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一种大抛光机

发明公布  在审
申请(专利)号:CN201910125770.1国省代码:上海 31
申请(专利权)人:上海爱仕达机器人有限公司
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摘要:
本发明公开了一种大抛光机,包括机壳、电控柜、第一直流无刷电机、第二直流无刷电机、力控机构、抛光轮托架、同步带、抛光轮装配轴、抛光轮和喷蜡机构。本发明的大抛光机,通过两个直流无刷电机的同向差速来实时调节抛光轮托架的浮动方向和浮动量,满足工件与抛光轮接触力的实时性调节,保证打磨抛光过程中的恒力性,满足对金属表面高要求抛光处理的机器人自动抛光应用场合。

主权项:
1.一种大抛光机,其特征在于,包括机壳、电控柜、第一直流无刷电机、第二直流无刷电机、力控机构、抛光轮托架、同步带、抛光轮装配轴、抛光轮和喷蜡机构,其中:所述电控柜设置在所述机壳的左侧壁的外部;所述第一直流无刷电机和第二直流无刷电机一上一下地设置在所述机壳的左侧壁上,且所述第一直流无刷电机的电机轴和第二直流无刷电机的电机轴分别穿过所述机壳的左侧壁延伸至所述机壳内;所述力控机构包括力矩传动板;所述机壳的左侧壁上开设有力控机构安装口,所述力控机构安装口位于所述第一直流无刷电机和第二直流无刷电机之间,所述力矩传动板覆盖在所述力控机构安装口上,所述力矩传动板的内壁面上均布有四个惰轮;所述机壳的前侧壁上设置有抛光轮托架安装孔,所述抛光轮托架穿过所述抛光轮托架安装孔并位于所述机壳内,所述机壳内纵向设置有带有导轨的滑台,所述抛光轮托架可前后移动地安装在所述滑台上;所述同步带呈十字状,所述同步带纵向设置在所述机壳内部,所述四个惰轮一一对应地位于所述同步带的四个转角处;所述第一直流无刷电机的电机轴和第二直流无刷电机的电机轴一一对应地通过轴承与所述同步带的上下端相连,所述抛光轮托架的前后端一一对应地缠绕在所述同步带的前后端;所述第一直流无刷电机和第二直流无刷电机通过所述同步带连接在一起,所述同步带通过安装在所述力矩传动板上的四个惰轮进行传动;所述抛光轮装配轴横向设置在所述抛光轮托架的前端,所述抛光轮装配在所述抛光轮装配轴上,且所述抛光轮位于所述机壳的右侧;所述喷蜡机构包括抛光喷蜡枪,所述抛光喷蜡枪与所述抛光轮相邻设置。


说明书

一种大抛光机

技术领域

本发明涉及一种大抛光机。

背景技术

目前,国内机器人集成在金属抛光领域的应用少之又少,除了由于金属表面抛光
对工艺要求的高,技术壁垒高之外,最主要的原因是国内还未有相关公司研发出应用于机
器人系统集成领域的响应速度达到要求的“主动式恒力式抛光机”,国内市面上的大抛光机
(耗材直径为1米)多为“非浮动”或者“被动式浮动”的抛光机,无论是“非浮动式”还是“被动
式浮动”的大抛光机,其应用场景为机器人夹持工件到大抛光机工位进行抛光工作,机器人
针对每个工件的轨迹编程是固定的,当工件与耗材抛光接触时,二者的接触力会随工件的
尺寸偏差或者抛光轮的磨损而变化,则导致工件在抛光处理的过程中无法保证与耗材的接
触力恒定,无法保证工件的抛光一致性和表面的粗糙度要求,尤其针对需要达到镜面抛光
效果的工件,比如复杂曲面的高端水暖器件、航空领域的叶片、汽车领域的保险杠等工件的
抛光,更是无法满足要求,故国内高端行业的抛光,基本上还是由人工抛光来作业,而人工
抛光,由于抛光工个体的差异,且即使是同一个工人也无法保证抛光轨迹的一致性,所以,
人工抛光的一致性和精度以及抛光的效果都很难达到高端产品的要求,要花费大量的人力
去返修,耗时耗力。

国内也偶有公司打着“主动恒力抛光机”的招牌,具体实现形式归纳为3种方式,①
通过机器人手臂在抛光过程中各个轴反馈的电流值,来计算抛光接触力的情况,从而调节
机器人的轨迹,此种方式理论上可进行抛光过程中的粗调节,但是实际由于机器人抛光过
程中的对效率要求较高,此种方式是无法满足抛光恒力调节的实时性要求;②与第一种方
式一样,同样是检测电流的值,但是检测的数据来源于抛光机而不是机器人,通过检测驱动
抛光机布轮转动的主轴的电流值,找出相应的比例关系,从而间接测算出布轮的直径和布
轮抛光接触力,以此来调节机器人的轨迹,此种方和第一种方式相比,其实时性要更差,因
为最终的执行力调节的机构是机器人,大抛光机的反馈值传送给机器人,机器人再去调节
自身轨迹,控制滞后现象严重,更加无法满足实时调节的恒力要求;③利用线性伺服气缸和
力传感器来设计的主动式抛光机,虽然也是闭环反馈结构,但是由于PLC的运算速度有限,
与其它两种方式一样,无法满足抛光恒力调节的实时性要求。

在国内,无论“非浮动”还是“被动式浮动”抑或是“主动式浮动”的抛光机,都无法
满足对金属表面高要求抛光处理的机器人自动抛光应用场合,因为耗材与工件接触抛光的
过程中,无法保证工件的变形或者工件本身的尺寸偏差导致的抛光接触力的一致性,从而
无法满足抛光效果的一致性和光滑度。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷,提供一种大抛光机,能够满足工件与抛光
轮接触力的实时性调节,保证打磨抛光过程中的恒力性,满足对金属表面高要求抛光处理
的机器人自动抛光应用场合。

实现上述目的的技术方案是:一种大抛光机,包括机壳、电控柜、第一直流无刷电
机、第二直流无刷电机、力控机构、抛光轮托架、同步带、抛光轮装配轴、抛光轮和喷蜡机构,
其中:

所述电控柜设置在所述机壳的左侧壁的外部;

所述第一直流无刷电机和第二直流无刷电机一上一下地设置在所述机壳的左侧
壁上,且所述第一直流无刷电机的电机轴和第二直流无刷电机的电机轴分别穿过所述机壳
的左侧壁延伸至所述机壳内;

所述力控机构包括力矩传动板;

所述机壳的左侧壁上开设有力控机构安装口,所述力控机构安装口位于所述第一
直流无刷电机和第二直流无刷电机之间,所述力矩传动板覆盖在所述力控机构安装口上,
所述力矩传动板的内壁面上均布有四个惰轮;

所述机壳的前侧壁上设置有抛光轮托架安装孔,所述抛光轮托架穿过所述抛光轮
托架安装孔并位于所述机壳内,所述机壳内纵向设置有带有导轨的滑台,所述抛光轮托架
可前后移动地安装在所述滑台上;

所述同步带呈十字状,所述同步带纵向设置在所述机壳内部,所述四个惰轮一一
对应地位于所述同步带的四个转角处;

所述第一直流无刷电机的电机轴和第二直流无刷电机的电机轴一一对应地通过
轴承与所述同步带的上下端相连,所述抛光轮托架的前后端一一对应地缠绕在所述同步带
的前后端;

所述第一直流无刷电机和第二直流无刷电机通过所述同步带连接在一起,所述同
步带通过安装在所述力矩传动板上的四个惰轮进行传动;

所述抛光轮装配轴横向设置在所述抛光轮托架的前端,所述抛光轮装配在所述抛
光轮装配轴上,且所述抛光轮位于所述机壳的右侧;

所述喷蜡机构包括抛光喷蜡枪,所述抛光喷蜡枪与所述抛光轮相邻设置。

上述的一种大抛光机,其中,所述电控柜位于所述力控机构安装口的后侧。

上述的一种大抛光机,其中,所述机壳的右侧壁的外壁面上设置有前端开口的抛
光轮安装箱,所述抛光轮的后半部分位于所述抛光轮安装箱内。

上述的一种大抛光机,其中,所述抛光喷蜡枪设置在所述抛光轮安装箱上。

上述的一种大抛光机,其中,所述第一直流无刷电机、第二直流无刷电机、力控机
构和喷蜡机构分别与所述电控柜相连。

上述的一种大抛光机,其中,所述抛光喷蜡枪与所述电控柜相连。

上述的一种大抛光机,其中,所述抛光轮采用麻伦或布轮。

上述的一种大抛光机,其中,所述抛光轮的直径为1米。

上述的一种大抛光机,其中,所述机壳的外侧壁上开设有两个叉车孔。

本发明的大抛光机,通过两个直流无刷电机的同向差速来实时调节抛光轮托架的
浮动方向和浮动量,满足工件与抛光轮接触力的实时性调节,保证打磨抛光过程中的恒力
性,满足对金属表面高要求抛光处理的机器人自动抛光应用场合。

附图说明

图1为本发明的大抛光机的立体结构图;

图2为本发明的大抛光机的分解结构图;

图3为本发明的大抛光机的两个直流无刷电机的工作原理图。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图对
其具体实施方式进行详细地说明:

请参阅图1、图2和图3,本发明的最佳实施例,一种大抛光机,包括机壳1、电控柜2、
第一直流无刷电机3、第二直流无刷电机4、力控机构、抛光轮托架6、同步带7、抛光轮装配轴
8、抛光轮9和喷蜡机构。

电控柜2设置在机壳1的左侧壁的外部;第一直流无刷电机3和第二直流无刷电机4
一上一下地设置在机壳1的左侧壁上,且第一直流无刷电机3的电机轴和第二直流无刷电机
4的电机轴分别穿过机壳1的左侧壁延伸至机壳1内。力控机构包括力矩传动板5;机壳1的左
侧壁上开设有力控机构安装口11,力控机构安装口11位于第一直流无刷电机3和第二直流
无刷电机4之间,力矩传动板5覆盖在力控机构安装口11上,力矩传动板5的内壁面上均布有
四个惰轮51。电控柜2位于力控机构安装口11的后侧。

机壳1的前侧壁上设置有抛光轮托架安装孔12,抛光轮托架6穿过抛光轮托架安装
孔12并位于机壳1内,机壳1内纵向设置有带有导轨的滑台13,滑台13通过固定座15设置在
机壳1内。抛光轮托架6可前后移动地安装在滑台13上。

同步带7呈十字状,同步带7纵向设置在机壳1内部,四个惰轮51一一对应地位于同
步带7的四个转角处;第一直流无刷电机3的电机轴和第二直流无刷电机4的电机轴一一对
应地通过轴承与同步带7的上下端相连,抛光轮托架6的前后端一一对应地缠绕在同步带7
的前后端;第一直流无刷电机3和第二直流无刷电机4通过同步带7连接在一起,同步带7通
过安装在力矩传动板5上的四个惰轮51进行传动。

抛光轮装配轴8横向设置在抛光轮托架6的前端,抛光轮9装配在抛光轮装配轴8
上,且抛光轮9位于机壳1的右侧;具体地,机壳1的右侧壁的外壁面上设置有前端开口的抛
光轮安装箱91,抛光轮9的后半部分位于抛光轮安装箱91内,抛光轮安装箱91的左侧壁上开
设有与抛光轮装配轴8相适配的安装孔。

喷蜡机构包括抛光喷蜡枪10,抛光喷蜡枪10与抛光轮9相邻设置,抛光喷蜡枪10设
置在抛光轮安装箱91上。

第一直流无刷电机3、第二直流无刷电机4、力控机构和喷蜡机构的抛光喷蜡枪10
分别与电控柜2相连。

抛光轮9是抛光耗材,根据工件表面的抛光要求可以选择麻轮或者布轮,抛光轮9
的直径为1米。

机壳1的外侧壁上开设有两个叉车孔14,方便使用叉车搬运本发明的大抛光机。

本发明的大抛光机,在使用时,电控柜2外接触摸屏,通过触摸屏设置各电气元件
的参数,当第一直流无刷电机3和第二直流无刷电机4以相同的方向和相同的转速旋转时,
同步带7传送的是两个直流无刷电机力矩之和给抛光轮9,但是抛光轮9不浮动,抛光轮9将
会按着触摸屏输入的转速进行旋转,机器人或者非标机械臂夹持工件到抛光轮9处进行打
磨抛光工作,抛光蜡喷枪10会根据在触摸屏上设定的喷蜡间隔时间来进行喷蜡工作,具体
喷蜡间隔时间根据打磨工件的要求结合工艺工程师的调试情况而定。打磨抛光的过程中,
抛光轮9(耗材)与工件的接触力要实时保持与触摸屏设定的力值一致,一致性的保证首先
通过力矩传动板5实时反馈抛光轮与工件接触的力值,接触力值在打磨抛光过程中进入电
控柜2的控制板的放大器中进行数据采集放大后,通过控制算法,来实时调整各直流无刷电
机的转速,两个直流无刷电机的差速会使抛光轮9处于一个前后浮动的状态,抛光轮9的前
后浮动量由工件与抛光轮的接触力决定,抛光轮与工件之间的接触力由两个直流无刷电机
的力矩之差决定。

本发明的大抛光机,为CS-RP01大抛光机,主要应用于金属工件表面的抛光需求,
应用于机器人抛光工作站或者类似非标机械手臂的设备中,由机器人或者非标机械臂夹持
工件至CS-RP01大抛光机的抛光轮(耗材)处进行抛光,使用的抛光耗材根据工件表面的抛
光要求而选择麻轮或者布轮。

在国内,无论“非浮动”还是“被动式浮动”抑或是“主动式浮动”的抛光机,都无法
满足对金属表面高要求抛光处理的机器人自动抛光应用场合,因为耗材与工件接触抛光的
过程中,无法保证工件的变形或者工件本身的尺寸偏差导致的抛光接触力的一致性,从而
无法满足抛光效果的一致性和光滑度。而本发明的大抛光机本身具有力控机构,通过电力
电子电路和高速处理CPU,可满足耗材与抛光机接触力的实时性调节,保证打磨抛光过程中
的恒力性。

本发明的大抛光机的浮动原理创新性的利用直流无刷电机,不需要减速机进行减
速,具有体积小,重量轻,出力大的优点,尤其在中低转速时,转矩特性优异,为了增加电机
轴的刚性,满足通过同步带带动直径1米的耗材进行旋转,对常规的电机轴进行了加粗处
理,并在直流无刷电机的电机轴与同步带连接处增加了轴承,通过两个直流无刷电机的同
向差速来实时调节抛光轮托架的浮动方向和浮动量,这种浮动量调节方式在国内乃至国外
都仅此一例。

CS-RP01大抛光机在国内的中高端抛光市场有非常广阔的应用空间,在国外市场,
CS-RP01大抛光机已经成熟应用在各种高端工件的抛光场合,曾服务的客户:NISSAN、
Frontline、Trimotive等国外知名汽车零配件及汽车生产制造商,对汽车相关产品进行抛
光处理,在实际应用的过程中,CS-RP01大抛光机经过不断的更新换代,性能提升,达到了目
前性能稳定、抛光力可调节、抛光动力大负荷等优点,力的可设定范围最大可达到200N。

综上所述,本发明的大抛光机,通过两个直流无刷电机的同向差速来实时调节抛
光轮托架的浮动方向和浮动量,满足工件与抛光轮接触力...

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图1
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