一种机器人打磨用刀具快速更换系统的制作方法

1.本发明涉及打磨头更换技术领域，具体说是一种一种机器人打磨用刀具快速更换系统。


背景技术：

2.数控加工中心在对零部件进行打磨时，常常通过多轴联动的机械臂上的电机主轴带动打磨刀具进行高速转动，从而在不同角度对形状各异的零部件进行打磨，打磨时需要更换不同目和不同材料的打磨刀具来提高被打磨零部件的表面光滑度，打磨刀具的更换的次数较多，主轴通常需要通过定位夹具将打磨刀具进行固定，由于打磨刀具通常由一个打磨头和连接圆柱体组成，所以打磨刀具需要通过定位夹具固定在主轴上，以便更换，定位夹具在对打磨刀具进行固定时，通常通过形状之间的配合限位，对打磨刀具进行周向的定位，然后配合夹紧结构将连接圆柱体在轴向上固定在定位夹具上，使打磨刀具在高速转动下保持稳定。
3.目前，利用形状之间的配合限位将打磨刀具固定在定位夹具上的更换系统，在更换打磨刀具时，由于定位夹具在高速转动后停止时的角度不同，加上待更换打磨刀具放置时的角度也不同，使得机械臂难以自动的将打磨刀具快速更换到定位夹具上，需要人工打开数控加工中心将打磨刀具插入到定位夹具上安装好，导致生产效率低，因此亟需一种会自动调整打磨刀具角度，完成打磨刀具快速更换，无需人工进行更换操作，提高生产效率的一种机器人打磨刀具快速更换系统。
4.在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的问题，本发明提供了一种一种机器人打磨用刀具快速更换系统。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种一种机器人打磨用刀具快速更换系统，包括固定在机械臂上的伺服电机，所述伺服电机输出轴顶端固定连接有六角柱，所述六角柱外部设有定位夹具，所述定位夹具内部设有多个不同的打磨刀具；
7.所述定位夹具包括与六角柱滑动连接的第一壳体，所述第一壳体内部设有初步限位装置，所述第一壳体内部设有准确限位装置；
8.所述初步限位装置包括六个呈环形阵列固定在第一壳体内周面上的第一定位块，所述第一定位块远离第一壳体一端固定连接有定位环，所述定位环内周面一侧均固定连接有第一矩形空心柱，所述第一矩形空心柱内部滑动连接有第一矩形柱，所述第一矩形柱远离第一矩形空心柱一端固定连接有第一弧板，所述第一弧板和定位环之间固定连接有两个第一弹簧，所述两个第一弹簧位于第一矩形柱外部，所述定位环内周面另一侧均固定连接有第二矩形空心柱，所述第二矩形空心柱内部滑动连接有第二矩形柱，所述第二矩形柱远
离第二矩形空心柱一端固定连接有第二弧板，所述第二弧板和定位环之间固定连接有两个第二弹簧，所述两个第二弹簧位于第二矩形柱外部，所述定位环靠近第二矩形空心柱一侧的顶面和底面均固定连接有l形定位弧板，所述两个l形定位弧板之间转动连接有两个第一轴，所述第一轴中部固定连接有收卷轮，所述收卷轮顶部固定连接有齿轮，所述两个齿轮互相啮合，所述其中一个第一轴顶端贯穿位于定位环顶部的l形定位弧板，所述贯穿l形定位弧板的第一轴顶端固定连接有蜗轮，所述被第一轴贯穿的l形定位弧板顶部固定连接有第一电机，所述第一电机输出轴顶端固定连接有蜗杆，所述蜗杆与蜗轮啮合，所述定位环的外周面和内部开有与第一矩形空心柱和第二矩形空心柱连通的圆柱通道，所述圆柱通道内部滑动连接有拉动丝，所述拉动丝两端分别与第一矩形柱和第二矩形柱固定连接，所述收卷轮外部卷绕有收卷绳，所述收卷绳与拉动丝固定连接。
9.具体的说，所述准确限位装置包括与第一壳体内腔顶部固定连接的第二电机，所述第二电机输出轴顶端固定连接有第二轴，所述第二轴远离第二电机一端固定连接有圆盘，所述第一壳体内壁一侧固定连接有矩形框，所述矩形框内部滑动连接有矩形活塞，所述矩形活塞顶部固定连接有圆柱框，所述圆柱框内壁与圆盘螺纹连接，所述第一定位块底部固定连接有第二定位块，所述矩形框底部固定连接有三通液压软管，所述三通液压软管一端与第一弧板固定连接，所述三通液压软管另一端贯穿三个第二定位块并与第二弧板固定连接，所述三通液压软管与第二弧板固定连接的一段固定连接有电磁阀，所述第一弧板两端均贯穿并滑动连接有第三弧板，所述第三弧板位于第一弧板内部一侧固定连接有第一活塞，所述第一活塞和第一弧板内壁滑动连接，所述第一活塞之间固定连接有第三弹簧，所述第二弧板顶部贯穿并滑动连接有第四弧板，所述第四弧板位于第二弧板内部一侧固定连接有第二活塞，所述第二活塞与第二弧板内壁滑动连接，所述第二活塞和第二弧板之间固定连接有第四弹簧，所述三通液压软管和矩形框之间填充有液压油。
10.具体的说，所述机械臂外部设有转盘，所述转盘内部呈环形阵列分布有第二壳体，所述第二壳体内腔底部固定连接有第五弹簧，所述第五弹簧顶端固定连接有受压盘，所述受压盘外壁两侧均转动连接有第一杆，所述第一杆远离受压盘一端转动连接有第二杆，所述第二杆远离第一杆一端贯穿并滑动连接有第一限位杆，所述第二杆远离第一杆一端转动连接有摆杆，所述摆杆中部开有滑槽，所述滑槽内部滑动连接有限位轴，所述摆杆远离第二杆一端转动连接有连杆，所述连杆远离摆杆一端转动连接有第三杆，所述第三杆远离连杆一端贯穿并滑动连接有第二限位杆，所述第三杆远离连杆一端固定连接有夹杆，所述第二壳体顶部开有放置孔。
11.具体的说，所述第一壳体内部开有通孔，所述六角柱与第一壳体对应位置开有螺纹孔，所述第一壳体底部可拆卸连接有底盖，所述底盖内部贯穿有插入孔。
12.具体的说，所述第三弧板远离第一弧板一侧均固定连接有菱形定位条，所述第四弧板顶部固定连接有截面为梯形的弧形定位条。
13.具体的说，所述打磨刀具包括固定柱，所述固定柱底端固定连接有打磨头，所述固定柱远离打磨头一端开有与六角柱对应的六角孔，所述固定柱靠近六角柱的外周面两侧开有定位弧槽，所述菱形定位条和定位弧槽两侧配合，所述弧形定位条和定位弧槽顶部配合。
14.本发明的有益效果：
15.(1)本发明所述的一种一种机器人打磨用刀具快速更换系统，通过初步限位装置
配合伺服电机的慢速转动，使得第一弧板和第二弧板在第一弹簧和第二弹簧的作用下，卡入固定柱上的定位弧槽内，为准确限位装置进行前置工作，同时使得准确限位装置将固定柱向上推动时，保证中轴线垂直向上，提高限位配合安装的准确性。
16.(2)本发明所述的一种一种机器人打磨用刀具快速更换系统，通过准确限位装置将打磨刀具上的六角孔准确调整到与六角柱对应的角度，然后再推动打磨刀具垂直向上移动，使得六角柱准确插入六角孔内，从而快速完成限位配合安装，提高了配合安装的精度，保证打磨刀具安装在定位夹具上时，不会出现角度不对应，导致无法配合安装的情况出现。
17.(3)本发明所述的一种一种机器人打磨用刀具快速更换系统，通过打磨刀具自身的重量配合第二壳体内部的零部件，将打磨刀具垂直夹紧，同时夹紧时产生的摩擦力大于第一弹簧挤压第一弧板贴合到固定柱外周面时产生的摩擦力，便于初步限位装置工作。
18.(4)本发明所述的一种一种机器人打磨用刀具快速更换系统，通过初步限位装置和准确限位装置之间的配合，在限位配合安装时，无需人工将打磨刀具配合安装到定位夹具上，不需要打开加工中心即可更换打磨刀具，减少了安装时间，提高了生产效率。
附图说明
19.为了更清楚的说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明提供的整体结构示意图；
21.图2为本发明提供的定位夹具内部结构示意图；
22.图3为本发明提供的定位夹具和打磨刀具连接示意图；
23.图4为本发明提供的局部剖视第一视角图；
24.图5为本发明提供的局部剖视第二视角图；
25.图6为本发明提供的局部剖视第三视角图；
26.图7为本发明提供的固定柱局部剖视图；
27.图8为本发明提供的第二壳体内部结构示意图。
28.图中：1、伺服电机，2、六角柱，3、定位夹具，4、打磨刀具，5、第一壳体，6、初步限位装置，7、准确限位装置，8、第一定位块，9、定位环，10、第一矩形空心柱，11、第一矩形柱，12、第一弧板，13、第一弹簧，14、第二矩形空心柱，15、第二矩形柱，16、第二弧板，17、第二弹簧，18、l形定位弧板，19、第一轴，20、收卷轮，21、齿轮，22、蜗轮，23、第一电机，24、蜗杆，25、圆柱通道，26、拉动丝，27、收卷绳，28、第二电机，29、第二轴，30、圆盘，31、矩形框，32、矩形活塞，33、圆柱框，34、第二定位块， 35、三通液压软管，36、电磁阀，37、第三弧板，38、第一活塞，39、第三弹簧，40、第四弧板，41、第二活塞，42、第四弹簧，43、转盘，44、第二壳体，45、第五弹簧，46、受压盘，47、第一杆，48、第二杆，49、第一限位杆，50、摆杆，51、滑槽，52、限位轴， 53、连杆，54、第三杆，55、第二限位杆，56、夹杆，57、放置孔，58、通孔，59、螺纹孔，60、底盖，61、插入孔，62、菱形定位条，63、弧形定位条，64、固定柱，65、打磨头，66、六角孔，67、定位弧槽。
具体实施方式
29.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
30.如图1
‑
图8所示，本发明所述的一种一种机器人打磨用刀具快速更换系统，包括固定在机械臂上的伺服电机1，所述伺服电机1输出轴顶端固定连接有六角柱2，所述六角柱2 外部设有定位夹具3，所述定位夹具3内部设有多个不同的打磨刀具4，通过将定位夹具3 可拆卸连接安装到六角柱2上，然后利用定位夹具3将打磨刀具4快速的更换；
31.所述定位夹具3包括与六角柱2滑动连接的第一壳体5，所述第一壳体5内部设有初步限位装置6，所述第一壳体5内部设有准确限位装置7，通过初步限位装置6将打磨刀具4进行初步的夹紧限位，然后准确限位装置7先将打磨刀具4进行转动，将固定柱64 上的六角孔66对应对准六角柱2，然后将固定柱64向上推动，使六角柱2推入六角孔66 内，自动完成打磨刀具4的准确配合安装，同时伺服电机1带动打磨刀具4工作时，配合安装不会由于离心力松动，提高稳定性；
32.所述初步限位装置6包括六个呈环形阵列固定在第一壳体5内周面上的第一定位块8，所述第一定位块8远离第一壳体5一端固定连接有定位环9，所述定位环9内周面一侧均固定连接有第一矩形空心柱10，所述第一矩形空心柱10内部滑动连接有第一矩形柱11，所述第一矩形柱11远离第一矩形空心柱10一端固定连接有第一弧板12，所述第一弧板 12和定位环9之间固定连接有两个第一弹簧13，所述两个第一弹簧13位于第一矩形柱11 外部，所述定位环9内周面另一侧均固定连接有第二矩形空心柱14，所述第二矩形空心柱 14内部滑动连接有第二矩形柱15，所述第二矩形柱15远离第二矩形空心柱14一端固定连接有第二弧板16，所述第二弧板16和定位环9之间固定连接有两个第二弹簧17，所述两个第二弹簧17位于第二矩形柱15外部，所述定位环9靠近第二矩形空心柱14一侧的顶面和底面均固定连接有l形定位弧板18，所述两个l形定位弧板18之间转动连接有两个第一轴19，所述第一轴19中部固定连接有收卷轮20，所述收卷轮20顶部固定连接有齿轮21，所述两个齿轮21互相啮合，所述其中一个第一轴19顶端贯穿位于定位环9顶部的l形定位弧板18，所述贯穿l形定位弧板18的第一轴19顶端固定连接有蜗轮22，所述被第一轴19贯穿的l形定位弧板18顶部固定连接有第一电机23，所述第一电机23输出轴顶端固定连接有蜗杆24，所述蜗杆24与蜗轮22啮合，所述定位环9的外周面和内部开有与第一矩形空心柱10和第二矩形空心柱14连通的圆柱通道25，所述圆柱通道25内部滑动连接有拉动丝26，所述拉动丝26两端分别与第一矩形柱11和第二矩形柱15固定连接，所述收卷轮20外部卷绕有收卷绳27，所述收卷绳27与拉动丝26固定连接，通过机械臂带动伺服电机1输出轴垂直朝下，然后下降到离第二壳体44顶面预定的高度时，停止下降，此时固定柱64顶端穿过插入孔61进入第一壳体5内，然后第一电机23输出轴带动蜗杆24转动，蜗杆24带动蜗轮22转动，蜗轮22带动第一轴19转动，第一轴19 带通过齿轮21使得两个收卷轮20转动，使收卷绳27不再蜷绕在收卷轮20上，此时第一弹簧13和第二弹簧17不再被压缩，第一弹簧13和第二弹簧17复位，分别带动第一弧板 12和第二弧板16贴合在固定柱64上，然后伺服电机1带动定位夹具3慢速转动，由于第二壳体44将固定柱64夹紧时的力度大于第一弧板12和第二弧板16与固定柱64贴合产生的摩擦力，此时第一弧板12和第二弧板16在固定柱64上打滑移动，固定柱64无法转动，当第一弧板12和第二弧板16打滑移动到定位弧槽67上时，第一弹簧13和第二弹簧 17会将第一弧板12和
第二弧板16推入到定位弧槽67内，此时定位夹具3转动时，会通过定位弧槽67内的第一弧板12和第二弧板16带动固定柱64转动，此时再关闭伺服电机 1，然后启动准确限位装置7，当第一电机23的输出轴反向转动时，收卷绳27会带动拉动丝26在圆柱通道25内移动，将第一矩形柱11和第二矩形柱15分别拉入第一矩形空心柱 10和第二矩形空心柱14内，第一矩形柱11和第二矩形柱15分别带动第一弧板12和第二弧板16从定位弧槽67内离开，并将第一弹簧13和第二弹簧17压缩。
33.具体的说，所述准确限位装置7包括与第一壳体5内腔顶部固定连接的第二电机28，所述第二电机28输出轴顶端固定连接有第二轴29，所述第二轴29远离第二电机28一端固定连接有圆盘30，所述第一壳体5内壁一侧固定连接有矩形框31，所述矩形框31内部滑动连接有矩形活塞32，所述矩形活塞32顶部固定连接有圆柱框33，所述圆柱框33内壁与圆盘30螺纹连接，所述第一定位块8底部固定连接有第二定位块34，所述矩形框31 底部固定连接有三通液压软管35，所述三通液压软管35一端与第一弧板12固定连接，所述三通液压软管35另一端贯穿三个第二定位块34并与第二弧板16固定连接，所述三通液压软管35与第二弧板16固定连接的一段固定连接有电磁阀36，所述第一弧板12两端均贯穿并滑动连接有第三弧板37，所述第三弧板37位于第一弧板12内部一侧固定连接有第一活塞38，所述第一活塞38和第一弧板12内壁滑动连接，所述第一活塞38之间固定连接有第三弹簧39，所述第二弧板16顶部贯穿并滑动连接有第四弧板40，所述第四弧板 40位于第二弧板16内部一侧固定连接有第二活塞41，所述第二活塞41与第二弧板16内壁滑动连接，所述第二活塞41和第二弧板16之间固定连接有第四弹簧42，所述三通液压软管35和矩形框31之间填充有液压油，通过第二电机28输出轴带动第二轴29转动，第二轴29带动圆盘30在圆柱框33内转动，从而带动圆柱框33向下移动，圆柱框33带动矩形活塞32下降，矩形活塞32带动液压油注入三通液压软管35内，液压油进入第一弧板12内带动第一活塞38，第一活塞38带动第三弧板37从第一弧板12两侧伸入定位弧槽 67内，此时第三弹簧39拉伸，第三弧板37与固定柱64贴合时带动固定柱64转动，当第二电机28转动到预定圈数，第三弧板37从第一弧板12内伸出量达到最大，固定柱64上的六角孔66与六角柱2的角度对应，此时固定柱64只能上下移动，无法转动，此时电磁阀36开启，液压油进入第二弧板16内，将第二活塞41向上推，第四弹簧42拉伸，第二活塞41带动第四弧板40向上，第四弧板40在定位弧槽67内与固定柱64贴合后，带动固定柱64向上移动，使得六角柱2插入固定柱64顶端的六角孔66内，当第二电机28转动的圈数到达预定数量时，六角柱2与固定柱64贴合，第二电机28停止转动，完成限位安装，当第二电机28反向转动时，液压油被吸回矩形框31内，第三弹簧39和第四弹簧 42复位，此时固定柱64不再与六角柱2限位安装。
34.具体的说，所述机械臂外部设有转盘43，所述转盘43内部呈环形阵列分布有第二壳体44，所述第二壳体44内腔底部固定连接有第五弹簧45，所述第五弹簧45顶端固定连接有受压盘46，所述受压盘46外壁两侧均转动连接有第一杆47，所述第一杆47远离受压盘46一端转动连接有第二杆48，所述第二杆48远离第一杆47一端贯穿并滑动连接有第一限位杆49，所述第二杆48远离第一杆47一端转动连接有摆杆50，所述摆杆50中部开有滑槽51，所述滑槽51内部滑动连接有限位轴52，所述摆杆50远离第二杆48一端转动连接有连杆53，所述连杆53远离摆杆50一端转动连接有第三杆54，所述第三杆54远离连杆53一端贯穿并滑动连接有第二限位杆55，所述第三杆54远离连杆53一端固定连接有夹杆56，所述第二壳体44顶
部开有放置孔57，通过打磨刀具4从放置孔57内放入第二壳体44内后，打磨头65与受压盘46顶面接触，打磨头65和固定柱64自身的重量带动受压盘46下降，从而带动第五弹簧45压缩的同时带动第一杆47，第一杆47带动第二杆48在第一限位杆49内滑动，第二杆48带动摆杆50绕限位轴52摆动，摆杆50带动连杆53，连杆53带动第三杆54在第二限位杆55内向固定柱64一侧滑动，第三杆54带动夹杆56将固定柱64夹紧，利用打磨刀具4自身的重力将固定柱64垂直夹紧，便于更换打磨刀具4。
35.具体的说，所述第一壳体5内部开有通孔58，所述六角柱2与第一壳体5对应位置开有螺纹孔59，所述第一壳体5底部可拆卸连接有底盖60，所述底盖60内部贯穿有插入孔 61，通过螺纹孔59和通孔58配合螺栓可以将第一壳体5可拆卸安装在六角柱2上，便于拆卸和维修。
36.具体的说，所述第三弧板37远离第一弧板12一侧均固定连接有菱形定位条62，所述第四弧板40顶部固定连接有截面为梯形的弧形定位条63，通过菱形定位条62和弧形定位条63与定位弧槽67之间的配合，使得准确限位装置7将六角柱2插入六角孔66内后，只要第二电机28不反转，菱形定位条62和弧形定位条63就会卡在定位弧槽67，使得伺服电机1带动打磨刀具4高速转动时，夹紧可靠不会松动。
37.具体的说，所述打磨刀具4包括固定柱64，所述固定柱64底端固定连接有打磨头65，所述固定柱64远离打磨头65一端开有与六角柱2对应的六角孔66，所述固定柱64靠近六角柱2的外周面两侧开有定位弧槽67，所述菱形定位条62和定位弧槽67两侧配合，所述弧形定位条63和定位弧槽67顶部配合，通过弧形定位条63和定位弧槽67之间的配合，提高定位夹具3对打磨刀具4限位夹紧安装的稳定性。
38.实施方式具体为：安装步骤，机械臂带动定位夹具3垂直移动到第二壳体44正上方，此时插入孔61的中轴线和固定柱64的中轴线重合，然后机械臂带动定位夹具3移动到第二壳体44预定的高度上，此时固定柱64顶端穿过插入孔61进入第一壳体5内，然后启动初步限位装置6，第一电机23转动预定圈数后自动关闭，使得固定柱64被轻微夹紧限位，再使伺服电机1慢速转动，直到打磨刀具4开始转动，才关闭伺服电机1，此时完成初步限位，然后启动准确限位装置7，将打磨刀具4向上抬起，第二电机28转动预定圈数后自动关闭，此时六角柱2插入六角孔66内后与固定柱64贴合，然后机械臂再垂直将打磨刀具4垂直从第二壳体44内抽出，对待打磨的零部件进行高速旋转打磨，高速旋转过程中准确限位装置7可以保证打磨刀具4被准确的限位安装在六角柱2上；
39.更换步骤：机械臂将打磨刀具4垂直插入空置的第二壳体44内一定深度，然后先反向启动准确限位装置7，使打磨刀具4不再与六角柱2配合限位，从新通过自身重力带动受压盘46下降，然后反向启动初步限位装置6，使第一弧板12和第二弧板16不再与固定柱64贴合，然后机械臂带动定位夹具3移动到所需安装的打磨刀具4上方，重复安装步骤；
40.通过初步限位装置6配合伺服电机1的慢速转动，使得第一弧板12和第二弧板16在第一弹簧13和第二弹簧17的作用下，卡入固定柱64上的定位弧槽67内，为准确限位装置7进行前置工作，同时使得准确限位装置7将固定柱64向上推动时，保证中轴线垂直向上，提高限位配合安装的准确性；
41.通过准确限位装置7将打磨刀具4上的六角孔66准确调整到与六角柱2对应的角度，然后再推动打磨刀具4垂直向上移动，使得六角柱2准确插入六角孔66内，从而快速完成
限位配合安装，提高了配合安装的精度，保证打磨刀具4安装在定位夹具3上时，不会出现角度不对应，导致无法配合安装的情况出现；
42.通过打磨刀具4自身的重量配合第二壳体44内部的零部件，将打磨刀具4垂直夹紧，同时夹紧时产生的摩擦力大于第一弹簧13挤压第一弧板12贴合到固定柱64外周面时产生的摩擦力，便于初步限位装置6工作；
43.通过初步限位装置6和准确限位装置7之间的配合，在限位配合安装时，无需人工将打磨刀具4配合安装到定位夹具3上，不需要打开加工中心即可更换打磨刀具4，减少了安装时间，提高了生产效率，该实施方式具体解决了现有技术中存在的利用形状之间的配合限位将打磨刀具4固定在定位夹具3上的更换系统，在更换打磨刀具4时，由于定位夹具3在高速转动后停止时的角度不同，加上待更换打磨刀具4放置时的角度也不同，使得机械臂难以自动的将打磨刀具4快速更换到定位夹具3上，需要人工打开数控加工中心将打磨刀具4插入到定位夹具3上安装好，导致生产效率底下，因此亟需一种会自动调整打磨刀具4角度，完成打磨刀具4快速更换，无需人工进行更换操作，提高生产效率的一种机器人打磨刀具4快速更换系统的问题。
44.以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。