本發(fā)明涉及砂帶磨削和打磨技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種兩自由度砂帶磨削單元姿態(tài)補(bǔ)償裝置。

背景技術(shù)：

在使用砂帶打磨機(jī)打磨時(shí)，需要熟練的工人手持零件，磨除掉零件的表面的毛刺。中國(guó)人力成本上升快速，打磨和拋光行業(yè)部署自動(dòng)化設(shè)備來抵消逐漸升高的成本。目前機(jī)器人化打磨系統(tǒng)使用機(jī)器人抓持零件與砂帶機(jī)配合使用，機(jī)器人需要與打磨機(jī)精密配合才能夠保證加工質(zhì)量。機(jī)器人夾持工件在砂帶磨削單元上磨削時(shí)，需要與砂帶進(jìn)行硬接觸以保持足夠的磨削力，由于打磨系統(tǒng)由工業(yè)機(jī)器人與磨削單元配合工作時(shí)，需要機(jī)器人與砂帶之間的位置和姿態(tài)進(jìn)行校準(zhǔn)，但是由于砂帶屬易耗品，不可能長(zhǎng)期保證校準(zhǔn)精度的一致性。

在在專利cn106514461a中闡述了一種機(jī)器人用砂帶打磨機(jī)，其中包括張緊輪設(shè)計(jì)和吸塵設(shè)計(jì)。在專利cn203390697u中給出了一種砂帶搖擺機(jī)構(gòu)，通過搖擺氣缸控制被動(dòng)輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動(dòng)，利用伸縮氣缸控制搖擺裝置的升降運(yùn)動(dòng)。但是這些專利沒有給出如何與打磨機(jī)器人配合的打磨裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的一種兩自由度砂帶磨削單元姿態(tài)補(bǔ)償裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種兩自由度砂帶磨削單元姿態(tài)補(bǔ)償裝置，由主動(dòng)輥驅(qū)動(dòng)砂帶運(yùn)動(dòng)，砂帶繞過由鋁合金制成的第一被動(dòng)輥、第二被動(dòng)輥和第三被動(dòng)輥形成閉環(huán)路徑，在砂帶閉環(huán)運(yùn)行的內(nèi)輪廓內(nèi)布置有氣動(dòng)兩自由度姿態(tài)補(bǔ)償裝置，氣動(dòng)兩自由度姿態(tài)補(bǔ)償裝置包括第一長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿、第一球關(guān)節(jié)軸承、氣彈簧外殼、氣彈簧活塞桿、第一位姿補(bǔ)償板、銷軸、打磨板、第二球關(guān)節(jié)軸承、導(dǎo)向軸、導(dǎo)向軸套、第二長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿、頂出氣缸、第二位姿補(bǔ)償板、十字交叉軸、交叉軸滑塊和滑軌；由氣彈簧外殼和活塞桿組成的彈性支撐桿，并通過第二球關(guān)節(jié)軸承和第一球關(guān)節(jié)軸承分別與第一位姿補(bǔ)償板/第二位姿補(bǔ)償板和基座板分別鉸接；在彈簧外殼與第一球關(guān)節(jié)軸承之間連接有第一長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿和第二長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿，以改變第一關(guān)節(jié)軸承和第二關(guān)節(jié)軸承之間的彈性支撐桿的長(zhǎng)度；頂出氣缸固定在第一位姿補(bǔ)償板/第二位姿補(bǔ)償板上，頂出氣缸的活塞桿與打磨板固定連接，并位于四個(gè)第二球關(guān)節(jié)軸承鉸接點(diǎn)的四點(diǎn)連線區(qū)域內(nèi)；打磨板四角處固定有導(dǎo)向軸，分別插入固定在第一位姿補(bǔ)償板/第二位姿補(bǔ)償板的導(dǎo)向軸套中。

優(yōu)選的，銷軸一端固定在基座板，另一端插入第一位姿補(bǔ)償板的i形凹槽中，第一位姿補(bǔ)償板的i形凹槽繞著銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，銷軸在i形凹槽中滑動(dòng)。

優(yōu)選的，與第一位姿補(bǔ)償板/第二位姿補(bǔ)償板和基座板進(jìn)行鉸接的第二球關(guān)節(jié)軸承和第一球關(guān)節(jié)軸承為三個(gè)自由度的球關(guān)節(jié)軸承。

優(yōu)選的，十字交叉軸的一端與第二位姿補(bǔ)償板鉸接，另一端與交叉軸滑塊鉸接，十字交叉軸兩端鉸接處的中心軸線互相垂直并相交一點(diǎn)，滑軌固定在基座板上，交叉軸滑塊與滑軌組成滑動(dòng)副，滑塊可以在滑軌滑動(dòng)。

優(yōu)選的，交叉軸滑塊與滑軌的滑動(dòng)副軸線與十字交叉軸與交叉軸滑塊鉸接軸線具有偏心。

本發(fā)明提供一種兩自由度砂帶磨削單元姿態(tài)補(bǔ)償裝置，可以自適應(yīng)的調(diào)整打磨板姿態(tài)配合工件的磨削面，提高打磨質(zhì)量，減少機(jī)器人與打磨機(jī)單元配合工作時(shí)的相互校正時(shí)間，大批量磨削作業(yè)時(shí)可以提高效率；與工業(yè)機(jī)器人配合使用的這種砂帶磨削單元能夠減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，大批量生產(chǎn)降低成本，提高磨削和打磨效果。本發(fā)明可以節(jié)省與機(jī)器人配合打磨時(shí)的校正時(shí)間，降低對(duì)機(jī)器人和磨削單元的定位等級(jí)，同時(shí)增加了打磨系統(tǒng)的適應(yīng)性，能夠保證打磨的質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種兩自由度砂帶磨削單元姿態(tài)補(bǔ)償裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一種兩自由度砂帶磨削單元姿態(tài)補(bǔ)償裝置的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明一種兩自由度砂帶磨削單元姿態(tài)補(bǔ)償裝置其他結(jié)構(gòu)形式圖。

圖4為本發(fā)明一種兩自由度砂帶磨削單元姿態(tài)補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償機(jī)構(gòu)圖。

圖5為本發(fā)明一種兩自由度砂帶磨削單元姿態(tài)補(bǔ)償裝置的彈簧支撐桿的其他實(shí)施方式圖。

圖6為本發(fā)明一種兩自由度砂帶磨削單元姿態(tài)補(bǔ)償裝置的十字交叉軸的其他實(shí)施方式圖。

圖中：1-主動(dòng)棍；2-基座板；3-第一被動(dòng)輥；4-第二被動(dòng)輥；5-第三被動(dòng)輥；6-砂帶；7-第一長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿；8-第一球關(guān)節(jié)軸承；9-氣彈簧外殼；10-氣彈簧活塞桿；11-第一位姿補(bǔ)償板；12-銷軸；13-打磨板；14-第二球關(guān)節(jié)軸承；15-導(dǎo)向軸；16-導(dǎo)向軸套；17-第二長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿；18-頂出氣缸；19-位姿補(bǔ)償板i形槽；20-第二位姿補(bǔ)償板；21-十字交叉軸；22-交叉軸滑塊；23-滑軌；24-外殼；25-活塞桿；26-彈性部件。

具體實(shí)施方式

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

參照?qǐng)D1，本發(fā)明所述的一種兩自由度砂帶磨削單元姿態(tài)補(bǔ)償裝置可以用于砂帶磨削單元中與工業(yè)機(jī)器人組成自動(dòng)化打磨系統(tǒng)，傳統(tǒng)砂帶磨削單元主要由固定在基座板2上的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輥1運(yùn)動(dòng)，基座板2由鋁合金板材制成，主動(dòng)輥3為鋁芯包膠圓柱形狀輥?zhàn)?，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(dòng)輥與砂帶之間的摩擦力。砂帶6繞過第一被動(dòng)輥3、第二被動(dòng)輥4、第三被動(dòng)輥5和主動(dòng)輥1形成一閉環(huán)路徑，在主動(dòng)輥1的帶動(dòng)下進(jìn)行閉環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。第一被動(dòng)輥3、第二被動(dòng)輥4、第三被動(dòng)輥5鉸接在基座板2上。氣動(dòng)兩自由度姿態(tài)補(bǔ)償裝置安裝在砂帶形成的閉環(huán)區(qū)域內(nèi)。氣動(dòng)兩自由度姿態(tài)補(bǔ)償裝置由第一長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿7、第一球關(guān)節(jié)軸承8、氣彈簧外殼9、氣彈簧活塞桿10、第一位姿補(bǔ)償板11、銷軸12、打磨板13、第二球關(guān)節(jié)軸承14、導(dǎo)向軸15、導(dǎo)向軸套16、第二長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿17、頂出氣缸18組成。

參照?qǐng)D2，氣動(dòng)兩自由度姿態(tài)補(bǔ)償裝置中，四個(gè)氣彈簧外殼9和氣彈簧活塞桿10通過第二球關(guān)節(jié)軸承14和第一球關(guān)節(jié)軸承8分別與第一位姿補(bǔ)償板11和基座板2進(jìn)行鉸接，第一位姿補(bǔ)償板11為矩形，氣彈簧兩兩布置在第一位姿補(bǔ)償板11兩側(cè)。在其中一側(cè)的兩個(gè)氣彈簧中，第一球關(guān)節(jié)軸承8與氣彈簧外殼9之間安裝有第一長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿7和第二長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿17調(diào)節(jié)氣彈簧兩端鉸接的距離。銷軸12一端固定在基座板2上，另一端嵌入第一位姿補(bǔ)償板11的i形凹槽19中，第一位姿補(bǔ)償板11的i形凹槽19可以繞著銷軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以允許銷軸12在i形凹槽19中滑動(dòng)。在第一位姿補(bǔ)償板11上固定有頂出氣缸18，頂出氣缸18的活塞桿與打磨板13固定連接。打磨板13四角處固定有導(dǎo)向軸15，分別插入固定在第一位姿補(bǔ)償板11的導(dǎo)向軸套16中。

頂出氣缸18的氣源由供氣系統(tǒng)提供，頂出氣缸18進(jìn)氣時(shí)可將打磨板13推出將砂帶6壓在被打磨表面進(jìn)行磨削。當(dāng)被打磨面與砂帶6和打磨板13接觸打磨時(shí)，如果打磨板13四邊的受力不均勻，受力大的一邊的氣彈簧將發(fā)生壓縮，同時(shí)帶動(dòng)第一位姿補(bǔ)償板11發(fā)生偏轉(zhuǎn)，四組氣彈簧發(fā)生長(zhǎng)度和偏轉(zhuǎn)變化，直到第一位姿補(bǔ)償板11周受力大小相等為止。

本實(shí)施例利用第二長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿17和第一長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿7可以對(duì)第一位姿補(bǔ)償板11的初始位姿進(jìn)行調(diào)節(jié)以適應(yīng)被磨削面的校對(duì)位置需要。

參照?qǐng)D3，圖3為氣動(dòng)兩自由度姿態(tài)補(bǔ)償裝置另一實(shí)施例圖，其由第一長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿7、第一球關(guān)節(jié)軸承8、氣彈簧外殼9、氣彈簧活塞桿10、打磨板13、第二球關(guān)節(jié)軸承14、導(dǎo)向軸15、導(dǎo)向軸套16、第二長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿17、頂出氣缸18、第二位姿補(bǔ)償板20、十字交叉軸21、交叉軸滑塊22、滑軌23構(gòu)成組成。四個(gè)氣彈簧外殼9和活塞桿10通過第二球關(guān)節(jié)軸承14和第一球關(guān)節(jié)軸承8分別與第二位姿補(bǔ)償板20和基座板2進(jìn)行鉸接，第二位姿鉸接板20為方形，氣彈簧兩兩布置在第二位姿補(bǔ)償板20的兩側(cè)。在其中一側(cè)的兩個(gè)氣彈簧中，第一球關(guān)節(jié)軸承8與氣彈簧外殼之間安裝有第一長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿7和第二長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿17調(diào)節(jié)氣彈簧兩端鉸接的距離。十字交叉軸21的一端與第二位姿補(bǔ)償板20鉸接，另一端與交叉軸滑塊22鉸接，十字交叉軸21的兩端鉸接處的轉(zhuǎn)軸軸線互相垂直并相交一處?；?3固定在基座板2上，交叉軸滑塊22與滑軌23組成滑動(dòng)副，滑塊22可以在滑軌23上滑動(dòng)。在第二位姿補(bǔ)償板20上固定有頂出氣缸18，頂出氣缸18的活塞桿與打磨板13固連。打磨板13四角處固定有導(dǎo)向軸15，分別插入固定在第二位姿補(bǔ)償板20的導(dǎo)向軸套16中。氣缸的氣源由供氣系統(tǒng)提供，氣缸進(jìn)氣時(shí)可將打磨板推出將砂帶壓在被打磨表面進(jìn)行磨削。當(dāng)被打磨面與砂帶6和打磨板13接觸打磨時(shí)，如果打磨板13四邊的受力不均勻，受力大的一邊的氣彈簧將發(fā)生壓縮，同時(shí)帶動(dòng)第二位姿補(bǔ)償板20繞著十字交叉軸21兩個(gè)垂直軸線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，四個(gè)氣彈簧發(fā)生長(zhǎng)度和偏轉(zhuǎn)變化，直到第二位姿補(bǔ)償板20的四周受力大小相等為止。本實(shí)施例利用第二長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿17和第一長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿7可以對(duì)第二位姿補(bǔ)償板20的初始位姿進(jìn)行調(diào)節(jié)以適應(yīng)被磨削面的校對(duì)位置需要。

對(duì)于圖2和圖3提出的兩種實(shí)施例，通過預(yù)先調(diào)節(jié)第二長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿17和第一長(zhǎng)度調(diào)節(jié)桿7來設(shè)置第一位姿補(bǔ)償板11/第二位姿補(bǔ)償板20的姿態(tài)。工作時(shí)頂出氣缸18將打磨板13推出，將砂帶擠壓在工件的磨削面上進(jìn)行磨削。當(dāng)被打磨面與打磨板13的平面不平行時(shí)，位姿補(bǔ)償板放生角位移擬補(bǔ)被打磨面的誤差，增大磨削面積，提高打磨質(zhì)量。

參照?qǐng)D4，第二球關(guān)節(jié)軸承14、十字交叉軸21、交叉軸滑塊22、滑軌23為沿著第二位姿補(bǔ)償板20左右對(duì)稱布置。

參照?qǐng)D5，對(duì)于圖2的實(shí)施方式和圖3實(shí)施方式中使用的氣彈簧外殼9和活塞桿10組成的氣彈簧，可以使用具有空腔結(jié)構(gòu)外殼24、活塞桿25和在外殼24的中空腔內(nèi)放置的彈性部件26組成的彈性支撐桿代替。其他組成方式與圖2和圖3中結(jié)構(gòu)相同。也可以使用拉伸彈簧勾住第一關(guān)節(jié)軸承8與軸承21的鉸接點(diǎn)。其他組成方式與圖2和圖3中結(jié)構(gòu)相同。

對(duì)于上述實(shí)施例中的氣彈簧（彈性支撐桿）而言，可以使用多個(gè)氣彈簧（彈性支撐桿）沿著第一位姿補(bǔ)償板11或第二位姿補(bǔ)償板20的對(duì)稱面對(duì)稱布置。其他組成方式不變。

對(duì)于圖3中的十字交叉軸21、交叉軸滑塊22和滑軌23的組成形式，交叉軸滑塊22與滑軌23的滑動(dòng)副軸線可以與十字交叉軸21與交叉軸滑塊22鉸接軸線發(fā)生偏心，參照?qǐng)D6，其他組成方式不變。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。