专利名称：一种6自由度的混联运动抛光机的制作方法
一种6自由度的混联运动抛光机
本发明涉及抛光机技术领域，具体地说是一种6自由度的混联运动 抛光机。 [背景技术]
现有的卫浴水龙头抛光，是用人工在砂带机和布轮机上抛光、其缺点是 铜粉尘大，对人体有害，由于抛光摩擦发热，非常烫手，这种方法伤害人体， 体力消耗大、效率低下。
还有采用通用的六关节单臂机器人，配置夹爪，抓住工件，在砂带机 和布轮上予以表面抛光，但效率和手工抛光相当，机器人价格昂贵，使用 成本高昂，企业一次性投资太大，特别是对于利率很低的小批量多样化产 品，其投资回收极慢。 [发明内容]
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，在现有的三滑板固定杆 长并联机构的基础上，将每组中两个等长的固定杆一端的三自由度万向 铰链改进为不同水平高度，提高了运动平台抗侧向力和弯矩能力；并在 其运动平台下方，串有另三个回转轴，使工件可进行六个自由度运动， 在砂带机和麻布轮上进行自动化粗、精抛光。
为实现上述目的，设计的一种6自由度的混联运动抛光机，包括 运动机构、抛光设备，其特征在于运动机构为在底座1上呈正三角 的三个顶角位置上分别固定一根立柱2的底端，三根立柱2的顶端之 间采用拉杆3连接，每根立柱2的内侧面沿纵向设有两根滚动导轨6，四个导轨副滑块7 —端采用滑板8固定成长方形，四个导轨副滑块7 的另一端两两一组分别置于两根滚动导轨6内；滑板8中间设有滚珠 丝杠螺母9，滚珠丝杠螺母9偶联有滚珠丝杠10，滚珠丝杠10近上端 处采用丝杠轴承座11固定在立柱2内侧上，滚珠丝杠10的顶端装有 同步带轮12，立柱2上端外侧设有伺服电机15，伺服电机15输出轴 垂直向上连接另一同步带轮14，处于同一水平面的同步带轮12和另一 同步带轮14外采用同步带13相联；滑板8侧面上采用两个在不同水 平高度的三自由度万向铰链16分别连接两根同长度的固定杆17的上 端，固定杆17的下端也采用三自由度万向铰链16'连接在运动平台 18上，运动平台18中心设有另一伺服电机19，另一伺服电机19下方 的输出轴插入减速电机20的轴孔内，且减速电机20的上端面固定在 运动平台18的下端面，减速电机20的下端面固定有垂直向旋转轴21， 旋转轴21下半部设有水平孔，水平孔内装有另一减速电机22，另一减 速电机22的右端的轴孔内插入又一伺服电机23的输出轴并固定连接， 另一减速电机22的左端面固定有水平向旋转臂24，旋转臂24的左端 设有垂直孔，垂直孔内装有又一减速电机25，又一减速电机25的上端 面装有再一伺服电机26，又一减速电机25的下方的输出轴同轴连接输 出杆27，输出杆27下端装有气动夹紧气缸28,气动夹紧气缸28下方 固定有中空的夹紧臂29。
拉杆3的两端固定有球关节轴承4，立柱2顶端两侧固定有轴承座 5，球关节轴承4连接轴承座5,从而使立柱2与拉杆3联接起来。再 一伺服电机26的输出轴与又一减速电机25的输入轴同轴联接。
在中空的夹紧臂29下方底座1上根据抛光需要，还设置有麻布轮机和多曲率半径的砂带机。
所述的多曲率半径的砂带机采用水平放置的电动机36做动力装 置，电动机36的水平输出轴穿过垂直放置的支承块36-1的下方连接 主动轴35的左端，主动轴35从左至右依次连接有至少两个的不同半 径的主动轮34，与主动轴35平行的支承轴32的左端固定于支承块36-1 的上方，支承轴32从左至右对应主动轮34处也分别设有不同半径的 支承轮31，主动轮34与支承轮31外采用砂带33套接。
所述的麻布轮机采用外圆周呈轴向松散叠加状的麻布轮38，麻布 轮38的内圆周采用工业缝纫机按同心圆缝纫在一起，麻布轮38圆心 套设在抛光轴39—端上，抛光轴39另一端套有皮带轮40,皮带轮40 采用皮带41连接另一电动机43上的电机皮带轮42组成。
本发明同现有技术相比，解决了低成本自动抛光机难题，特别解决 了，对具有复杂艺术形状的空间多维曲面的水龙头进行粗抛、精抛自动 化，实现无人化操作生产。 [
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图1为本发明实施例中采用砂带机的6自由度的混联运动抛光机结 构示意图。
图2是图1所示虚线框内的局部放大图。
图3是本发明实施例中采用麻布轮机的6自由度的混联运动抛光机 结构示意图。
图4是图1中所示6自由度的混联运动抛光机的M向示图。 指定图l为摘要附图。
参见附图1-图4， l为底座；2为立柱；3为拉杆；4为球关节轴承；5
7为轴承座；6为滚动导轨；7为导轨副滑块；8为滑板；9为滚珠丝杠螺母; IO为滚珠丝杠；ll为丝杠轴承座；12为同步带轮；13为同步带；14为另 一同步带轮；15为伺服电机；16和16'为三自由度万向铰链，分别位于
固定杆的上、下端；17为固定杆；18为运动平台；19为另一伺服电机； 20为减速电机；21为旋转轴；22为另一减速电机22; 23又一伺服电机； 24为旋转臂；25为又一减速电机；26为再一伺服电机；27为输出杆；28 为气动夹紧气缸；29为夹紧臂；30为零件；31、 31-1、 31-2分别为不同 半径的磨轮；32为支承轴；33、 33-1、 33-2为砂带；34、 34-1、 34-2 分别为不同半径的主动轮；35为主动轴；36为电动机；37为送料输送
带；38为麻布轮；39为抛光轴；40为皮带轮；41为皮带；42为电机皮带 轮；43为另一电动机；44为成品输送带。
下面结合附图对本发明作进一步的说明，本发明对本技术领域的人 来说还是比较清楚的。
参见附图1-4，本发明是在抛光机的底座1上，按图4中在正三角 顶点位置处分别设置一根立柱2，每根立柱2下端用螺钉固定在底座1 上，三根立柱2外侧面上端之间采用球关节轴承4和轴承座5配套连接 三根横置拉杆3，三根拉杆3将三个立柱2呈正三角形拉紧；
立柱2的内面沿纵向设置有两根直线滚动导轨6，四个导轨副滑块 7的一端面固定在滑板8上呈长方形，四个导轨副滑块7的另一端两两 —组置于两根滚动导轨6内，滑板8中间装有滚珠丝杠螺母9，滚珠丝 杠螺母9偶联有滚珠丝杠10，滚珠丝杠10的近上端采用丝杠轴承座11 固定在立柱2上，滚珠丝杠10的顶端装有同步带轮12，立柱2上端外侧设有伺服电机15，伺服电机15输出轴垂直向上连接另一同步带轮14， 处于同一水平面的同步带轮12和另一同步带轮14外采用同步带13相 联；
滑板8侧面上采用两个在不同水平高度的三自由度万向铰链16分 别连接两根同长度的固定杆17的上端，固定杆17的下端也采用三自由 度万向铰链16'连接在运动平台18上，因此，下方的两个三自由度万 向铰链16'也在不同水平高度；
综上所述，总共有三个滑板，十二个三自由度铰链，六根同等长度 的固定杆17两两一组，每相邻一组的固定杆之间呈120°联接在呈正三 角形的运动平台18的三个侧面上，三个滑板8分别由三个伺服电机15 驱动，当伺服电机15输出轴转动时，驱动另一同步带轮14通过同步带 13拖动同步带轮12，同步带轮12驱动滚珠丝杠10旋转，滚珠丝杠螺 母9带动滑板8上下移动，改变三个滑板8在Z轴方向的不同位置，使 定长固定杆17带动运动平台18做X、 Y、 Z轴向运动。
参见附图2，在动平台18中心内设有伺服电机19，伺服电机19下 方的输出轴插入减速电机20的轴孔内，减速电机20的上端面固定在运 动平台18的下端面上，减速电机20的下端面固定有旋转轴21，旋转轴 21的下方水平孔内装有另一减速电机22，另一减速电机22的左端面固 定有水平向旋转臂24，另一减速电机22的右端固定有另一伺服电机23， 同时另一伺服电机23左端的输出轴插入减速机22的轴孔内，所述的旋 转臂24左端设有的垂直孔内固定装有又一减速电机25，又一减速电机 25的上端面固定再一伺服电机26，同时再一伺服电机26的输出轴与减 速机25的输入轴同轴联接，又一减速电机25的输出轴与输出杆27同
9轴联接在一体，输出杆27下端固定装有气动夹紧气缸28，气动夹紧气 缸28下方固定有中空的夹紧臂29。这样，当伺服电机19输出轴旋转时， 旋转臂21同轴减速旋转，即完成以Z轴为中心做C向运动；当另一伺 服电机23的输出轴旋转时，旋转臂24同轴减速旋转，即完成以X轴为 中心做A向运动；当再一伺服电机26的输出轴旋转时，输出杆27做同 轴减速旋转，即带动夹紧臂29完成以X轴为中心做B向旋转运动，当 夹紧臂29夹起待加工的零件30，零件30即可作A、 B、 C向旋转运动， 当夹紧气缸28下端通气时，使零件30夹紧在夹紧臂29上，夹紧气缸 上端通气时，夹紧臂29上的零件松开。综上结构可以使零件在空间完 成X、 Y、 Z、 A、 B、 C六个自由度运动，满足零件多曲面、多方位的抛 光需求。
上述6自由度运动混联抛光机还包括有附图1、图2所示的砂带机， 其结构描述为在支承轴32上，同轴装有具有不同半径的磨轮31、31-1、 31-2，满足多曲面、多惯联面各圆弧半径的磨削，与支承轴32平行装 有主动轴35， 35上同轴固定装有不同半径的主动轮34、 34-1、 34-2, 以保证砂带33、 33-1、 33-2具有相同的磨削线速度；所述砂带内表面 环绕在作为磨轮的支承轮和主动轮上，外表面贴涂有金刚砂；所述主动 轴35与电动机36的输出轴同轴联接，当电动机36的输出轴旋转时， 带支主动轴35旋转，驱动主动轮34、 34-1、 34-2旋转，并带动砂带33、 33-1、 33-2环绕支承轮31、 31-1、 31-2旋转，砂带在高速线速度下， 对零件30进行整形抛光。
6自由度运动混联抛光机还包括有附图3所示的进行光亮抛光的麻 布轮机，主要为麻布轮38同心固定在抛光轴39上，麻布轮38外圆周呈轴向松散叠加而成，内圆周用工业缝纫机按同心圆缝纫在一起，以 提高麻布轮硬度，外圆周呈松散状，使零件可以包容在麻布轮外圆周内， 以满足多曲面，多惯联面、多曲率半径的零件在光亮抛光时而无死角，
抛光轴39上还固定装有皮带轮40,皮带轮40通过皮带41连接另一电 动机43输出轴上的电机皮带轮42，电动机输出轴旋转时，驱动皮带轮 42转动，进而拉动皮带41使皮带轮40也转动，皮带轮40再带动抛光 轴39转动，抛光用的麻布轮38同时转动，对零件进行光亮抛光。
整个6自由度混联运动抛光机自动程序如下描述，按所编定的CNC程 序，工作启动后，夹紧臂29，运动到6自由度混联运动抛光机旁设置的送 料输送带37上方，夹紧臂29下端插入零件孔内，夹紧气缸28下端通气，使 零件30被夹紧在夹紧臂29的下端，零件按程序接触绕转在支承轮31、 31-1、 31-2上的高速绕转的砂带33、 33-1、 33-2外表面，以X、 Y、 Z、 A、 B、 C六 个自由度运动，对零件各个曲面进行砂带成型磨削抛光，光整后，零件再 在麻布轮38的外圆周内进行光亮抛光，零件移动到6自由度混联运动抛光 机旁设置的成品输送带44上方，夹紧气缸28上端通气，零件从夹紧臂29下 端松开，零件垂直落在成品输送带44上面，被送入成品区，完成一次自动 抛光全过程，以此周而复始抓取下一个零件进行自动抛光。
权利要求
1、一种6自由度的混联运动抛光机，包括运动机构、抛光设备，其特征在于运动机构为在底座(1)上呈正三角的三个顶角位置上分别固定一根立柱(2)的底端，三根立柱(2)的顶端之间采用拉杆(3)连接，每根立柱(2)的内侧面沿纵向设有两根滚动导轨(6)，四个导轨副滑块(7)一端采用滑板(8)固定成长方形，四个导轨副滑块(7)的另一端两两一组分别置于两根滚动导轨(6)内，滑板(8)中间设有滚珠丝杠螺母(9)，滚珠丝杠螺母(9)偶联有滚珠丝杠(10)，滚珠丝杠(10)近上端处采用丝杠轴承座(11)固定在立柱(2)内侧上，滚珠丝杠(10)的顶端装有同步带轮(12)，立柱(2)上端外侧设有伺服电机(15)，伺服电机(15)输出轴垂直向上连接另一同步带轮(14)，处于同一水平面的同步带轮(12)和另一同步带轮(14)外采用同步带(13)相联；滑板(8)侧面上采用两个在不同水平高度的三自由度万向铰链(16)分别连接两根同长度的固定杆(17)的上端，固定杆(17)的下端也采用三自由度万向铰链(16’)连接在运动平台(18)上，运动平台(18)中心设有另一伺服电机(19)，另一伺服电机(19)下方的输出轴插入减速电机(20)的轴孔内，且减速电机(20)的上端面固定在运动平台(18)的下端面，减速电机(20)的下端面固定有垂直向旋转轴(21)，旋转轴(21)下半部设有水平孔，水平孔内装有另一减速电机(22)，另一减速电机(22)的右端的轴孔内插入又一伺服电机(23)的输出轴并固定连接，另一减速电机(22)的左端面固定有水平向旋转臂(24)，旋转臂(24)的左端设有垂直孔，垂直孔内装有又一减速电机(25)，又一减速电机(25)的上端面装有再一伺服电机(26)，又一减速电机(25)的下方的输出轴同轴连接输出杆(27)，输出杆(27)下端装有气动夹紧气缸(28)，气动夹紧气缸(28)下方固定有中空的夹紧臂(29)。
2、 如权利要求1所述的一种6自由度的混联运动抛光机，其特征在 于拉杆(3)的两端固定有球关节轴承(4)，立柱(2)顶端 两侧固定有轴承座(5)，球关节轴承(4)连接轴承座(5)， 从而使立柱(2)与拉杆(3)联接起来。
3、 如权利要求1所述的一种6自由度的混联运动抛光机，其特征在 于再一伺服电机(26)的输出轴与又一减速电机(25)的输 入轴同轴联接。
4、 如权利要求1所述的一种6自由度的混联运动抛光机，其特征在 于在中空的夹紧臂(29)下方底座1上根据抛光需要，还设置 有麻布轮机和多曲率半径的砂带机。
5、 如权利要求4所述的一种6自由度的混联运动抛光机，其特征在 于所述的多曲率半径的砂带机采用水平放置的电动机(36)做 动力装置，电动机(36)的水平输出轴穿过垂直放置的支承块(36-1)的下方连接主动轴(35)的左端，主动轴(35)从左至 右依次连接有至少两个的不同半径的主动轮(34)，与主动轴 (35)平行的支承轴(32)的左端固定于支承块(36-1)的上方，支承轴(32)从左至右对应主动轮(34)处也分别设有不同 半径的支承轮(31)，主动轮(34)与支承轮(31)外采用砂带 (33)套接。
6、 如权利要求4所述的一种6自由度的混联运动抛光机，其特征在 于所述的麻布轮机采用外圆周呈轴向松散叠加状的麻布轮(38) ，麻布轮(38)的内圆周采用工业缝纫机按同心圆缝纫在 一起，麻布轮(38)圆心套设在抛光轴(39) —端上，抛光轴(39) 另一端套有皮带轮(40)，皮带轮(40)采用皮带(41) 连接另一电动机(43)上的电机皮带轮(42)组成。
全文摘要
本发明涉及抛光机技术领域，具体地说是一种6自由度的混联运动抛光机，在现有的三滑板固定杆长并联机构的基础上，将每组中两个等长的固定杆一端的三自由度万向铰链改进为不同水平高度，提高了运动平台抗侧向力和弯矩能力；并在其运动平台下方，串有另三个回转轴，使工件可进行六个自由度运动。本发明同现有技术相比，解决了低成本自动抛光机难题，特别解决了，对具有复杂艺术形状的空间多维曲面的水龙头进行粗抛、精抛自动化，实现无人化操作生产。
文档编号B24B29/00GK101462250SQ20091004498
公开日2009年6月24日 申请日期2009年1月7日 优先权日2009年1月7日
发明者勇 孙 申请人:上海劳达斯洁具有限公司