钢板表面磁吸附升降式磨削装置制造方法及图纸

钢板表面磁吸附升降式磨削装置，属于工业机器人技术领域。该装置包括机架、第一电机、砂轮、砂轮升降机构、垂直导向装置、水平导向装置、末端滑块和吸附单元；机架包括上板和下板，第一电机的输出轴通过传动机构与砂轮相连，砂轮安装在所述的末端滑块上；砂轮升降机构包含一个以上的升降连杆组，每个升降连杆组一端与末端滑块铰接，另一端与水平导向装置铰接。本发明专利技术利用砂轮升降机构控制砂轮的升降，即砂轮非作业状态下可置于机架内，砂轮需要进行打磨作业时接触钢板表面，因此具有结构紧凑，体积小等优点，可实现在狭小空间内工作。同时该磨削装置在钢板导磁壁面自由移动，运动灵活，特别适合作为导磁钢板表面焊缝修复和高平整度要求的磨削加工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种升降式磨削装置，特别涉及一种钢板表面磁吸附升降式磨削装置 的结构设计，属于工业机器人

技术介绍
磨削装置的自动化在工业实践中越来越受到人们的重视，尤其是在一些难以实施 常用磨削工具的场合，需要克服手工使用砂轮铲磨带来的效率低下，作业环境恶劣、维修成 本偏高的问题。钢板表面磁吸附升降式磨削装置是一种用来在恶劣、危险、极限情况下，在 变曲率导磁壁面上进行打磨作业的一种自动化机械装置，目前在石化工业、核工业、造船业 等铁磁性结构的施工中迫切需要此类型的自动磨削装置。在实际应用中，有些钢板导磁壁面是空间曲面，其表面形貌变化大，凹凸不平，曲 率半经较小，且曲率变化范围较大，如水轮机叶片表面。对于在这类表面进行打磨加工，其 吸附单元和叶片表面之间的气隙会发生变化，导致吸附力的变化，进而影响磨削装置工作 时的稳定性能。另外，由于导磁壁面的凹凸不平，也会对磨削装置的运动性能产生影响，如 壁面的凹凸不平可能会使驱动轮悬空，导致驱动失效。因此，对于在表面是复杂空间曲面的 导磁壁面上打磨的磨削装置，要求磨削工具可以实现极限空间、良好的运动灵活性，保证在 进行磨削打磨工作时，吸附稳定可靠。国内目前对钢板表面进行修磨时，一般采用工人手持砂轮机进行铲磨，如水轮机 叶片，通常需要将叶片从水轮机机组坑内吊出，然后进行相应的焊接、打磨等修复作业。国 外的此类装置有基于轨道式的scompi机器人，其手臂串联、造价昂贵，用于焊接打磨修复 作业时较为困难，无法实现在钢板表面各个位置空间上的加工。因此，迫切需要适合我国国 情的钢板表面磁吸附升降式磨削装置。申请日为1994年4月14日、申请号为94104010. 0的专利文献涉及的“一种随 形磨削装置及其用途”，该装置包括设备执行机构和随形磨头，设备执行机构末端接随形磨 头，设备执行机构由纵向移动机构、横向移动机构、垂直移动机构、纵向旋转机构、横向旋转 机构、垂直旋转机构任意连接组合而成，随形磨头由磨头、磨头驱动电机、磨头架、连杆和油 缸等组成，连杆接向油缸供油时，可携带磨头驱动电机绕支点旋转。该装置的不足之处为多个移动机构装置复杂、体积庞大、制造成本高，驱动方案 复杂，只简单考虑了对随三维变化的曲面的随形磨削。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对已有技术的不足之处，提供一种钢板表面磁吸附升降式磨削 装置，使其不仅结构简单、运行可靠，成本低，而且能够对变曲率表面实现随形打磨的修复 作业，更为重要的是此装置安装在工业机器人机械臂上能够在极限空间内完成打磨过程。本专利技术的技术方案如下钢板表面磁吸附升降式磨削装置，其特征在于该装置包括机架、第一电机、砂轮、砂轮升降机构、垂直导向装置、水平导向装置、末端滑块和吸附装置；所述机架包括上板和 下板，所述第一电机的输出轴通过传动机构与砂轮相连，砂轮安装在所述的末端滑块上；所 述砂轮升降机构包含一个以上的升降连杆组，每个升降连杆组一端与末端滑块铰接，另一 端与水平导向装置铰接；所述水平导向装置包括第二电机、丝杠、设置在丝杠上的第一螺母 块和第二螺母块、水平导向件、第一水平移动块第二水平移动；所述的第一水平移动块和第 二水平移动块的一端分别与水平导向件连接，另一端与所述的第一螺母块和第二螺母块连 接，第一螺母块和第二螺母块旋向相反；所述垂直导向装置至少包括一个垂直导向件，垂直 导向件固定在机架上，所述的末端滑块沿垂直导向件上下滑动；所述吸附装置与机架下板 固接，在机架下板上安装支撑万向轮。本专利技术所述的钢板表面磁吸附升降式磨削装置，其特征在于所述的升降连杆组 采用χ形连杆，χ形连杆包括两根铰接成χ形的杆件，两根杆件的一端分别与末端滑块固 定连接，两根杆件的另一端分别与水平导向装置中的第一水平移动块和第二水平移动块铰 接。本专利技术所述的钢板表面磁吸附升降式磨削装置，其特征在于所述的升降连杆组 采用V形连杆，V形连杆包括两根铰接成V形的杆件，两根杆件的末端与末端滑块固定连接， 两根杆件的另一端分别与水平导向装置中的第一水平移动块和第二水平移动块铰接。本专利技术所述的钢板表面磁吸附升降式磨削装置，其特征在于所述的升降连杆组 采用X+V形连杆，X+V形连杆包括两根铰接成X形的杆件和两根铰接成V形的杆件，杆件的 上端与水平导向装置中的水平移动块铰接，杆件的下端与末端滑块连接。本专利技术所述的钢板表面磁吸附升降式磨削装置，其特征在于X+V形连杆中X形的 杆件在V形的杆件上面或在V形的杆件下面。本专利技术所述的钢板表面磁吸附升降式磨削装置，其特征在于所述机架采用筒体、 框架体或组合封闭结构。本专利技术所述的钢板表面磁吸附升降式磨削装置，其特征在于所述的垂直导向件 和水平导向件采用导向轴、线性滑轨、平面导轨、线性滑道、滚珠直线导轨或线性滑台。本专利技术所述的钢板表面磁吸附升降式磨削装置，其特征在于所述的吸附装置含 有三个吸附单元，每个吸附单元由两块永磁体和一块轭铁组成乙型磁路；吸附单元上两块 永磁体磁极按行和列交叉布置，即相邻磁极的极性相反。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和显著进步①砂轮由升降机构控制可实现升降，即砂轮非作业状态下可置于机架内，砂轮需 要进行打磨作业时接触钢板表面。②机架体积小，垂直导向装置、砂轮、水平导向装置、第一 电机、第二电机、砂轮升降机构、砂轮更换装置均置于机架内，使得磨削装置结构紧凑，可实 现在极限狭小空间内的运动。③磨削装置与本体的连接极为方便，既可手持磨削装置进行 修复作业，亦可连接在工业机器人末端实现在极限狭小空间内的磨削加工。④磨削装置在 钢板导磁壁面自由移动，运动灵活，可自由控制砂轮打磨焊缝的方向，实现砂轮在不同位置 实现位置变动，与现有手持砂轮机打磨焊缝的过程几乎无异。⑤打磨工具在回转机构中的 定位由本设计专利技术的左右回转主轴夹持，既保证了加工时的稳定可靠性，又能实现打磨工 具破损时的灵活更换。⑥吸附单元用永磁非接触吸附方案，有效克服了磨削装置吸附能力 和运动灵活性间的矛盾磨削装置底部采用三个万向滚珠移动机构，运动灵活性好，可绕磨削装置中心转向，最小转向半经为0 ；本专利技术所采用的非接触永磁吸附装置在具有强吸附 能力，可有效地抵消砂轮磨削时的法向切削力，由于和导磁壁面之间是非接触的，减小了磨 削装置在极限狭小空间内的运行阻力，在保证磨削装置打磨加工稳定可靠性的同时，使该 装置具有优良的运动灵活性。附图说明图1是本专利技术提供的钢板表面磁吸附升降式磨削装置的实施例的正面外观图。图2是图1的右视图。图3是本实施例的水平导向装置示意图。图4是本实施例的砂轮安装在末端滑块上的示意图。图5是本实施例的吸附单元、支撑轮安装在下板上的示意图。图6是本实施例的吸附单元采用的乙型磁路示意图。图7、图8是本实施例在钢板叶片表面极限的凹凸两位置应用的三维示意图。在图1至图8中1-机架，11-上板，12-下板，2-垂直导向装置，21-垂直导向件，3-砂轮升降机构，31-X形连杆，32-V形连杆，41-轭铁，42-永磁体，5-支撑万向轮，6-砂轮，7-末端动块，71-砂轮电机连接架，72-砂轮电机支撑架，73-砂轮第一半轴，74-砂轮第二半轴，8-第二电机，9-第一电机，10-水平导向装置，101-水平导向件，102-法兰直线轴承，104-第一螺母块，105-第本文档来自技高网...

【技术保护点】
钢板表面磁吸附升降式磨削装置，其特征在于：该装置包括机架（１）、第一电机（９）、砂轮（６）、砂轮升降机构（３）、垂直导向装置（２）、水平导向装置（１０）、末端滑块（７）和吸附装置；所述机架包括上板（１１）和下板（１２），所述第一电机的输出轴通过传动机构与砂轮相连，砂轮安装在所述的末端滑块上；所述砂轮升降机构包含一个以上的升降连杆组（１３），每个升降连杆组一端与末端滑块铰接，另一端与水平导向装置铰接；所述水平导向装置包括第二电机（８）、丝杠（１０６）、设置在丝杠上的第一螺母块（１０４）和第二螺母块（１０５）、水平导向件（１０１）、第一水平移动块（１０７ａ）和第二水平移动块（１０７ｂ）；所述的第一水平移动块和第二水平移动块的一端分别与水平导向件（１０１）连接，另一端与所述的第一螺母块和第二螺母块连接，第一螺母块和第二螺母块旋向相反；所述垂直导向装置至少包括一个垂直导向件（２１），垂直导向件固定在机架上；所述的末端滑块沿垂直导向件上下滑动；所述吸附装置与机架下板固接，在机架下板上安装支撑万向轮（５）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔宗伟，张长，孙振国，张文增，李丽荣，都东，陈咏华，陈强，
申请(专利权)人：清华大学，青海大学，
类型：发明
国别省市：11[]