CN114800140A - 配合机器人使用的双转子研磨抛光工具 - Google Patents

Abstract

一种配备机器人使用的双转子研磨抛光工具，包括机器人本体，双转子研磨抛光工具头。所述的双转子研磨抛光工具头包括工具头连接固定法兰盘、伺服电机、同步带轮、伸缩气缸、直线导轨、角接触球轴承、燕尾槽滑台、公转轴、自转轴、公转法兰连接座、公转滑动支架、自转轴连接座、自转轴承座、研磨抛光盘连接夹头和研磨抛光盘。本发明可完成光学元件的研磨、抛光和高精度修形，因为使用的机器人具有相对结构简单、操控性能稳定、低廉、灵活，适合多工位加工，不用频繁的移动加工元件，提高了光学元件表面的面形和加工周期。

Description

配合机器人使用的双转子研磨抛光工具

技术领域

本发明涉及光学加工，特别是一种配合机器人使用的双转子研磨抛光工具。

背景技术

双转子研磨抛光工具在现代光学加工中，有着不可或缺的地位，在平面、球面、非球面及自由曲面的研磨和抛光中起着重大作用。随着机器人的高精度复杂控制***的发展，通过在机器人末端搭载工具头，可以简单快捷的完成加工设备的组建。同时相比于传统的龙门式数控小磨头机床，机器人则具有自由度高、成本较低的优势。在机器人末端安装双转子研磨抛光工具头，通过对检测的面形数据计算抛光盘在工件表面的驻留时间与工件表面相对压力来控制工件表面材料的去除，再通过计算机控制双转子研磨抛光工具对光学元件进行加工。

专利号CN102962764A公开了一种刚性偏心传动公自转气压施力数控抛光装置，采用刚性偏心传动结构和顶端进气的气压施力方式。这种结构的偏心传动方式采用十字万向节传输动力，当两轴夹角不为零的情况下，不能传递等角速度传动。十字万向节没有办法自润滑，长期使用，十字万向节磨损很大，大大降低了自转轴的传递效率。公自转同时开启时，十字万向节不仅要自转，还要跟着公转，这样不仅加快了磨损，而且当公转偏心距过大时，十字万向节的传动效率大大减小，传动到自转轴的扭矩不足、扭矩积累等问题都容易出现，这样在加工过程中去除量就不稳定。顶端进气的气压施力，这种加压方式有两个缺点，第一个就是进气管易磨损，进气管是从十字万向节中间穿过，给自转轴提供压力，十字万向节带动自转轴旋转时会对气管有很大磨损，需要定期检查更换。第二个就是自转轴部分的气缸活塞，因为气缸活塞是不旋转的，而自转轴是旋转的，长期的磨损会导致气缸活塞的橡胶圈磨损，压缩空气泄露，压力减小，从而导致在加工过程中去除量不稳定。还有就是气缸活塞的橡胶圈磨损，维护起来需要将整个机构拆散，维护起来比较麻烦。

发明内容

本发明目的是为了加工直径一米以上的大口径非球面、平面等，提供一种配合机器人使用的双转子研磨抛光工具，该工具从光学元件的研磨开始，直到元件的抛光和高精度修形都可以完成，因为使用的机器人相对结构简单，操控性能稳定，低廉，机器人的灵活性，可以使用多工位加工模式，不用频繁的移动加工元件，机器人研磨抛光工具的使用直接影响光学元件表面面形以及整个加工周期。

本发明的技术解决方案如下：

一种配备机器人使用的双转子研磨抛光工具，其特点在于：包括机器人、机器人末端法兰和双转子研磨抛光工具头，所述的双转子研磨抛光工具头包括工具头连接固定法兰盘、同步带轮、角接触球轴承、伺服电机、伸缩气缸、直线导轨、燕尾槽滑台、公转轴、公转滑动支架、自转消除法兰、公转法兰连接座、自转轴连接座、自转轴承座、自转轴、抛光盘连接夹头和研磨抛光盘；

所述的双转子研磨抛光工具头利用所述的工具头连接固定法兰盘与机器人的机器人末端法兰采用M12圆柱头内六角螺丝固定；所述的研磨抛光盘通过所述的抛光盘连接夹头固定在所述的自转轴的下端，通过接入压缩空气使所述的伸缩气缸连接的自转消除法兰紧压在所述的自转轴上端的自转法兰处，使所述的研磨抛光盘与被加工元件表面贴合，在通过调节外接气源的大小来调节加工时研磨抛光盘对工件表面的压力，公转轴与燕尾槽滑台通过螺栓固定在燕尾槽滑台的孔里，再通过所述的伺服电机和同步带轮驱动所述的公转轴和自转轴的旋转，实现对加工元件表面进行研磨和抛光。

所述的工具头连接固定法兰盘设计有两种连接固定方式：顶端连接和背部连接，可以根据加工台面高度选择与机器人末端法兰不同的连接方式，使有效行程达到最大。

通过所述的燕尾槽滑台和公转轴的配合，将公转轴通过螺栓固定在燕尾槽滑台上，缩短了整个公转轴长度，使空间利用率达到最大，同时调节所述的燕尾槽滑台滑块的相对位置，来调节公转的偏心量，达到更好的修形效果。

将压缩空气接入所述的伸缩气缸内，再通过调压阀调节通入压缩空气大小达到不同的压力，从而对自转轴产生不同的压力，压力传递到所述的研磨抛光盘上，对元件进行材料去除，达到更好的修形效果。

使用所述的自转消除法兰和伸缩气缸紧压在自转轴上端的法兰处，所述的自转轴自转时，自转产生的扭力不会通过紧压产生的摩擦力传递到所述的伸缩气缸上，会在伸缩气缸的末端由自转消除法兰抵消扭力，不会使所述的伸缩气缸产生旋转，更好的保护伸缩气缸的气密性和使用寿命。

本发明的技术效果如下：

本发明解决了现有技术存在的两大问题，采用同步带传动，将偏心机构上移，缩小整个装置空间的同时机械结构也更加合理，公转电机直接通过同步带轮和同步带传递动力至公转轴，偏心机构采用燕尾槽滑台偏心机构，这样的机械结构布局大大增加了偏心距的调节范围，偏心距离增加也不会减小传动效率。

本发明采用自转轴顶端施加压力的方法对自转轴产生压力，因为采用的压力控制机构跟自转轴旋转机构分离开的设计，自转轴旋转的时候，采用自转消除法兰盘将自转轴旋转的力消除，并不会带着气缸一块旋转，不传递到气缸轴上，气缸轴不做旋转运动，这样气缸活塞的使用寿命大大增加，维护也方便很多。自转轴的传动也是使用同步带传动，传动效率稳定，不会因为公转偏心距增大而导致传动扭矩不足、扭矩积累等问题，自转机构与压力控制机构分离式设计，后期维护也较简单。

附图说明

图1为本发明配合机器人使用的双转子研磨抛光工具的整体结构示意图

图2是配合机器人使用的双转子研磨抛光工具的示意图

具体实施方式

为了更好的呈现本发明的技术方案和势，结合图1、图2对具体实施方案进行阐述。本部分呈现的是本发明的典型实施方式，可根据双转子研磨抛光工具的特征和需求对实施方案进行的优化都属于本发明的保护范围。

先请参阅图1、图2，图1为本发明配合机器人使用的双转子研磨抛光工具的整体结构示意图，图2是配合机器人使用的双转子研磨抛光装置的示意图，由图可见，本发明配备机器人使用的双转子研磨抛光工具，包括机器人1、机器人末端法兰1-1和双转子研磨抛光工具头2，所述的双转子研磨抛光工具头2包括工具头连接固定法兰盘2-1、同步带轮2-2、角接触球轴承2-3、伺服电机2-4、伸缩气缸2-5、直线导轨2-6、燕尾槽滑台2-7、公转轴2-8、公转滑动支架2-9、自转消除法兰2-10、公转法兰连接座2-11、自转轴连接座2-12、自转轴承座2-13、自转轴2-14、抛光盘连接夹头2-15和研磨抛光盘2-16；

所述的双转子研磨抛光工具头2利用所述的工具头连接固定法兰盘2-1与机器人1的机器人末端法兰1-1采用M12圆柱头内六角螺丝固定；所述的研磨抛光盘2-16通过所述的抛光盘连接夹头2-15固定在所述的自转轴2-14的下端，通过接入压缩空气使所述的伸缩气缸2-5连接的自转消除法兰2-10紧压在所述的自转轴2-14上端的自转法兰处，使所述的研磨抛光盘2-16与被加工元件表面贴合，在通过调节外接气源的大小来调节加工时研磨抛光盘2-16对工件表面的压力，公转轴2-8与燕尾槽滑台2-7通过螺栓固定在燕尾槽滑台2-7的孔里，再通过所述的伺服电机2-4和同步带轮2-2驱动所述的公转轴2-8和自转轴2-14的旋转，实现对加工元件表面进行研磨和抛光。

所述的工具头连接固定法兰盘2-1设计有两种连接固定方式：顶端连接(a)和背部连接(b)，可以根据加工台面高度选择与机器人末端法兰1-1不同的连接方式，使有效行程达到最大。

通过所述的燕尾槽滑台2-7和公转轴2-8的配合，将公转轴2-8通过螺栓固定在燕尾槽滑台2-7上，缩短了整个公转轴长度，使空间利用率达到最大，同时调节所述的燕尾槽滑台2-7滑块的相对位置，来调节公转的偏心量，达到更好的修形效果。

将压缩空气接入所述的伸缩气缸2-5内，再通过调压阀调节通入压缩空气大小达到不同的压力，从而对自转轴2-14产生不同的压力，压力传递到所述的研磨抛光盘2-16上，对元件进行材料去除，达到更好的修形效果。

使用所述的自转消除法兰2-10和伸缩气缸2-5紧压在自转轴2-14上端的法兰处，所述的自转轴2-14自转时，自转产生的扭力不会通过紧压产生的摩擦力传递到所述的伸缩气缸2-5上，会在伸缩气缸2-5的末端由自转消除法兰2-10抵消扭力，不会使所述的伸缩气缸2-5产生旋转，更好的保护伸缩气缸2-5的气密性和使用寿命。

图1为双转子研磨抛光工具结构示意图，该工具头的工作原理：分别由公、自转电机驱动公转轴2-8、自转轴2-14进行旋转，自转轴2-14旋转带动研磨抛光盘2-16旋转，公转轴2-8旋转带动整个自转轴2-14及研磨抛光盘2-16做公转运动，通过调节燕尾槽滑台2-7调整偏心距，从而改变公转轴2-8的旋转半径。给伸缩气缸2-5通入压缩空气，使伸缩气缸2-5对自转轴2-14产生压力，通过调节压缩空气的气阀改变压力大小，使研磨抛光盘2-16对元件表面产生不同压力，对元件表面材料进行去除，达到修形目的。

图2所示的是配合机器人使用的双转子研磨抛光装置的示意图，通过双转子研磨抛光装置上的连接法兰2-1，将所述的双转子研磨抛光装置固定在所述的机器人的机器人末端法兰1-1上，双转子研磨抛光装置上有两个连接位置，顶端连接(a)和背部连接(b)，不同位置可以适应多种加工情况，图2顶端连接(a)的方式是机器人运动行程最大的一种连接方式。

实验表明，本发明可完成光学元件的研磨、抛光和高精度修形，因为使用的机器人具有相对结构简单、操控性能稳定、低廉、灵活，适合多工位加工，不用频繁的移动加工元件，提高了光学元件表面的面形和加工周期。

Claims (5)

1.一种配备机器人使用的双转子研磨抛光工具，其特征在于：包括机器人(1)、机器人末端法兰(1-1)和双转子研磨抛光工具头(2)，所述的双转子研磨抛光工具头(2)包括工具头连接固定法兰盘(2-1)、同步带轮(2-2)、角接触球轴承(2-3)、伺服电机(2-4)、伸缩气缸(2-5)、直线导轨(2-6)、燕尾槽滑台(2-7)、公转轴(2-8)、公转滑动支架(2-9)、自转消除法兰(2-10)、公转法兰连接座(2-11)、自转轴连接座(2-12)、自转轴承座(2-13)、自转轴(2-14)、抛光盘连接夹头(2-15)和研磨抛光盘(2-16)；

所述的双转子研磨抛光工具头(2)利用所述的工具头连接固定法兰盘(2-1)与机器人(1)的机器人末端法兰(1-1)采用M12圆柱头内六角螺丝固定；所述的研磨抛光盘(2-16)通过所述的抛光盘连接夹头(2-15)固定在所述的自转轴(2-14)的下端，通过接入压缩空气使所述的伸缩气缸(2-5)连接的自转消除法兰(2-10)紧压在所述的自转轴(2-14)上端的自转法兰处，使所述的研磨抛光盘(2-16)与被加工元件表面贴合，在通过调节外接气源的大小来调节加工时研磨抛光盘(2-16)对工件表面的压力，公转轴(2-8)与燕尾槽滑台(2-7)通过螺栓固定在燕尾槽滑台(2-7)的孔里，再通过所述的伺服电机(2-4)和同步带轮(2-2)驱动所述的公转轴(2-8)和自转轴(2-14)的旋转实现对加工元件表面进行研磨和抛光。

2.根据权利要求1所述的配合机器人使用的双转子研磨抛光工具，其特征在于，所述的工具头连接固定法兰盘(2-1)设计有两种连接固定方式：顶端连接(a)和背部连接(b)，可以根据加工台面高度选择与机器人末端法兰(1-1)不同的连接方式，使有效行程达到最大。

3.根据权利要求1所述的配合机器人使用的双转子研磨抛光工具，其特征在于，通过所述的燕尾槽滑台(2-7)和公转轴(2-8)的配合，将公转轴(2-8)通过螺栓固定在燕尾槽滑台(2-7)上，缩短了整个公转轴长度，使空间利用率达到最大，同时调节所述的燕尾槽滑台(2-7)滑块的相对位置，来调节公转的偏心量，达到更好的修形效果。

4.根据权利要求1所述的配合机器人使用的双转子研磨抛光工具，其特征在于，将压缩空气接入所述的伸缩气缸(2-5)内，再通过调压阀调节通入压缩空气大小达到不同的压力，从而对自转轴(2-14)产生不同的压力，压力传递到所述的研磨抛光盘(2-16)上，对元件进行材料去除，达到更好的修形效果。

5.根据权利要求1所述的配合机器人使用的双转子研磨抛光工具，其特征在于，使用所述的自转消除法兰(2-10)和伸缩气缸(2-5)紧压在自转轴(2-14)上端的法兰处，所述的自转轴(2-14)自转时，自转产生的扭力不会通过紧压产生的摩擦力传递到所述的伸缩气缸(2-5)上，会在伸缩气缸(2-5)的末端由自转消除法兰(2-10)抵消扭力，不会使所述的伸缩气缸(2-5)产生旋转，更好的保护伸缩气缸(2-5)的气密性和使用寿命。

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