二安装板537的上方，并允许所述治具安装座55的部分从中伸出。所述保护壳57罩设在所述旋转运动组件53和部分所述直线运动组件51的上方，使得所述旋转运动组件53和所述直线运动组件51的驱动和传动部分不露出，可以起到防尘和安全防护的作用。

每组履带组件59包括履带591和尾板593。每一尾板593设置在所述滑槽5101的一端。每一履带591一端抵持在所述保护壳57的一侧上，另一端抵持在对应的所述尾板593上，起到缓冲、防水防尘和安全防护的作用。

其中，本实施方式中，所述第一驱动件315、第二驱动件333、第三驱动件355、第四驱动件511和第五驱动件533分别采用防护等级为ip67的马达及高精度高刚性减速机。所述丝杆5151为高精度滚珠丝杆。所述第一滑轨5103为高刚性滚珠直线滑轨。

所述打磨治具60设置在所述六维压力感应器56上。所述打磨治具60用于固定待打磨的工件。所述打磨治具60包括框形安装座61和安装板63。所述框形安装座61安装在所述六维压力感应器56上。所述安装板63设置在所述框形安装座61上。所述安装板63用于安装工件。

所述工具驱动模组30带动所述打磨工具40运动，所述治具驱动模组50带动所述打磨治具60运动，所述打磨治具60进而带动工件运动，进而完成打磨工件。可理解，所述打磨工具40的多个打磨头43可装设不同沙号的砂纸，以在所述打磨工具40的一圈转动的过程中，即可完成对工件一个部位的打磨。

本发明的打磨机器人100将传统的轴与轴叠加的方式拆分为“3轴+2轴”后，在使用相同的关键零件条件下，提供更多的有效输出，使用终端负载更大、结构刚性更高、运行速度更快，较传统打磨机器人“6轴+1轴”体积缩小，“3轴+2轴”即可达到传统打磨机器人“6轴+1轴”的功能，零部件数量减少，结构简单轻量化且加工方便，成本低且占地面积小。

可理解，在其它实施方式中，所述支架10不限定于l形状，还可以为倒t形，十字形等，具体可根据实际需要设置。所述工具驱动模组30和所述治具驱动模组50不限定设置位置，只要两者的位置能够相互配合完成对工件的加工即可。

可理解，在其它实施方式中，所述支架10还可以为一体成型。

可理解，在其它实施方式中，所述第四驱动件511可设置在所述固定板5131远离所述滑槽5101的一侧。所述第一主动轮5133和第一从动轮5135可置在所述固定板5131靠近所述滑槽5101的一侧，或者都设置在所述固定板5131的一侧。

可理解，在其它实施方式中，所述滑动机构510可省略，所述第一带轮机构513和丝杆传动机构515可直接设置在所述第一支撑板11上。

可理解，在其它实施方式中，所述保护罩5139可省略。

可理解，在其它实施方式中，所述治具安装座55和所述六维压力感应器56可省略，所述打磨治具60可直接安装在所述第二从动轮5353上。

可理解，在其它实施方式中，所述履带组件59可省略。

可理解，在其它实施方式中，所述第二安装板537可省略，所述治具安装座55直接设置在所述第二带轮机构535的第二从动轮5353上。

可理解，在其它实施方式中，所述保护壳57可省略。

可理解，在其它实施方式中，所述保护壳57不限定于倒u形状，具体可根据实际需要设置。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。