一种主动式恒力法兰装置的制作方法

本发明涉及工业机器人末端装置技术和自动化精密加工外部工具领域，尤其是涉及一种主动式恒力法兰装置。

背景技术：

1、近年来，国内机器人自动化打磨抛光蓬勃发展，市场对机器人取代人工实现自动化抛磨需求旺盛，但受限于磨抛设备限制磨抛行业实现自动化仍在许多行业发展缓慢。

2、机器人磨抛技术从最初的普通精度、普通型面的磨削加工向高效率和高精度、复杂自由曲面的加工方向发展。超硬磨料人造金刚石和立方氮化硼砂轮的应用，使磨削加工精度及加工效率不断提高，磨削加工应用范围日益扩大。超硬磨料砂轮具有加工表面粗糙度r a值低、发热小、不易烧伤工件等优点，尤其适合于精密类零件的精密、高效加工。

3、随着磨料制备技术的发展，各种新型符合磨料不断推入行业。有以达到表面效果、有以超强切削力、有以稳定性、耐高温等等。此类磨料或具有合适的弹性，因此也称弹性磨料，能够适应工件的形状而变形以扩大接触面，加工后的表面粗糙度相比于刚性砂轮大幅度降低；或具有超强的硬度可实现大磨削低损耗；或具有复杂的磨料结构实现稳定消耗；磨料类型的快速更新对自动化加工设备的要求也越来越高。

4、随着工业化水平越来越高，金属加工工艺也越加复杂，简单形式的打磨抛光方法已不能解决全部位的抛光。针对不同结构、不同材料的金属零件，需要采用不同的打磨抛光方法，从进给方式、工艺模式、磨具的特殊要求等方面综合考虑，加工工艺越来越复杂。砂轮磨削、砂带磨削两种技术需要各自发挥优势、适宜的分工、有机的整合。这对工程技术人员提出了更高的要求，需首先进行充分的工艺试验，积累大量的工艺数据，然后再进行整套抛光设备的开发。

5、随着工业制造能力不断提高，新材料、新结构的工件不断出现，型面曲线也越来越复杂，给打磨抛光技术带来了更大的挑战。经过众多学者、工程技术人员多年来的不断努力，我国在自动化打磨抛光工艺和装备技术上取得了较大的进步，但与国外相比较，国内研究还不够系统和深入。针对打磨抛光加工精度、加工质量、加工效率等要求，争取在设备设计精准的压力控制、高响应速度、主动式恒力加工、抗干扰能力强等关键技术上取得突破。只有这样才能快捷有效地提高磨抛设备性能，提高自动化行业磨抛技术水平。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种主动式恒力法兰装置，具备才能快捷有效地提高磨抛设备性能，提高自动化行业磨抛技术水平的优点，解决了针对打磨抛光加工精度、加工质量、加工效率等要求，争取在设备设计精准的压力控制、高响应速度、主动式恒力加工、抗干扰能力强等关键技术上取得突破。只有这样才能快捷有效地提高磨抛设备性能，提高自动化行业磨抛技术水平的问题。

2、本发明是这样实现的，一种主动式恒力法兰装置，其特征在于，包括用于以安装固定的基板、外壳，防护风琴罩，与控制器连接的接口，稳定伸缩过程中内部大气压力变化内部气压保持不变，防止粉尘进去内部并放置外部灰尘进入的通气口。

3、作为本发明优选的，所述浮动装置包括直线电机控制器和内嵌使各种工艺模块的控制器，所述控制器通过数据线连接至上位机通过多种通讯协议与其他智能设备完成通讯，以实现多种加工工艺的实施。

4、作为本发明优选的，在抵消外部干扰力的情况下不仅能提供快速响应的目标力，浮动部分在行程范围内快速变化时也能维持稳定的输出力，并且可以根据实际需求设置力的变化曲线。

5、作为本发明优选的，不仅能输出稳定的接触力还能做准确的位置控制，使工具停止在浮动范围内的任意位置，并输出当前位置信息。

6、作为本发明优选的，所述装置为浮动法兰，作为外部工具使用时浮动端可配合砂带机接触轮、电动主轴、气动工具使用。

7、作为本发明优选的，所述装置为浮动法兰，作为外部工具使用时可装配在机器人末端，配合电动、气动工具使用实现工件复杂的曲面加工。

8、作为本发明优选的，所述其中一种工作方法包括以下步骤：

9、s1、所述恒力浮动法兰装置，状态就绪准备工作时安装工具的移动法兰安装面停止在最前端作为默认初始点；

10、s2、所述恒力浮动法兰装置，当受到工件施加的外力时安装工具的移动法兰安装面离开初始位置，外部压力使之相对初始点保持一定的位移，此时两者之间保持一个预设的稳定力；

11、s3、所述恒力浮动法兰装置，当工件后退，在后退过程中两者之间始终保持稳定的预设力，后退至浮动范围以外时法兰稳定在初始点。

12、作为本发明优选的，所述另一种工作方法包括以下步骤：

13、s1、所述恒力浮动法兰装置，状态就绪准备工作时安装工具的移动法兰安装面停止在最后端作为默认初始点；

14、s2、所述恒力浮动法兰装置，当外部工件进入到工作范围内开始加工时，安装工具的浮动法兰按照预设速度、力向前进给，直至末端的接触力产生上升沿达到预设值，视为工具接触到工件并开始加工，在浮动范围内两者之间始终保持一个预设的稳定力；

15、s3、所述恒力浮动法兰装置，加工结束后，安装工具的浮动法兰按照预设的后退力和后退速度向后退刀直至离开工件接触面，工件完成加工运动离开。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

17、当状态就绪准备工作时安装工具的移动法兰安装面停止在最后端作为默认初始点，当外部工件进入到工作范围内开始加工时，安装工具的浮动法兰按照预设速度、力向前进给，直至末端的接触力产生上升沿达到预设值，视为工具接触到工件并开始加工，在浮动范围内两者之间始终保持一个预设的稳定力，加工结束后，安装工具的浮动法兰按照预设的后退力和后退速度向后退刀直至离开工件接触面，工件完成加工运动离开，才能快捷有效地提高磨抛设备性能，提高自动化行业磨抛技术水平。

技术特征：

1.一种主动式恒力法兰装置，其特征在于，包括用于以安装固定的基板、外壳，防护风琴罩，与控制器连接的接口，稳定伸缩过程中内部大气压力变化内部气压保持不变，防止粉尘进去内部并放置外部灰尘进入的通气口。

2.所述的恒力浮动法兰装置，其特征在于，所述浮动装置包括直线电机控制器和内嵌各种工艺模块的控制器，所述控制器通过数据线连接至上位机通过多种通讯协议与其他智能设备完成通讯，以实现多种加工工艺的实施。

3.所述的恒力浮动法兰装置，其特征在于，在抵消外部干扰力的情况下不仅能提供快速响应的目标力，浮动部分在行程范围内快速变化时也能维持稳定的输出力，并且可以根据实际需求设置力的变化曲线。

4.所述的恒力浮动法兰装置，其特征在于，不仅能输出稳定的接触力还能做准确的位置控制，使工具停止在浮动范围内的任意位置，并输出当前位置信息。

5.所述的恒力浮动法兰装置，其特征在于，所述装置为浮动法兰，作为外部工具使用时浮动端可配合砂带机接触轮、电动主轴、气动工具使用。

6.所述的恒力浮动法兰装置，其特征在于，所述装置为浮动法兰，作为外部工具使用时可装配在机器人末端，配合电动、气动工具使用实现工件复杂的曲面加工。

7.一种根据权利要求5-6中任一所述的恒力浮动法兰装置的工作方法，其特征在于，所述其中一种工作方法包括以下步骤：

8.一种根据权利要求5-6中任一所述的恒力浮动法兰装置的工作方法，其特征在于，所述另一种工作方法包括以下步骤：

技术总结
本发明属于工业机器人末端装置技术和自动化精密加工外部工具领域,具体涉及一种主动式柔性法兰，所述执行组件包括由定子和转子组成的直线电机,所述辅助运动组件为高精度直线轴承；所述控制组件为直线电机控制器和自主研发内嵌工艺算法的控制器；所述末端工具为电动、气动主轴、研磨机、砂带机组件接触轮、砂枪杆等自定义执行工具。本发明的有益效果是导向组件保证执行组件的活动件不产生偏移,从而提升精度；导向组件的设置还可以减少执行组件所受冲击,提升执行组件的使用寿命。通过工艺算法控制直线电机的恒力输出控制使得设备前端可以得到一个稳定的主动式、高精度、快速响应、抗干扰能力强的接触力。

技术研发人员：胡登基,刘开封,董伊鑫,贾明
受保护的技术使用者：上海联擎动力技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13