本發(fā)明涉及一種用于固定磨頭的機(jī)械零件，尤其涉及一種機(jī)器人用柔剛兩性磨頭二維浮動固定裝置。

背景技術(shù)：

磨床(grinder,grinding machine)是利用磨具對工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床。大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進(jìn)行磨削加工，少數(shù)的是使用油石、砂帶等其他磨具和游離磨料進(jìn)行加工，如珩磨機(jī)、超精加工機(jī)床、砂帶磨床、研磨機(jī)和拋光機(jī)等。

而隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對加工的精密度要求越來越高，主要體現(xiàn)在兩方面：一方面，零件的形狀越來越復(fù)雜，針對異形零件的打磨，對打磨工藝要求較高；另一方面，零件的尺寸精度要求越來越高，要打磨的厚度，需要精確控制。為了解決上述技術(shù)問題，高精度磨床不僅需要使用多種形狀和尺寸的磨刀，而且需要對刀頭的動作進(jìn)行精確控制。

現(xiàn)有技術(shù)中，磨頭的固定裝置均為剛性的，通過在多維坐標(biāo)中移動磨頭，實現(xiàn)對零件的全方位打磨。例如，申請?zhí)枮椤癈N201320046029.4”、申請日為“2013.01.28”、實用新型名稱為“粗磨磨頭固定裝置”的在先申請專利，公開了一種磨頭固定裝置：

該粗磨磨頭固定裝置包括連接板、第一夾緊板、第二夾緊板以及若干固定元件。

所述第一夾緊板和第二夾緊板分別位于粗磨磨頭的手柄件的上下方。所述第一夾緊板包括一個設(shè)有圓柱狀凹陷的第一磨頭緊固件和第一手柄緊固件，所述第二夾緊板包括一個U型的第二磨頭緊固件和第二手柄緊固件。所述設(shè)有圓柱狀凹陷的第一磨頭緊固件，凹陷的內(nèi)直徑與所述第一連接部的某一位置的直徑相等，所述某一位置為第一連接部上與凹陷深度所對應(yīng)的位置，即第一連接部與凹陷咬合時的位置。

U型的第二磨頭緊固件，其U型的圓弧半徑和連接件的第二連接部半徑大小吻合，該U型圓弧嵌套在第二連接部之外。所述第一手柄緊固件和第二手柄緊固件均開設(shè)有與手柄件半徑相等的半圓形凹槽，所述兩道凹槽和分別從上下兩個方向與手柄件咬合。通過上述各部位的咬合，能防止粗磨磨頭沿軸心位置移動和旋轉(zhuǎn)，可使粗磨磨頭牢牢固定在兩個夾緊板之間。

采用定位式固定方式，不易松動，能夠很好地滿足五軸拋光機(jī)在加工過程中磨頭運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、靈活、不脫落、不震動的要求；無需重復(fù)對刀，節(jié)省時間，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。

但是，該粗磨磨頭固定裝置調(diào)整角度不夠精密，無法做到小范圍內(nèi)任意角度的調(diào)整，不利于異形件的加工；而且，調(diào)整角度的動作不夠靈活，加工效率較低。

而且，隨著工業(yè)自動化程度的不斷深入，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，柔性主軸在工業(yè)品零件的磨、切及拋光方面也逐步有深入的應(yīng)用。但目前現(xiàn)有的，與工業(yè)機(jī)器人配套應(yīng)用的動力主軸，一則使用傳統(tǒng)的剛性安裝結(jié)構(gòu)，另則使用附加被動順從裝置安裝(簡稱柔性主軸)。

然而在實際使用過程中，根據(jù)不同的工況，會要求剛性主軸和柔性主軸交替應(yīng)用。而為避免干涉，給機(jī)器人更大的活動空間，手腕上一般只抓取一個主軸，要滿足這兩種工況，這樣勢必增加生產(chǎn)工序，延長生產(chǎn)節(jié)拍，降低生產(chǎn)效率，浪費(fèi)工廠車間的資源。

因此，市場急需一種能將主軸在剛性和柔性結(jié)構(gòu)任意切換，與自動化設(shè)備(如機(jī)器人)做配套的一種動力裝置結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種通過氣壓活塞方式固定磨頭，通過調(diào)整活塞的伸出的長度，能夠?qū)崿F(xiàn)在一定給范圍內(nèi)任意調(diào)整磨頭傾斜角度的磨頭固定裝置，該磨頭固定裝置固定的主軸在剛性和柔性結(jié)構(gòu)任意切換。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種機(jī)器人用柔剛兩性磨頭二維浮動固定裝置，包括：

殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)有一個容置腔，所述容置腔的內(nèi)部的第一面上設(shè)有多個第一安裝腔，所述容置腔的內(nèi)部與第一面相對的第二面上設(shè)有多個第二安裝腔，且第一安裝腔與第二安裝腔一一對應(yīng)且軸線相互重合；

多個伸縮件，多個伸縮件分為第一組伸縮件和第二組伸縮件，所述第一組伸縮件一一對應(yīng)的方式安裝在第一安裝腔內(nèi)，第二組伸縮件以一一對應(yīng)的方式安裝在第二安裝腔內(nèi)；

連接件，所述連接件的一側(cè)容置在容置腔內(nèi)，且該側(cè)被第一組伸縮件和第二組伸縮件夾持固定；所述連接件的另一側(cè)從容置腔中探出，用于連接磨頭；

控制裝置，所述控制裝置與伸縮件控制連接，以分別獨(dú)立控制多個伸縮件在各自的安裝腔內(nèi)做向外的伸長動作或者向內(nèi)的縮短動作。

進(jìn)一步的，所述殼體的容置腔的上設(shè)有多條導(dǎo)向滑道，所述導(dǎo)向滑道內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向滾球；所述連接件位于容置腔的一側(cè)設(shè)有弧形邊緣，所述弧形邊緣抵在導(dǎo)向滾球上以對連接件的轉(zhuǎn)動起到導(dǎo)向作用。

進(jìn)一步的，所述殼體上設(shè)有萬向定位套，所述萬向定位套的端部設(shè)有球面；所述連接件位于容置腔的一側(cè)設(shè)有形狀與萬向定位套適配的定位槽，所述萬向定位套容置在定位槽內(nèi)且萬向定位套可在定位槽內(nèi)轉(zhuǎn)動。

進(jìn)一步的，所述連接件為連接法蘭，所述連接法蘭包括板狀部和筒狀部，所述筒狀部垂直連接在板狀部上；

所述板狀部安裝在容置腔內(nèi)，第一組伸縮件和第二組伸縮件分別抵在板狀部兩側(cè)實現(xiàn)夾持固定，所述筒狀部上設(shè)有用于固定磨頭主軸的安裝位；

所述定位槽位于板狀部的中央處；所述弧形邊緣分別位于板狀部的兩側(cè)。

進(jìn)一步的，所述第一安裝腔和第二安裝腔均呈環(huán)形且等間距的分布在容置腔的內(nèi)部；多條導(dǎo)向滑道是以中心對稱的方式的分布在容置腔的內(nèi)部。

進(jìn)一步的，所述伸縮件為氣壓驅(qū)動裝置或者油壓驅(qū)動裝置。

進(jìn)一步的，所述伸縮件為氣缸組件，所述氣缸組件包括缸體和活塞，所述活塞容置固定在第一安裝腔或第二安裝腔內(nèi)，所述活塞容置在缸體內(nèi)；

所述容置腔內(nèi)設(shè)有多條氣路通道，所述氣路通道的一端與高壓氣體發(fā)生裝置連接，另一端與缸體連通；

所述控制裝置與高壓氣體發(fā)生裝置控制連接。

進(jìn)一步的，所述缸體和活塞之間設(shè)有無油軸承。

進(jìn)一步的，所述活塞與連接件作用的一端為球面。

進(jìn)一步的，該機(jī)器人用柔剛兩性磨頭二維浮動固定裝置還包括能夠監(jiān)測主軸受力狀況的力反饋器件，所述力反饋器件與控制裝置電連接，使控制裝置能夠根據(jù)力反饋器件監(jiān)測的信息，通過控制伸縮件來調(diào)整對連接件的夾持力。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的機(jī)器人用柔剛兩性磨頭二維浮動固定裝置，由連接件固定磨頭的主軸，連接件的第一端被多個組氣缸組件夾持固定在容置腔。通過控制氣壓，能夠?qū)崿F(xiàn)柔性定位和剛性定位：

氣壓大時，氣缸組件的夾持力大，連接件不會發(fā)生擺動，此時為剛性定位；控制裝置通過控制不同組氣缸組件的伸縮長度即可調(diào)整連接件的傾斜角度，最終調(diào)整固定在連接件第二端的磨頭主軸的傾斜角度，將磨頭傾斜角度的控制轉(zhuǎn)化為對組氣缸組件伸縮長度的控制，降低了控制難度，有利于實現(xiàn)精確控制；而且能夠?qū)崿F(xiàn)一定范圍內(nèi)，任意角度的調(diào)整，大幅提高而加工精度，尤其適用于異形件的打磨。

氣壓小時，氣缸組件內(nèi)的氣體能夠被進(jìn)一步壓縮，氣缸組件能夠在一定范圍內(nèi)伸縮，此時為柔性定位，連接件能夠在一定范圍內(nèi)發(fā)生擺動；特別適用被動順從毛刺清理。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的第一實施例提供機(jī)器人用柔剛兩性磨頭二維浮動固定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

1-殼體； 2-氣缸組件； 3-連接件；

4-導(dǎo)向滾球； 11-容置腔； 12-導(dǎo)向滑道；

13-萬向定位套； 21-缸體； 22-活塞；

31-板狀部； 32-筒狀部； 311-弧形邊緣；

321-安裝位。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

實施例一

圖1為本發(fā)明的第一實施例提供機(jī)器人用柔剛兩性磨頭二維浮動固定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

參閱圖1，本發(fā)明提供一種機(jī)器人用柔剛兩性磨頭二維浮動固定裝置，包括殼體1、多個氣缸組件2、控制裝置以及連接件3。

殼體1內(nèi)設(shè)有一個容置腔11，所述容置腔11的內(nèi)部的第一面上設(shè)有多個第一安裝腔，所述容置腔11的內(nèi)部與第一面相對的第二面上設(shè)有多個第二安裝腔，且第一安裝腔與第二安裝腔一一對應(yīng)且軸線相互重合；第一安裝腔和第二安裝腔用于安裝氣缸組件2。

多個氣缸組件2分為第一組氣缸組件和第二組氣缸組件，所述第一組氣缸組件一對應(yīng)的方式安裝在第一安裝腔內(nèi)，第二組氣缸組件以一一對應(yīng)的方式安裝在第二安裝腔內(nèi)。

所述氣缸組件2包括缸體21和活塞22，所述活塞22容置固定在第一安裝腔或第二安裝腔內(nèi)，所述活塞22容置在缸體21內(nèi)。所述容置腔11內(nèi)設(shè)有多條氣路通道，所述氣路通道的一端與高壓氣源連接，另一端與缸體21連通。

連接件3為連接法蘭，連接法蘭包括板狀部31和筒狀部32，所述筒狀部32垂直連接在板狀部31上。所述板狀部31安裝在容置腔11內(nèi)，第一氣缸組件2和第二組氣缸組件分別抵在板狀部31兩側(cè)實現(xiàn)夾持固定。

具體來說，所述第一安裝腔和第二安裝腔均呈環(huán)形且等間距的分布在容置腔11的內(nèi)部，使第一氣缸組件2和第二氣缸組件2能夠均勻的作用在連接件3上，使連接件3傾斜角度穩(wěn)定，無論以何傾斜角度工作，都能為磨頭提供較穩(wěn)定的支持力。

所述筒狀部32從容置腔11中探出，筒狀部32上設(shè)有安裝位321，磨頭連接在磨頭主軸上，磨頭主軸固定在安裝位321上。

采用上述結(jié)構(gòu)連接法蘭作為連接件3，不僅能夠快速便捷的安裝磨頭主軸，而且，具有結(jié)構(gòu)簡單，易于生產(chǎn)，加工成本低的優(yōu)點(diǎn)。

當(dāng)然，這僅是本發(fā)明的一個具體實施例，本發(fā)明的連接件3的具體結(jié)構(gòu)并不局限于此，也可為其他結(jié)構(gòu)，只要連接件3的一端能被第一組氣缸組件和第二組氣缸組件夾持，另一端能夠連接磨頭主軸，或者直接連接磨頭即可。

所述控制裝置與氣缸組件2控制連接，以分別獨(dú)立控制多個氣缸組件2在各自的安裝腔內(nèi)做向外的伸長動作或者向內(nèi)的縮短動作。

在本實施例中，控制裝置包括主控制模塊和多個控制開關(guān)，多個控制開關(guān)控制高壓氣源與每條氣路通道的開閉，主控制模塊用于接收控制指令，根據(jù)控制指令統(tǒng)一控制多個控制開關(guān)。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的機(jī)器人用柔剛兩性磨頭二維浮動固定裝置，由連接件3固定磨頭的主軸，連接件3的第一端被多個組氣缸組件2夾持固定在容置腔11。通過控制氣壓，能夠?qū)崿F(xiàn)柔性定位和剛性定位：

當(dāng)需要主軸實現(xiàn)剛性應(yīng)用時，氣缸組件2的氣壓調(diào)到最大，氣缸組件2的夾持力大，連接件3不會發(fā)生擺動，實現(xiàn)剛性定位；保持主軸到常規(guī)中軸線位。標(biāo)準(zhǔn)氣缸控制定位動作，使主軸始終保持在中軸線固定。并能提供相當(dāng)?shù)膭傂怨潭ā＿@樣限制了主軸的旋轉(zhuǎn)和軸向的自由度。并提供了完全支撐。

氣壓小時，當(dāng)需要主軸實現(xiàn)柔性應(yīng)用時，氣缸組件2的氣壓較小，氣缸組件2內(nèi)的氣體能夠被進(jìn)一步壓縮，氣缸組件2能夠在一定范圍內(nèi)伸縮，此時為柔性定位，連接件3能夠在一定范圍內(nèi)發(fā)生擺動；主軸實現(xiàn)被動順從，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)可控。

機(jī)器人在利用該裝置中固定磨頭，進(jìn)行打磨時，磨切過程中，磨頭主要受徑向和軸向兩個方向的力，在主軸實現(xiàn)柔性應(yīng)用時，可以在二維浮動，貼合實際需求。

控制裝置通過控制不同組氣缸組件2的伸縮長度即可調(diào)整連接件3的傾斜角度，最終調(diào)整固定在連接件3第二端的磨頭主軸的傾斜角度，將磨頭傾斜角度的控制轉(zhuǎn)化為對組氣缸組件2伸縮長度的控制，降低了控制難度，有利于實現(xiàn)精確控制；能夠?qū)崿F(xiàn)一定范圍內(nèi)，任意角度的調(diào)整，大幅提高而加工精度，尤其適用于異形件的打磨。

此外，還具有結(jié)構(gòu)簡單，控制便捷，動作流暢的優(yōu)點(diǎn)。

具體來說，機(jī)器人能夠利用該柔剛兩性磨頭二維浮動固定裝置完成更多的工作；能清理不同部件的毛刺，尤其適用于不規(guī)則零件一致的毛刺清理效果，允許隨零件輪廓不規(guī)則徑向提供±8mm位移補(bǔ)償；比人工操作更多的一致性和可靠性；讓客戶更滿意的加工效果。

可通過調(diào)節(jié)氣壓，調(diào)節(jié)的恒量順從力，實現(xiàn)清理不同零件需要的不同順從；氣體控制順從力是恒定的、不改變、不變形。

該柔剛兩性磨頭二維浮動固定裝置安裝磨頭后，能夠自動清理毛刺，減少工作人員數(shù)量，降低人力成本；同時增加工作安全性，讓工作人員遠(yuǎn)離有害的工作環(huán)境；由于無需主動調(diào)整磨刀固定角度，因此工作不間斷工作，維護(hù)量少，減少工作的循環(huán)時間，增加機(jī)器人的生產(chǎn)效率；由于加工精度高，減少廢品和重復(fù)工作，降低了生產(chǎn)成本。

在本實施例中，殼體1的容置腔11的上設(shè)有多條導(dǎo)向滑道12，所述導(dǎo)向滑道12內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向滾球4；所述連接件3位于容置腔11的一側(cè)設(shè)有弧形邊緣311，即所述弧形邊緣311分別位于板狀部31的兩側(cè)，所述弧形邊緣311抵在導(dǎo)向滾球4上以對連接件3的轉(zhuǎn)動起到導(dǎo)向作用。

導(dǎo)向滾球4填充連接件3的板狀部31與容置腔11之間的縫隙，一方面對連接件3起到一定的限位作用，另一方面，弧形邊緣311可沿著導(dǎo)向滾球4相對轉(zhuǎn)動，又能夠起到導(dǎo)向左右。

具體來說，導(dǎo)向滑道12以中心對稱的方式的分布在容置腔11的內(nèi)部，使導(dǎo)向滾球4能夠保證在多個方向上均勻的作用于板狀部31的側(cè)面，使連接件3在各個方向上均不會發(fā)生晃動。

除了導(dǎo)向滑道12和導(dǎo)向滾球4的組合之外，本實施例提供的機(jī)器人用柔剛兩性磨頭二維浮動固定裝置還設(shè)置了萬向定位套13和定位槽組合：殼體1上設(shè)有萬向定位套13，所述萬向定位套13位于容置腔11的內(nèi)部，萬向定位套13為容置腔11的內(nèi)壁向一側(cè)凸出的凸起，凸起的側(cè)面為光滑的球面。

所述連接件3位于容置腔11的一側(cè)設(shè)有形狀與萬向定位套13適配的定位槽，具體來說，定位槽位于板狀部31的中央處，所述萬向定位套13安插并容置在定位槽內(nèi)，萬向定位套13可在定位槽內(nèi)轉(zhuǎn)動。

萬向定位套13和定位槽的配合連接，具有兩個作用：第一，快速實現(xiàn)磨頭主軸的定位，解決現(xiàn)有技術(shù)中的機(jī)器需要反復(fù)調(diào)整，才可到達(dá)設(shè)定起始位；第二，起到導(dǎo)向作用，在調(diào)整磨頭主軸角度的過程中，保持連接件3動作流暢且平穩(wěn)，避免大幅晃動。

在本實施例中，所述缸體21和活塞22之間設(shè)有無油軸承。無油軸承和活塞22通過精準(zhǔn)的尺寸配合，實現(xiàn)密封連接，無需設(shè)置密封圈，避免密封圈老化造成密封效果變差，進(jìn)而影響控制精度，使設(shè)備的工作更加可靠。

在本實施例中，所述活塞22與連接件3的板狀部31接觸的一端為球面。由于連接件3會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，球狀的活塞22端部能夠，在連接件3的任意傾斜角度下，為連接件3的板狀部31提供支持力。

實施例二

本發(fā)明提供一種機(jī)器人用柔剛兩性磨頭二維浮動固定裝置，包括殼體、多個液壓油缸、控制裝置、連接件以及力反饋器件。

殼體內(nèi)設(shè)有一個容置腔，所述容置腔的內(nèi)部的第一面上設(shè)有多個第一安裝腔，所述容置腔的內(nèi)部與第一面相對的第二面上設(shè)有多個第二安裝腔，且第一安裝腔與第二安裝腔一一對應(yīng)且軸線相互重合；

多個伸縮件分為兩組液壓油缸，所述第一組液壓油缸安裝在第一安裝腔內(nèi)，第二組液壓油缸安裝在第二安裝腔內(nèi)；

所述連接件的一側(cè)容置在容置腔內(nèi)，且該側(cè)被兩組液壓油缸夾持固定；所述連接件的另一側(cè)從容置腔中探出，用于連接磨頭；

所述控制裝置與液壓油缸控制連接，以分別獨(dú)立控制多個液壓油缸在各自的安裝腔內(nèi)做向外的伸長動作或者向內(nèi)的縮短動作。

所述力反饋器件用于監(jiān)測主軸受力狀況的力反饋器件，所述力反饋器件與控制裝置電連接，使控制裝置能夠根據(jù)力反饋器件監(jiān)測的信息，通過控制液壓油缸來調(diào)整對連接件的夾持力。

設(shè)置了力反饋器件，不僅能夠分別控制各伸縮件的伸縮長度，來調(diào)整傾斜角度；還能夠調(diào)整夾持強(qiáng)度，例如在打磨形狀形狀，材質(zhì)不同的零件時，其磨頭傾斜角度相同，但是磨頭所需的夾持力不同，根據(jù)力反饋器件監(jiān)測的信息，即能夠通過控制裝置成比例的調(diào)大氣缸組件的氣壓即可增大夾持力。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。