一种通用型恒力柔软自动换刀机构及其操作方法与流程

1.本发明属于机械刀具技术领域，具体涉及一种通用型恒力柔软自动换刀机构及其操作方法。


背景技术：

2.现有磨削加工大部分采用的还是人工加工，人工加工人力成本高，工作现场噪声很大，加工粉尘对人体危害极大，加工效果也不太理想。虽已有部分企业采用了机器人代替人工进行磨削加工，将磨削加工头放置在机器人末端进行加工，但是自动化程度依然不是很高，尤其体现在更换刀具这一块，采用的依然是人工进行更换刀具，不仅会加大人力成本，而且操作效率低。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种通用型恒力柔软自动换刀机构及其操作方法。
4.为达到上述目的，提出以下技术方案：一种通用型恒力柔软自动换刀机构，包括力测量反馈组件、动力传动组件和自动换刀组件，力测量反馈组件的一端与机器人连接，另一端连接动力传动组件，力测量反馈组件通过力测量和反馈使机器人实现打磨位姿的柔性调整，动力传动组件与自动换刀组件连接，通过动力传动实现刀具的自转打磨，自动换刀组件通过周转进行刀具的自动切换。
5.进一步地，自动换刀组件包括打磨工具和旋转切换机构，打磨工具包括刀具、螺杆和第一锥齿轮，螺杆的一端固定连接刀具，另一端固定套设有第一锥齿轮，旋转切换机构包括气缸、换刀盘和换刀盘夹板，换刀盘夹板的一侧与螺杆连接第一锥齿轮的端部活动连接，另一侧与换刀盘固定连接，气缸与换刀盘固定连接，换刀盘通过轴承与动力传动轴套设连接，轴承的设置使动力转动轴转动时，换刀盘由于气缸和轴承的限位而不会发生转动，需要换刀时，通过控制气缸推动换刀盘的主动弄，刀具随之转动一个角度，打磨工具的第一锥齿轮与套设在动力传动轴上的第二锥齿轮垂直啮合连接，第二锥齿轮的转动带动第一锥齿轮自转，从而实现刀具的旋转打磨，气缸带动换刀盘90
°
旋转，第一锥齿轮绕第二锥齿轮转动，从而实现打磨工具的切换。
6.进一步地，动力传动组件包括气囊、传动机组和外壳，传动机组包括电主轴、第三锥齿轮、第四锥齿轮和联轴器，电主轴设于外壳内，气囊设于外壳和电主轴之间，驱动马达驱动电主轴转动，驱动马达作为整个机构的主要振动源所产生讷航的振动由气囊吸收，联轴器连接电主轴和光轴，光轴的一端连接第三锥齿轮，并采用螺母进行固定，第三锥齿轮与套设固定在动力传动轴上的第四锥齿轮垂直啮合连接，电主轴带动第三锥齿轮的转动，第三锥齿轮带动第四锥齿轮，从而实现动力传动轴的转动以及打磨工具的自转。
7.进一步地，外壳包括外壳体、外壳上盖和外壳下盖，外壳上盖上开设有接线口和散热口，接线口用于连接驱动马达，散热口用于散热，外壳上盖通过螺栓与外壳体固定连接，
外壳下盖与外壳体之间设有垫板，电主轴的一端穿过外壳下盖与联轴器连接，外壳上盖与力测量反馈组件连接。
8.进一步地，力测量反馈组件包括测量机组和力传感器，测量机组包括机器人末端连接板、吸振橡胶垫板和传感器连接板，吸振橡胶垫板设于机器人末端连接板和传感器连接板之间，并通过螺栓进行固定连接，机器人末端连接板通过螺栓与机器人末端连接，吸振橡胶垫板吸收动力传动组件传递产生的振动，传感器连接板通过螺栓与力传感器连接，力传感器为六维力传感器，能实时检测整个机构工作时的工作压力，并实时反馈给机器人，机器人通过反馈过来的力信息进行位姿调整，机器人通过柔性姿态调整保证工作时刀具与待加工件的贴合度，并且可以保证恒力工作。
9.进一步地，刀具为砂碗结构，砂碗结构的开口朝外，螺杆的一端穿过砂碗结构底部，与砂碗结构螺纹连接，并采用螺母进行固定。
10.进一步地，所述的换刀盘夹板为l型，换刀盘夹板的一侧面开设有通孔，通孔内固定有轴承，螺杆套设有第一锥齿轮的一端穿过轴承，端部固定连接螺母，通过轴承的设置，打磨工具在换刀盘夹板固定的同时还能实现自转。
11.进一步地，外壳下盖下方焊接有箱体，旋转切换机构设于箱体内，一组打磨工具的刀具延伸至箱体外，动力传动轴的两端分别通过轴承基座连接在箱体内壁上，气缸通过螺栓固定在箱体内壁。
12.一种通用型恒力柔软自动换刀机构的操作方法，具体实施方式为：开启驱动电机，使连接的电主轴发生旋转，带动联轴器和固定在联轴器上的光轴发生转动，从而带动第三锥齿轮和第四锥齿轮发生转动，动力传动轴传动至第二锥齿轮，从而实现刀具的自转，以进行打磨；当打磨用刀具需要切换时，气缸控制器比例阀在接收到机器人的控制信号后控制气缸工作，推动换刀盘发生90
°
的旋转，从而带动打磨工具整体的切换，通过气缸的推程与归程，完成刀具的更换，需要将刀具换回来时，重复上述操作，只需要比例阀控制气缸5反向工作即可，比例阀在此还起到控制气缸气压恒定在一个数值，由此实现刀具的限位，使刀具以及换刀盘5并不会在不需要换刀时随意转动。
13.本发明的有益效果在于：1）本发明通过动力传动组件和气缸的设置实现了打磨工具的自转打磨和打磨工具周转的自动切换；2）本发明通过设置力测量反馈组件，实现了打磨力度的监测和反馈，方便调整打磨的位姿。
附图说明
14.图1为本发明的整体结构立体示意图；图2为本发明的部分内部组件的立体结构示意图；图3为本发明的动力传动组件与力测量反馈组件的剖视图；图4为本发明的自动换刀组件的正视立体结构示意图；图5为本发明的自动换刀组件的后视立体结构示意图。
15.图中：1、打磨工具；11、刀具；12、螺杆；13、第一锥齿轮；2、旋转切换机构；21、气缸；22、换刀盘；23、换刀盘夹板；24、轴承；3、螺母；4、动力传动轴；41、第二锥齿轮；42、轴承基
座；5、气囊；6、传动机组；61、电主轴；62、第三锥齿轮；63、第四锥齿轮；64、联轴器；7、外壳；71、外壳体；72、外壳上盖；73、外壳下盖；721、接线口；722、散热口；8、测量机组；81、机器人末端连接板；82、吸振橡胶垫板；83、传感器连接板；9、传感器；10、箱体。
具体实施方式
16.下面结合说明书附图对本发明做进一步地说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。
17.如图2、图4和图5所示，自动换刀组件包括两组打磨工具1和旋转切换机构2，打磨工具1包括刀具11、螺杆12和第一锥齿轮13，刀具11为砂碗结构，砂碗结构的开口朝外，螺杆12的一端穿过砂碗结构底部，与砂碗结构螺纹连接，并采用螺母3进行内外的固定，另一端固定套设有第一锥齿轮13，旋转切换机构2包括气缸21、换刀盘22和换刀盘夹板23，换刀盘夹板23为l型，换刀盘夹板23的一侧面开设有通孔，通孔内固定有轴承24，螺杆12套设有第一锥齿轮13的一端穿过轴承24，且端部固定连接螺母3，螺母3的大小大于通孔的大小，另一侧与换刀盘22焊接固定连接，气缸21与换刀盘22固定连接，换刀盘22通过轴承24与动力传动轴4套设连接，打磨工具1的第一锥齿轮13与套设固定在动力传动轴4上的第二锥齿轮41垂直啮合连接，第二锥齿轮41的转动带动第一锥齿轮13自转，从而实现刀具11的旋转打磨，气缸21带动换刀盘22旋转90
°
，由于轴承24的限位作用，第二锥齿轮41不会发生转动，第一锥齿轮13绕第二锥齿轮41周转，两组打磨工具1成90
°
，从而实现打磨工具1的切换。
18.如图1到图3所示，动力传动组件包括气囊5、传动机组6和外壳7，传动机组6包括电主轴61、第三锥齿轮62、第四锥齿轮63和联轴器64，电主轴61设于外壳7内，外壳7包括外壳体71、外壳上盖72和外壳下盖73，气囊5设于外壳体71和电主轴61之间，联轴器64连接电主轴61和光轴65，光轴65的一端连接第三锥齿轮62，并采用螺母3进行上下的固定，第三锥齿轮62与套设固定在动力传动轴4上的第四锥齿轮63垂直啮合连接，电主轴61带动第三锥齿轮62的转动，第三锥齿轮62带动第四锥齿轮63，从而实现动力传动轴4的转动以及打磨工具1的自转，外壳上盖72上开设有接线口721和散热口722，外壳上盖72通过螺栓74与外壳体71固定连接，外壳下盖73与外壳体71之间设有垫板，电主轴61的一端穿过外壳下盖73与联轴器64连接，外壳上盖72与力测量反馈组件连接，外壳下盖73下方焊接有箱体10，旋转切换机构2设于箱体10内，一组打磨工具1的刀具11延伸至箱体10外，动力传动轴4的两端分别通过轴承基座42连接在箱体10内壁上，气缸21通过螺栓固定在箱体10内壁。力测量反馈组件包括测量机组8和力传感器9，测量机组8包括机器人末端连接板81、吸振橡胶垫板82和传感器连接板83，机器人末端连接板81通过螺栓与机器人末端连接，吸振橡胶垫板82设于机器人末端连接板81和传感器连接板83之间，并通过螺栓固定连接诶，吸振橡胶垫板82吸收动力传动组件传递产生的振动，传感器连接板83通过螺栓与力传感器9连接，力传感器9为六维力传感器，能实时检测整个机构工作时的工作压力，并实时反馈给机器人，机器人通过反馈过来的力信息进行位姿调整。
19.一种通用型恒力柔软自动换刀机构，包括力测量反馈组件、动力传动组件和自动换刀组件，力测量反馈组件的一端与机器人连接，另一端连接动力传动组件，力测量反馈组件通过力测量和反馈使机器人实现打磨位姿的柔性调整，动力传动组件与自动换刀组件连接，通过动力传动实现刀具11的自转打磨，自动换刀组件通过周转进行刀具11的自动切换，
一种通用型恒力柔软自动换刀机构的操作方法，具体实施方式为：开启驱动电机，使连接的电主轴61发生旋转，带动联轴器64和固定在联轴器64上的光轴发生转动，从而带动第三锥齿轮62和第四锥齿轮63发生转动，动力传动轴4传动至第二锥齿轮41，从而实现刀具11的自转，以进行打磨；当打磨用刀具11需要切换时，气缸控制器比例阀在接收到机器人的控制信号后控制气缸21工作，推动换刀盘22发生90
°
的旋转，从而带动打磨工具1整体的切换，通过气缸21的推程与归程，完成刀具11的更换，需要将刀具11换回来时，重复上述操作，只需要比例阀控制气缸21反向工作即可。