CN108032213A - 一种伺服驱动力控抛磨装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种伺服驱动力控抛磨装置,包括底板,底板上有直线导轨,直线导轨上有直线滑块,直线滑块设有支撑板,支撑板的左右两端各设有一侧支撑板,两个侧支撑板的上端有力传感器底板,力传感器底板设有三维力传感器,三维力传感器设有安装板,本发明的安装板上可加装各种自定义工具,进行力控制,采用电机进行驱动,动态响应速度快,采用光栅读数头检测的位置信息来表征力的大小,所以力控制精度非常高,通过陀螺仪检测角度,可实现重力补偿,加速度计可实现惯性力补偿,通过拉压力传感器以及三维力传感器实时检测直线滑块与直线导轨之间的摩擦力,三维力传感器实时检测安装板上的力,本发明相比于被动力控装置精度搞,响应速度快。
Description
技术领域
本发明涉及力控装置技术领域,具体涉及一种伺服驱动力控抛磨装置。
背景技术
在众多机器人关键技术中,力控制技术越来越成为研究的热点问题。一方面由于其应用范围不断扩大,例如自动化抛光打磨,高精度表面处理,自动化装配等场合;其次由于力控制技术存在较多的研究难点,比如重力补偿,加速度补偿,摩擦力补偿,而这些研究工作对很多相邻的交叉学科是极具意义的。力控制技术通常为被动柔顺控制。被动柔顺力控装置是一种开环,简单,低成本的力控制装置,其一般的一种表现形式为通过控制内部气体压力进而控制输出力大小,虽然被动力控装置成本低廉,结构简单,适合低速低精度打磨场合。但是由于采用气动执行器,由于气动带来的高迟滞和非线性摩擦问题使得其应用无法扩展到高速高精度的场合,气动力控装置性能严重依赖于外部气源的性能,而高纯度的气源以及空气压缩机的维护保养必然带来成本问题,气动力控装置由于通常采用单轴或双轴气缸驱动,通常需要制造为一体式对称结构,结构复杂,制造维护困难,气动力控装置需要外部气源持续供气,供气任务通常由空气压缩机承担,而空气压缩机对环境温度的敏感性局限了气动力控装置的应用范围。
由此可见,现有技术还存在一定缺陷。
发明内容
有鉴于此,为了解决现有技术中的问题,本发明提出一种伺服驱动力控抛磨装置。
本发明通过以下技术手段解决上述问题:
一种伺服驱动力控抛磨装置,包括底板以及盖设在底板上的封盖;
所述底板的下方设有安装法兰,所述安装法兰安装在工业机器人的末端轴;
所述底板上设有电机安装座,所述电机安装座上安装有驱动电机,所述驱动电机的驱动轴上套设有主动同步轮;
所述底板上设有前轴承座与后轴承座,所述前轴承座与后轴承座之间设有滚珠丝杆,所述滚珠丝杆的前端通过轴承与前轴承座旋转连接,所述滚珠丝杆的后端通过轴承与后轴承座旋转连接,所述滚珠丝杆的前端还套设有从动同步轮,所述主动同步轮与从动同步轮同时套设有一同步带;
所述滚珠丝杆上套设有丝杆螺母,所述丝杆螺母设有螺帽座;
所述螺帽座的左右两端各设有一通孔,两个所述通孔内各设有一导向柱,所述导向柱的前端设有外螺纹部,外螺纹部上套设有前螺母,两个所述导向柱的后端设有力传感器后板,所述力传感器后板与两个所述导向柱的后端固定连接;
所述前螺母与螺帽座之间设有两根前弹簧,两根所述前弹簧分别套设在两个导向柱上,导向柱与前弹簧一一对应,所述力传感器后板与螺帽座之间设有两根后弹簧,两根所述后弹簧分别套设在两个导向柱上,导向柱与后弹簧一一对应;
所述底板上设有直线导轨,所述直线导轨上设有直线滑块,所述直线滑块设有支撑板,所述支撑板的左右两端各设有一侧支撑板,两个所述侧支撑板的上端设有力传感器底板,所述力传感器底板设有三维力传感器,所述三维力传感器设有安装板,所述安装板安装有打磨抛光机;
所述力传感器底板的下方设有力传感器前板,所述力传感器前板与力传感器后板之间设有两个拉压力传感器;
所述底板上设有陀螺仪;
所述支撑板上设有固定块,所述固定块上设有加速度计;
所述螺帽座上设有固定板,所述固定板上设有直线光栅读数头,直线光栅读数头用于检测后弹簧的压缩量。
进一步的,所述导向柱的后端设有外螺纹部,所述外螺纹部套设有后螺母,所述力传感器后板的左右两端各设有一贯穿孔,两个所述导向柱的后端分别贯穿所述力传感器后板上设有的两个贯穿孔,贯穿孔与导向柱一一对应。
进一步的,所述驱动电机为交流伺服电机、直流伺服电机或者为脉冲电机。
进一步的,所述通孔内设有直线轴承,所述直线轴承套设在导向柱上。
进一步的,所述直线轴承的外圈上设有环形凹槽,所述螺帽座上设有卡块,所述卡块插设于环形凹槽内。
进一步的,所述支撑板的前后两端各设有一限位柱,两个所述限位柱固设于底板上。
进一步的,所述支撑板的前后两端各设有一微动开关,两个所述微动开关固设于底板上。
进一步的,所述螺帽座的前后两端各设有一微动开关,两个所述微动开关固设于底板上。
进一步的,所述直线导轨上设有两个直线滑块,两个所述直线滑块上设有支撑板。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
本发明通用性更强,安装灵活简便,本发明的安装板上可加装各种自定义工具,进行力控制,成本低廉,采用电机进行驱动,动态响应速度快,采用光栅读数头检测的位置信息来表征力的大小,所以力控制精度非常高,通过陀螺仪检测角度,可实现重力补偿,加速度计可实现惯性力补偿,通过拉压力传感器以及三维力传感器实时检测直线滑块与直线导轨之间的摩擦力,三维力传感器实时检测安装板上的力,本发明相比于被动力控装置精度搞,响应速度快。通过内置的传感器检测加速度,倾角以及末端输出力进而实现重力补偿,加速度补偿和摩擦力补偿,因此适用范围广,精度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的轴侧图;
图2是本发明内部的轴侧图;
图3是本发明内部另一角度的轴侧图;
图4是本发明本发明内部的俯视图;
图5是本发明与外部设备垂直安装的结构示意图;
图6是本发明与外部设备卧式安装的结构示意图。
附图标记说明:
1、底板;2、封盖;3、安装法兰;4、工业机器人;5、电机安装座;6、驱动电机;7、主动同步轮;8、前轴承座;9、后轴承座;10、滚珠丝杆;11、从动同步轮;12、同步带;13、丝杆螺母;14、螺帽座;15、导向柱;16、前螺母;17、力传感器后板;18、前弹簧;19、后弹簧;20、直线导轨;21、直线滑块;22、支撑板;23、侧支撑板;24、力传感器底板;25、三维力传感器; 26、安装板;27、力传感器前板;28、拉压力传感器;29、陀螺仪;30、加速度计;31、直线光栅读数头;32、后螺母;33、限位柱;34、微动开关;35、打磨抛光机;36、打磨片。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。需要指出的是,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,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他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要理解的是,术语“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“一组”的含义是两个或两个以上。
实施例
如图1-4所示,一种伺服驱动力控抛磨装置,包括底板1以及盖设在底板1 上的封盖2;
所述底板1的下方设有安装法兰3,所述安装法兰3安装在工业机器人4的末端轴;
所述底板1上设有电机安装座5,所述电机安装座5上安装有驱动电机6,所述驱动电机6的驱动轴上套设有主动同步轮7;
所述底板1上设有前轴承座8与后轴承座9,所述前轴承座8与后轴承座9 之间设有滚珠丝杆10,所述滚珠丝杆10的前端通过轴承与前轴承座8旋转连接,所述滚珠丝杆10的后端通过轴承与后轴承座9旋转连接,所述滚珠丝杆10的前端还套设有从动同步轮11,所述主动同步轮7与从动同步轮11同时套设有一同步带12;
所述滚珠丝杆10上套设有丝杆螺母13,所述丝杆螺母13设有螺帽座14;
所述螺帽座14的左右两端各设有一通孔,两个所述通孔内各设有一导向柱 15,所述导向柱15的前端设有外螺纹部,外螺纹部上套设有前螺母16,两个所述导向柱15的后端设有力传感器后板17,所述力传感器后板17与两个所述导向柱15的后端固定连接;通过扭旋前螺母16挤压前弹簧18,进而调整前弹簧 18的预压量;
所述前螺母16与螺帽座14之间设有两根前弹簧18,两根所述前弹簧18分别套设在两个导向柱15上,导向柱15与前弹簧18一一对应,所述力传感器后板17与螺帽座14之间设有两根后弹簧19,两根所述后弹簧19分别套设在两个导向柱15上,导向柱15与后弹簧19一一对应;
所述底板1上设有直线导轨20,所述直线导轨20上设有直线滑块21,所述直线滑块21设有支撑板22,所述支撑板22的左右两端各设有一侧支撑板23,两个所述侧支撑板23的上端设有力传感器底板24,所述力传感器底板24设有三维力传感器25,所述三维力传感器25设有安装板26,所述安装板26安装有打磨抛光机35;为减少双导轨支撑带来的安装调整问题,本发明只有一条处于底板1对称中心的直线导轨20以及安装在直线导轨20上的直线滑块21。
所述力传感器底板24的下方设有力传感器前板27,所述力传感器前板27 与力传感器后板17之间设有两个拉压力传感器28;两个拉压力传感器28的目的是检测施加在力传感器后板17上的力值大小。
所述底板1上设有陀螺仪29;陀螺仪29目的是检测与重力方向的倾斜角度;
所述支撑板22上设有固定块,所述固定块上设有加速度计30;加速度计30 的目的是检测安装板26上装载的负载的加速度;
所述螺帽座14上设有固定板,所述固定板上设有直线光栅读数头31,直线光栅读数头31用于检测后弹簧19的压缩量。
本发明通用性更强,安装灵活简便,本发明的安装板26上可加装各种自定义工具,进行力控制,成本低廉,采用电机进行驱动,动态响应速度快,采用光栅读数头检测的位置信息来表征力的大小,所以力控制精度非常高,通过陀螺仪29检测角度,可实现重力补偿,加速度计30可实现惯性力补偿,通过拉压力传感器28以及三维力传感器25实时检测直线滑块21与直线导轨20之间的摩擦力,三维力传感器25实时检测安装板26上的力,本发明相比于被动力控装置精度搞,响应速度快。
通过内置的传感器检测加速度,倾角以及末端输出力进而实现重力补偿,加速度补偿和摩擦力补偿,因此适用范围广,精度高。
本发明适用于空间沿任意方向的快速精确力控制。配合独立控制器,可自由安装在所需位置,并可在短距离内(数厘米)短时间内(不超过0.2秒)实现任意位置的力控制。
作为优选方案的,所述导向柱15的后端设有外螺纹部,所述外螺纹部套设有后螺母32,所述力传感器后板17的左右两端各设有一贯穿孔,两个所述导向柱15的后端分别贯穿所述力传感器后板17上设有的两个贯穿孔,贯穿孔与导向柱15一一对应。通过扭旋后螺母32挤压力传感器后板17,进而调整后弹簧 19的预压量。
作为优选方案的,所述驱动电机6为交流伺服电机、直流伺服电机或者为脉冲电机。伺服电机进行驱动,动态响应速度非常块。
作为优选方案的,所述通孔内设有直线轴承,所述直线轴承套设在导向柱 15上。导向柱15在直线轴承内容易移动。
作为优选方案的,所述直线轴承的外圈上设有环形凹槽,所述螺帽座14上设有卡块,所述卡块插设于环形凹槽内。卡块插设于环形凹槽内,此方式可以将直线轴承紧固到螺帽座14上。
作为优选方案的,所述支撑板22的前后两端各设有一限位柱33,两个所述限位柱33固设于底板1上。两个所述限位柱33限制支撑板22可以移动的范围。
作为优选方案的,所述支撑板22的前后两端各设有一微动开关34,两个所述微动开关34固设于底板1上。两个所述微动开关34检测支撑板22的前后极限位置。
作为优选方案的,所述螺帽座14的前后两端各设有一微动开关34,两个所述微动开关34固设于底板1上。两个所述微动开关34检测螺帽座14的前后极限位置。
作为优选方案的,所述直线导轨20上设有两个直线滑块21,两个所述直线滑块21上设有支撑板22。
如图5-6所示,工业机器人4的末端轴安装有本发明,本发明的安装板26 上设有打磨抛光机35,打磨抛光机35上的打磨片36集可以与本发明中的安装板26平行设置,也可以垂直设置。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种伺服驱动力控抛磨装置,其特征在于,包括底板以及盖设在底板上的封盖;
所述底板的下方设有安装法兰;
所述底板上设有电机安装座,所述电机安装座上安装有驱动电机,所述驱动电机的驱动轴上套设有主动同步轮;
所述底板上设有前轴承座与后轴承座,所述前轴承座与后轴承座之间设有滚珠丝杆,所述滚珠丝杆的前端通过轴承与前轴承座旋转连接,所述滚珠丝杆的后端通过轴承与后轴承座旋转连接,所述滚珠丝杆的前端还套设有从动同步轮,所述主动同步轮与从动同步轮同时套设有一同步带;
所述滚珠丝杆上套设有丝杆螺母,所述丝杆螺母设有螺帽座;
所述螺帽座的左右两端各设有一通孔,两个所述通孔内各设有一导向柱,所述导向柱的前端设有外螺纹部,外螺纹部上套设有前螺母,两个所述导向柱的后端设有力传感器后板,所述力传感器后板与两个所述导向柱的后端固定连接;
所述前螺母与螺帽座之间设有两根前弹簧,两根所述前弹簧分别套设在两个导向柱上,导向柱与前弹簧一一对应,所述力传感器后板与螺帽座之间设有两根后弹簧,两根所述后弹簧分别套设在两个导向柱上,导向柱与后弹簧一一对应;
所述底板上设有直线导轨,所述直线导轨上设有直线滑块,所述直线滑块设有支撑板,所述支撑板的左右两端各设有一侧支撑板,两个所述侧支撑板的上端设有力传感器底板,所述力传感器底板设有三维力传感器,所述三维力传感器设有安装板,所述安装板安装有打磨抛光机;
所述力传感器底板的下方设有力传感器前板,所述力传感器前板与力传感器后板之间设有两个拉压力传感器;
所述底板上设有陀螺仪;
所述支撑板上设有固定块,所述固定块上设有加速度计;
所述螺帽座上设有固定板,所述固定板上设有直线光栅读数头,直线光栅读数头用于检测后弹簧的压缩量。
2.根据权利要求1所述的伺服驱动力控抛磨装置,其特征在于,所述导向柱的后端设有外螺纹部,所述外螺纹部套设有后螺母,所述力传感器后板的左右两端各设有一贯穿孔,两个所述导向柱的后端分别贯穿所述力传感器后板上设有的两个贯穿孔,贯穿孔与导向柱一一对应。
3.根据权利要求1所述的伺服驱动力控抛磨装置,其特征在于,所述驱动电机为交流伺服电机、直流伺服电机或者为脉冲电机。
4.根据权利要求1所述的伺服驱动力控抛磨装置,其特征在于,所述通孔内设有直线轴承,所述直线轴承套设在导向柱上。
5.根据权利要求4所述的伺服驱动力控抛磨装置,其特征在于,所述直线轴承的外圈上设有环形凹槽,所述螺帽座上设有卡块,所述卡块插设于环形凹槽内。
6.根据权利要求1所述的伺服驱动力控抛磨装置,其特征在于,所述支撑板的前后两端各设有一限位柱,两个所述限位柱固设于底板上。
7.根据权利要求1所述的伺服驱动力控抛磨装置,其特征在于,所述支撑板的前后两端各设有一微动开关,两个所述微动开关固设于底板上。
8.根据权利要求1所述的伺服驱动力控抛磨装置,其特征在于,所述螺帽座的前后两端各设有一微动开关,两个所述微动开关固设于底板上。
9.根据权利要求1-8任一项所述的伺服驱动力控抛磨装置,其特征在于,所述直线导轨上设有两个直线滑块,两个所述直线滑块上设有支撑板。
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