一种恒力打磨抛光头机构的制作方法

本发明属于打磨抛光设备技术领域，涉及一种恒力打磨抛光头机构。

背景技术：

目前绝大部分工厂打磨抛光去毛刺作业大多采用手工或者使用手持气动，电动工具进行打磨、研磨、锉等方式进行加工，容易导致产品不良品上升，而且效率低下并且出现加工后的产品表面粗糙度不均匀等现象。同时需要花费高额的人工费用，也有一小部分厂家开始使用机器人安装普通电动或气动工具进行自动打磨。但是由于机械臂刚性打磨抛光表面的不规则，容易出现损坏打磨工具或因力度不均匀对工件造成损坏等情况发生。如上情况特此研发自动恒力浮动打磨头。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种恒力打磨抛光头机构，其能让磨头针对所需打磨区域采取浮动顺随恒力加工，进行柔性打磨抛光有效避免磨头和工件的损坏。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种恒力打磨抛光头机构，包括机器人连接法兰、直线电机、平衡低摩擦气缸、电机法兰座座、顶连接法兰、气源连接头、外壳、浮动万向连接座、径向恒力浮动气环、主轴电机、前固定法兰、轴套、锥形防护罩；

所述机器人连接法兰顶部连接机器人(机械臂)，其底部垂直连接直线电机，其两侧垂直连接平衡低摩擦气缸，平衡低摩擦气缸的底端连接电机法兰座座，所述电机法兰座座的上顶面连接直线电机底部；

所述电机法兰座的底部连接顶连接法兰，顶连接法兰的底部连接外壳；所述外壳为上下两端开口、中部空腔(设有内腔)的壳体，其两侧设有可拆卸的端盖；所述壳体内腔的内壁设有环形安装槽；

所述环形安装槽内设有径向恒力浮动气环，径向恒力浮动气环上均布设有若干个导通环壁的安装沉孔，所述安装沉孔内水平设置恒力活塞；所述径向恒力浮动气环中部设有通孔，其外壁的上下两端分别设有环形凹槽，所述环形凹槽内设置o型密封圈；

所述顶连接法兰底面的中部连接万向节组件，万向节底部连接主轴电机顶部，主轴电机贯穿径向恒力浮动气环，所述恒力活塞贴顶主轴电机外壁，主轴电机底部连接磨头；

外壳底部连接前固定法兰；所述万向节组件、径向恒力浮动气环、主轴电机均设于外壳内腔；

所述防护罩盖圈、轴套、锥形防护罩设于主轴电机底端。

所述顶连接法兰上固设有气源连接头，所述气源连接头顶部连接气源，其底部连接导气管，所述导气管底端连接径向恒力浮动气环。

所述恒力打磨抛光头机构的工作原理为：

首先使用平衡低摩擦气缸，采用精密控制比例调压阀自动调整气压大小使其达到平衡磨头与机构自身重量。

机构自身重量平衡完成后z轴直线电机采用力矩控制模式精密输出预设定打磨力矩，按照工件高低与凹凸自动调整接触力使其接触表面力矩相同。

机构在360度圆周使用16个面积相同的恒力活塞顶住旋转主轴电机，电机尾端另一侧与浮动万向连接座连接使其悬浮在轴心可以在径向任意方向浮动。恒力活塞长短刚好与轴套外径大小相同在无外力作用下磨头旋转主轴电机保持在轴中心，当预设力小于外力时轴恒力浮动。恒力浮动力矩大小采用气动比例调压精密控制恒力活塞压力。

其技术特点有：

1.机器人离线轨迹生成与仿真软件；

软件可独立运行，无需运行在其他cad、cam软件环境中。具备机器人仿真模型，可下载在模拟仿真器中使用。产品模型可通过iges、step等标准接口进行数据交换，可以直接读取其他cam软件产生的cnc数据与机器人手工示教数据。可对机器人手臂，工具与工件之间的运动进行自动碰撞检查，轴超程检查自动删除不合适路径并调整，并可自动优化路径减少空跑时间。支持机器人外部轴控制与多台机器人协作轨迹规划与控制仿真，打磨速度、打磨力矩、等可通过软件进行设置。自动计算出打磨轨迹，然后将自动计算出的打磨轨迹点。所生成代码可采用存储卡或通讯与机器人控制器连接。然后人工设置好机器人打磨启始点。启动机器人后按照生成轨迹自动打磨抛光。

2.具备x、y、z三个方向同时恒力浮动；

x、y、z三个方向同时恒力浮动可以让工件在很难加工的边、角、面、不规则曲面的打磨抛光去毛刺。能让磨头针对所需打磨区域采取浮动顺随恒力加工，进行柔性打磨抛光有效避免磨头和工件的损坏。吸收工件与定位夹具等各方面的误差大大提高加工精度与效率。

x、y轴方向360度范围内+/-5度浮动，z轴方向+/-20mm浮动。

3.打磨、抛光力可根据需求设置；

z轴浮动采用直线电机，通过0-5v电压对应控制直线电机输出力。可以按照不同打磨需求在软件中设置好恒力大小。x、y轴浮动采用气环，通过气动比例阀对气环压力精密调整实现浮动力控制。可以按照不同打磨需求在软件中设置好恒力大小。

4.浮动恒力大小不受磨头自身重量影响；

系统使用双平衡低摩擦气缸作为平衡机构自身重量，低摩擦气缸最低驱动压力0.005mpa。采用电气比例阀0-20ma电流相对应控制0.005mpa-0.5mpa气压精密控制平衡力实现平衡浮动恒力。

5.采用高速主轴电机高低转速可以随意设置；

功率1.5kw、转速2400r/min、频率400hz高精密水冷主轴电机。特点采用ac220v交流电通过变频高低转速可以随意设置，动平衡好高速运转不会震动损伤工件表面。

6.恒力打磨抛光头打磨轨迹；

机器人与恒力磨头之间采用通讯传输将打磨轨迹生成曲率点与恒力磨头打磨点作实时特殊计算后，控制磨头按照设置力矩下压接触至工件表面后。按照曲率点所在位置作左右角度控制，使其增加打磨面积。然后磨头按照轨迹线方向前进。以点移动成线，线移动成面的打磨方式打磨曲面。

本发明的有益效果为：

其能让磨头针对所需打磨区域采取浮动顺随恒力加工，进行柔性打磨抛光有效避免磨头和工件的损坏；

动平衡好高速运转不会震动损伤工件表面；

吸收工件与定位夹具等各方面的误差大大提高加工精度与效率；

连接机器人和仿真软件后，可按照生成轨迹自动打磨抛光。

附图说明

图1为本发明的恒力打磨抛光头机构的结构示意图；

图2为本发明的恒力打磨抛光头机构的结构分解示意图；

图3为本发明的径向恒力浮动气环的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1-图3所示，一种恒力打磨抛光头机构，包括机器人连接法兰1、直线电机2、平衡低摩擦气缸3、电机法兰座4、顶连接法兰5、气源连接头6、外壳7、万向节组件8、径向恒力浮动气环9、主轴电机10、前固定法兰11、轴套12、锥形防护罩13；

所述机器人连接法兰1顶部连接机器人(机械臂)，其底部垂直连接直线电机2，其两侧垂直连接平衡低摩擦气缸3，平衡低摩擦气缸3的底端连接电机法兰座4，所述电机法兰座4的上顶面连接直线电机2底部；

所述电机法兰座4的底部连接顶连接法兰5，顶连接法兰5的底部连接外壳7；所述外壳7为上下两端开口、中部空腔(设有内腔)的壳体，其两侧设有可拆卸的端盖15；所述壳体内腔的内壁设有环形安装槽14；

所述环形安装槽14内设有径向恒力浮动气环9，径向恒力浮动气环9上均布设有若干个导通环壁的安装沉孔16，所述安装沉孔16内水平设置恒力活塞19；所述径向恒力浮动气环9中部设有通孔，其外壁的上下两端分别设有环形凹槽17，所述环形凹槽17内设置o型密封圈；

所述顶连接法兰5底面的中部连接万向节组件，万向节底部连接主轴电机10顶部，主轴电机10贯穿径向恒力浮动气环9，所述恒力活塞19的一端贴顶主轴电机10的外壁，主轴电机10底部连接磨头20；

外壳7底部连接前固定法兰11；所述万向节组件8、径向恒力浮动气环9、主轴电机10均设于外壳7内腔；

其还包括防护罩盖圈18，所述防护罩盖圈18、轴套12、锥形防护罩13设于主轴电机10底端。

所述顶连接法兰5上固设有气源连接头6，所述气源连接头6顶部连接气源，其底部连接导气管，所述导气管底端连接径向恒力浮动气环9。

所述径向恒力浮动气环9中部设有气腔、进气孔、出气孔，所述进气孔通过导气管、气源连接头6连接气源。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。