CN206982384U - 一种机器人用砂带磨削单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人用砂带磨削单元，所述砂带摇摆机构布置在砂带闭环运动路径包裹的区域内，摇摆电动机座固定在电机基座板上，支架转轴***到转轴轴承座中，第三被动辊的两端装有轴承，在被动辊支架形成的U形结构中自由旋转；所述砂带张紧装置安装于砂带闭环路径包裹的区域内，气弹簧两端分别铰接与基座板和摆杆；所述气动自适应打磨掌机构固定于基座板上，打磨掌平台通过销轴与电机基座板铰接，打磨掌平台上固定有气缸，其缸体部分与打磨掌平台固连，活塞杆与打磨掌固连，打磨掌固定有导向轴并***与打磨掌平台固连的轴承套中。本实用新型减少机器人与磨削单元配合工作时的相互校正时间，大批量磨削作业时可以提高效率。

Description

一种机器人用砂带磨削单元

技术领域

本实用新型涉及砂带磨削和打磨技术领域，尤其涉及一种机器人用砂带磨削单元。

背景技术

在当今的打磨和抛光技术中，很多零件加工出来的毛坯需要熟练的工人进行手持打磨或者抛光，以去掉零件的表面的毛刺和工艺缺陷。当今中国人力成本上升快速。国家提出中国制造2025的发展纲领，因此打磨和抛光行业也急需部署自动化设备以应对行业逐渐升高的成本。目前，大部分打磨工作由人工完成，还没有普及机器人打磨和抛光技术。特别实在一些细分行业，如木基漆盒的打磨，没有现成的机器人化的工件磨削方案。

在专利CN 106514461 A中阐述了一种机器人用砂带打磨机，其中包括张紧轮设计和吸尘设计，并未涉及如何在砂带运转过程中如何周期性的控制砂带左右摆动的机构以及如何配合机器人实现打磨的机构。在专利CN203390697 U中给出了一种砂带摇摆机构，通过摇摆气缸控制被动辊子的转动，利用伸缩气缸控制摇摆装置的升降运动，但是该专利并没有给出如何使用该摇摆装置搭建砂带打磨***，也没有给出如何控制和调节砂带摇摆机构摆动幅度和摆动周期的说明。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种机器人用砂带磨削单元。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种机器人用砂带磨削单元，包括砂带摇摆机构、砂带张紧装置和气动自适应打磨掌机构，所述砂带摇摆机构布置在砂带闭环运动路径包裹的区域内，包括摇摆电机、电动机座、电机轴套、被动辊支架、第三被动辊、支架转轴、转轴轴承座，摇摆电动机座固定在电机基座板上，支架转轴***到转轴轴承座中，第三被动辊的两端装有轴承，在被动辊支架形成的U形结构中自由旋转；所述砂带张紧装置安装于砂带闭环路径包裹的区域内，包括第四被动辊、气弹簧、摆杆和摆杆手柄，气弹簧两端分别铰接与基座板和摆杆；所述气动自适应打磨掌机构固定于基座板上，包括铰接点轴承、调节杆、第一气弹簧、第二气弹簧、第三气弹簧和第四气弹簧组成支撑部分与打磨掌平台相铰接；打磨掌平台通过销轴与电机基座板铰接，打磨掌平台上固定有气缸，其缸体部分与打磨掌平台固连，活塞杆与打磨掌固连，打磨掌固定有导向轴并***与打磨掌平台固连的轴承套中。

优选的，电机轴套具有偏心轴结构，并能够***被动辊支架的I形槽中，并在I形槽中运动。

优选的，被动辊支架和第三被动辊可以随着支架转轴在转轴轴承座中摆动。

优选的，电机轴套的轴线与支架转轴的轴线平行。

优选的，打磨掌平台至少有两个气弹簧，例如第二气弹簧、第四气弹簧或第一气弹簧和第三气弹簧，分布在销轴两侧。

优选的，打磨掌至少有两个导向轴***到打磨掌平台的轴承套中。

优选的，打磨掌与气缸的活塞固连，在打磨时将运转的砂带压紧在被磨削工件的表面。

优选的，通过调节气弹簧在基座板上的铰接位置，来调节砂带张紧程度。

优选的，打磨掌上固定有水平仪。

本实用新型提出的一种与工业机器人配合工作使用的机器人用砂带磨削单元，配有砂带摇摆机构、砂带张紧机构和气动自适应打磨掌机构。砂带摇摆机构能够使得砂带完成连续运转中的左右周期往复摆动，保持打磨效果均匀；砂带张紧机构能保持恒力张紧状态保证砂带不脱落；气动打磨掌机构可以自适应的调整姿态以配合工件的磨削面，从而提高打磨质量，减少机器人与磨削单元配合工作时的相互校正时间，大批量磨削作业时可以提高效率；与工业机器人配合使用的这种砂带磨削单元能够减轻工人劳动强度，大批量生产降低成本，提高磨削和打磨效果。砂带摇摆机构进行周期性的摆动进而使得高速转动的砂带在辊子宽度的范围内周期性的左右摆动。砂带张紧机构可以提供相对稳定的张紧力进而保证砂带的张紧状态，使其不会在运动中从辊子上脱落，提高砂带磨削单元的工作稳定性。当打磨面与气动打磨掌的平面不平行时候，摇摆平台将放生角位移来拟补被打磨面和打磨掌平面的间隙，达到重合接触，进而增大磨削面积提高打磨效率和质量。

本实用新型一种机器人用砂带磨削单元可应用在金属零件、木基漆面零件的抛光打磨中，具有转速可调节，胀紧力可调节，砂带往复频率可调节的功能，可与其他自动化设备或机器人组合成自动磨削***，提高加工效率和加工效果。

附图说明

图1为本实用新型一种机器人用砂带磨削单元的组成和布置方式图。

图2为本实用新型一种机器人用砂带磨削单元的摇摆机构结构图。

图3为本实用新型一种机器人用砂带磨削单元偏心摇摆机构图。

图4为本实用新型一种机器人用砂带磨削单元的支撑机构和气动打磨掌结构图。

图5为本实用新型一种机器人用砂带磨削单元的气动自适应打磨掌机构图。

图6为本实用新型一种机器人用砂带磨削单元与工业机器人组成打磨***的配置图。

图7为本实用新型一种机器人用砂带磨削单元的外观图。

图8为本实用新型一种机器人用砂带磨削单元的实施例3的结构图。

图9为本实用新型一种机器人用砂带磨削单元的实施例4、5的结构图。

图中：1-交流电动机；2-基座板；3-主动辊；4-第一被动辊；5-第二被动辊；6-砂带张紧装置；7-砂带；8-砂带摇摆机构；9-气动自适应打磨掌机构；10-摇摆电机；11-电机座；12-电机轴套；13-被动辊支架；14-第三被动辊；15-支架转轴；16-转轴轴承座；17-偏心轴；18-气弹簧；19-摆杆手柄；20-摆杆；21-铰接点轴承；22-调节杆；23-第一气弹簧；24-第二气弹簧；25-第三气弹簧；26-打磨掌平台；27气缸；28-销轴；29-打磨掌；30-轴承套；31-导向轴；32-第四气弹簧；33-水平仪；34-第四被动辊；35-磨削单元侧门；36-磨削单元顶盖；37-驱动电机罩；38-被磨削工件；39-工业机器人。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施方式1：

参照图1，本实用新型所述的一种机器人用砂带磨削单元，主要用于机器人化的打磨***中，也可以用于更换传统砂带机，提高打磨质量。机器人用砂带磨削单元主要由固定在磨削电机基座板2上的交流电动机1通过皮带传动带动主动辊3运动。基座板2主要有铝合金板材和国标铝合金型材共同搭建而成，构成电机动机和整个磨削单元的基座，磨削单元可以其他生产线设备通过国标型材联接件进行快速的安装。主动辊3为铝芯包胶圆柱形状辊，其外表面开有螺旋形斜槽，螺旋斜槽沿圆柱表面周向均布，增加主动辊3与砂带之间的摩擦力。砂带7绕过第一被动辊4、第二被动辊5、第四被动辊34和第三被动辊14形成一个单独的闭环路径，在主动辊3的带动下进行闭环往复运动。第一被动辊4、第二被动辊5、第四被动辊34和第三被动辊14由铝合金制成，外表面压花内部为中空机构，两端装有轴承，铰接在基座板2上。在砂带形成的闭环区域中设置有砂带摇摆机构8、砂带张紧装置6和气动自适应打磨掌机构9。

进一步的，砂带摇摆机构8中的第三被动辊14与砂带7接触，在摇摆电机10的带动下第三被动辊14进行周期性的往复摆动进而带动砂带7在第三被动辊14的外表面上往复移动。

具体砂带摇摆机构请参见说明书附图2与附图3：砂带摇摆机构6由摇摆电机10、电机座11、电机轴套12、被动辊支架13、第三被动辊14、支架转轴15、转轴轴承座16组成。

具体为，摇摆电机10通过螺栓固定在电机座11上，电机座11固定在基座板2上；电机轴套12通过键和顶丝连接固定于摇摆电机10的输出轴上。电机轴轴套12上具有偏心轴结构，偏心轴17轴线与摇摆电机10的轴线平行并在结构上具有一个距离d（d大于0），并且偏心轴17***被动辊支架13的I字型凹槽内（凹槽的公称宽度也为d，公差为正公差）。支架转轴15固定在被动辊支架13上形成一个整体构件，支架转轴15与固定在电机座11上的转轴轴承座16相配合，支架转轴15可以在转轴轴承座16中转动。第三被动辊14的两端装有轴承，能够在被动辊支架13形成的U形结构中自由旋转。当摇摆电机10旋转时，电机轴套12随着摇摆电机10的输出轴旋转，电机轴套12上的偏心轴17绕着摇摆电机10输出轴公转，并拨动被动辊支架13的凹槽摆动，进而第三被动辊14进行摆动。

参照图4，进一步的在砂带摇摆机构8基础上，布置砂带张紧装置6可以有效的弥补引入摆动机构后第三被动辊14的运动而引起的砂带在宽度方向摆动而导致闭环运动长度的变化。为了解决这个问题，砂带张紧装置6由第四被动辊34，气弹簧18，摆杆20和摆杆手柄19组成。

其原理为比第四被动辊34宽度略宽的摆杆20与基座板2通过轴承铰接，摆杆手柄19固定在摆杆20上。第四被动辊34可以在摆杆20上自由转动。气弹簧18的一端固定在砂带机基座上，另一端与摆杆20铰接。铰接点的位置在第四被动辊34与摆杆20、基座板2的铰接点之间，气弹簧18的弹力使第四被动辊34将砂带7撑紧，并且张紧力近乎于恒定，这样能够保证砂带运行过程中的平稳。操作人员可以通过摆杆手柄19压缩气弹簧18使第四被动辊34与砂带7之间松脱，进而砂带7不再处于绷紧状态，可以将砂带轻易移除，方便砂带7的更换。

砂带磨削单元具有砂带摇摆机构8和砂带张紧装置6以后，砂带在交流电动机1的带动下沿着第一被动辊4、第二被动辊5、第四被动辊34、第三被动辊14和主动辊3形成的闭环路径旋转运动。在砂带摇摆机构8的电机的作用下，第三被动辊14可以通过偏心轴17驱动被动辊支架13和第三被动辊14进行周期性的往复摆动，进而驱动高速旋转的砂带在第三被动辊14的宽度方向上进行周期性的往复移动。砂带张紧装置6可以恒力将砂带从内向外撑紧可以保持运行过程中的稳定并不易脱落，另外张紧的砂带也如不容易在打磨过程中发生跳动而影响打磨质量。

气动自适应打磨掌机构9主要由铰接点轴承21、调节杆22以及第一气弹簧23、第二气弹簧24、第三气弹簧25和第四气弹簧32组成支撑部分与打磨掌平台26相铰接。打磨掌平台26通过销轴28与基座板2相铰接。打磨掌平台26上固定有气缸27，其缸体部分与打磨掌平台26固连，活塞杆与打磨掌29固连，打磨掌29上同时固定有四个导向轴31并***与打磨掌平台固连的轴承套30中，气缸27的气源由供气***提供。气动自适应打磨掌机构是通过预先调节调节杆22的位置来调整四个气弹簧的相对长短位置进而确定打磨掌平台26的初始位置。当准备打磨时，气缸27进气将活塞和打磨掌29顶出，顶出后的打磨掌29可以将运动的砂带压在被打磨面上上进行磨削作业。打磨掌29上的导向轴31与打磨掌平台26的轴套可以保证打磨掌29与打磨掌平台26保证平行。打磨掌上装有水平仪33可以显示打磨掌平台的倾斜程度。

气动自适应打磨掌机构9与工业机器人9配合工作参照图5，预先调整好位置的打磨掌平台26，打磨掌29被气缸27顶出将砂带7压紧在被磨削工件38上面，当工业机器人39夹持被磨削工件38没有以竖直的姿态接近砂带和打磨掌29时，由于启始的接触为尖点接触，该尖部接触的的反作用力会使打磨掌29和打磨掌平台26产生旋转进一直到打磨掌29在销轴28另一侧的部分也能够与被打磨面发生接触，这时打磨掌平台26与打磨掌29的位姿完成调整与被打磨面完全接触，完成打磨接触的自适应调整过程。打磨过程保证工业机器人39将被磨削工件38按在打磨掌29和砂带7上一段时间，完成规定的磨削任务。

参照图6，在图5机构的基础上加装磨削单元侧门35和磨削单元顶盖36将磨削单元与砂带封起。并在基座板2的下端安装有驱动电机罩37，其开口端为喇叭形开口，打磨过程中产生的灰尘将通过除尘管道进行收集，保持磨削区域的空气洁净。磨削单元侧门35，磨削单元顶盖36和驱动电机罩37可以将砂带的运行路径很好的封闭，防止其他粉尘外溢到空气中。

实际应用中，可以根据工业机器人的实际尺寸将磨削单元放置在机器人周围与工业机器人39配合工作进行零件的自动化磨削工作，组成机器人化的打磨***。

参照图7，一种机器人用砂带磨削单元，其前部是砂带7的打磨区域，砂带摇摆机构8、砂带张紧装置6和气动自适应打磨掌机构9都被磨削单元侧门35、磨削单元顶盖36与驱动电机罩37封闭。电机1在电机罩37中，用以防止灰尘进入电机转子。打磨单元可以通过基座2的国标铝合金型材固定在机器人39周围。

实施方式2：

对于自适应气动打磨掌机构9实施方式，上面实施方式中使用四个气弹簧对打磨掌平台26进行倾斜角度调节。实际中也可以只用到第一气弹簧23和第三气弹簧25。或者多个气弹簧并且使得气弹簧分布在销轴28两侧，都能够达到调整打磨掌平台26倾斜角的目的。

实施方式3：

与工业机器人组成自动化打磨***，砂带磨削单元的的姿态在图6总是竖直放置的姿态。其他实施方式还将包括，以工业机器人的安装基座为圆心，建立极坐标，砂带磨削单元可以放置在工业机器人39的上、下、前、后、左、右的各个方向。与机器人组成打磨***，并且磨削单元在机器人手臂的可达范围内。砂带与被打磨面的关系也不限于图6中的状态。亦可以磨削单元水平或者以一定角度倾斜放置，见图8。

实施方式4：

参照图9，对于实施方式1中使用的第一气弹簧23、第二气弹簧24、第三气弹簧25和第四气弹簧32，可以使用具有空腔结构外壳41、活塞杆42和在外壳41的中空腔内放置的弹性部件43组成的弹性伸缩杆代替。其他组成方式与实施方式1相同。

实施方式5：

参照图9，对于实施方式1中使用的第一气弹簧23、第二气弹簧24、第三气弹簧25和第四气弹簧32，可以使用具有空腔结构外壳41、活塞杆42和在活塞杆42上套装的弹性部件43组成的弹性伸缩杆代替。其他组成方式与实施方式1相同。

实施方式6：

对于实施方式1中使用的第一气弹簧23、第二气弹簧24、第三气弹簧25和第四气弹簧32，可以使用拉伸弹簧与实施方式1中的关节轴承21连接。其他组成方式与实施方式1相同。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种机器人用砂带磨削单元，包括砂带摇摆机构(8)、砂带张紧装置(6)和气动自适应打磨掌机构(9)，其特征在于，所述砂带摇摆机构(8)布置在砂带闭环运动路径包裹的区域内，包括摇摆电机(10)、电动机座(11)、电机轴套(12)、被动辊支架(13)、第三被动辊(14)、支架转轴(15)、转轴轴承座(16)，摇摆电动机座(11)固定在电机基座板(2)上，支架转轴(15)***到转轴轴承座(16)中，第三被动辊(14)的两端装有轴承，在被动辊支架(13)形成的U形结构中自由旋转；所述砂带张紧装置(6)安装于砂带闭环路径包裹的区域内，包括第四被动辊(34)、气弹簧(18)、摆杆(20)和摆杆手柄(19)，气弹簧(18)两端分别铰接与基座板(2)和摆杆(20)；所述气动自适应打磨掌机构(9)固定于基座板(2)上，包括铰接点轴承(21)、调节杆(22)、第一气弹簧(23)、第二气弹簧(24)、第三气弹簧(25)和第四气弹簧(32)组成支撑部分与打磨掌平台(26)相铰接；打磨掌平台(26)通过销轴(28)与电机基座板(2)铰接，打磨掌平台(26)上固定有气缸(27)，其缸体部分与打磨掌平台(26)固连，活塞杆与打磨掌(29)固连，打磨掌(29)固定有导向轴(31)并***与打磨掌平台(26)固连的轴承套(30)中。

2.根据权利要求1所述的一种机器人用砂带磨削单元，其特征在于，电机轴套(12)具有偏心轴(17)结构，并能够***被动辊支架(13)的I形槽中，并在I形槽中运动。

3.根据权利要求1所述的一种机器人用砂带磨削单元，其特征 在于，被动辊支架(13)和第三被动辊(14)可以随着支架转轴(15)在转轴轴承座(16)中摆动。

4.根据权利要求1所述的一种机器人用砂带磨削单元，其特征在于，电机轴套(12)的轴线与支架转轴(15)的轴线平行。

5.根据权利要求1所述的一种机器人用砂带磨削单元，其特征在于，打磨掌(29)至少有两个导向轴(31)***到打磨掌平台的轴承套(30)中。

6.根据权利要求1所述的一种机器人用砂带磨削单元，其特征在于，打磨掌(29)与气缸(27)的活塞固连，在打磨时将运转的砂带(7)压紧在被磨削工件(39)的表面。

7.根据权利要求1所述的一种机器人用砂带磨削单元，其特征在于，通过调节气弹簧(18)在基座板(2)上的铰接位置，来调节砂带张紧程度。

8.根据权利要求1所述的一种机器人用砂带磨削单元，其特征在于，打磨掌(29)上固定有水平仪(33)。