本實用新型涉及工件打磨技術領域，特別是涉及一種浮動連接機構及打磨機器人。

背景技術：

傳統的機器人自動打磨工藝(也叫自動拋光工藝)是根據示教器示教機器人的運動軌跡或者依據設計的工件標準幾何模型離線編程生成軌跡，后續(xù)的工件打磨軌跡都是按此固定的軌跡運行。

然而在實際的打磨過程中，由于制造的原因，每件工件的幾何尺寸會和原始的設計標準幾何模型會要差異，其自身尺寸及飛邊毛刺均不相同，這將影響打磨質量。當遇到較大的飛邊毛刺時，打磨工具由于受到很大的打磨壓力會導致轉速急劇下降或卡死；當遇到較小的飛邊毛刺時，打磨工具可能會接觸不到工具表面，最終會導致某些工件的打磨質量不理想、甚至導致工件報廢。同時，對于拋光曲面時，由于曲面曲率的變化，傳統的自動拋光工藝磨頭作用在表面上的法向拋光力不能跟隨曲面曲率變化精確控制。

技術實現要素：

基于此，有必要提供一種浮動連接機構及打磨機器人，允許打磨工具與被打磨工件間有一定程度的錯位，可避免打磨工具和被打磨工件之間發(fā)生剛性碰撞，同時，磨頭作用在表面上的法向拋光力可以跟隨曲面曲率變化精確控制，進而可提高被打磨工件的打磨質量穩(wěn)定性及成品率。

其技術方案如下：

一種浮動連接機構，包括：第一連接組件，所述第一連接組件包括第一外接盤、與所述第一外接盤相對的第一內接盤、及至少兩個間隔設置的導桿，所述第一外接盤的外側設有外接部，所有所述導桿的一端與所述第一外接盤固定、另一端與所述第一內接盤固定；第二連接組件，所述第二連接組件可相對于所述第一外接盤滑動，所述第二連接組件包括可移動的第二內接盤、與第二內接盤相對的第二外接盤、及至少兩個間隔設置的連接桿，所述第二內接盤設置于所述第一外接盤與所述第一內接盤之間、且與所有所述導桿滑動連接，所有所述連接桿的一端與所述第二內接盤固定、另一端與所述第二外接盤固定，所述第二外接盤設有連接部；及第一伸縮裝置，所述第一伸縮裝置固設于所述第一外接盤上，且所述第一伸縮裝置設有可浮動調節(jié)輸出壓力的伸縮桿，所述伸縮桿的一端與所述第二內接盤固定連接。

上述浮動連接機構使用時，第一外接盤通過外接部與機器人的操作頭固定連接，第二外接盤通過連接部與打磨工具進行安裝固定；利用機器人連接打磨工具進行打磨工作時，打磨工具的磨頭與被打磨工件柔性接觸，當遇到較大的飛邊毛刺時，伸縮桿可在擠壓力增大情況下，伸縮桿根據預設的輸出壓力進行收縮使磨頭與被打磨工件的接觸力適應工件表面的變化；當遇到較小的飛邊毛刺時，伸縮桿可在擠壓力減小情況下，伸縮桿根據預設的輸出壓力進行伸長使磨頭與被打磨工件的接觸力適應工件表面的變化，因而在打磨過程中磨頭的運轉速度均勻，被打磨工件的打磨拋光質量良好，且穩(wěn)定性高。該浮動連接機構，允許打磨工具與被打磨工件間有一定程度的錯位，可避免打磨工具和被打磨工件之間發(fā)生剛性碰撞，同時，磨頭作用在表面上的法向拋光力可以跟隨曲面曲率變化精確控制，進而可提高被打磨工件的打磨質量穩(wěn)定性及成品率。

下面進一步對技術方案進行說明：

在其中一個實施例中，所述第一內接盤設有與所述連接桿滑動配合的配合通孔。

在其中一個實施例中，所述導桿為三個，三個所述導桿均勻間隔設置于所述第一外接盤與所述第一內接盤之間。

在其中一個實施例中，所述第二內接盤通過直線滾珠軸承與所述導桿滑動配合。

在其中一個實施例中，所述第一伸縮裝置為液壓缸，所述伸縮桿為液壓伸縮桿；或所述第一伸縮裝置為氣壓缸，所述伸縮桿為氣壓伸縮桿。

在其中一個實施例中，所述連接桿與所述導桿相錯開。

在其中一個實施例中，所述第一內接盤內設有錯位通孔、呈中空環(huán)狀。

在其中一個實施例中，所述第二外接盤設有向外凸出設置于所述第二外接盤的外側的安裝體及與所述安裝體相互配合形成所述連接部的安裝結構，所述安裝體設有配合孔，所述安裝結構包括可彈性復位、且貫穿所述配合孔的側壁的鎖緊件、及固設于所述第二外接盤外側的定位件。

在其中一個實施例中，還包括控制所述鎖緊件伸縮的第二伸縮裝置，所述第二伸縮裝置包括可在所述配合孔內伸縮移動的錐體，所述錐體的大端靠近所述第二內接盤設置、且所述錐體的大端與所述鎖緊件的一端擠壓配合。

在其中一個實施例中，還包括連接件，所述連接件設有與所述安裝體套接配合的連接孔、與所述鎖緊件緊固配合的配合凹槽、及與所述定位件相配合的定位孔，所述配合凹槽設置于所述連接孔的內側壁上，所述第二外接盤通過所述連接件與打磨工具固定連接。

本技術方案還提供了一種打磨機器人，包括上述的浮動連接機構，還包括可移動的操作頭、傾角傳感器、及控制操作頭移動和控制所述伸縮桿的伸縮的控制器，所述操作頭與所述外接部固定連接，所述傾角傳感器安設于所述第一外接盤上，所述控制器與傾角傳感器電聯接。

上述打磨機器人使用時，第二外接盤通過連接部與打磨工具進行安裝固定；進行打磨工作時，打磨工具的磨頭與被打磨工件柔性接觸，當遇到較大的飛邊毛刺時，伸縮桿可在擠壓力增大情況下，伸縮桿根據預設的輸出壓力進行收縮使磨頭與被打磨工件的接觸力適應工件表面的變化；當遇到較小的飛邊毛刺時，伸縮桿可在擠壓力減小情況下，伸縮桿根據預設的輸出壓力進行伸長使磨頭與被打磨工件的接觸力適應工件表面的變化，因而在打磨過程中磨頭的運轉速度均勻，被打磨工件的打磨拋光質量良好，且穩(wěn)定性高。該打磨機器人，允許打磨工具與被打磨工件間有一定程度的錯位，可避免打磨工具和被打磨工件之間發(fā)生剛性碰撞，同時，磨頭作用在表面上的法向拋光力可以跟隨曲面曲率變化精確控制，進而可提高被打磨工件的打磨質量穩(wěn)定性及成品率。

下面進一步對技術方案進行說明：

在其中一個實施例中，還包括為第一伸縮裝置提供動力的的動力裝置及分別連通所述動力裝置及所述第一伸縮裝置的比例換向閥，所述控制器通過所述比例換向閥控制所述伸縮桿的輸出壓力。

附圖說明

圖1為本實用新型所述的浮動連接機構的三維結構示意圖；

圖2為本實用新型所述的浮動連接機構的正視示意圖；

圖3為圖2中A-A半剖示意圖；

圖4為本實用新型所述的第一連接組件的結構示意圖；

圖5為本實用新型所述的第二連接組件及伸縮桿的裝配結構示意圖；

圖6為本實用新型所述的打磨工具的示意圖；

圖7為本實用新型所述的帶防塵膜的浮動連接機構的示意圖；

圖8為本實用新型所述的打磨機器人的結構示意圖；

圖9為本實用新型所述的打磨機器人的控制系統示意圖；

圖10為本實用新型所述的打磨機器人的打磨工作示意圖。

附圖標記說明：

100、第一連接組件，110、第一外接盤，120、第一內接盤，122、配合通孔，124、錯位通孔，130、導桿，200、第二連接組件，210、第二內接盤，212、直線滾珠軸承，220、第二外接盤，224、安裝體，202、配合孔，204、連接部，230、連接桿，240、安裝結構，242、鎖緊件，244、定位件，300、第一伸縮裝置，310、伸縮桿，400、第二伸縮裝置，410、錐體，500、連接件，510、連接孔，520、配合凹槽，530、定位孔，600、防塵帽，10、浮動連接機構，20、操作頭，30、傾角傳感器，40、控制器，50、動力裝置，60、比例換向閥，70、打磨工具70，72、磨頭72，80、機器人運動機構，90、打磨工件90。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及具體實施方式，對本實用新型進行進一步的詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用以解釋本實用新型，并不限定本實用新型的保護范圍。

需要說明的是，當元件被稱為“固設于”、“設置于”或“安設于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件；一個元件與另一個元件固定連接的具體方式可以通過現有技術實現，在此不再贅述，優(yōu)選采用螺紋連接的固定方式。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發(fā)明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

本實用新型中所述“第一”、“第二”不代表具體的數量及順序，僅僅是用于名稱的區(qū)分。

如圖1至圖3所示，本實用新型所述的一種浮動連接機構10，包括：第一連接組件100，第一連接組件100包括第一外接盤110、與第一外接盤110相對的第一內接盤120、及至少兩個間隔設置的導桿130，第一外接盤110的外側設有外接部(未標注)，所有導桿130的一端與第一外接盤110固定、另一端與第一內接盤120固定；第二連接組件200，第二連接組件200可相對于第一外接盤110滑動，第二連接組件200包括可移動的第二內接盤210、與第二內接盤210相對的第二外接盤220、及至少兩個間隔設置的連接桿230，第二內接盤210設置于第一外接盤110與第一內接盤120之間、且與所有導桿130滑動連接，所有連接桿230的一端與第二內接盤210固定、另一端與第二外接盤220固定，第二外接盤220設有連接部204；及第一伸縮裝置300，第一伸縮裝置300固設于第一外接盤110上，且第一伸縮裝置300設有可浮動調節(jié)輸出壓力的伸縮桿310，伸縮桿310的一端與第二內接盤210固定連接。

如圖1至圖3及圖8、圖9所示，上述浮動連接機構10使用時，第一外接盤110通過外接部與機器人的操作頭20固定連接，第二外接盤220通過連接部204與打磨工具70進行安裝固定；利用機器人連接打磨工具70進行打磨工作時，打磨工具70的磨頭72與被打磨工件90柔性接觸，當遇到較大的飛邊毛刺時，伸縮桿310可在擠壓力增大情況下，伸縮桿310根據預設的輸出壓力進行收縮使磨頭72與被打磨工件90的接觸力適應工件表面的變化；當遇到較小的飛邊毛刺時，伸縮桿310可在擠壓力減小情況下，伸縮桿310根據預設的輸出壓力進行伸長使磨頭72與被打磨工件90的接觸力適應工件表面的變化，因而在打磨過程中磨頭72的運轉速度均勻，被打磨工件90的打磨拋光質量良好，且穩(wěn)定性高。該浮動連接機構10，允許打磨工具70與被打磨工件90間有一定程度的錯位，可避免打磨工具70和被打磨工件90之間發(fā)生剛性碰撞，同時，磨頭作用在表面上的法向拋光力可以跟隨曲面曲率變化精確控制，進而可提高被打磨工件90的打磨質量穩(wěn)定性及成品率。

如圖4及圖5所示，在本實施例中，第一內接盤120設有與連接桿230滑動配合的配合通孔122。因而可通過第一內接盤120與連接桿230的滑動配合，進一步提高第二外接盤220在往復移動過程中的平穩(wěn)性，使磨頭72在打磨過程中更加平穩(wěn)。進一步的，導桿130為三個，三個導桿130均勻間隔設置于第一外接盤110與第一內接盤120之間。因而采用三個導桿130傳動方式，使第二連接組件200移動時剛度大，整體穩(wěn)定性強，避免機器人末端運動時顫抖，進一步可提高被打磨工件90的打磨拋光質量。再進一步的，第二內接盤210通過直線滾珠軸承212與導桿130滑動配合，進一步使第二內接盤210的移動更加平穩(wěn)，力傳動更加精確。

在上述實施例中，第一伸縮裝置300為液壓缸，伸縮桿310為液壓伸縮桿310；或第一伸縮裝置300為氣壓缸，伸縮桿310為氣壓伸縮桿310；優(yōu)選采用氣壓缸，進而采用氣動驅動，整個過程更加平穩(wěn)。

如圖1至圖3所示，在上述實施例中，連接桿230與導桿130相錯開。因而可以使第一連接組件100與第二連接組件200的連接配合更加緊湊，便于套設防塵套600。

如圖1至圖6所示，在上述實施例中，第二外接盤220設有向外凸出設置于第二外接盤220的外側的安裝體224及與安裝體224相互配合形成連接部204的安裝結構240，安裝體224設有配合孔202，安裝結構240包括可彈性復位、且貫穿配合孔202的側壁的鎖緊件242、及固設于第二外接盤220外側的定位件244。因而可通過定位件244進行定位，再利用鎖緊件242進行鎖緊，實現第二外接盤220與打磨工具70的快速拆裝，提高打磨工具70的安裝效率。具體的，還包括連接件500，連接件500設有與安裝體224套接配合的連接孔510、與鎖緊件242緊固配合的配合凹槽520、及與定位件244相配合的定位孔530，配合凹槽520設置于連接孔510的內側壁上，第二外接盤220通過連接件500與打磨工具70固定連接。因而，安裝時，連接件500的定位孔530與第二外接盤220的定位件244定位配合、連接孔510與安裝體224配合，此時調整鎖緊件242的伸縮長度，使鎖緊件242與配合凹槽520形成鎖緊配合，進而將連接件500與第二外接盤220安裝固定；當需要拆卸時，只需調整鎖緊件242的輸出壓力，使鎖緊件242退出配合凹槽520，即可實現連接件500與第二外接盤220的分離。進一步的，還包括控制鎖緊件242伸縮的第二伸縮裝置400，第二伸縮裝置400包括可在配合孔202內伸縮移動的錐體410，錐體410的大端靠近第二內接盤210設置、且錐體410的大端與鎖緊件242的一端擠壓配合。因而可通過第二伸縮裝置400調節(jié)錐體410的位置即可實現鎖緊件242的伸縮；當錐體410的大端與鎖緊件242的一端錯開時，鎖緊件242的一端自動復位伸出設置在配合孔202的內側壁上；當錐體410的大端與與鎖緊件242的一端相擠壓時，鎖緊件242的一端收縮、另一端凸出設置在配合孔202的外側壁上，進而可與連接件500的配合凹槽520壁形成鎖緊配合。再進一步的，第一內接盤120內設有錯位通孔124、呈中空環(huán)狀，便于安裝第四伸縮裝置400，減少第四伸縮裝置400對第二連接組件的運動干涉。

需要說明的是，第二伸縮裝置400為液壓缸或氣壓缸，；優(yōu)選的第一伸縮裝置300及第二伸縮裝置400均采用雙作用單桿氣壓缸，可以共用動力裝置50(該動力裝置為氣源裝置，氣源裝置包括包括手動排水過濾器、手動調節(jié)式溢流調壓閥、壓力表和油霧器)，采用氣動驅動，整個過程更加平穩(wěn)，其具體實施方式在現有技術中可以實現，在此不在累贅。

如圖1、圖7及圖8至圖10所示，本實用新型還提供一種打磨機器人，包括上述的浮動連接機構10，還包括可移動的操作頭20、傾角傳感器30、及控制操作頭20移動和控制伸縮桿310的伸縮的控制器40，操作頭20與外接部固定連接，傾角傳感器30安設于第一外接盤110上，控制器40與傾角傳感器30電聯接。

如圖1、圖7及圖8至圖10所示，上述打磨機器人使用時，第二外接盤220通過連接部204與打磨工具70進行安裝固定；進行打磨工作時，打磨工具70的磨頭72與被打磨工件90柔性接觸，當遇到較大的飛邊毛刺時，伸縮桿310可在擠壓力增大情況下，伸縮桿310根據預設的輸出壓力進行收縮使磨頭72與被打磨工件90的接觸力適應工件表面的變化；當遇到較小的飛邊毛刺時，伸縮桿310可在擠壓力減小情況下，伸縮桿310根據預設的輸出壓力進行伸長使磨頭72與被打磨工件90的接觸力適應工件表面的變化，因而在打磨過程中磨頭72的運轉速度均勻，被打磨工件90的打磨拋光質量良好，且穩(wěn)定性高。該打磨機器人，允許打磨工具70與被打磨工件90間有一定程度的錯位，可避免打磨工具70和被打磨工件90之間發(fā)生剛性碰撞，進而可提高被打磨工件90的打磨質量穩(wěn)定性及成品率。

如圖8至10所示，在本實施例中，還包括為第一伸縮裝置300提供動力的的動力裝置50及分別連通動力裝置50及第一伸縮裝置300的比例換向閥60，控制器40通過比例換向閥60控制伸縮桿310的輸出壓力。

具體的，根據需打磨工件90的外表面形狀，離線編程規(guī)劃的打磨軌跡、設置多個目標點及多個軌跡段，先通過控制器40控制操作頭20帶動傾角傳感器30檢測每個目標點的的目標傾角A；再根據每個目標點的目標傾角A，計算得到每段軌跡段的預設傾角B；通過質量檢測儀檢測獲取第二組件、打磨工具70及伸縮桿310構成的浮動組件的質量m、并結合每段軌跡段的預設傾角B及預設的打磨力F_N，計算得到每段軌跡段的驅動力F_驅，F_驅＝F_N-m.g.sin B；將驅動力F_驅轉換成比例換向閥60的電流輸出大小或電壓輸出大小，進而分別控制對應軌跡段的伸縮桿310的輸出壓力，控制器40執(zhí)行程序，帶動打磨工具70沿打磨軌跡進行打磨，在打磨過程中，每段軌跡段上施加對應的驅動力F_驅，直至完成打磨拋光工序。在此過程中，由于打磨方向的改變，F_驅與浮動組件的重力相互作用得到打磨力F_N，即在打磨力F_N一定時，F_驅與浮動組件的重力同為動力，F_驅為動力、浮動組件的重力為阻力或F_驅為阻力、浮動組件的重力為動力，F_驅可以大于零也可以小于零(即F_驅與F_N同向或反向)。

本實用新型的有益效果：

1、離線編程實現機器人的位姿位姿控制，而力控裝置頭采用氣壓比例伺服控制，單獨實現力的控制，避免繁瑣的力-位耦合控制。同時，該獨立的施力機構(浮動連接機構10)可以確保輸出力快速的響應；

2、浮動連接機構10使得機器人打磨工件90時工具和工件之間提高柔性接觸，允許拋光工具與工件間有一定程度的錯位，避免打磨工具70和工件之間的剛性碰撞，使得打磨工具70在工件表面良好運轉，提高打磨質量的穩(wěn)定性、提升打磨工具70的使用效率和壽命，提高打磨工件90的成品率。

3、可避免氣動磨拋工具因為磨拋盤和工件接觸壓力大時動力不足而出現轉速明顯降低現象，打磨工具70的磨頭72的運轉速度比較恒定。

4、采用三導桿130布置，剛度大，整體穩(wěn)定性強，避免機器人末端運動時顫抖。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。