本實(shí)用新型涉及氣動(dòng)力控領(lǐng)域，特別涉及一種氣動(dòng)柔順裝置

背景技術(shù)：

目前零部件的磨削拋光等精整加工主要采用熟練工人手動(dòng)研拋及磨床加工兩種方式來(lái)完成，熟練工人手動(dòng)研拋不僅效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)操作者熟練程度要求高，而且存在加工精度的均衡與穩(wěn)定性無(wú)法保證的問(wèn)題，而磨床由于其加工成本及機(jī)床尺寸等因素限制了它的使用。為獲得零件精整加工時(shí)穩(wěn)定的表面質(zhì)量，在打磨工具進(jìn)給速度和磨削拋光線速度給定的情況下，保證磨削拋光加工過(guò)程中的法向磨削力恒定很有必要。目前機(jī)器人磨削拋光加工中多采用具有一定調(diào)整功能的機(jī)械結(jié)構(gòu)與磨削拋光表面進(jìn)行剛性接觸，通過(guò)氣缸被動(dòng)補(bǔ)償軸向磨損的方式，或者采用在機(jī)器人末端串聯(lián)力傳感器構(gòu)成閉環(huán)回路的方式實(shí)現(xiàn)機(jī)器人輔助恒力磨削拋光，但由于機(jī)器人系統(tǒng)本身的不開(kāi)放性及控制算法的復(fù)雜性，該方式響應(yīng)時(shí)間慢，控制精度有限，采用氣動(dòng)恒力柔順系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)恒力輸出，通過(guò)法蘭與機(jī)器人連接，可以有效提高加工過(guò)程中的控制精度和響應(yīng)時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種氣動(dòng)柔順裝置，以解決磨削拋光等精整加工過(guò)程中的恒定作用力的控制問(wèn)題。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：提供一種氣動(dòng)柔順裝置，包括控制平臺(tái)、信號(hào)采集卡和硬件回路；所述硬件回路包括氣動(dòng)元件、信號(hào)采集元件和打磨工具；所述信號(hào)采集元件的信號(hào)通過(guò)信號(hào)采集卡輸入控制平臺(tái)；所述氣動(dòng)元件為雙作用氣缸和比例壓力閥，所述信號(hào)采集元件為力傳感器和加速度傳感器；所述控制平臺(tái)接收到信號(hào)采集元件的數(shù)據(jù)，通過(guò)智能控制算法運(yùn)算，輸出修正電壓信號(hào)控制比例壓力閥，使所述雙作用氣缸的活塞桿末端輸出力保持恒定，從而使打磨工具末端的法向磨削力保持恒定。

進(jìn)一步地，所述硬件回路還包括安裝支架、直線導(dǎo)軌和工具安裝架；所述力傳感器一端固連在雙作用氣缸末端，一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與安裝支架連接；所述加速度傳感器與安裝支架固連；所述雙作用氣缸一端連接力傳感器，另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與工具安裝架相連；所述打磨工具連接在工具安裝架上。

進(jìn)一步地，所述硬件回路還包括安裝法蘭盤，所述安裝法蘭盤與安裝支架固連，用于將所述氣動(dòng)柔順裝置與外部器械相連。

本實(shí)用新型提供的氣動(dòng)柔順裝置實(shí)現(xiàn)了恒力輸出，提高了加工過(guò)程中的控制精度，縮短了響應(yīng)時(shí)間。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的氣動(dòng)柔順裝置的主要硬件連接圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的氣動(dòng)柔順裝置中基座的控制系統(tǒng)原理圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型提出的氣動(dòng)柔順裝置作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的目的。

請(qǐng)參閱圖1和圖2，一種具有恒力控制功能的氣動(dòng)柔順系統(tǒng)，包括：控制平臺(tái)、信號(hào)采集元件、氣動(dòng)元件和移動(dòng)導(dǎo)軌，以及設(shè)置在移動(dòng)導(dǎo)軌上的打磨工具。其中，硬件回路主要有由雙作用氣缸1、比例壓力閥2、加速度傳感器3、力傳感器4、安裝支架5、安裝法蘭盤6以及直線導(dǎo)軌7、工具安裝架8、打磨工具9等部分組成。控制平臺(tái)包括硬件采集卡，軟件仿真測(cè)試界面及PC機(jī)。其與上述硬件回路之間的連接如圖2所示。在硬件回路中，力傳感器4通過(guò)螺釘固連在雙作用氣缸1末端，同時(shí)與安裝支架5之間通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接。加速度傳感器3與安裝支架5間通過(guò)螺釘連接。雙作用氣缸1與工具安裝架8之間通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接。力與加速度傳感器的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡輸入控制平臺(tái)，從而構(gòu)成閉環(huán)反饋控制回路。

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)恒力控制的過(guò)程如下：根據(jù)建立的力經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，預(yù)先設(shè)定當(dāng)前加工區(qū)域需要的系統(tǒng)輸出力。與此同時(shí)，經(jīng)過(guò)濾減壓的氣體通過(guò)比例壓力閥2，控制平臺(tái)采用電壓信號(hào)控制其閥口開(kāi)度，進(jìn)而控制雙作用氣缸1兩側(cè)氣室的的氣體壓力，通過(guò)兩氣室之間的壓差使得活塞桿輸出一定大小的力。與此同時(shí)，利用力傳感器4采集氣缸的實(shí)際輸出力，將采集的信號(hào)進(jìn)行低通濾波，通過(guò)硬件采集卡輸入控制平臺(tái)，在仿真測(cè)試軟件內(nèi)與期望力進(jìn)行比對(duì)，產(chǎn)生的誤差經(jīng)智能控制策略處理，變化為相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，輸出給比例壓力閥2用以調(diào)節(jié)其閥口法度。整個(gè)過(guò)程中，考慮整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力和其本身的重力矢量的影響，故通過(guò)加速度傳感器3采集系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)慣性量，通過(guò)空間角度換算求出其對(duì)氣缸輸出力的影響，將該信息加載到期望力和實(shí)際輸出力比較的環(huán)節(jié)，從而可以補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)過(guò)程中慣性矢量對(duì)于控制精度的影響。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變形而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。