本發(fā)明屬于曲面類工件加工技術(shù)，尤其是涉及一種曲面類工件柔順打磨串并聯(lián)型機(jī)器人工藝平臺。

背景技術(shù)：

風(fēng)電葉片或高鐵頭車車體此類曲面工件在上膩子和噴涂工藝這兩道工藝前要進(jìn)行表面的多道打磨，打磨的效果在很大程度上決定了后續(xù)噴涂的好壞。目前，對于此類工件的打磨全部由人工完成，惡劣的粉塵環(huán)境危害人體健康而且加工費(fèi)力效率低下。在實現(xiàn)自動化打磨過程中，為驗證不同材料的工件、不同打磨工具及不同工藝參數(shù)的最終打磨效果，常常采用重載的六軸工業(yè)機(jī)器人配合大型移動導(dǎo)軌，并在機(jī)器人末端執(zhí)行器安裝專用的打磨工具，這種方案設(shè)備昂貴、開發(fā)周期長，并且不能采集磨削正壓力實現(xiàn)恒力自主柔順打磨。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種曲面類工件柔順打磨串并聯(lián)型機(jī)器人工藝平臺，以解決現(xiàn)有技術(shù)中曲面類工件存在的打磨效率低和打磨的均勻一致性差的問題。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種曲面類工件柔順打磨串并聯(lián)型機(jī)器人工藝平臺，其包括打磨平臺、工件裝夾平臺、移動滑臺、柔順打磨調(diào)整組件、打磨頭組件和控制臺，所述工件裝夾平臺設(shè)置于所述打磨平臺上，所述移動滑臺設(shè)置于所述工件裝夾平臺的上方，所述移動滑臺包括龍門式桁架、X軸驅(qū)動系統(tǒng)、Y軸驅(qū)動系統(tǒng)和Z軸驅(qū)動系統(tǒng)，所述X軸驅(qū)動系統(tǒng)、Y軸驅(qū)動系統(tǒng)、Z軸驅(qū)動系統(tǒng)相互正交，組成串聯(lián)的用于實現(xiàn)打磨頭組件長行程的位置移動的滑動平臺，所述柔順打磨調(diào)整組件包括上固定平臺和下轉(zhuǎn)動平臺，所述上固定平臺和下轉(zhuǎn)動平臺之間連接有呈圓周均勻分布的A軸線性驅(qū)動系統(tǒng)、B軸線性驅(qū)動系統(tǒng)和C軸線性驅(qū)動系統(tǒng)，組成用于實現(xiàn)打磨頭組件短行程姿態(tài)調(diào)整的并聯(lián)驅(qū)動，所述打磨頭組件安裝于下轉(zhuǎn)動平臺的底面，且兩者之間設(shè)置有用于打磨力反饋和閉環(huán)控制的壓力傳感器。

特別地，所述X軸驅(qū)動系統(tǒng)包括X軸伺服電機(jī)和X軸直線模組，所述Y軸驅(qū)動系統(tǒng)通過橫跨安裝板與X軸驅(qū)動系統(tǒng)連接，其包括設(shè)置于橫跨安裝板上的Y軸伺服電機(jī)和Y軸直線模組，所述Z軸驅(qū)動系統(tǒng)通過YZ軸轉(zhuǎn)接板豎直安裝在Y軸驅(qū)動系統(tǒng)上，其包括Z軸伺服電機(jī)和Z軸直線模組。

特別地，所述A軸線性驅(qū)動系統(tǒng)、B軸線性驅(qū)動系統(tǒng)和C軸線性驅(qū)動系統(tǒng)均包括一電動缸，所述電動缸與上固定平臺通過鉸鏈轉(zhuǎn)動連接，所述電動缸的推桿與缸體通過滾珠絲桿連接，所述下轉(zhuǎn)動平臺與電動缸通過球鉸連接，A、B、C三軸線性驅(qū)動系統(tǒng)呈圓周均勻分布組成3-RPS并聯(lián)柔順裝置，實現(xiàn)短行程的姿態(tài)調(diào)整。

特別地，所述X軸驅(qū)動系統(tǒng)、Y軸驅(qū)動系統(tǒng)和Z軸驅(qū)動系統(tǒng)均采用伺服電機(jī)連接滾珠絲桿的傳動方式驅(qū)動，所述龍門式桁架的兩側(cè)分別設(shè)置有主動平行導(dǎo)軌和從動平行導(dǎo)軌，所述X軸伺服電機(jī)和X軸直線模組安裝于主動平行導(dǎo)軌上，所述橫跨安裝板實現(xiàn)X軸直線模組與從動平行導(dǎo)軌的同步運(yùn)動。

特別地，所述A軸線性驅(qū)動系統(tǒng)、B軸線性驅(qū)動系統(tǒng)和C軸線性驅(qū)動系統(tǒng)均采用伺服電機(jī)連接減速齒輪，所述減速齒輪連接滾珠絲桿的傳動方式驅(qū)動。

特別地，所述壓力傳感器采用一維壓力傳感器，所述一維壓力傳感器與下轉(zhuǎn)動平臺及打磨頭組件的前端均采用螺栓連接，所述一維壓力傳感器接入控制臺中運(yùn)動控制器的模擬量輸入口，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換形成閉環(huán)控制，通過對3-RPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位姿反解，實時規(guī)劃A、B、C三軸電機(jī)輸出，調(diào)整沿加工表面法向的移動，從而實現(xiàn)打磨進(jìn)給方向的主動柔順退讓。

特別地，所述打磨頭組件包括驅(qū)動裝置和打磨頭，所述打磨頭采用千葉輪砂布作為打磨工具，所述驅(qū)動裝置包括伺服電機(jī)和減速機(jī)，所述減速機(jī)采用齒輪減速機(jī)，所述減速機(jī)的輸出軸上開設(shè)有用于嵌入砂布的溝槽。

本發(fā)明的有益效果為，與現(xiàn)有技術(shù)相比所述曲面類工件柔順打磨串并聯(lián)型機(jī)器人工藝平臺可實現(xiàn)打磨工具X向移動、Y向移動、Z向移動、X向轉(zhuǎn)動及Y向轉(zhuǎn)動五個自由度的運(yùn)動控制，其中XYZ三軸串聯(lián)滑動平臺實現(xiàn)長行程的位置移動，ABC三軸組成并聯(lián)柔順打磨裝置，實現(xiàn)短行程的姿態(tài)調(diào)整。因此該串并聯(lián)組合型機(jī)器人可以靈活的適應(yīng)不同曲面的工件表面打磨，同時搭載的壓力傳感器可以實時采集打磨壓力值，并形成閉環(huán)控制，在打磨過程中主動退讓并調(diào)整打磨頭姿態(tài)，以實現(xiàn)對工件的恒力打磨，保證打磨工藝要求的均勻一致性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明具體實施方式1提供的曲面類工件柔順打磨串并聯(lián)型機(jī)器人工藝平臺的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明具體實施方式1提供的曲面類工件柔順打磨串并聯(lián)型機(jī)器人工藝平臺的移動滑臺的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明具體實施方式1提供的曲面類工件柔順打磨串并聯(lián)型機(jī)器人工藝平臺的柔順打磨調(diào)整組件和打磨頭組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明具體實施方式1提供的曲面類工件柔順打磨串并聯(lián)型機(jī)器人工藝平臺的打磨頭運(yùn)動到工件表面正中央位置的主視圖；

圖5是本發(fā)明具體實施方式1提供的曲面類工件柔順打磨串并聯(lián)型機(jī)器人工藝平臺的的打磨頭運(yùn)動到工件表面正中央位置的側(cè)視圖；

圖6是本發(fā)明具體實施方式1提供的曲面類工件柔順打磨串并聯(lián)型機(jī)器人工藝平臺的打磨頭運(yùn)動到工件表面某一角落位置的主視圖；

圖7是本發(fā)明具體實施方式1提供的曲面類工件柔順打磨串并聯(lián)型機(jī)器人工藝平臺的打磨頭運(yùn)動到工件表面某一角落位置的側(cè)視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

請參閱圖1至圖3所示，本實施例中，一種曲面類工件柔順打磨串并聯(lián)型機(jī)器人工藝平臺包括打磨平臺1、工件裝夾平臺2、移動滑臺、柔順打磨調(diào)整組件、打磨頭組件和控制臺3，所述工件裝夾平臺2設(shè)置于所述打磨平臺1上，所述移動滑臺設(shè)置于所述工件裝夾平臺2的上方，所述打磨平臺1上設(shè)置有龍門式桁架4，所述龍門式桁架4的兩側(cè)分別設(shè)置有主動平行導(dǎo)軌5和從動平行導(dǎo)軌6，所述主動平行導(dǎo)軌5上安裝有X軸伺服電機(jī)7和X軸直線模組8，所述主動平行導(dǎo)軌5和從動平行導(dǎo)軌6之間連接有橫跨安裝板9，所述橫跨安裝板9實現(xiàn)X軸直線模組8與從動平行導(dǎo)軌6的同步運(yùn)動。所述X軸伺服電機(jī)7和X軸直線模組8組成X軸驅(qū)動系統(tǒng)。

所述橫跨安裝板9上設(shè)置有與所述X軸驅(qū)動系統(tǒng)正交的Y軸驅(qū)動系統(tǒng)，且所述橫跨安裝板9上等距布置四個等距角件10，用以平衡Y軸驅(qū)動系統(tǒng)及其負(fù)載由于懸臂造成的傾覆力矩。所述Y軸驅(qū)動系統(tǒng)包括設(shè)置于橫跨安裝板9上的Y軸伺服電機(jī)11和Y軸直線模組12，所述Y軸驅(qū)動系統(tǒng)上通過YZ軸轉(zhuǎn)接板13安裝有與其正交分布的Z軸驅(qū)動系統(tǒng)，所述Z軸驅(qū)動系統(tǒng)包括Z軸伺服電機(jī)14和Z軸直線模組15。所述X軸驅(qū)動系統(tǒng)、Y軸驅(qū)動系統(tǒng)、Z軸驅(qū)動系統(tǒng)相互正交，組成串聯(lián)滑動平臺，實現(xiàn)長行程的位置移動。且所述X軸驅(qū)動系統(tǒng)、Y軸驅(qū)動系統(tǒng)和Z軸驅(qū)動系統(tǒng)均采用伺服電機(jī)連接滾珠絲桿的傳動方式驅(qū)動。

所述柔順打磨調(diào)整組件包括上固定平臺16和下轉(zhuǎn)動平臺17，所述上固定平臺16和下轉(zhuǎn)動平臺17之間連接有A軸線性驅(qū)動系統(tǒng)18、B軸線性驅(qū)動系統(tǒng)19和C軸線性驅(qū)動系統(tǒng)20，組成用于實現(xiàn)打磨頭組件短行程姿態(tài)調(diào)整的并聯(lián)驅(qū)動，所述A軸線性驅(qū)動系統(tǒng)18、B軸線性驅(qū)動系統(tǒng)19和C軸線性驅(qū)動系統(tǒng)20均包括一電動缸21，所述電動缸21與上固定平臺16通過鉸鏈22轉(zhuǎn)動連接，二者以轉(zhuǎn)動副R約束，所述電動缸21的推桿與缸體通過滾珠絲桿連接，二者以移動副P約束，所述下轉(zhuǎn)動平臺17與電動缸21通過球鉸23連接，二者以球面副S約束。所述A軸線性驅(qū)動系統(tǒng)18、B軸線性驅(qū)動系統(tǒng)19和C軸線性驅(qū)動系統(tǒng)20呈圓周均勻分布組成3-RPS并聯(lián)柔順裝置，實現(xiàn)短行程的姿態(tài)調(diào)整。且A軸線性驅(qū)動系統(tǒng)18、B軸線性驅(qū)動系統(tǒng)19和C軸線性驅(qū)動系統(tǒng)20均采用伺服電機(jī)連接減速齒輪，所述減速齒輪連接滾珠絲桿的傳動方式驅(qū)動。

所述打磨頭組件安裝于下轉(zhuǎn)動平臺17的底面，且兩者之間設(shè)置有用于打磨力反饋和閉環(huán)控制的壓力傳感器24。所述壓力傳感器24采用一維壓力傳感器，所述一維壓力傳感器與下轉(zhuǎn)動平臺17及打磨頭組件的前端均采用螺栓連接，所述一維壓力傳感器接入控制臺中運(yùn)動控制器的模擬量輸入口，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換形成閉環(huán)控制，通過對3-RPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位姿反解，實時規(guī)劃A、B、C三軸電機(jī)輸出，調(diào)整沿加工表面法向的移動，從而實現(xiàn)打磨進(jìn)給方向的主動柔順退讓。

所述打磨頭組件包括驅(qū)動裝置和打磨頭25，所述打磨頭25采用千葉輪砂布作為打磨工具，所述驅(qū)動裝置包括伺服電機(jī)26和減速裝置27，所述減速裝置26采用大齒輪和小齒輪相結(jié)合的減速方式，所述減速裝置27的輸出軸上開設(shè)有用于嵌入砂布的溝槽?？芍苯訌臏喜壑腥〕霾⒏鼡Q損壞的砂布而不用替換傳動軸。

打磨頭在不同位置和姿態(tài)的運(yùn)動效果請參閱圖4至圖7所示，為了便于區(qū)分運(yùn)動形式加以曲面類工件，圖4是本發(fā)明提供的曲面類工件柔順打磨串并聯(lián)型機(jī)器人工藝平臺的打磨頭運(yùn)動到工件表面正中央位置的主視圖；圖5是本發(fā)明提供的曲面類工件柔順打磨串并聯(lián)型機(jī)器人工藝平臺的的打磨頭運(yùn)動到工件表面正中央位置的側(cè)視圖；此時下轉(zhuǎn)動平臺15與上固定平臺14處于平行狀態(tài)。圖6是本發(fā)明曲面類工件柔順打磨串并聯(lián)型機(jī)器人工藝平臺的打磨頭運(yùn)動到工件表面某一角落位置的主視圖；圖7是本發(fā)明提供的曲面類工件柔順打磨串并聯(lián)型機(jī)器人工藝平臺的打磨頭運(yùn)動到工件表面某一角落位置的側(cè)視圖；此時下轉(zhuǎn)動平臺15與上固定平臺14在X向與Y向均有一定偏角，且與打磨頭24正下方對應(yīng)工件表面的法向沿X向、Y向的分量垂直。

以上實施例只是闡述了本發(fā)明的基本原理和特性，本發(fā)明不受上述事例限制，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還有各種變化和改變，這些變化和改變都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。