一种适应曲面打磨的轻量化柔性打磨装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种适应曲面打磨的轻量化柔性打磨装置，包括机器人法兰连接板、力传感器、力传感器连接板、第一压板、第二压板、橡胶板、打磨头安装板、打磨头、反射板、激光位移传感器。所述力传感器通过机器人法兰连接板与机器人末端固连，力传感器另一端通过力传感器连接板和第一压板与橡胶板连接，所述的力传感器连接板和第一压板连接在橡胶板的中间部分，打磨头安装板和第二压板连接在橡胶板的周侧。在曲面打磨过程中橡胶板作为缓冲和阻尼部件，可以有效的适应不同曲面的打磨跟随要求，同时可以改善以力传感器和控制器为力控打磨系统的实时控制特性，解决了当前的打磨装置对曲面适应性不强、打磨力控制精度不高、打磨头质量大的弊端。

A lightweight flexible grinding device for curved surface grinding

【技术实现步骤摘要】
一种适应曲面打磨的轻量化柔性打磨装置
本技术涉及工业机器人应用领域，具体是一种适应曲面打磨的轻量化柔性打磨装置。
技术介绍
在工业生产过程中，打磨是很常见的工序。目前多数有人工完成打磨工序。由于打磨现场环境恶劣，且打磨过程费时费力，随着人力成本的上升，工业现场的打磨作业也面临着机器换人的迫切需求。对于自动化打磨尤其是基于机器人的自动打磨系统，要求打磨过程中打磨力恒定，且打磨过程对工件表面适应性强，即打磨头在打磨过程中对工件表面各个方向均具有柔性，从而保证打磨头的位置和姿态(在机器人学中简称位姿)满足精细打磨的要求，为了实现该目标，一方面就要求打磨头本身的Fx、Fy、Mz方向有较大的刚性，另一方面又要求Mx、My、Fz方向有良好的柔性，以便改善曲面打磨过程中机器人控制系统的实时性和控制特性。同时，随着负载的增加，机器人价格、质量、维护成本均直线上升，因此，机器人末端打磨装置的轻量化有助于采用更小负载的机器人从而降低企业成本。专利号为CN207171796U的专利(一种径向恒力浮动装置)提出了一种采用气动的方式实现径向恒力，同时能够吸收震动的打磨装置，但是该装置结构复杂，重量重，制造成本高，使用维护不便。
技术实现思路
本技术针对以上不足，设计了一种适应曲面打磨的轻量化柔性打磨装置，解决了当前的打磨装置对曲面适应性不强、打磨力控制精度不高、打磨头质量大的弊端。为了达到上述目的，本技术包括器人法兰连接板、力传感器、力传感器连接板、第一压板、第二压板、橡胶板、打磨头安装板、打磨头、反射板、激光位移传感器；所述的机器人法兰连接板与机器人末端连接，所述的力传感器一端与机器人法兰连接板连接，所述的力传感器另一端与力传感器连接板连接，所述的力传感器连接板通过第一压板与橡胶板中部连接，所述的打磨头安装板通过第二压板与橡胶板周侧连接，所述的打磨头与打磨头安装板连接，所述的激光位移传感器与力传感器连接板连接，所述的反射板与打磨头安装板连接。其特征在于：力传感器为六维力传感器。其特征在于：橡胶板为圆形，材质优选为硅橡胶，邵氏硬度优选40度到60度。其特征在于：力传感器连接板和第一压板连接在橡胶板的中间部分，打磨头安装板和第二压板连接在橡胶板的周侧，二者连接部分径向间距3mm-8mm。其特征在于：对于打磨力和打磨头位姿要求比较高的工业场合，通过激光位移传感器精确测得磨头和六维力传感器的夹角变化，同时结合力传感器的力反馈信息，保证六维力传感器的轴线与打磨头的轴线精确同轴，从而达到精确打磨力和打磨位姿的控制。其特征在于：对于成本敏感、打磨力控制精度要求不高的工业场合，仅通过力传感器的实时力和力矩数据计算出磨头和六维力传感器的夹角变化，从而进行相应的位姿调整，保证六维力传感器的轴线与打磨头的轴线基本同轴，从而保证打磨过程中的打磨力恒定控制。本技术具有以下优点及突出性效果：1、本技术实现了一种适应曲面打磨的轻量化打磨头结构，曲面打磨过程中，橡胶板作为缓冲和阻尼部件，同时本身的Fx、Fy、Mz方向有较大的刚性，另一方面Mx、My、Fz方向有良好的柔性，可以有效的适应不同曲面的打磨跟随要求。同时，可以改善以力传感器和控制器为力控打磨系统的实时控制特性。2、本技术在打磨过程中既可以通过激光位移传感器精确反馈磨头和六维力传感器的角度变化，从而精确控制打磨头和力传感器同轴，从而保证打磨过程打磨力恒定；同时对于成本敏感打磨精度要求不高的工业场合，则不需要激光位移传感器，仅通过力传感器的实时力和力矩数据计算出磨头和六维力传感器的夹角变化，从而进行相应的位姿调整，保证六维力传感器的轴线与打磨头的轴线基本同轴，从而保证打磨过程中的打磨力恒定控制。3、另外，该打磨装置结构简单，质量轻，使用维护方便，大大降低了企业的成本。附图说明图1为一种适应曲面打磨的轻量化柔性打磨装置结构示意图(剖视图)。图2为一种适应曲面打磨的轻量化柔性打磨装置的轴测图以及坐标方向示意图。图3为不安装激光位移传感器的轻量化柔性打磨装置的结构示意图(剖视图)。图4为通过激光位移传感器确定打磨头和力传感器夹角变化的原理图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步的说明：对图1各部分进行说明如下：1、机器人法兰连接板2、力传感器3、力传感器连接板4、第一压板5、第二压板6、橡胶板7、打磨头安装板8、打磨头9、反射板10、激光位移传感器11、机器人末端如图1所示，一种适应曲面打磨的轻量化柔性打磨装置包括机器人法兰连接板1、力传感器2、力传感器连接板3、第一压板4、第二压板5、橡胶板6、打磨头安装板7、打磨头8。其中力传感器2通过机器人法兰连接板1与机器人末端9固连，力传感器2另一端通过力传感器连接板3和第一压板4与橡胶板6连接；打磨头8通过打磨头安装板7和第二压板4与橡胶板6连接。进一步的力传感器2为六维力传感器，即具备Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz方向的测量能力，其中系统的坐标定义如图2所示。橡胶板6为圆形，材质优选为硅橡胶，硅橡胶具有良好的机械性能、耐候性和耐老化性能。橡胶板6的硬度优选40度到60度，厚度5mm-12mm。本实例优选硬度45度，厚度5mm。除橡胶板6外的主要零部件材质选用铝合金，质量轻强度高。进一步的，力传感器连接板3和第一压板4连接在橡胶板6的中间部分，打磨头安装板7和第二压板5通过螺栓连接在橡胶板6的周侧，二者连接部分径向间距3mm-8mm。这样橡胶板6没有压紧的部分为环形，从而使装置具备Mx、My、Fz方向的有良好的柔性，而在Fx、Fy、Mz向具有比较大的刚度。对于成本敏感同时打磨精细程度要求不苛刻的工业场合，则不需要激光位移传感器，可通过六维力传感器的实时力和力矩数据计算出磨头和六维力传感器的夹角变化，从而进行相应的位姿调整，保证六维力传感器的轴线与打磨头的轴线基本同轴，从而保证打磨过程中的打磨力和打磨位姿的控制，实施例的结构组成如图3所示。对于打磨力和打磨头位姿要求比较高的工业场合，可通过激光位移传感器精确测得磨头和六维力传感器的夹角变化，同时结合力传感器的力反馈信息，可以达到精确打磨力和打磨位姿的控制。具体的方案是如图4所示，力传感器连接板3上安装有3个激光位移传感器10(编号分别为f1，f2，f3)，打磨头安装板7上对应的安装有反射板9。激光位移传感器10发射的激光光束打到反射板9上反射接受，从而能够得到激光位移传感器10到反射板9的距离。在实施例中，各反射板9在同一平面内定义为平面P，且与打磨头安装板7的连接平面平行。激光位移传感器9的基准位置在同一平面内，定义为平面Q，且和力传感器连接板3与力传感器2的连接平面平行。这样，激光位移传感器9组成的平面与力传感器2的连接平面平行，反射板8组成的平面与打磨头连接面平行。在打磨过程中，由于橡胶缓冲结构的存在，两个平面P，Q会出现一个夹角。同时可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适应曲面打磨的轻量化柔性打磨装置，其特征在于：包括机器人法兰连接板、力传感器、力传感器连接板、第一压板、第二压板、橡胶板、打磨头安装板、打磨头、反射板、激光位移传感器；所述的机器人法兰连接板与机器人末端连接，所述的力传感器一端与机器人法兰连接板连接，所述的力传感器另一端与力传感器连接板连接，所述的力传感器连接板通过第一压板与橡胶板中部连接，所述的打磨头安装板通过第二压板与橡胶板周侧连接，所述的打磨头与打磨头安装板连接，所述的激光位移传感器与力传感器连接板连接，所述的反射板与打磨头安装板连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种适应曲面打磨的轻量化柔性打磨装置，其特征在于：包括机器人法兰连接板、力传感器、力传感器连接板、第一压板、第二压板、橡胶板、打磨头安装板、打磨头、反射板、激光位移传感器；所述的机器人法兰连接板与机器人末端连接，所述的力传感器一端与机器人法兰连接板连接，所述的力传感器另一端与力传感器连接板连接，所述的力传感器连接板通过第一压板与橡胶板中部连接，所述的打磨头安装板通过第二压板与橡胶板周侧连接，所述的打磨头与打磨头安装板连接，所述的激光位移传感器与力传感器连接板连接，所述的反射板与打磨头安装板连接。


2.按照权利要求1所述的轻量化柔性打磨装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋可清，刘吴月，
申请(专利权)人：蓝点触控北京科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11