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浮动感知磨头装置的制作方法

发布于:2019-10-17  |   作者:admin  |   已聚集:人围观

  先结合机器人来说一下控制。对于设计任何一个控制系统来说,需要了解自己的输入、输出、控制元件,和算法。在一个简易的机器人系统里,分别对应的原件是:

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  随着先进国家已经朝着工业4.0(智能化生产)方向发展,而我国的工业3.0(全自动化生产)目标还没有完全实现,特别是铸造行业的前道打磨工序。由于铸件结构复杂异形,需要打磨的面、孔和边分布于铸件四周,打磨难度大。

  在我国目前阶段,铸件的前道打磨工序主要是靠人工打磨,部分工厂有引进少数打磨设备。但是市场上现有的打磨设备配备的多为无浮动的磨头,如果铸件的冒口和飞边大,这种硬磨削很容易产生过磨削和欠磨削。过磨削时,砂轮磨头的切削力会瞬间加大,造成电主轴的电流过载从而烧坏电主轴;欠磨削时,又无法保证铸件打磨后尺寸的一致性,需要二次返工,难以实现大批量的自动化精加工。

  少许打磨设备配备的打磨头有浮动功能,但浮动装置采用径向安装弹簧的方案,浮动角度无法精确控制,浮动量取决于设计者的经验和现场调试,调试随机性大和周期时间长,仍无法满足大批量的自动化精加工对铸件外形尺寸一致性的苛刻要求。

  本实用新型提供了一种浮动感知磨头装置,其克服了现有技术的打磨头所存在的不足之处。

  本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种浮动感知磨头装置,包括本体、电主轴机构,电主轴机构通过第一关节轴承安装于本体;本体上安装有多个气缸,该多个气缸沿电主轴机构周向分布,以对电主轴机构的浮动角度进行浮动控制;还包括多个检测器,该多个检测器沿电主轴机构周向分布,并对电主轴机构的浮动角度或浮动位移进行检测,或对电主轴机构上指定部件与本体上指定部件的间距进行检测;各检测器分别连接电主轴机构的控制器。

  进一步的,所述电主轴机构包括电主轴、转接套,转接套套在电主轴外,且转接套上设置有法兰;所述本体包括壳体和设置在壳体上的上端盖、下端盖,第一关节轴承的内圈套在转接套外,外圈固定于壳体内,法兰位于壳体内,电主轴的输出轴穿过下端盖;所述气缸安装于上端盖,且其输出推力作用于法兰。

  进一步的,所述检测器为位移传感器或光电传感器,用于测量所述上端盖和法兰的间距,并连接电主轴的控制器。

  进一步的,所述上端盖还安装有多个缓冲器,该多个缓冲器沿电主轴机构的周向分布,并分别靠近所述法兰。

  进一步的,所述缓冲器通过缓冲器法兰、调节螺母、限位螺母和螺钉安装于所述上端盖,并在电主轴的浮动角度超过预设值时,通过所述限位螺母实现机械限位。

  进一步的,所述各气缸的活塞杆端部分别安装有缓冲套,该缓冲套抵在所述法兰上。

  进一步的,还包括一个或多个用于限制电主轴机构绕其轴线转动的限位机构,该限位机构包括安装于所述上端盖的限位销、第二关节轴承、润滑轴套,第二关节轴承的内圈套在限位销下端,外圈可上下滑动地套设在润滑轴套内,润滑轴套固定在所述法兰上。

  进一步的,所述电主轴的输出轴安装有连接头,该连接头的内孔中安装有弹性夹头,加工刀具的上端套入弹性夹头中,弹性夹头并用螺母拧紧。

  进一步的,所述壳体通过固定架配合螺钉与机械手法兰连接;所述转接套和下端盖之间配合有密封圈。

  1、本实用新型通过第一关节轴承和多个气缸实现浮动打磨,最大程度避免硬打磨对电主轴的冲击碰撞,有效避免电主轴因负载电流过大而烧坏。

  2、所述检测器的设置,能够对电主轴机构的浮动角度进行精确控制,当浮动角度超过预设值时将强制停机,具备电气保护功能。所述检测器优选采用精密的位移传感器,性价比高、实用性强,通过位移的变化量间接计算出浮动角度的变化量,实现浮动角度的精确控制。

  3、所述缓冲器能吸收浮动打磨时的冲击碰撞,并且当浮动角度超过预设值时可通过限位螺母实现机械限位,具备机械保护功能。

  以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明;但本实用新型的一种浮动感知磨头装置不局限于实施例。

  实施例,请参见图1-图6所示,本实用新型的一种浮动感知磨头装置,包括本体、电主轴机构、浮动控制机构,浮动控制机构包括第一关节轴承23、多个气缸21和多个检测器。电主轴机构通过第一关节轴承23安装于本体,多个气缸21安装于所述本体,并沿电主轴机构周向均匀分布,以对电主轴机构的浮动角度进行浮动控制。所述多个检测器设置在本体上,并沿电主轴机构的周向分布,用于对电主轴机构上指定部件(即下述法兰6,但不局限于此)与本体上指定部件(即下述上端盖5,但不局限于此)的间距进行检测。各检测器分别连接电主轴机构的控制器(图中未体现),以在电主轴机构的浮动角度超过预设值时控制电主轴机构强制停机。

  本实施例中,所述电主轴机构包括电主轴3、转接套2,电主轴3的输出轴安装有加工刀具19,转接套2套在电主轴3外,且转接套2上设置有法兰6。具体,所述法兰6与转接套2螺纹连接,圆螺母25安装于转接套2上紧固法兰6。所述本体包括壳体1和设在壳体1相对两端的上端盖5、下端盖4,第一关节轴承23的内圈套在转接套2外,外圈限位于壳体1内,电主轴3的输出轴穿过下端盖4。法兰6位于壳体1内,法兰6和上端盖5之间形成供电主轴机构浮动偏摆的空腔。所述壳体1上还安装有一防护罩18,该防护罩18罩在上端盖5上。

  所述气缸21通过螺钉安装于上端盖5,且其输出推力作用于法兰6,具体,所述各气缸21的活塞杆端部分别安装有缓冲套13,该缓冲套13抵在所述法兰6上。所气缸21的输出推力通过缓冲套13作用于法兰6。所述多个气缸21能最大程度吸收浮动打磨时的冲击碰撞,通过调节气缸21的输入气压,打磨头的浮动偏摆力也将随之改变。

  本实施例中,所述检测器具体为位移传感器28,用于测量所述上端盖5和法兰6间距。多个位移传感器28沿电主轴机构的周向均匀分布,并分别安装于所述上端盖5。具体,各个位移传感器28分别通过抱夹12和螺钉安装于上端盖5。所述位移传感器28精确测量得到的法兰6和上端盖5之间的距离可以得到电主轴机构的浮动位移(即电主轴机构偏摆时产生的位移变化),从而可以间接计算出电主轴3的精确偏摆角度(即浮动角度)。各个位移传感器28分别将实时测得的数据传输给控制器,由控制器对接收的数据进行处理,并根据处理结果控制电主轴停机与否。当电主轴3的偏摆角度超过预设值时,所述控制器强行控制电主轴停机,使本实用新型具备电气保护功能。

  

  本实施例中,所述上端盖5还安装有多个缓冲器20,该多个缓冲器20沿电主轴机构的周向均匀分布,并分别靠近所述法兰6。具体,所述缓冲器20通过缓冲器法兰11、调节螺母16、限位螺母17和螺钉安装于所述上端盖5,用于吸收浮动打磨时的冲击碰撞,当电主轴3的浮动角度超过预设值时,通过所述限位螺母17实现机械限位,使本实用新型具备机械保护功能。

  本实施例中,还包括多个沿电主轴机构的周向分布并用于限制电主轴机构绕其轴线转动的限位机构,各限位机构分别包括限位销9、第二关节轴承22,润滑轴套10,第二关节轴承22的内圈套在限位销9下端,并用轴用挡圈32紧固,第二关节轴承22外圈装在润滑轴套10的内孔中,且第二关节轴承22可沿润滑轴套10上下滑动,润滑轴套10固定在所述法兰6上。所述限位销9上端与上端盖5通过圆螺母26拧紧。当法兰6存在角度偏摆时,第二关节轴承22将会在润滑轴套10内孔上下滑动,第二关节轴承22内外圈将随法兰6的偏摆而发生等角度的偏摆。

  本实施例中,所述电主轴3的输出轴安装有ER连接头31,并用螺钉38紧固,该ER连接头31的内孔中安装有ER弹性夹头29,所述加工刀具19的上端套入ER弹性夹头29中,ER弹性夹头29并用ER螺母30拧紧。所述加工刀具19可以是打磨刀具,也可以是切削刀具。

  本实施例中,所述壳体1通过固定架7配合螺钉与机械手法兰6连接,将本实用新型安装于机器人的末端法兰8。所述转接套2和下端盖4之间配合有密封圈27,该密封圈27具体是唇型密封圈,具有密封防尘功能。

  所述电主轴机构可相对本体绕第一关节轴承23的中心点O实现α/2角度浮动偏摆,如图6所示,所述电主轴3的浮动角度等效为法兰6的偏摆角度。电主轴3的浮动角度(α/2)取决于气缸21的输出力和异形浇冒口或飞边对加工刀具19产生挤压力。

  工作时,启动电主轴3的电源,电主轴3的输出轴旋转带动加工刀具19旋转;控制机器人缓慢靠近打磨工件39需要打磨的位置,俗称“对刀”;加工刀具19碰到打磨工件39的异形浇冒口或飞边时,将对加工刀具19产生挤压力。当电主轴3的切削力小于挤压力时,电主轴3将绕第一关节轴承23的中心点O实现浮动打磨。打磨工件39的浇冒口或飞边被加工刀具19持续打磨后,它产生的挤压力将减小。由于气缸21的输出力作用于法兰6并传递至电主轴3,电主轴3也将随着挤压力减小逐渐而自动回复到中心位置(复位过程),直至挤压力为零时,电主轴3完全回复到中心位置。至此,完成一个浮动偏摆打磨流程。

  在其它实施例中,所述本体上安装有多个用于检测电主轴机构的浮动角度或浮动位移的检测器,该多个检测器沿电主轴机构的周向分布。

  上述实施例仅用来进一步说明本实用新型的一种浮动感知磨头装置,但本实用新型并不局限于实施例,凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均落入本实用新型技术方案的保护范围内。

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