本發(fā)明涉及砂帶磨削和打磨技術領域，尤其涉及一種機器人用砂帶磨削單元。

背景技術：

在當今的打磨和拋光技術中，很多零件加工出來的毛坯需要熟練的工人進行手持打磨或者拋光，以去掉零件的表面的毛刺和工藝缺陷。當今中國人力成本上升快速。國家提出中國制造2025的發(fā)展綱領，因此打磨和拋光行業(yè)也急需部署自動化設備以應對行業(yè)逐漸升高的成本。目前，大部分打磨工作由人工完成，還沒有普及機器人打磨和拋光技術。特別實在一些細分行業(yè)，如木基漆盒的打磨，沒有現(xiàn)成的機器人化的工件磨削方案。

在專利cn106514461a中闡述了一種機器人用砂帶打磨機，其中包括張緊輪設計和吸塵設計，并未涉及如何在砂帶運轉過程中如何周期性的控制砂帶左右擺動的機構以及如何配合機器人實現(xiàn)打磨的機構。在專利cn203390697u中給出了一種砂帶搖擺機構，通過搖擺氣缸控制被動輥子的轉動，利用伸縮氣缸控制搖擺裝置的升降運動，但是該專利并沒有給出如何使用該搖擺裝置搭建砂帶打磨系統(tǒng)，也沒有給出如何控制和調節(jié)砂帶搖擺機構擺動幅度和擺動周期的說明。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術中存在的缺點，而提出的一種機器人用砂帶磨削單元。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術方案：

一種機器人用砂帶磨削單元，包括砂帶搖擺機構、砂帶張緊裝置和氣動自適應打磨掌機構，所述砂帶搖擺機構布置在砂帶閉環(huán)運動路徑包裹的區(qū)域內，包括搖擺電機、電動機座、電機軸套、被動輥支架、第三被動輥、支架轉軸、轉軸軸承座，搖擺電動機座固定在電機基座板上，支架轉軸插入到轉軸軸承座中，第三被動輥的兩端裝有軸承，在被動輥支架形成的u形結構中自由旋轉；所述砂帶張緊裝置安裝于砂帶閉環(huán)路徑包裹的區(qū)域內，包括第四被動輥、氣彈簧、擺桿和擺桿手柄，氣彈簧兩端分別鉸接與基座板和擺桿；所述氣動自適應打磨掌機構固定于基座板上，包括鉸接點軸承、調節(jié)桿、第一氣彈簧、第二氣彈簧、第三氣彈簧和第四氣彈簧組成支撐部分與打磨掌平臺相鉸接；打磨掌平臺通過銷軸與電機基座板鉸接，打磨掌平臺上固定有氣缸，其缸體部分與打磨掌平臺固連，活塞桿與打磨掌固連，打磨掌固定有導向軸并插入與打磨掌平臺固連的軸承套中。

優(yōu)選的，電機軸套具有偏心軸結構，并能夠插入被動輥支架的i形槽中，并在i形槽中運動。

優(yōu)選的，被動輥支架和第三被動輥可以隨著支架轉軸在轉軸軸承座中擺動。

優(yōu)選的，電機軸套的軸線與支架轉軸的軸線平行。

優(yōu)選的，打磨掌平臺至少有兩個氣彈簧，例如第二氣彈簧、第四氣彈簧或第一氣彈簧和第三氣彈簧，分布在銷軸兩側。

優(yōu)選的，打磨掌至少有兩個導向軸插入到打磨掌平臺的軸承套中。

優(yōu)選的，打磨掌與氣缸的活塞固連，在打磨時將運轉的砂帶壓緊在被磨削工件的表面。

優(yōu)選的，通過調節(jié)氣彈簧在基座板上的鉸接位置，來調節(jié)砂帶張緊程度。

優(yōu)選的，打磨掌上固定有水平儀。

本發(fā)明提出的一種與工業(yè)機器人配合工作使用的機器人用砂帶磨削單元，配有砂帶搖擺機構、砂帶張緊機構和氣動自適應打磨掌機構。砂帶搖擺機構能夠使得砂帶完成連續(xù)運轉中的左右周期往復擺動，保持打磨效果均勻；砂帶張緊機構能保持恒力張緊狀態(tài)保證砂帶不脫落；氣動打磨掌機構可以自適應的調整姿態(tài)以配合工件的磨削面，從而提高打磨質量，減少機器人與磨削單元配合工作時的相互校正時間，大批量磨削作業(yè)時可以提高效率；與工業(yè)機器人配合使用的這種砂帶磨削單元能夠減輕工人勞動強度，大批量生產降低成本，提高磨削和打磨效果。砂帶搖擺機構進行周期性的擺動進而使得高速轉動的砂帶在輥子寬度的范圍內周期性的左右擺動。砂帶張緊機構可以提供相對穩(wěn)定的張緊力進而保證砂帶的張緊狀態(tài)，使其不會在運動中從輥子上脫落，提高砂帶磨削單元的工作穩(wěn)定性。當打磨面與氣動打磨掌的平面不平行時候，搖擺平臺將放生角位移來擬補被打磨面和打磨掌平面的間隙，達到重合接觸，進而增大磨削面積提高打磨效率和質量。

本發(fā)明一種機器人用砂帶磨削單元可應用在金屬零件、木基漆面零件的拋光打磨中，具有轉速可調節(jié)，脹緊力可調節(jié)，砂帶往復頻率可調節(jié)的功能，可與其他自動化設備或機器人組合成自動磨削系統(tǒng)，提高加工效率和加工效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種機器人用砂帶磨削單元的組成和布置方式圖。

圖2為本發(fā)明一種機器人用砂帶磨削單元的搖擺機構結構圖。

圖3為本發(fā)明一種機器人用砂帶磨削單元偏心搖擺機構圖。

圖4為本發(fā)明一種機器人用砂帶磨削單元的支撐機構和氣動打磨掌結構圖。

圖5為本發(fā)明一種機器人用砂帶磨削單元的氣動自適應打磨掌機構圖。

圖6為本發(fā)明一種機器人用砂帶磨削單元與工業(yè)機器人組成打磨系統(tǒng)的配置圖。

圖7為本發(fā)明一種機器人用砂帶磨削單元的外觀圖。

圖8為本發(fā)明一種機器人用砂帶磨削單元的實施例3的結構圖。

圖9為本發(fā)明一種機器人用砂帶磨削單元的實施例4、5的結構圖。

圖中：1-交流電動機；2-基座板；3-主動輥；4-第一被動輥；5-第二被動輥；6-砂帶張緊裝置；7-砂帶；8-砂帶搖擺機構；9-氣動自適應打磨掌機構；10-搖擺電機；11-電機座；12-電機軸套；13-被動輥支架；14-第三被動輥；15-支架轉軸；16-轉軸軸承座；17-偏心軸；18-氣彈簧；19-擺桿手柄；20-擺桿；21-鉸接點軸承；22-調節(jié)桿；23-第一氣彈簧；24-第二氣彈簧；25-第三氣彈簧；26-打磨掌平臺；27氣缸；28-銷軸；29-打磨掌；30-軸承套；31-導向軸；32-第四氣彈簧；33-水平儀；34-第四被動輥；35-磨削單元側門；36-磨削單元頂蓋；37-驅動電機罩；38-被磨削工件；39-工業(yè)機器人。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。

實施方式1：

參照圖1，本發(fā)明所述的一種機器人用砂帶磨削單元，主要用于機器人化的打磨系統(tǒng)中，也可以用于更換傳統(tǒng)砂帶機，提高打磨質量。機器人用砂帶磨削單元主要由固定在磨削電機基座板2上的交流電動機1通過皮帶傳動帶動主動輥3運動。基座板2主要有鋁合金板材和國標鋁合金型材共同搭建而成，構成電機動機和整個磨削單元的基座，磨削單元可以其他生產線設備通過國標型材聯(lián)接件進行快速的安裝。主動輥3為鋁芯包膠圓柱形狀輥，其外表面開有螺旋形斜槽，螺旋斜槽沿圓柱表面周向均布，增加主動輥3與砂帶之間的摩擦力。砂帶7繞過第一被動輥4、第二被動輥5、第四被動輥34和第三被動輥14形成一個單獨的閉環(huán)路徑，在主動輥3的帶動下進行閉環(huán)往復運動。第一被動輥4、第二被動輥5、第四被動輥34和第三被動輥14由鋁合金制成，外表面壓花內部為中空機構，兩端裝有軸承，鉸接在基座板2上。在砂帶形成的閉環(huán)區(qū)域中設置有砂帶搖擺機構8、砂帶張緊裝置6和氣動自適應打磨掌機構9。

進一步的，砂帶搖擺機構8中的第三被動輥14與砂帶7接觸，在搖擺電機10的帶動下第三被動輥14進行周期性的往復擺動進而帶動砂帶7在第三被動輥14的外表面上往復移動。

具體砂帶搖擺機構請參見說明書附圖2與附圖3：砂帶搖擺機構6由搖擺電機10、電機座11、電機軸套12、被動輥支架13、第三被動輥14、支架轉軸15、轉軸軸承座16組成。

具體為，搖擺電機10通過螺栓固定在電機座11上，電機座11固定在基座板2上；電機軸套12通過鍵和頂絲連接固定于搖擺電機10的輸出軸上。電機軸軸套12上具有偏心軸結構，偏心軸17軸線與搖擺電機10的軸線平行并在結構上具有一個距離d（d大于0），并且偏心軸17插入被動輥支架13的i字型凹槽內（凹槽的公稱寬度也為d，公差為正公差）。支架轉軸15固定在被動輥支架13上形成一個整體構件，支架轉軸15與固定在電機座11上的轉軸軸承座16相配合，支架轉軸15可以在轉軸軸承座16中轉動。第三被動輥14的兩端裝有軸承，能夠在被動輥支架13形成的u形結構中自由旋轉。當搖擺電機10旋轉時，電機軸套12隨著搖擺電機10的輸出軸旋轉，電機軸套12上的偏心軸17繞著搖擺電機10輸出軸公轉，并撥動被動輥支架13的凹槽擺動，進而第三被動輥14進行擺動。

參照圖4，進一步的在砂帶搖擺機構8基礎上，布置砂帶張緊裝置6可以有效的彌補引入擺動機構后第三被動輥14的運動而引起的砂帶在寬度方向擺動而導致閉環(huán)運動長度的變化。為了解決這個問題，砂帶張緊裝置6由第四被動輥34，氣彈簧18，擺桿20和擺桿手柄19組成。

其原理為比第四被動輥34寬度略寬的擺桿20與基座板2通過軸承鉸接，擺桿手柄19固定在擺桿20上。第四被動輥34可以在擺桿20上自由轉動。氣彈簧18的一端固定在砂帶機基座上，另一端與擺桿20鉸接。鉸接點的位置在第四被動輥34與擺桿20、基座板2的鉸接點之間，氣彈簧18的彈力使第四被動輥34將砂帶7撐緊，并且張緊力近乎于恒定，這樣能夠保證砂帶運行過程中的平穩(wěn)。操作人員可以通過擺桿手柄19壓縮氣彈簧18使第四被動輥34與砂帶7之間松脫，進而砂帶7不再處于繃緊狀態(tài)，可以將砂帶輕易移除，方便砂帶7的更換。

砂帶磨削單元具有砂帶搖擺機構8和砂帶張緊裝置6以后，砂帶在交流電動機1的帶動下沿著第一被動輥4、第二被動輥5、第四被動輥34、第三被動輥14和主動輥3形成的閉環(huán)路徑旋轉運動。在砂帶搖擺機構8的電機的作用下，第三被動輥14可以通過偏心軸17驅動被動輥支架13和第三被動輥14進行周期性的往復擺動，進而驅動高速旋轉的砂帶在第三被動輥14的寬度方向上進行周期性的往復移動。砂帶張緊裝置6可以恒力將砂帶從內向外撐緊可以保持運行過程中的穩(wěn)定并不易脫落，另外張緊的砂帶也如不容易在打磨過程中發(fā)生跳動而影響打磨質量。

氣動自適應打磨掌機構9主要由鉸接點軸承21、調節(jié)桿22以及第一氣彈簧23、第二氣彈簧24、第三氣彈簧25和第四氣彈簧32組成支撐部分與打磨掌平臺26相鉸接。打磨掌平臺26通過銷軸28與基座板2相鉸接。打磨掌平臺26上固定有氣缸27，其缸體部分與打磨掌平臺26固連，活塞桿與打磨掌29固連，打磨掌29上同時固定有四個導向軸31并插入與打磨掌平臺固連的軸承套30中，氣缸27的氣源由供氣系統(tǒng)提供。氣動自適應打磨掌機構是通過預先調節(jié)調節(jié)桿22的位置來調整四個氣彈簧的相對長短位置進而確定打磨掌平臺26的初始位置。當準備打磨時，氣缸27進氣將活塞和打磨掌29頂出，頂出后的打磨掌29可以將運動的砂帶壓在被打磨面上上進行磨削作業(yè)。打磨掌29上的導向軸31與打磨掌平臺26的軸套可以保證打磨掌29與打磨掌平臺26保證平行。打磨掌上裝有水平儀33可以顯示打磨掌平臺的傾斜程度。

氣動自適應打磨掌機構9與工業(yè)機器人9配合工作參照圖5，預先調整好位置的打磨掌平臺26，打磨掌29被氣缸27頂出將砂帶7壓緊在被磨削工件38上面，當工業(yè)機器人39夾持被磨削工件38沒有以豎直的姿態(tài)接近砂帶和打磨掌29時，由于啟始的接觸為尖點接觸，該尖部接觸的的反作用力會使打磨掌29和打磨掌平臺26產生旋轉進一直到打磨掌29在銷軸28另一側的部分也能夠與被打磨面發(fā)生接觸，這時打磨掌平臺26與打磨掌29的位姿完成調整與被打磨面完全接觸，完成打磨接觸的自適應調整過程。打磨過程保證工業(yè)機器人39將被磨削工件38按在打磨掌29和砂帶7上一段時間，完成規(guī)定的磨削任務。

參照圖6，在圖5機構的基礎上加裝磨削單元側門35和磨削單元頂蓋36將磨削單元與砂帶封起。并在基座板2的下端安裝有驅動電機罩37，其開口端為喇叭形開口，打磨過程中產生的灰塵將通過除塵管道進行收集，保持磨削區(qū)域的空氣潔凈。磨削單元側門35，磨削單元頂蓋36和驅動電機罩37可以將砂帶的運行路徑很好的封閉，防止其他粉塵外溢到空氣中。

實際應用中，可以根據(jù)工業(yè)機器人的實際尺寸將磨削單元放置在機器人周圍與工業(yè)機器人39配合工作進行零件的自動化磨削工作，組成機器人化的打磨系統(tǒng)。

參照圖7，一種機器人用砂帶磨削單元，其前部是砂帶7的打磨區(qū)域，砂帶搖擺機構8、砂帶張緊裝置6和氣動自適應打磨掌機構9都被磨削單元側門35、磨削單元頂蓋36與驅動電機罩37封閉。電機1在電機罩37中，用以防止灰塵進入電機轉子。打磨單元可以通過基座2的國標鋁合金型材固定在機器人39周圍。

實施方式2：

對于自適應氣動打磨掌機構9實施方式，上面實施方式中使用四個氣彈簧對打磨掌平臺26進行傾斜角度調節(jié)。實際中也可以只用到第一氣彈簧23和第三氣彈簧25。或者多個氣彈簧并且使得氣彈簧分布在銷軸28兩側，都能夠達到調整打磨掌平臺26傾斜角的目的。

實施方式3：

與工業(yè)機器人組成自動化打磨系統(tǒng)，砂帶磨削單元的的姿態(tài)在圖6總是豎直放置的姿態(tài)。其他實施方式還將包括，以工業(yè)機器人的安裝基座為圓心，建立極坐標，砂帶磨削單元可以放置在工業(yè)機器人39的上、下、前、后、左、右的各個方向。與機器人組成打磨系統(tǒng)，并且磨削單元在機器人手臂的可達范圍內。砂帶與被打磨面的關系也不限于圖6中的狀態(tài)。亦可以磨削單元水平或者以一定角度傾斜放置，見圖8。

實施方式4：

參照圖9，對于實施方式1中使用的第一氣彈簧23、第二氣彈簧24、第三氣彈簧25和第四氣彈簧32，可以使用具有空腔結構外殼41、活塞桿42和在外殼41的中空腔內放置的彈性部件43組成的彈性伸縮桿代替。其他組成方式與實施方式1相同。

實施方式5：

參照圖9，對于實施方式1中使用的第一氣彈簧23、第二氣彈簧24、第三氣彈簧25和第四氣彈簧32，可以使用具有空腔結構外殼41、活塞桿42和在活塞桿42上套裝的彈性部件43組成的彈性伸縮桿代替。其他組成方式與實施方式1相同。

實施方式6：

對于實施方式1中使用的第一氣彈簧23、第二氣彈簧24、第三氣彈簧25和第四氣彈簧32，可以使用拉伸彈簧與實施方式1中的關節(jié)軸承21連接。其他組成方式與實施方式1相同。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。