一种大型曲面气动柔性打磨装置论文和设计-张慧博

全文摘要

本发明为一种大型曲面气动柔性打磨装置,包括支撑组件、柔性组件、打磨组件、气动组件及控制系统;支撑组件中的气缸使用两个电气比例阀,气缸工作口B连接的电气比例阀可以实时补偿重力,气缸工作口A连接的另一个电气比例阀可以提供打磨力,通过一维力传感器可以实时监测实际输出的法向打磨力,当监测值不符合要求时,可以实时反馈给电气比例阀调整气缸气压满足法向打磨力要求。通过力传感器反馈的压力值,实时调节气缸推杆的拉力或压力,在不同打磨位姿下能够实时补偿重力分量,维持恒定的法向打磨力,实现柔顺打磨。该打磨装置能够实现柔性打磨,有效避免刚性冲击,且具有高转速、大扭矩、轻质量、加工效率高等特点。

主设计要求

1.一种大型曲面气动柔性打磨装置,包括支撑组件、柔性组件、打磨组件、气动组件及控制系统;所述的支撑组件包括法兰、上板,法兰下端与上板上表面同轴心固定;其特征在于,所述支撑组件还包括限位块、固定架、气缸、三个导向轴及三个轴座;气缸与三个轴座分别固定在上板下表面,气缸安装中心与三个轴座安装中心以上板中心为中心成矩形分布;固定架固定在上板下表面;三根导向轴上端分别通过相应的轴座固定;限位块固定在每个导向轴的下端;所述气缸为双作用气缸,所述的柔性组件包括气缸推杆、力传感器、直线轴承、下板、位移传感器;气缸推杆与气缸同轴心,由气缸下端伸出;力传感器上端与气缸推杆下端连接,力传感器下端与下板固定连接,三个导向轴分别通过相应的直线轴承与下板连接,直线轴承与下板固定,直线轴承及下板能在导向轴上上下移动,导向轴下端穿出下板与限位块固定;位移传感器通过固定架固定在上板下表面;所述的打磨组件包括气动马达、马达支座、传动轴、联轴器、锁紧螺母Ⅰ、主轴、轴承座、轴承、支架、砂轮、锁紧螺母Ⅱ、码盘、转速传感器;气动马达与马达支座同轴心固定,马达支座固定在下板中心;气动马达的马达转子与传动轴一端锁紧,传动轴另一端由联轴器锁紧;联轴器连接主轴,并通过锁紧螺母Ⅱ轴向定位,主轴穿过支架的下端中心,主轴与支架下端中心之间通过轴承座及轴承连接,主轴能绕轴承座轴心转动;在主轴伸出轴承座的下端通过锁紧螺母Ⅰ固定连接砂轮;传动轴上端紧挨马达转子的位置安装码盘,在码盘相对的支架的内侧固定安装有转速传感器,转速传感器通过码盘监测砂轮转速;所述的气动组件包含空气压缩机、电气比例阀Ⅰ、电气比例阀Ⅱ、电气比例阀Ⅲ;空气压缩机通过四通接头分别将气体输送给电气比例阀Ⅰ、电气比例阀Ⅱ、电气比例阀Ⅲ;电气比例阀Ⅲ出来的气体依次经过单向阀、油雾器进入气动马达进气口;电气比例阀Ⅰ、电气比例阀Ⅱ出来的气体分别进入气缸工作口A与气缸工作口B;控制系统分别连接电气比例阀Ⅰ、电气比例阀Ⅱ、电气比例阀Ⅲ、力传感器、位移传感器、转速传感器。

设计方案

1.一种大型曲面气动柔性打磨装置,包括支撑组件、柔性组件、打磨组件、气动组件及控制系统;所述的支撑组件包括法兰、上板,法兰下端与上板上表面同轴心固定;其特征在于,

所述支撑组件还包括限位块、固定架、气缸、三个导向轴及三个轴座;气缸与三个轴座分别固定在上板下表面,气缸安装中心与三个轴座安装中心以上板中心为中心成矩形分布;固定架固定在上板下表面;三根导向轴上端分别通过相应的轴座固定;限位块固定在每个导向轴的下端;所述气缸为双作用气缸,

所述的柔性组件包括气缸推杆、力传感器、直线轴承、下板、位移传感器;气缸推杆与气缸同轴心,由气缸下端伸出;力传感器上端与气缸推杆下端连接,力传感器下端与下板固定连接,三个导向轴分别通过相应的直线轴承与下板连接,直线轴承与下板固定,直线轴承及下板能在导向轴上上下移动,导向轴下端穿出下板与限位块固定;位移传感器通过固定架固定在上板下表面;

所述的打磨组件包括气动马达、马达支座、传动轴、联轴器、锁紧螺母Ⅰ、主轴、轴承座、轴承、支架、砂轮、锁紧螺母Ⅱ、码盘、转速传感器;气动马达与马达支座同轴心固定,马达支座固定在下板中心;气动马达的马达转子与传动轴一端锁紧,传动轴另一端由联轴器锁紧;联轴器连接主轴,并通过锁紧螺母Ⅱ轴向定位,主轴穿过支架的下端中心,主轴与支架下端中心之间通过轴承座及轴承连接,主轴能绕轴承座轴心转动;在主轴伸出轴承座的下端通过锁紧螺母Ⅰ固定连接砂轮;传动轴上端紧挨马达转子的位置安装码盘,在码盘相对的支架的内侧固定安装有转速传感器,转速传感器通过码盘监测砂轮转速;

所述的气动组件包含空气压缩机、电气比例阀Ⅰ、电气比例阀Ⅱ、电气比例阀Ⅲ;空气压缩机通过四通接头分别将气体输送给电气比例阀Ⅰ、电气比例阀Ⅱ、电气比例阀Ⅲ;电气比例阀Ⅲ出来的气体依次经过单向阀、油雾器进入气动马达进气口;电气比例阀Ⅰ、电气比例阀Ⅱ出来的气体分别进入气缸工作口A与气缸工作口B;

控制系统分别连接电气比例阀Ⅰ、电气比例阀Ⅱ、电气比例阀Ⅲ、力传感器、位移传感器、转速传感器。

2.根据权利要求1所述的大型曲面气动柔性打磨装置,其特征在于,位移传感器用于实时反馈位移量,为机器人提供相关位置参数;转速传感器用于实时监测砂轮转速,当转速不满足打磨要求时,通过电气比例阀Ⅲ调节气动马达转速达到打磨要求;电气比例阀Ⅰ控制法向打磨力,电气比例阀Ⅱ补偿重力分量;当法向打磨力小于重力分量时,力传感器处于拉的状态,反馈值为正值,力传感器的值为重力分量减去法向打磨力,当法向打磨力大于重力分量时,力传感器处于压的状态,反馈值为负值,力传感器的值仍为重力分量减去法向打磨力。

3.根据权利要求1所述的大型曲面气动柔性打磨装置,其特征在于,所述砂轮为杯型砂轮或平行砂轮。

4.根据权利要求1所述的大型曲面气动柔性打磨装置,其特征在于,所述位移传感器为激光位移传感器。

5.根据权利要求1所述的大型曲面气动柔性打磨装置,其特征在于,所述支架呈U形架,支架上端折弯处有四个支架安装孔;左侧中间位置有两个转速传感器安装孔,转速传感器安装孔用于安装转速传感器;下端中间开有轴承座定位孔,定位孔外侧有四个轴承座安装孔,四个轴承座安装孔呈矩形分布,通过轴承座定位孔及轴承座安装孔将轴承座与支架轴向固定在一起。

6.根据权利要求1所述的大型曲面气动柔性打磨装置,其特征在于,所述下板为正方形,上板为圆形;所述气缸为亚德客SDAS-32X80气缸。

7.根据权利要求1所述的大型曲面气动柔性打磨装置,其特征在于,所述轴承座内部安装有双轴承。

设计说明书

技术领域

本发明属于打磨设备技术领域,具体涉及一种大型曲面气动柔性打磨装置。

背景技术

随着科学技术的发展,机器人打磨技术在大型曲面加工过程中得到了广泛的应用,摆脱了传统人工打磨劳动强度大、效率低等缺点。机器人打磨不同于普通磨床,由于机械臂本体刚度远低于磨床,很难精确控制磨削进给量。因此,国内外研究人员开发了各种柔性打磨装置,通过控制打磨工具的法向压力间接保证磨削深度,大大提高了加工质量。

现有的柔性打磨装置大多针对微小曲面,对于风电叶片、大型罐体将不再适用。在大型曲面打磨过程中,打磨轮需要较高的转速与扭矩,普通的打磨电机难以满足要求,柔性控制以及整体结构的稳定性也变得更加困难。因此,针对这些问题还需要进一步的研究。

专利号为ZL2016100150879的中国专利公开一种大型曲面磨削自适应打磨装置,该装置中使用变频工作电机(为普通打磨电机),当转速达到10000转每分钟,扭矩达到1N.m时(高转速、大扭矩能显著提高磨削效率),体积和质量会变得较大,在机器人工作时会产生较大的惯性,影响机器人的打磨精度与灵活性。对于例如杯型砂轮这种转动惯量较大的砂轮工作时会产生较大的振动,难以满足打磨要求。通过弹簧实现柔性打磨,使用弹簧结构会变得复杂,柔顺控制也比较困难,而且弹簧使用时间长了会发生疲劳变形。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明拟解决的技术问题是:设计一种大型曲面气动柔性打磨装置。该打磨装置能够实现柔性打磨,有效避免刚性冲击,且具有高转速、大扭矩、轻质量、加工效率高等特点。

本发明解决所述技术问题的技术方案是:设计一种大型曲面气动柔性打磨装置,包括支撑组件、柔性组件、打磨组件、气动组件及控制系统;所述的支撑组件包括法兰、上板,法兰下端与上板上表面同轴心固定;其特征在于,

所述支撑组件还包括限位块、固定架、气缸、三个导向轴及三个轴座;气缸与三个轴座分别固定在上板下表面,气缸安装中心与三个轴座安装中心以上板中心为中心成矩形分布;固定架固定在上板下表面;三根导向轴上端分别通过相应的轴座固定;限位块固定在每个导向轴的下端;所述气缸为双作用气缸,

所述的柔性组件包括气缸推杆、力传感器、直线轴承、下板、位移传感器;气缸推杆与气缸同轴心,由气缸下端伸出;力传感器上端与气缸推杆下端连接,力传感器下端与下板固定连接,三个导向轴分别通过相应的直线轴承与下板连接,直线轴承与下板固定,直线轴承及下板能在导向轴上上下移动,导向轴下端穿出下板与限位块固定;位移传感器通过固定架固定在上板下表面;

所述的打磨组件包括气动马达、马达支座、传动轴、联轴器、锁紧螺母Ⅰ、主轴、轴承座、轴承、支架、砂轮、锁紧螺母Ⅱ、码盘、转速传感器;气动马达与马达支座同轴心固定,马达支座固定在下板中心;气动马达的马达转子与传动轴一端锁紧,传动轴另一端由联轴器锁紧;联轴器连接主轴,并通过锁紧螺母Ⅱ轴向定位,主轴穿过支架的下端中心,主轴与支架下端中心之间通过轴承座及轴承连接,主轴能绕轴承座轴心转动;在主轴伸出轴承座的下端通过锁紧螺母Ⅰ固定连接砂轮;传动轴上端紧挨马达转子的位置安装码盘,在码盘相对的支架的内侧固定安装有转速传感器,转速传感器通过码盘监测砂轮转速;

所述的气动组件包含空气压缩机、电气比例阀Ⅰ、电气比例阀Ⅱ、电气比例阀Ⅲ;空气压缩机通过四通接头分别将气体输送给电气比例阀Ⅰ、电气比例阀Ⅱ、电气比例阀Ⅲ;电气比例阀Ⅲ出来的气体依次经过单向阀、油雾器进入气动马达进气口;电气比例阀Ⅰ、电气比例阀Ⅱ出来的气体分别进入气缸工作口A与气缸工作口B;

控制系统分别连接电气比例阀Ⅰ、电气比例阀Ⅱ、电气比例阀Ⅲ、力传感器、位移传感器、转速传感器。

与现有技术相比,本发明有益效果在于:

本发明通过气动马达带动砂轮转动,具有质量轻,转速高,扭矩大等特点,能够显著提高机械臂打磨的灵活性和稳定性。本发明通过力传感器反馈的压力值,实时调节气缸推杆的拉力或压力,在不同打磨位姿下能够实时补偿重力分量,维持恒定的法向打磨力,实现柔顺打磨。本发明将打磨组件、柔性组件集成到一个机械臂末端执行器,可根据打磨需求,更换不同的打磨轮,能够满足不同曲面的灵活打磨。气动马达的动力源是空气压缩机,气动马达仅仅是转动执行部件,空气压缩机外置在地面上,不随打磨装置移动,因此使用气动马达质量要比同等功率下的电机轻很多,能够显著提高机械臂打磨的灵活性和稳定性。相对现有的打磨装置,能在同等扭矩和转速下保证质量更轻,同时打磨装置相对现有装置能有更高扭矩,当打磨转速达到10000转每分钟,扭矩达到1N.m时,仍能保证良好地稳定性及刚度。

本发明气缸使用两个电气比例阀,气缸工作口B连接的电气比例阀可以实时补偿重力,气缸工作口A连接的另一个电气比例阀可以提供打磨力,通过一维力传感器可以实时监测实际输出的法向打磨力,当监测值不符合要求时,可以实时反馈给电气比例阀调整气缸气压满足法向打磨力要求。能够充分考虑在不同位置姿态下气缸推杆、导向轴等移动件的重力补偿(在不同位置姿态下重力补偿不同),并能对实际输出的力进行反馈检测调整,采用力传感器与气缸配合使用实现恒力柔顺打磨,容易控制。

本发明所使用气动马达转速更高,扭矩更大,同轴度稳定性好,能够适用不同打磨砂轮,且本发明打磨装置可以更换不同的打磨砂轮。在高转速、大载荷的工作条件下,打磨装置很容易出现较大振动,因此,本发明采用三根导向轴与气缸推杆配合完成相关部件的移动,相对于仅仅依靠气缸推杆作为支撑,更加稳定。本发明采用导向轴与气动马达并行的方式,将柔性组件与打磨组件结合,有效缩短了整体长度,提高了机械臂灵活性,使整体打磨装置结构更加紧凑、质量更轻,控制更灵活。

在曲面实际打磨过程中,因为自由曲面打磨过程中需要不同的打磨轮,本发明中通过松紧锁紧螺母I可以卸下或安装砂轮,使得装置能更换多种类型的打磨轮,适用范围更广。本发明整体结构的设置及双轴承主轴连接的方式能够显著提高整体的稳定性及刚度,使砂轮能在高速大扭矩下稳定工作,克服现有技术中使用重质砂轮在高速大扭矩下的抖动问题,满足打磨要求。

附图说明

图1是本发明大型曲面气动柔性打磨装置一种实施例的整体结构主视示意图;

图2是本发明大型曲面气动柔性打磨装置一种实施例的整体三维结构示意图;

图3是本发明图1中A-A剖面示意图;

图4是本发明实施例的气动原理连接图;

图5是本发明大型曲面气动柔性打磨装置一种实施例的支架16的立体结构示意图;

图6是本发明大型曲面气动柔性打磨装置一种实施例的下板15的立体结构示意图;

图7是本发明大型曲面气动柔性打磨装置一种实施例的上板10的立体结构示意图;

图中所示:1.气动马达进气口;2.气动马达;3.马达支座;4.限位块;5.马达转子;6.联轴器;7.轴承座;8.轴承;9.锁紧螺母Ⅰ;10.上板;11.气缸工作口A;12.气缸;13.气缸工作口B;14.气缸推杆;15.下板;16.支架;17.传动轴;18.锁紧螺母Ⅱ;19.主轴;20.法兰;21.力传感器;22.码盘;23.导向轴;24.直线轴承;25.转速传感器;26.砂轮;27.激光位移传感器;28.轴座;29.固定架;30.电气比例阀Ⅰ;31.电气比例阀Ⅱ;32.过滤器;33.空气压缩机;34.油雾器;35.单向阀;36.电气比例阀Ⅲ;37.四通接头;1601.支架安装孔;1602.转速传感器安装孔;1603.轴承座定位孔;1604.轴承座安装孔;1501.马达支座定位孔;1502.马达支座安装孔;1503.上支架安装孔;1504.力传感器安装孔;1505.直线轴承安装孔;1506.直线轴承定位孔;1001.法兰安装孔;1002.气缸安装孔;1003.固定架安装孔;1004.导向轴定位孔;1005.导向轴座安装孔。

具体实施方式

下面结合附图与实施例做进一步说明。

本发明大型曲面气动柔性打磨装置(简称打磨装置,参见图1-4),包括支撑组件、柔性组件、打磨组件、气动组件及控制系统;控制系统用于控制各部件执行相应动作;

所述的支撑组件包含法兰20、上板10、限位块4、固定架29、气缸12、三个导向轴23及三个轴座28;法兰20下端与上板10上表面同轴心固定;气缸12与三个轴座28分别固定在上板10下表面,气缸12安装中心与三个轴座28安装中心以上板中心为中心成矩形分布;固定架29固定在上板10下表面;三根导向轴23上端分别通过相应的轴座28固定;限位块4固定在每个导向轴23的下端,能对导向轴起到轴向限位作用;

所述的柔性组件包含气缸推杆14、力传感器21、直线轴承24、下板15、激光位移传感器27;气缸推杆14与气缸12同轴心,由气缸12下端伸出,可以上下移动;力传感器21上端与气缸推杆14下端连接,力传感器21下端与下板15固定连接,三个导向轴分别通过相应的直线轴承24与下板15连接,直线轴承与下板固定,直线轴承可以在导向轴上上下移动,即下板可以相对导向轴移动,导向轴下端穿出下板与限位块固定;激光位移传感器27通过固定架29固定在上板10下表面;

所述的打磨组件包含气动马达2、马达支座3、传动轴17、联轴器6、锁紧螺母Ⅰ9、主轴19、轴承座7、轴承8、支架16、砂轮26、锁紧螺母Ⅱ18、码盘22、转速传感器25;气动马达2与马达支座3同轴心固定,马达支座3固定在下板15中心;气动马达2的马达转子5与传动轴17一端锁紧,传动轴17另一端由联轴器6锁紧;联轴器6连接主轴19,并通过锁紧螺母Ⅱ18轴向定位,主轴19穿过支架16的下端中心,主轴与支架16下端中心之间通过轴承座7及轴承座内的一对轴承8连接,主轴19能绕轴承座7轴心转动;在主轴19伸出轴承座的下端通过锁紧螺母Ⅰ9固定连接砂轮26;传动轴上端紧挨马达转子的位置安装码盘22,在码盘相对的支架16的内侧固定安装有转速传感器25,转速传感器25通过码盘22监测杯型砂轮26转速;转速传感器25形状类似为U形,从图中可以看出,码盘必须从这个U形中间转过才能测转速;

所述的气动组件包含空气压缩机33、电气比例阀Ⅰ30、电气比例阀Ⅱ31、电气比例阀Ⅲ36、单向阀35、四通接头37、过滤器32、油雾器34;由空气压缩机33提供的气体先通过过滤器32将空气过滤,再由四通接头37分别将气体输送给电气比例阀Ⅰ30、电气比例阀Ⅱ31、电气比例阀Ⅲ36;电气比例阀Ⅲ36出来的气体依次经过单向阀35、油雾器34进入气动马达进气口1;电气比例阀Ⅰ30、电气比例阀Ⅱ31出来的气体分别进入气缸工作口A11与气缸工作口B13。

所述气缸12为双作用气缸,当气缸工作口A 11进气气缸工作口B 13卸荷,气缸推杆向下移动,当气缸工作口B进气气缸工作口A卸荷,气缸推杆向上移动,所以气缸的气缸工作口A、B既可以进气也可出气,在打磨时,通过改变气缸工作口A、B的气压差,即可以通过气缸推杆带动打磨组件上下移动,也可以调整打磨压力。马达上端气动马达进气口通过进气管连接气动组件。为了降低整个末端质量,上述气动组件除了空气压缩机,都集中到了一个电气控制柜,电气控制柜与地面固定,不随末端移动。

本发明中气动组件选用三个电气比例阀,一个调节进入气动马达的气体量,气缸使用了两个电气比例阀,这两个电气比例阀可以独立控制,一个进行重力补偿,一个控制法向力,降低了控制难度。在气动马达的气路上增加单向阀防止气雾逆流。

控制系统分别连接电气比例阀Ⅰ30、电气比例阀Ⅱ31、电气比例阀Ⅲ36、力传感器、位移传感器、转速传感器,力传感器用于实时反馈气缸推杆的拉力或压力,

位移传感器用于实时反馈位移量,为机器人提供相关位置参数。

转速传感器用于实时监测杯型砂轮转速,当转速不满足打磨要求时,可以通过电气比例阀Ⅲ36调节气动马达转速达到打磨要求。

电气比例阀Ⅰ30控制法向打磨力,电气比例阀Ⅱ31补偿重力。由于在打磨过程中位姿发生变化,重力分量也会发生变化,因此在打磨过程中实时读取机器人末端的角度参数,通过电气比例阀Ⅱ31进行重力补偿,电气比例阀Ⅰ30控制法向打磨力。当法向打磨力小于重力分量时,力传感器处于拉的状态,反馈值为正值,力传感器的值为重力分量减去法向打磨力,当法向打磨力大于重力分量时,力传感器处于压的状态,反馈值为负值,力传感器的值仍为重力分量减去法向打磨力。实际打磨过程中,打磨表面并不是光滑的,常常存在凹凸不平,实际输出的法向打磨力常会出现浮动,因为力传感器的值与法向打磨力的和为重力分量,重力分量不变,法向打磨力的浮动会使力传感器的值偏离理想值,此时就可以通过控制系统反馈控制,调节电气比例阀Ⅰ30进而调节法向打磨力,使法向打磨力快速达到稳态值或减小幅值。

举例,状态1:根据机器人末端的角度参数计算重力分量为40N,电气比例阀Ⅱ31通过控制气缸工作口B进行重力补偿40N,此时移动组件(气缸推杆、导向轴等移动件)处于静态平衡,力传感器的值为重力分量40N,电气比例阀Ⅰ30控制气缸工作口A输入20N的力,气缸推杆会向下移动接触工件,直到停止再次达到静力平衡,此时,力传感器的值为20N,重力分量40N减去力传感器的值20N为法向打磨力20N。

状态2:到下一姿态,重力分量30N,电气比例阀Ⅱ31通过控制气缸工作口B进行重力补偿30N,此时移动组件处于静态平衡,电气比例阀Ⅰ30控制气缸工作口A输入20N的力,此时,力传感器的值为10N,重力分量30N减去力传感器的值10N为法向打磨力20N。这是理想打磨的两个状态,实际打磨过程中,打磨表面并不是光滑的,常常存在凹凸不平,实际输出的打磨力会出现浮动,因为力传感器的值与法向打磨力的和为重力分量,重力分量不变,法向打磨力的浮动就会使传感器的值偏离理想值,比如状态2为10N,就会在10N上下浮动,此时就可以通过控制系统反馈控制,快速达到稳态值(10N)或减小力浮动范围。

状态3:法向打磨力大于重力分量时,重力分量40N,电气比例阀Ⅱ31通过控制气缸工作口B进行重力补偿40N,此时移动组件处于静态平衡,电气比例阀Ⅰ30控制气缸工作口A输入50N的力,此时,力传感器受压,值为-10N,重力分量40N减去力传感器的值-10N为法向打磨力50N。

本发明能对最终实际的打磨力进行实时监测,在实际打磨过程中,由于摩擦阻力、振动、加速度都会对实际打磨力产生影响,通过力传感器进行实时监测并给出反馈控制,实现恒力柔性打磨。

所述砂轮为杯型砂轮或平行砂轮。

所述支架16(参见图5)呈U形架,支架上端折弯处有四个支架安装孔1601;左侧中间位置有两个转速传感器安装孔1602,转速传感器安装孔1602用于安装转速传感器25;下端中间开有轴承座定位孔1603,定位孔外侧有四个轴承座安装孔1604,四个轴承座安装孔呈矩形分布,通过轴承座定位孔及轴承座安装孔将轴承座7与支架轴向固定在一起。

下板15(参见图6)中间开有马达支座定位孔1501,马达支座定位孔上下两侧开有两个马达支座安装孔1502,下板左右两侧开有四个上支架安装孔1503,四个上支架安装孔1503与支架16上的支架安装孔配合固定;下板左上角为力传感器安装孔1504;下板开有三组直线轴承安装孔1505和直线轴承定位孔1506,三组直线轴承定位孔1506与力传感器安装孔呈矩形分布。

上板10(参见图7)整体呈圆形,中间开有三个法兰安装孔1001,呈三角形分布;左上方向有四个气缸安装孔1002,四个气缸安装孔呈矩形分布;上方有两个固定架安装孔1003;上板有三组导向轴定位孔1004和导向轴座安装孔1005,四个气缸安装孔的中心与三组导向轴定位孔1004的中心呈矩形分布。

上述码盘22、转速传感器25、气缸12、激光位移传感器27、力传感器21、联轴器6、轴座28、气动马达2、限位块4、轴承座7以及内部双轴承8均可商购获得,上面的气缸为亚德客SDAS-32X80气缸,其中SDA为亚德客标准,S是有磁,32为气缸内径,80为气缸行程。

本发明打磨装置的工作原理是:空气压缩机33提供的气体先通过过滤器32将空气过滤,再由四通接头37分别将气体输送给电气比例阀Ⅰ30、电气比例阀Ⅱ31、电气比例阀Ⅲ36。由电气比例阀Ⅲ36出来的气体依次经过单向阀35、油雾器34给气动马达2提供高压气体,其中单向阀35的作用是防止油雾逆流,避免造成电气比例阀Ⅲ36损坏,油雾器34的作用是将润滑油汽化给气动马达2润滑。由电气比例阀Ⅰ30、电气比例阀Ⅱ31出来的气体分别输送到气缸工作口A11与气缸工作口B13。当气动马达进气口1输入高压气体时,马达转子5通过传动轴17、联轴器6、主轴19带动砂轮26高速旋转,码盘22跟随传动轴17高速旋转,转速传感器25可以实时监测砂轮26转速。力传感器21可以实时反馈气缸推杆14的拉力或压力,通过调整气缸工作口A11与气缸工作口B13的气压值,可以补偿在任意打磨位置重力在法向的分量。通过改变气缸工作口A 11与气缸工作口B 13的气压差,气缸推杆14可带动打磨组件上下移动,同时,激光位移传感器27可以实时反馈位移量,其中限位块4能够防止直线轴承24位移过量脱出导向轴23。当砂轮26与工件接触时,可以根据力传感器21的反馈值调整气缸工作口A11与气缸工作口B13的气压差,维持恒定的法向打磨压力,通过控制法向打磨压力间接保证磨削深度,实现柔顺打磨。

本发明使用气动马达设计了一套可换不同砂轮的打磨装置。柔性组件将气缸与一维力传感器配合使用,这种配合使用能够实现法向打磨力的恒力反馈控制,因为气体可压缩,可以实现柔性接触打磨,将气缸与力传感器结合,实现恒力柔性打磨。

本发明中支撑组件的气缸与三个导向轴的矩形布置能够显著提高整个末端的刚性,且采用激光位移传感器,结构更简单。

本发明未述及之处适用于现有技术,同时借鉴现有技术产生的不同具体实施方式均为本发明的具体实施方式。

本实施例所述结构或零部件的安装位置或方向时所使用的“上”、“下”、“左”、“右”等是以所给附图的方位为依据,它们仅仅是为了表述方便,用来区分各部件或方向的相对位置,并不代表本实施例打磨装置使用时的方位。

设计图

一种大型曲面气动柔性打磨装置论文和设计

相关信息详情

申请码:申请号:CN201910010487.4

申请日:2019-01-07

公开号:CN109590853A

公开日:2019-04-09

国家:CN

国家/省市:12(天津)

授权编号:CN109590853B

授权时间:20191210

主分类号:B24B19/00

专利分类号:B24B19/00;B24B41/00;B24B47/14;B24B49/00;B24B41/04;B24B45/00

范畴分类:26F;

申请人:河北工业大学

第一申请人:河北工业大学

申请人地址:300130 天津市红桥区丁字沽光荣道8号河北工业大学东院330#

发明人:张慧博;王小军;戴士杰;张帅;周润天

第一发明人:张慧博

当前权利人:河北工业大学

代理人:付长杰

代理机构:12210

代理机构编号:天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙)

优先权:关键词:当前状态:审核中

类型名称:外观设计

标签:;  ;  ;  ;  ;  

一种大型曲面气动柔性打磨装置论文和设计-张慧博
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