适用于去毛刺的浮动快换式末端操作器制造技术

本发明专利技术涉及一种适用于去毛刺的浮动快换式末端操作器，包括浮动切削模块、主轴模块和刀具快换模块；浮动切削模块包括刀具、夹头、端盖和刀柄，端盖一端与刀柄连接固定，夹头前端穿出端盖另一端、后端位于端盖内部，刀具固定在夹头前端，夹头与刀柄之间通过套有弹性套的传力销钉连接，夹头后端套有防尘圈和第一碟簧，防尘圈压紧的设在夹头凸缘和端盖之间并将端盖开口堵住，第一碟簧压紧的设在夹头凸缘和刀柄之间。该末端操作器采用纯机械的形式实现了浮动加工，不必设置若干个方位的气（液）动主轴，结构简单，体积小，适用于机器人平台，提高了适用性，成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于末端操作器领域，具体涉及一种适用于去毛刺的浮动快换式末端操作器。
技术介绍
金属件表面出现的余屑和表面极细小的显微金属颗粒被称为毛刺，毛刺不仅会直接降低零件本身的精度和外观质量，还会削弱其使用性能和寿命，因此将去毛刺作为单独的加工工艺显得格外重要。借助工业机器人实现自动化去毛刺是一种高精度、高效率的去毛刺工艺方法，即，在工业机器人的末端安装末端操作器，工业机器人带动末端操作器按照规定的程序完成指定的去毛刺工作。末端操作器一般包括切削模块、主轴模块和刀具快换模块，切削模块用于安装刀具，主轴模块用于为刀具提供动力，在刀具快换模块的作用下，切削模块的刀柄可以快速安装在主轴模块的主轴接口上或从主轴接口上拆卸。目前，有的切削模块可以完成浮动加工（浮动加工是指刀具可以沿平行于刀具轴线的轴向浮动或沿垂直空间内角度摆动或同时具备这2种浮动，浮动加工可实现顺随恒力切削，在去毛刺的过程中，可以保证被加工零件的表面形状不被破坏），目前实现浮动加工的方式是安装若干个方位的气（液）动主轴，需要额外安装气（液）动结构，结构复杂，尺寸大，成本高，仅适用于大型设备，局限性大。目前，主轴模块主体是伺服电机，伺服电机通过传动机构与主轴连接，主轴带动刀柄旋转。刀具快换模块的原理是通过拉、送刀柄使其与主轴接口的锥面接触或松开从而实现刀具的快换，目前，刀柄的拉、送由拉杆或拉钉完成，拉杆或拉钉与液压打刀缸连接，需要额外设置液动结构，结构复杂，尺寸大，成本高，仅适用于大型设备，局限性大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于去毛刺的浮动快换式末端操作器，该末端操作器采用纯机械的形式实现了浮动加工，不必设置若干个方位的气（液）动主轴，结构简单，体积小，适用于机器人平台，提高了适用性，成本低。本专利技术所采用的技术方案是：一种适用于去毛刺的浮动快换式末端操作器，包括浮动切削模块、主轴模块和刀具快换模块；浮动切削模块包括刀具、夹头、端盖和刀柄，端盖一端与刀柄连接固定，夹头前端穿出端盖另一端、后端位于端盖内部，刀具固定在夹头前端，夹头与刀柄之间通过套有弹性套的传力销钉连接，夹头后端套有防尘圈和第一碟簧，防尘圈压紧的设在夹头凸缘和端盖之间并将端盖开口堵住，第一碟簧压紧的设在夹头凸缘和刀柄之间。进一步地，端盖与刀柄通过螺纹连接。进一步地，刀具快换模块包括拉力尾盘以及设在主轴中心孔内的拉钉、拉爪和拉杆，刀柄连接端设在主轴接口内，拉钉一端与刀柄通过螺纹连接、另一端设有方形孔，拉杆一端与拉钉的方形孔配合、另一端与拉力尾盘通过螺纹连接，拉力尾盘轴向定位且与主轴通过传力平键连接，拉爪套在拉钉与拉杆的连接处，拉爪上套有弹性环，拉爪的固定端卡在拉杆上的槽内、活动端收缩时能卡在拉钉上的槽内。进一步地，若干个传力平键在主轴与拉力尾盘之间均匀分布，传力平键与主轴内壁上的传力平键槽和拉力尾盘外壁上的传力平键槽间隙配合，主轴内壁上的传力平键槽的深度不小于传力平键的高度，拉力尾盘外壁上的传力平键槽的深度小于传力平键的高度。进一步地，拉杆上套有压缩的第二碟簧，第二碟簧一端与拉力尾盘端面接触，拉力尾盘上的传力平键槽为开口槽且开口设在与第二碟簧接触的端面上。进一步地，拉力尾盘上设有凸缘，凸缘的两侧分别套有轴承，其中，一个轴承通过主轴轴向定位，另一个轴承通过后端盖轴向定位，拉力尾盘的一端支撑在后端盖上。进一步地，主轴模块包括外壳以及设在外壳内的主轴、转子线圈和定子线圈，定子线圈固定在外壳上，转子线圈固定在电主轴上，主轴与外壳之间设有轴承，外壳外壁设有安装接口。进一步地，外壳内设有用于测主轴速度的编码器。本专利技术的有益效果是：1.在浮动切削模块中，第一碟簧轴向布置会产生轴向浮动，传力销钉上的弹性套和防尘圈的变形会产生锥向的角度浮动，整体配合实现了刀具的浮动加工，适用于去毛刺加工；浮动切削模块采用纯机械的形式实现了浮动加工，不必设置若干个方位的气（液）动主轴，结构简单，体积小，适用于机器人平台，提高了适用性，成本低。2.在使用过程中，弹性件（第一碟簧、弹性套和防尘圈）会磨损，为保证浮动刚度的可调性，在端盖和刀柄的连接面处设置螺旋副，可通过调节螺旋副的松紧来实现浮动刚度的调节。3.刀具快换模块通过增设拉力尾盘，使拉力尾盘与拉杆形成螺旋副，通过该螺旋副完成拉刀和松刀，拉刀过程——主轴正向启动时，刀柄固定在台座上静止不动，拉杆与拉钉通过方形孔配合、相对静止且具有一定的反抗力矩，主轴低速转动，通过传力平键传递扭矩给拉力尾盘，因螺纹副的存在，拉杆产生轴向位移，拉杆移动使得拉爪收缩拉紧拉钉，拉钉随之轴向移动使得刀柄和接口的锥面贴紧产生形变，锥面贴紧形变后产生较大压力使得主轴和刀柄之间可以传递切削力矩；松刀过程——主轴反向启动时，刀柄固定在台座上静止不动，拉杆与拉钉通过方形孔配合、相对静止且具有一定的反抗力矩，主轴低速反向转动，通过传力平键传递反转扭矩给拉力尾盘，因螺纹副的存在，拉杆产生反向轴向位移，并产生轴向推力使得锥面脱开，同时拉杆的反向轴向位移使得弹性环收缩、带动拉爪张开从而松开拉钉使得刀柄脱离。刀具快换模块采用纯机械的形式实现了拉刀和松刀，不必设置液压打刀缸，结构简单，体积小，适用于机器人平台，提高了适用性，成本低。4.拉刀和松刀过程的动力同切削动力一样直接来源于主轴，如此便会产生一种缺陷，即当正式切削加工时主轴反向加工便可能会使得拉杆旋出而导致刀柄的脱落。通过若干个传力平键与主轴和拉力尾盘间隙配合，即可克服这一缺陷，拉刀时——刀柄固定在刀库中，主轴低速转动，传力平键紧贴拉力尾盘和主轴切面，使得螺旋副之间产生一对反抗力矩而使拉杆旋入将刀柄拉紧，而后将刀柄从刀库中脱出，在加工之前，主轴会处于高速空转状态，此时主轴通过锥面传递力矩给刀柄带动其转动，在传力平键槽处并不传力，所以传力平键会因为高速离心而被甩入主轴体内，从而使得拉力尾盘与主轴脱开，这样即使有冲击载荷使得刀柄周向窜动也不会使螺旋副旋出而使拉刀力减小或更甚者将刀柄推出；松刀时——刀柄固定在刀库中，主轴低速转动，因为主轴加工过程中的周向窜动会使得主轴传力平键槽与拉力尾盘传力平键槽产生周向错位，起初主轴会绕着固定不动的拉力尾盘转动，在传力平键槽对正之后传力平键会再次紧贴在拉力尾盘和主轴切面而传递力矩，从而使得拉杆与拉力尾盘之间产生反抗力矩，拉杆通过螺旋副产生轴向移动而将刀柄推出，而后拉爪张开刀柄脱落，至此完成松刀过程。主轴和拉力尾盘的特殊连接设计，保证了在加工过程中，刀柄锥面承受主要的切削力矩，保证刀柄锥面后端的拉钉和拉杆等部件悬空不会产生反抗力矩，同时拉杆的轴向定位保证拉刀力，实现了主轴低速正转时拉刀，低速反转时松刀，高速转动时则会正常切削加工。5.拉刀时，刀柄固定在刀库中，主轴低速转动，传力平键因第二碟簧作用而紧贴拉力尾盘和主轴切面，使得螺旋副之间产生一对反抗力矩而使拉杆旋入将刀柄拉紧；松刀时，刀柄固定在刀库中，主轴低速转动，因为主轴加工过程中的周向窜动会使得主轴传力平键槽与拉力尾盘传力平键槽产生周向错位，起初主轴会绕着固定不动的拉力尾盘转动，在传力平键槽对正之后传力平键会因为第二碟簧作用再次紧贴在拉力尾盘和电主轴切面而传递力矩，第二碟簧对传力平键起到了压紧的作用。6.拉力尾盘通过主轴、轴承（推力球轴承）和后端盖轴向定位。7.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于去毛刺的浮动快换式末端操作器，包括浮动切削模块、主轴模块和刀具快换模块，其特征在于：浮动切削模块包括刀具、夹头、端盖和刀柄，端盖一端与刀柄连接固定，夹头前端穿出端盖另一端、后端位于端盖内部，刀具固定在夹头前端，夹头与刀柄之间通过套有弹性套的传力销钉连接，夹头后端套有防尘圈和第一碟簧，防尘圈压紧的设在夹头凸缘和端盖之间并将端盖开口堵住，第一碟簧压紧的设在夹头凸缘和刀柄之间。

【技术特征摘要】
1.一种适用于去毛刺的浮动快换式末端操作器，包括浮动切削模块、主轴模块和刀具快换模块，其特征在于：浮动切削模块包括刀具、夹头、端盖和刀柄，端盖一端与刀柄连接固定，夹头前端穿出端盖另一端、后端位于端盖内部，刀具固定在夹头前端，夹头与刀柄之间通过套有弹性套的传力销钉连接，夹头后端套有防尘圈和第一碟簧，防尘圈压紧的设在夹头凸缘和端盖之间并将端盖开口堵住，第一碟簧压紧的设在夹头凸缘和刀柄之间。2.如权利要求1所述的适用于去毛刺的浮动快换式末端操作器，其特征在于：端盖与刀柄通过螺纹连接。3.如权利要求1所述的适用于去毛刺的浮动快换式末端操作器，其特征在于：刀具快换模块包括拉力尾盘以及设在主轴中心孔内的拉钉、拉爪和拉杆，刀柄连接端设在主轴接口内，拉钉一端与刀柄通过螺纹连接、另一端设有方形孔，拉杆一端与拉钉的方形孔配合、另一端与拉力尾盘通过螺纹连接，拉力尾盘轴向定位且与主轴通过传力平键连接，拉爪套在拉钉与拉杆的连接处，拉爪上套有弹性环，拉爪的固定端卡在拉杆上的槽内、活动端收缩时能卡在拉钉上的槽内。4.如权利要求3所述的适用于去毛刺的浮动快换式末端操作器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈满意，李杰，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42