CN109664178B - 通过偏心调节块改变偏心值且传动比可变的抛光机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了通过偏心调节块改变偏心值且传动比可变的抛光机构，包括外壳，外壳内底部固定有导轨滑块机构，滑块上固定底座，底座顶部固定有顶盖，顶盖与外壳之间旋转连接第一、第二、第三转轴，第一带轮上端面连接下工作台，下工作台与上工作台侧面固定偏心调节块，上工作台上端面连接减速器，减速器上固定伺服电机，外壳顶面固定有端盖，连接法兰固定在端盖上，第一转轴固定有带轮、超越离合器、齿轮，第二转轴固定有两个齿轮，第三转轴由下到上固定有两个齿轮，滚珠花键母固定在底座内底部，滚珠花键母上固定带轮与齿轮，气缸连接件固定在底座内，气缸连接件上固定低摩擦气缸。采用本结构可以大幅提高工作效率，适合实际生产使用。

Description

通过偏心调节块改变偏心值且传动比可变的抛光机构

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种通过偏心调节块改变偏心值且传动比可变的抛光机构。

背景技术

随着科技进步与经济发展，社会对非球面光学元件，特别是大口径非球面高精度光学元件的需求量与日俱增，而现有的抛光机构大多精度不高，动态性能不够稳定，难以满足光学元件超精密加工要求，并且在抛光过程中抛光范围和速度都不可调节。围绕社会对非球面元件高效率、高可靠性、工程化的加工需求，本发明对大口径非球面机器人数控抛光机构进行优化研究。

申请号为201410695226.8的中国专利公开了“一种进给式偏心可调自动抛光装置”，该装置包含支撑机构、进给机构和偏心可调抛光机构。整体结构裸露在外，抛光作业过程中产生的大量粉尘会对机构运行产生较大影响，同时整个机构采用三个电机进行驱动，模块化程度低，结构紧凑程度低，偏心无法定值调整。

申请号为201810233223.0的中国专利公开了“一种镜片抛光机”，该装置包括机床，工作仓，轴座，磨头等结构，同时具有压力传感器***，结构复杂，抛光液喷嘴与磨头分开，一体化程度低，同时可加工镜片半径太小，通过使用顶针将镜片抵在磨头上进行加工的方式，无法满足稍高精度光学设备的精度要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过偏心调节块改变偏心值且传动比可变的抛光机构，本机构在需要调整偏心时操作简易，提升了抛光机构的运行效率，并提高了加工精度，满足社会对大口径非球面元件进行高精度加工的需求。

本发明的技术方案是:

通过偏心调节块改变偏心值且传动比可变的抛光机构，包括筒形外壳，在所述的外壳顶部安装有外壳顶盖，在所述的外壳内底壁上沿纵向开有两条导轨安装槽，在所述的导轨安装槽内安装有纵向导轨滑块结构，在所述的纵向导轨滑块结构的滑块上固定有连接板，在所述的连接板上安装有横向导轨滑块结构，纵向导轨滑块结构的导轨与横向导轨滑块结构的导轨彼此垂直放置，在所述的外壳的侧壁上沿外壳圆周方向相对开有两个弧形安装槽，底座的左端穿过两个弧形安装槽放置且所述的底座的底壁与横向导轨滑块结构的滑块固定相连，在所述底座露出外壳部分的顶面上固定有底座顶盖；

在所述的外壳顶盖上固定有L形连接法兰，在连接法兰的竖直面上开有与混联机器人末端连接用的中心孔，在所述的连接法兰的水平面中间固定有伺服电机，所述的伺服电机的旋转轴沿竖直方向设置且与减速器的输入轴同轴心固定相连；

所述的减速器与外壳顶盖通过螺钉固定相连，所述的减速器末端底面通过螺钉与配重飞轮固定相连，所述配重飞轮底端固定在上工作台中间，下工作台与所述上工作台通过燕尾槽结构能够相对滑动连接，一个L形偏心调节块的竖直段与上工作台侧壁贴紧设置并且L形偏心调节块的水平段的端部与下工作台侧壁顶紧设置使得上、下工作台错开设定距离，所述的L形偏心调节块的水平段与下工作台固定连接，所述的L形偏心调节块的竖直段与上工作台固定连接；

第一带轮的顶部凸台安装在所述下工作台底部中间的凹槽中并通过螺钉固定连接，所述第一带轮的轮轴的下端通过轴承安装在底座上；

所述的第一带轮通过第一同步齿形带与第二带轮相连；

在所述底座的底板和底座顶盖之间沿底座的纵向依次左右间隔转动安装有第一转轴、第二转轴以及第三转轴，所述的第一转轴第二转轴以及第三转轴的上下两端分别通过轴承与底座的底板和底座顶盖转动连接；

在所述的第一转轴上从下至上依次固定有第二带轮、下超越离合器以及上超越离合器，第一齿轮固定在所述的上超越离合器外圈上，上超越离合器通过安装在第一转轴上的套筒与下超越离合器隔开，所述的下超越离合器和第三带轮连接的方向与上超越离合器和第一齿轮的连接方向相反以使第一转轴旋转时,所述的上超越离合器和第一齿轮接合或断开的状态与下超越离合器和第三带轮接合或断开的状态相反。

在所述的第二转轴的下部和上部分别通过键连接有第三齿轮、第二齿轮，第二转轴底部的轴承与第三齿轮之间通过安装在第二转轴上的轴套相隔，所述的第三齿轮以及第二齿轮之间通过安装在第二转轴上的轴套相隔，所述的第一齿轮和第二齿轮啮合配合；

第四齿轮通过键安装在第三转轴下端轴肩上，所述的第四齿轮与第三齿轮相啮合，第四齿轮上端面通过轴套与安装在第三转轴上端的第五齿轮相隔，所述第五齿轮通过键与第三转轴连接；

第六齿轮与所述第五齿轮啮合，第四带轮和所述第三带轮通过第二同步齿型带相连；

所述第六齿轮和第四带轮通过长螺钉固定在旋转式滚珠花键的花键母上，所述花键母通过法兰外圈固定在底座上，沿竖直方向设置的旋转式滚珠花键的花键轴与所述的花键母啮合，底座连接件通过螺钉固定在所述的底座上，所述底座连接件顶面通过凸台和低摩擦气缸相连，所述低摩擦气缸的输出轴与花键轴的上端固定连接，从而使得花键轴末端连接的执行元件可以在一定行程内上下运动。

本发明的优势在于：抛光机构通过不同的偏心调节块调整上下工作台的偏心距离，可以实现整个抛光过程的偏心定值、可调整，同时偏心调节块设计在外，便于拆卸更换。同步齿型带的张紧机构设计为通过顶丝将张紧块顶到合适位置，通过两个螺母拧紧固定，顶丝和螺母均从外部随时可调，同时空间利用更加合理。机构采用超越离合器，通过电机的正转反转和轴上超越离合器的正反装来实现不同传动路线的工作和断开，根据实际需要分配传动路线上的齿轮、带轮齿数，不需拆卸更改结构即可实现不同的传动比传动。设计简单可靠，同时大幅提高工作效率，适合实际生产使用。

抛光液注入处设计有回转接头，增大了注入抛光液入口的直径，同时产生磨损后更换简易，不需要将气缸全部拆开更换气缸缸杆内部钢管。

配重飞轮和底座内都设计有中空放置铅块结构，通过动平衡静平衡计算放置合理重量，使抛光机构整体运动平稳，保证高加工精度。

附图说明

图1是本实施例所述的抛光机构的内部结构的分解示意图；

图2是本实施例所述的抛光机构顶盖的仰视示意图；

图3是本实施例所述的抛光机构的底座与十字导轨的装配示意图；

图4是本实施例所述的抛光机构的传动结构的分解示意图；

图5是本实施例所述的抛光机构的外壳与十字导轨装配的俯视示意图；

图6是本实施例所述的抛光机构去除外壳和底座顶盖、连接法兰的整体装配示意图；

图7是本实施例所述的抛光机构的偏心调整结构装配示意图；

图8是本实施例所述的抛光机构的整体装配示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体安装工作方式对本发明进行详细阐述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如附图所示的本发明的通过偏心调节块改变偏心值且传动比可变的抛光机构，包括筒形外壳35，在所述的外壳顶部安装有外壳顶盖33，在所述的外壳内底壁上沿纵向开有两条导轨安装槽，在所述的导轨安装槽内安装有纵向导轨滑块结构，在所述的纵向导轨滑块结构的滑块上固定有连接板11，在所述的连接板11上安装有横向导轨滑块结构，纵向导轨滑块结构的导轨与横向导轨滑块结构的导轨10彼此垂直放置，在所述的外壳35的侧壁上沿外壳圆周方向相对开有两个弧形安装槽，底座34的左端穿过两个弧形安装槽放置且所述的底座34的底壁与横向导轨滑块结构的滑块9固定相连。在所述底座34露出外壳35部分的顶面上固定有底座顶盖36。

在所述的外壳顶盖33上固定有L形连接法兰32，在连接法兰32的竖直面上开有与混联机器人末端连接用的中心孔。机器人可以带抛光机构在一定空间内运动，在所述的连接法兰32的水平面中间固定有伺服电机1，所述的伺服电机1的旋转轴沿竖直方向设置且与减速器2的输入轴同轴心固定相连。

优选的所述的减速器采用精密行星齿轮减速器，其优点是体积小，重量轻，承载能力高，使用寿命长、运转平稳，噪声低、输出扭矩大，速比大、效率高、性能安全的特点。兼具功率分流、多齿啮合独用的特性。

所述的减速器2与外壳顶盖33通过螺钉固定相连，所述的减速器2末端底面通过螺钉与配重飞轮3固定相连，所述配重飞轮3底端固定在上工作台4中间，下工作台6与所述上工作台4通过燕尾槽结构能够相对滑动连接，一个L形偏心调节块5的竖直段与上工作台侧壁贴紧设置并且L形偏心调节块5的水平段的端部与下工作台侧壁顶紧设置使得上、下工作台错开设定距离，所述的L形偏心调节块5的水平段与下工作台固定连接，所述的L形偏心调节块5的竖直段与上工作台固定连接。不同偏心调节块下端与下工作台接触的水平段长度不同，根据实际生产需要偏心量换上对应的偏心调节块后再与所述上下工作台通过螺钉固定连接，将下工作台6从中心轴线顶开固定距离，从而实现抛光过程的偏心距离定值并可调整。

第一带轮7的顶部凸台安装在所述下工作台6底部中间的凹槽中并通过螺钉固定连接，所述第一带轮7的轮轴的下端通过轴承安装在底座34上。

所述的第一带轮7通过第一同步齿形带8与第二带轮17相连。

在所述底座34的底板和底座顶盖之间沿底座的纵向依次左右间隔转动安装有第一转轴12、第二转轴18以及第三转轴21，所述的第一转轴12、第二转轴18以及第三转轴21的上下两端分别通过轴承与底座的底板和底座顶盖转动连接。

在所述的第一转轴12上从下至上依次固定有第二带轮17、下超越离合器14-1以及上超越离合器14-2，第三带轮16固定在所述的下超越离合器14-1外圈上，第一齿轮15固定在所述的上超越离合器14-2外圈上，上超越离合器14-2通过安装在第一转轴12上的套筒与下超越离合器14-1隔开。所述的下超越离合器和第三带轮16连接的方向与上超越离合器和第一齿轮15的连接方向相反以使第一转轴12旋转时,所述的上超越离合器和第一齿轮接合或断开的状态与下超越离合器和第三带轮16接合或断开的状态相反。

优选的上超越离合器(市场有售)和下超越离合器均采用楔块式超越离合器，楔块式超越离合器是利用主、从动部分的旋转方向的变换具有自行离合功能的装置，楔块式上超越离合器和楔块式下超越离合器均通过键与第一转轴12相连接。所述第三带轮16与楔块式下超越离合器之间通过设置在两者相对设置的凹槽内的锲块13连接，第一齿轮15与楔块式上超越离合器之间也通过设置在两者相对设置的凹槽内的锲块13连接。楔块式下超越离合器和第三带轮16连接的方向与楔块式上超越离合器和第一齿轮15的连接方向相反以使第一转轴12旋转时,所述的楔块式上超越离合器和第一齿轮接合或断开的状态与楔块式下超越离合器和第三带轮16接合或断开的状态相反。从而使得上方第一齿轮15和下方第三带轮16传递出去的两条传动路线工作或断开，实现机构的变传动比。当然超越离合器还可以采用滚珠式离合器等。

在所述的第二转轴的下部和上部分别通过键连接有第三齿轮20、第二齿轮19，第二转轴底部的轴承与第三齿轮20之间通过安装在第二转轴上的轴套相隔，所述的第三齿轮20以及第二齿轮19之间通过安装在第二转轴上的轴套相隔。所述的第一齿轮15和第二齿轮19啮合配合。

第四齿轮22通过键安装在第三转轴21下端轴肩上，所述的第四齿轮22与第三齿轮20相啮合，第四齿轮22上端面通过轴套23与安装在第三转轴21上端的第五齿轮24相隔，所述第五齿轮24通过键与第三转轴21连接。

第六齿轮25与所述第五齿轮24啮合，第四带轮26和所述第三带轮16通过第二同步齿型带27相连。

所述第六齿轮25和第四带轮26通过长螺钉固定在旋转滚珠花键的花键母31上。所述花键母31通过法兰外圈固定在底座34上。沿竖直方向设置的旋转滚珠花键的花键轴30与所述的花键母31啮合。旋转滚珠花键的工作原理是通过使与花键轴30啮合的花键母31旋转，使得花键轴30旋转，花键轴30的末端用于连接执行元件，进而使得花键轴30末端连接的抛光盘等执行元件进行旋转运动，其优点是旋转方向零间隙，高定位精度。适应高速运动，运行顺畅，工作噪声低，安装简便，节省空间。

底座连接件29通过螺钉固定在所述的底座34上，所述底座连接件29顶面通过凸台和低摩擦气缸28相连，所述低摩擦气缸市场有售，内部结构成熟，其工作原理是通过上下进气口的进气和排气，推动内部结构在行程内上下运动，其具有滑动阻力小，运动平稳的特点，同时可以保持一定的输出力，特别适用于透镜，玻璃等的打磨抛光场合。所述低摩擦气缸28的输出轴与所述花键轴30的上端固定连接，从而使得花键轴30末端连接的执行元件可以在一定行程内上下运动。

优选的本发明的配重飞轮3为半圆盘形，内部掏空放置铅块，结构简单，同时节省空间。

本发明的抛光机构的工作过程为：整个抛光机构由伺服电机驱动，伺服电机输出转矩，转矩通过减速器的减速传递至配重飞轮，上工作台与配重飞轮相固连，并同步旋转。第一带轮7固连在下工作台6中心凹槽内，通过不同的偏心调节块5实现定值偏心，第一带轮7安装在底座34上，整个底座和末端抛光头通过安装在外壳35底面上的十字导轨和导轨滑块实现平面上的平动。第一带轮7通过同步带实现设定的传动比的传动，在第一转轴12上的带轮和齿轮分别正反装一个超越离合器，当电机正转时，转矩通过减速器，配重飞轮，上下工作台，第一带轮7，第一同步齿型带8，第二带轮17和键传递至第一转轴12，第一齿轮15在超越离合器作用下断开，第三带轮16啮合旋转，通过第二同步带27向末端带轮传递扭矩，末端花键自转并实现一种传动比的传动，当电机反转时，带轮在超越离合器作用下断开，齿轮啮合旋转向下级传递扭矩，带动花键自转，实现另一传动比的传动。

在实际安装使用过程中，配重飞轮和上工作台由下而上通过螺钉安装到减速器末端，下工作台和第一带轮7同样通过螺钉由下到上装配，最后通过偏心调节块将两个机构固定连接。底座中的轴，齿轮，带轮装配完成后放入外壳中，将底座与导轨滑块固连，最后将预装的同步齿型带，装配在一起的带轮，上下工作台，配重飞轮，减速器和伺服电机放置在底座上。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意组合，为使描述简介，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于所述的具体实施方式，所述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.通过偏心调节块改变偏心值且传动比可变的抛光机构，其特征在于：包括筒形外壳(35)，在所述的外壳顶部安装有外壳顶盖(33)，在所述的外壳内底壁上沿纵向开有两条导轨安装槽，在所述的导轨安装槽内安装有纵向导轨滑块结构，在所述的纵向导轨滑块结构的滑块上固定有连接板(11)，在所述的连接板上安装有横向导轨滑块结构，纵向导轨滑块结构的导轨与横向导轨滑块结构的导轨(10)彼此垂直放置，在所述的外壳(35)的侧壁上沿外壳圆周方向相对开有两个弧形安装槽，底座(34)的左端穿过两个弧形安装槽放置且所述的底座(34)的底壁与横向导轨滑块结构的滑块(9)固定相连，在所述底座露出外壳(35)部分的顶面上固定有底座顶盖(36)；

在所述的外壳顶盖(33)上固定有L形连接法兰(32)，在连接法兰的竖直面上开有与混联机器人末端连接用的中心孔，在所述的连接法兰的水平面中间固定有伺服电机(1)，所述的伺服电机的旋转轴沿竖直方向设置且与减速器(2)的输入轴同轴心固定相连；

所述的减速器(2)与外壳顶盖(33)通过螺钉固定相连，所述的减速器(2)末端底面通过螺钉与配重飞轮(3)固定相连，所述配重飞轮(3)底端固定在上工作台(4)中间，下工作台(6)与所述上工作台通过燕尾槽结构能够相对滑动连接，一个L形偏心调节块(5)的竖直段与上工作台侧壁贴紧设置并且L形偏心调节块的水平段的端部与下工作台侧壁顶紧设置使得上、下工作台错开设定距离，所述的L形偏心调节块的水平段与下工作台固定连接，所述的L形偏心调节块(5)的竖直段与上工作台固定连接；

第一带轮(7)的顶部凸台安装在所述下工作台(6)底部中间的凹槽中并通过螺钉固定连接，所述第一带轮的轮轴的下端通过轴承安装在底座(34)上；

所述的第一带轮(7)通过第一同步齿形带(8)与第二带轮(17)相连；

在所述底座(34)的底板和底座顶盖之间沿底座的纵向依次左右间隔转动安装有第一转轴(12)、第二转轴(18)以及第三转轴(21)，所述的第一转轴第二转轴以及第三转轴的上下两端分别通过轴承与底座的底板和底座顶盖转动连接；

在所述的第一转轴(12)上从下至上依次固定有第二带轮(17)、下超越离合器(14-1)以及上超越离合器(14-2)，第三带轮(16)固定在所述的下超越离合器外圈上，第一齿轮(15)固定在所述的上超越离合器外圈上，上超越离合器通过安装在第一转轴(12)上的套筒与下超越离合器隔开，所述的下超越离合器和第三带轮连接的方向与上超越离合器和第一齿轮的连接方向相反以使第一转轴旋转时,所述的上超越离合器和第一齿轮接合或断开的状态与下超越离合器和第三带轮接合或断开的状态相反；

在所述的第二转轴的下部和上部分别通过键连接有第三齿轮(20)、第二齿轮(19)，第二转轴底部的轴承与第三齿轮(20)之间通过安装在第二转轴上的轴套相隔，所述的第三齿轮(20)以及第二齿轮(19)之间通过安装在第二转轴上的轴套相隔，所述的第一齿轮(15)和第二齿轮(19)啮合配合；

第四齿轮(22)通过键安装在第三转轴(21)下端轴肩上，所述的第四齿轮(22)与第三齿轮(20)相啮合，第四齿轮上端面通过轴套与安装在第三转轴上端的第五齿轮(24)相隔，所述第五齿轮通过键与第三转轴连接；

第六齿轮(25)与所述第五齿轮啮合，第四带轮(26)和所述第三带轮(16)通过第二同步齿型带(27)相连；

所述第六齿轮(25)和第四带轮(26)通过长螺钉固定在旋转式滚珠花键的花键母(31)上，所述花键母(31)通过法兰外圈固定在底座(34)上，沿竖直方向设置的旋转式滚珠花键的花键轴(30)与所述的花键母(31)啮合，底座连接件(29)通过螺钉固定在所述的底座(34)上，所述底座连接件(29)顶面通过凸台和低摩擦气缸(28)相连，所述低摩擦气缸的输出轴与花键轴的上端固定连接，从而使得花键轴末端连接的执行元件可以在一定行程内上下运动。

2.根据权利要求1所述的通过偏心调节块改变偏心值且传动比可变的抛光机构，其特征在于：所述的配重飞轮为半圆盘形。

3.根据权利要求1或者2所述的通过偏心调节块改变偏心值且传动比可变的抛光机构，其特征在于：所述的减速器采用精密行星齿轮减速器。

4.根据权利要求3所述的通过偏心调节块改变偏心值且传动比可变的抛光机构，其特征在于：所述的上超越离合器和下超越离合器均采用楔块式超越离合器，楔块式上超越离合器和楔块式下超越离合器均通过键与第一转轴相连接，所述第三带轮与楔块式下超越离合器之间通过设置在两者相对设置的凹槽内的锲块连接，第一齿轮与楔块式上超越离合器之间也通过设置在两者相对设置的凹槽内的锲块连接，楔块式下超越离合器和第三带轮连接的方向与楔块式上超越离合器和第一齿轮的连接方向相反以使第一转轴旋转时,所述的楔块式上超越离合器和第一齿轮接合或断开的状态与楔块式下超越离合器和第三带轮接合或断开的状态相反。

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