CN108356656B - 一种气动机械臂及采用该机械臂的自吸尘打磨抛光终端装置 - Google Patents

一种气动机械臂及采用该机械臂的自吸尘打磨抛光终端装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种气动机械臂及采用该机械臂的自吸尘打磨抛光终端装置，机械臂包括有：组装定位组件，该组装定位组件包括有铰接配合的定位支座和驱动密封箱体、及连接于定位支座和驱动密封箱体的定位气缸；气动摆臂组件，该气动摆臂组件整体安装在上述驱动密封箱体的一端侧，其包括有四连杆联动结构、为四连杆联动结构提供驱动动力的直线气缸、及为四连杆联动结构提供活动组装定位的连接法兰结构。本发明采用改进结构的气动机械臂，单人操控能够连续完成装备各种形状和曲面连贯部位的打磨抛光工序，结构简单，无需编程，操控灵活，能够实现标准化生产，提高生产效率和装备表面打磨抛光质量，并最大限度減少环境污染和对工人健康伤害，为大型装备复杂不规则曲面的打磨提供了充分的技术保障。

Description

一种气动机械臂及采用该机械臂的自吸尘打磨抛光终端装置
技术领域
本发明涉及一种装备表面处理自吸尘式打磨抛光气动机械装置，属于机器人打磨抛光设备技术领域，尤其是指以自吸尘式打磨抛光气动机械臂为核心技术的各种打磨抛光设备通用解决方案。
背景技术
我国是装备制造大国，随着制造技术的不断发展，已经涉足大规模制造商用飞机、高速轨道交通列车、舰船、巨型油轮和海洋工程等大型产品设备，产品种类繁多和外轮廓形状复杂。而前述这些大型产品设备的制造和维修均有需要表面打磨、抛光和涂装，其中打磨、抛光工序传统做法是依靠工人手握打磨机手工作业，人工打磨、抛光工序是占用工人数量最多和工时最长的。这种做法不仅造成环境严重污染，而且容易导致操作工人的手指、手腕和手臂的肌肉与神经永久性伤害，从而降低生产效率，不利于标准化生产，尤其对装备外轮廓复杂形状部位的打磨表面质量影响尤甚。虽然目前也有部分采用机器人抛光设备，但是这些设备普遍结构比较复杂，价格昂贵，而且编程和操控仍然存在不便。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷与不足，提供一种气动机械臂及采用该机械臂的打磨抛光装置，本发明采用改进结构的气动机械臂，单人操控能够连续完成装备各种形状和曲面连贯部位的打磨抛光工序，结构简单，无需编程，操控灵活，能够实现标准化生产，提高生产效率和装备表面打磨抛光质量，并最大限度減少环境污染和对工人健康伤害，为大型装备复杂不规则曲面的打磨提供了充分的技术保障。
为了实现上述目的，本发明按照以下技术方案实现：
一种气动机械臂，其包括有：组装定位组件，该组装定位组件包括有铰接配合的定位支座和驱动密封箱体、及连接于定位支座和驱动密封箱体的定位气缸；气动摆臂组件，该气动摆臂组件整体安装在上述驱动密封箱体的一端侧，其包括有四连杆联动结构、为四连杆联动结构提供驱动动力的直线气缸、及为四连杆联动结构提供活动组装定位的连接法兰结构。
进一步，所述定位支座和驱动密封箱体的一端部通过铰接座活动连接配合，定位气缸通过连接件组装在定位支座远离铰接座的位置上，定位气缸活塞杆的尾端与驱动密封箱体对应位置活动连接配合。
进一步，所述气动摆臂组件包括有前气动摆臂组件和后气动摆臂组件，其中：前气动摆臂组件的连接法兰结构包括位于四连杆联动结构两端的第一连接法兰和第二连接法兰，每一连接法兰的内侧面分别通过鱼眼接头与四连杆联动结构活动连接配合，从而将四连杆联动结构活动组装在两连接法兰之间；前气动摆臂组件的直线气缸通过连接座组装在上述第二连接法兰内侧面，直线气缸的活塞杆尾端通过传动板与上述四连杆联动结构传动连接配合，从而直线气缸通过四连杆联动结构带动前气动摆臂组件运动；后气动摆臂组件的结构与前气动摆臂组件的结构相同、布置方向不同，其一端与前气动摆臂组件的第二连接法兰紧固连接，另一端与驱动密封箱体一端侧紧固连接。
进一步，所述定位气缸和直线气缸分别通过内置于驱动密封箱体的三联体与外置储气罐气路连接。
进一步，所述气动摆臂组件的外部还设置有波纹管保护套筒。
一种采用上述气动机械臂的自吸尘打磨抛光装置，其包括有气动机械臂和自吸尘偏心打磨机，所述自吸尘偏心打磨机通过连接架结构安装在气动机械臂的一端部。
进一步，所述自吸尘偏心打磨机包括有蝶形外罩、设置于蝶形外罩中的偏心打磨结构和自吸尘结构，其中：该蝶形外罩的开口边沿设置有海绵垫圈；该偏心打磨结构包括有位于蝶形外罩内的气动马达、通过进气管接头固定于蝶形外罩中且与气动马达连接的压缩气管、通过一偏心轴平衡器与气动马达连接的多孔托盘以及拆装式安装在多孔托盘表面的多孔砂纸；该自吸尘结构包括有位于蝶形外罩内的真空吸尘器、通过软管接头固定于蝶形外罩中且与真空吸尘器连接的吸尘软管、设置于驱动密封箱体一端侧的更换式集尘袋、及贯穿位于气动机械臂内部且两端分别与吸尘软管和集尘袋连接的文丘里管。
进一步，所述连接架结构包括有用于活动组装自吸尘偏心打磨机的打磨机架和用于与气动机械臂紧固连接的连接支架，打磨机架和连接支架之间通过浮动过渡法兰连接配合。
进一步，所述自吸尘打磨抛光装置还包括有操控箱，所述操控箱包括有用于操控后气动摆臂组件直线气缸的三位二通气动阀操控杆、用于操控前气动摆臂组件直线气缸的第一两位手动气动阀、用于操控定位气缸的第二两位手动气动阀、及用于操控气动马达的第三两位手动气动阀。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
1、本发明是一种适应各种规格和种类装备表面连续打磨的气动机械臂，其本身承载打磨工具的重量，通过滑座能够使机械臂本体前后移动，避免打磨工具的震动对工人的手指、手腕和手臂神经与肌肉的永久性伤害。
2、本发明采用自吸尘偏心打磨机，整体结构简单紧凑，按照装备表面打磨的工艺要求，使打磨机扩大其打磨范围，确保了打磨环境的整洁和安全，能更灵活和发挥其自吸尘打磨机的优势。
3、本发明的气动摆臂和自吸尘偏心打磨机，可根据装备打磨要求，最多可匹配两个打磨机组件，既缩短工艺流程，又保证打磨头与装备表面的接触压力恒定，保证装备表面打磨质量均匀，有效提高生产效率和装备表面打磨质量，能够实现标准化生产。
4、本发明可根据装备不同区域的打磨要求，气动机械臂匹配不同的类型的底座组件构成不同用途的打磨抛光设备。
为了能更清晰的理解本发明，以下将结合附图说明详细阐述本发明的具体实施方式。
附图说明
图1是本发明机械臂上摆安装的结构示意图。
图2是本发明机械臂下摆按照的结构示意图。
图3是本发明机械臂侧摆按照的结构示意图。
图4是图1的内部结构示意图。
图5是图1中自吸尘偏心打磨机的安装结构示意图。
图6是图1中自吸尘偏心打磨机的内部结构示意图。
图7是本发明操控箱的结构示意图。
图8是本发明气动原理示意图。
具体实施方式
如图1至3所示，本发明所述的气动机械臂，其包括有：组装定位组件1，该组装定位组件包括有铰接配合的定位支座和驱动密封箱体(图1是驱动密封箱体向上摆动的组装结构示意图；图2是驱动密封箱体向下摆动的组装结构示意图；图3是驱动密封箱体向侧面摆动的组装结构示意图。)、及连接于定位支座和驱动密封箱体的定位气缸；气动摆臂组件2，该气动摆臂组件整体安装在上述驱动密封箱体的一端侧，其包括有四连杆联动结构、为四连杆联动结构提供驱动动力的直线气缸、及为四连杆联动结构提供活动组装定位的连接法兰结构。
如图1、4所示，以上摆动组装结构方式为例，所述定位支座11和驱动密封箱体12的一端部通过铰接座活动连接配合，定位气缸13通过连接件组装在定位支座11远离铰接座的位置上，定位气缸13活塞杆的尾端与驱动密封箱体23对应位置活动连接配合。
如图1、4所示，所述气动摆臂组件2包括有前气动摆臂组件21和后气动摆臂组件22，其中：前气动摆臂组件21的连接法兰结构包括位于四连杆联动结构两端的第一连接法兰212和第二连接法兰213，每一连接法兰212、213 的内侧面分别通过鱼眼接头214、215与上述四连杆联动结构211活动连接配合，从而将四连杆联动结构211活动组装在两连接法兰212、213之间；前气动摆臂组件21的直线气缸216通过连接座组装在上述第二连接法兰213内侧面，直线气缸216的活塞杆尾端通过传动板与上述四连杆联动结构211传动连接配合，从而直线气缸216通过四连杆联动结构211带动前气动摆臂组件 21运动；后气动摆臂组件22的结构与前气动摆臂组件21的结构相同、布置方向不同(后气动摆臂组件整体旋转了90度安装布置。)，其一端与前气动摆臂组件的第二连接法兰213紧固连接，另一端与驱动密封箱体12一端侧紧固连接。
前气动摆臂组件21的直线气缸216的伸缩带动其四连杆联动结构211平行运动，形成前气动摆臂组件21末端上扬，而后气动摆臂组件22的直线气缸226的伸缩带动其四连杆联动结构平行运动，形成气动摆臂组件整体摆动。
进一步，所述定位气缸13和直线气缸219、229分别通过内置于驱动密封箱体12的三联体3与外置储气罐(图中未示出)气路连接；所述气动摆臂组件2的外部还设置有波纹管保护套筒23，波纹管保护套筒23的两端组装在连接法兰上，避免气动摆臂组件2遭受外界粉尘污染。
如图4至6所示，本发明所述采用上述机械臂的自吸尘打磨抛光装置，其包括有气动机械臂和自吸尘偏心打磨机4、及操控箱5，所述自吸尘偏心打磨机4通过连接架结构6安装在气动机械臂的一端部。
进一步，所述自吸尘偏心打磨机4包括有蝶形外罩41、设置于蝶形外罩中的偏心打磨结构和自吸尘结构，其中：该蝶形外罩41的开口边沿设置有海绵垫圈42；该偏心打磨结构包括有位于蝶形外罩内的气动马达43、通过进气管接头固定于蝶形外罩中且与气动马达连接的压缩气管44、通过一偏心轴平衡器45与气动马达连接的多孔托盘46以及拆装式安装在多孔托盘表面的多孔砂纸47；该自吸尘结构包括有位于蝶形外罩内的真空吸尘器48、通过软管接头固定于蝶形外罩中且与真空吸尘器连接的吸尘软管49、设置于驱动密封箱体一端侧的更换式集尘袋410、及贯穿位于气动机械臂内部且两端分别与吸尘软管和集尘袋连接的文丘里管411。自吸尘偏心打磨机4能够实现打磨过程中90％以上的集尘功能，保证打磨环境的安全整洁。
进一步，所述连接架结构6包括有用于活动组装自吸尘偏心打磨机的打磨机架61和用于与气动机械臂紧固连接的连接支架62，打磨机架和连接支架之间通过浮动过渡法兰63连接配合。
如图4、6～8所示，所述操控箱5包括有用于操控后气动摆臂组件直线气缸229的三位二通气动阀操控杆51、用于操控前气动摆臂组件直线气缸219 的第一两位手动气动阀52、用于操控定位气缸13的第二两位手动气动阀53、及用于操控气动马达43的第三两位手动气动阀54。其中：三位二通气动阀操控杆51在中间位置控制气动摆臂组件不动，操控杆向左位置控制气动摆臂组件向左摆动，操控杆向右位置控制气动摆臂组件向右摆动，但操控杆在三个位置时自吸尘偏心打磨机均可工作；第三两位手动气动阀54控制气动马达的工作和停止，第一两位手动气动阀52控制前气动摆臂组件末端上扬，第二手动气动阀53控制驱动密封箱体垂直方向定位。
本发明的使用原理如下所述：打磨抛光终端装置可以通过定位支座安装在可移动底座上，通过调整可移动底座保证打磨抛光终端装置在垂直方向上处于合适位置；后通过操控定位气缸和直线气缸调整自吸尘偏心抛光机靠近待抛光产品设备，然后自吸尘偏心抛光机的气动马达启动开始对产品设备进行打磨抛光，同时打磨抛光过程中产生的粉尘通过文丘里管收集到集尘袋中，实现打磨过程中90％以上的集尘功能。
本发明并不局限于上述具体实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (8)

1.一种气动机械臂，其特征在于包括有：
组装定位组件，该组装定位组件包括有铰接配合的定位支座和驱动密封箱体、及连接于定位支座和驱动密封箱体的定位气缸；
气动摆臂组件，该气动摆臂组件整体安装在上述驱动密封箱体的一端侧，其包括有四连杆联动结构、为四连杆联动结构提供驱动动力的直线气缸、及为四连杆联动结构提供活动组装定位的连接法兰结构；所述气动摆臂组件包括有前气动摆臂组件和后气动摆臂组件，其中：前气动摆臂组件的连接法兰结构包括位于四连杆联动结构两端的第一连接法兰和第二连接法兰，每一连接法兰的内侧面分别通过鱼眼接头与四连杆联动结构活动连接配合，从而将四连杆联动结构活动组装在两连接法兰之间；前气动摆臂组件的直线气缸通过连接座组装在上述第二连接法兰内侧面，直线气缸的活塞杆尾端通过传动板与上述四连杆联动结构传动连接配合，从而直线气缸通过四连杆联动结构带动前气动摆臂组件运动；后气动摆臂组件的结构与前气动摆臂组件的结构相同、布置方向不同，其一端与前气动摆臂组件的第二连接法兰紧固连接，另一端与驱动密封箱体一端侧紧固连接。
2.根据权利要求1所述一种气动机械臂，其特征在于：所述定位支座和驱动密封箱体的一端部通过铰接座活动连接配合，定位气缸通过连接件组装在定位支座远离铰接座的位置上，定位气缸活塞杆的尾端与驱动密封箱体对应位置活动连接配合。
3.根据权利要求1所述一种气动机械臂，其特征在于：所述定位气缸和直线气缸分别通过内置于驱动密封箱体的三联体与外置储气罐气路连接。
4.根据权利要求1所述一种气动机械臂，其特征在于：所述气动摆臂组件的外部还设置有波纹管保护套筒。
5.采用权利要求3所述气动机械臂的自吸尘打磨抛光终端装置，其特征在于包括有上述气动机械臂和自吸尘偏心打磨机，所述自吸尘偏心打磨机通过连接架结构安装在气动机械臂的一端部。
6.根据权利要求5所述自吸尘打磨抛光终端装置，其特征在于：所述自吸尘偏心打磨机包括有蝶形外罩、设置于蝶形外罩中的偏心打磨结构和自吸尘结构，其中：该蝶形外罩的开口边沿设置有海绵垫圈；该偏心打磨结构包括有位于蝶形外罩内的气动马达、通过进气管接头固定于蝶形外罩中且与气动马达连接的压缩气管、通过一偏心轴平衡器与气动马达连接的多孔托盘以及拆装式安装在多孔托盘表面的多孔砂纸；该自吸尘结构包括有位于蝶形外罩内的真空吸尘器、通过软管接头固定于蝶形外罩中且与真空吸尘器连接的吸尘软管、设置于驱动密封箱体一端侧的更换式集尘袋、及贯穿位于气动机械臂内部且两端分别与吸尘软管和集尘袋连接的文丘里管。
7.根据权利要求6所述自吸尘打磨抛光终端装置，其特征在于：所述连接架结构包括有用于活动组装自吸尘偏心打磨机的打磨机架和用于与气动机械臂紧固连接的连接支架，打磨机架和连接支架之间通过浮动过渡法兰连接配合。
8.根据权利要求6所述自吸尘打磨抛光终端装置，其特征在于：还包括有操控箱，所述操控箱包括有用于操控后气动摆臂组件直线气缸的三位二通气动阀操控杆、用于操控前气动摆臂组件直线气缸的第一两位手动气动阀、用于操控定位气缸的第二两位手动气动阀、及用于操控气动马达的第三两位手动气动阀。
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