一种万向浮动打磨机构的制作方法

1.本发明属于自动化打磨领域，具体涉及一种万向浮动打磨机构。

背景技术：

2.目前，在机器人自动化打磨过程中，工件的尺寸会有偏差，特别是毛坯尺寸偏差较大。如果用刚性连接，打磨头部会崩缺，工件的质量也会受到影响，因此设计一款能够保持恒力的万向浮动打磨机构势在必行。

技术实现要素：

3.本发明提供了一种万向浮动打磨机构，用于实现机器人自动化打磨过程中保持恒力。
4.本发明的技术方案为：
5.本发明提供了一种万向浮动打磨机构，包括：
6.内部中空的壳体及盖合在壳体上部的上盖，壳体的底部设置有通孔，上盖上设置有连通至壳体的内部的多个第一过孔；多个针型气缸，各针型气缸的气缸杆分别穿过上盖的一个第一过孔伸入到壳体的内部，各针型气缸的气缸杆位于壳体的内部的端部装配有球面销；
7.球面轴承，其装配在壳体的内部，且所述球面轴承的内圈与所述通孔相对；
8.支撑环，其布置在壳体的内部，且所述支撑环布置在所述球面轴承的上方，各球面销与支撑环形成球面副连接；
9.浮动杆，其一端从壳体的外部穿过所述通孔和所述球面轴承的内圈后与支撑环固定连接，所述浮动杆与所述球面轴承的内圈形成间隙配合。
10.优选地，在浮动杆位于壳体外部的部分未受力时，各针型气缸连接压缩空气，各针型气缸的气缸杆均位于最大行程位置，各球面销均处于与支撑环形成贴合的状态，所述浮动杆位于壳体内部的中心位置；
11.在浮动杆位于壳体外部的部分受到径向外力时，浮动杆因发生偏移而与球面轴承的内圈贴合，球面轴承的内圈相对于球面轴承的外圈发生相对滑动，使与浮动杆相连的支撑环发生上下浮动，使一部分球面销与支撑环脱离，与另一部分球面销相连的气缸杆被支撑环向上推动，实现径向浮动；
12.在浮动杆位于壳体外部的部分受到轴向外力时，浮动杆相对于球面轴承的内圈发生轴向移动，浮动杆带动支撑环发生向上移动，使与全部球面销相连的气缸杆同步被支撑环向上推动，实现轴向浮动。
13.优选地，支撑环上形成有与各球面销的球头形成球面副连接的球窝，支撑环上的各球窝半径为各球面销的球头半径的2倍。
14.优选地，在浮动杆位于壳体外部的部分受到外力时，所述浮动杆的径向偏移量l2满足：
[0015][0016]
所述支撑环的球窝和对应的球面销的球头之间的相对位移x满足：
[0017][0018]
其中，l1为针型气缸的气缸杆上升高度，d1为浮动杆的回转中心直径，d2为浮动杆绕球面轴承的回转直径，r为球面销的球头半径。
[0019]
优选地，浮动杆位于壳体外部的部分上设置有连接法兰。
[0020]
优选地，各针型气缸上连接有快插接头。
[0021]
优选地，所述壳体内部固定有内部中空的轴承固定座，所述球面轴承装配在所述轴承固定座的内部，所述轴承固定座的下部形成有供穿过所述通孔的浮动杆插入的开口，所述轴承固定座的上部设置有供浮动杆穿过的第二过孔。
[0022]
本发明的有益效果为：
[0023]
将压缩空气通过调压阀进入多个针型气缸，气缸杆伸出通过球面销将力作用于支撑环上。在浮动杆伸出壳体外的部分未受到外力时，万向浮动打磨机构保持中心位置不变，针型气缸处于行程最大位置；当浮动杆伸出壳体外的部分受到外力作用时，浮动杆带动支撑环通过球面副将位移传递给针型气缸的气缸杆，气缸杆在针型气缸内形成位移，从而实现该万向浮动打磨机构的浮动。浮动杆位于壳体外的部分受到的外力可以是轴向的，也可以是径向的。浮动力的大小可以通过调节气压压力来实现。
[0024]
利用针型气缸、球面销、支撑环、球面轴承实现浮动杆伸出壳体外的部分在受到外力后，能够通过气缸杆的位移，实现恒定力的浮动，从而实现轴向和径向上的浮动。
[0025]
利用球面销和支撑环的球头和球窝进行了球面副配合，实现脱离和贴合时的力传递，并且球窝的直径是球头直径的2倍，实现了球头在球窝内部的球面万向移动。
[0026]
使用了球面轴承，能够保证浮动杆的径向浮动，又因浮动杆和球面轴承是间隙配合，因此也可以实现轴向浮动。
[0027]
浮动杆的中间和末端可以进行安装其他设备，从而实现其他设备的浮动功能。
[0028]
配备调压阀和节流部件，可通过调节气压实现浮动力的大小，从而能够适应更多的工况。
附图说明
[0029]
图1为本发明实施例的万向浮动打磨机构在(非工作状态)的示意图；
[0030]
图2为本发明实施例的万向浮动打磨机构在(工作状态)的示意图；
[0031]
图3为本发明实施例的支撑环的示意图；
[0032]
图4为本发明实施例的浮动偏移量计算图；
[0033]
附图标记说明：1-快插接头；2-针型气缸；3-上盖；4-壳体；5-球面销；6-支撑环；7-轴承固定座；8-球面轴承；9-浮动杆；10-连接法兰；11-固定支架。
具体实施方式
[0034]
如图1至3，本发明实施例提供了一种万向浮动打磨机构，主要由快插接头1、针型气缸2、上盖3、壳体4、球面销5、支撑环6、轴承固定座7、球面轴承8、浮动杆9、连接法兰10、固定支架11等组成。该万向浮动打磨机构用于自动化打磨过程中保持恒力，进行浮动打磨的过程。可以实现轴向和径向的浮动，同时在外力消失后末端能够自行恢复中心位置
[0035]
球面销5和支撑环6通过球面副连接，浮动杆9和球面轴承8通过间隙配合，快插接头1和针型气缸2通过螺纹连接，针型气缸2和上盖3通过薄螺母和螺纹连接，上盖3和壳体4通过螺钉连接，球面销5和针型气缸2的气缸杆通过螺纹和薄螺母连接，轴承固定座7和壳体4通过螺钉连接，支撑环6如图1，和浮动杆9通过螺钉连接，浮动杆9和连接法兰10通过螺钉连接。在非工作状态下，8个针型气缸2始终连接压缩空气(空气压力可调节)，8个针型气缸2的气缸杆全部在气缸行程最大位置，8个球面销5和支撑环6之间刚好贴合，此时处于机构的中心位置。
[0036]
如图2，本实施例实现万向浮动打磨机构的径向浮动原理为：工作时始终保持针型气缸2气压接通，当连接法兰10受到径向力时，由于受力不平衡，浮动杆9带动支撑环6通过球面轴承8向力的方向进行偏移，支撑环6和球面销5之间通过球面副将位移转换为竖直方向，球面销5又将位移传递给针型气缸2的气缸杆，从而通过针型气缸2的气缸杆在气缸内的位移实现整个机构的浮动。整个针型气缸2数量有8个，受到径向力时，会有一边的3个球面销(5)和支撑环6脱离，其余的5个球面销5和支撑环6配合，从而实现径向浮动。
[0037]
本实施例实现万向浮动打磨机构的轴向浮动原理为：当连接法兰10受到轴向力时，由于浮动杆9和球面轴承8是间隙配合，因此浮动杆9带动支撑环6整体向上移动，支撑环6通过球窝将力传递给8个球面销5，球面销5和针型气缸2的气缸杆通过螺纹连接，8个针型气缸2的气缸杆向上移动，从而实现轴向的浮动功能。
[0038]
本实施例实现万向浮动打磨机构的浮动力调节原理为：通过调节进入8个针型气缸2压缩空气的压力，从而调节整个机构浮动力的大小。
[0039]
如图4，本实施例中，在浮动杆位于壳体外部的部分受到外力时，所述浮动杆的径向偏移量l2满足：
[0040][0041]
所述支撑环的球窝和对应的球面销的球头之间的相对位移x满足：
[0042][0043]
其中，l1为针型气缸的气缸杆上升高度，d1为浮动杆的回转中心直径，d2为浮动杆绕球面轴承的回转直径，r为球面销的球头半径。

技术特征：

1.一种万向浮动打磨机构，其特征在于，包括：内部中空的壳体及盖合在壳体上部的上盖，壳体的底部设置有通孔，上盖上设置有连通至壳体的内部的多个第一过孔；多个针型气缸，各针型气缸的气缸杆分别穿过上盖的一个第一过孔伸入到壳体的内部，各针型气缸的气缸杆位于壳体的内部的端部装配有球面销；球面轴承，其装配在壳体的内部，且所述球面轴承的内圈与所述通孔相对；支撑环，其布置在壳体的内部，且所述支撑环布置在所述球面轴承的上方，各球面销与支撑环形成球面副连接；浮动杆，其一端从壳体的外部穿过所述通孔和所述球面轴承的内圈后与支撑环固定连接，所述浮动杆与所述球面轴承的内圈形成间隙配合。2.根据权利要求1所述的万向浮动打磨机构，其特征在于，在浮动杆位于壳体外部的部分未受力时，各针型气缸连接压缩空气，各针型气缸的气缸杆均位于最大行程位置，各球面销均处于与支撑环形成贴合的状态，所述浮动杆位于壳体内部的中心位置；在浮动杆位于壳体外部的部分受到径向外力时，浮动杆因发生偏移而与球面轴承的内圈贴合，球面轴承的内圈相对于球面轴承的外圈发生相对滑动，使与浮动杆相连的支撑环发生上下浮动，使一部分球面销与支撑环脱离，与另一部分球面销相连的气缸杆被支撑环向上推动，实现径向浮动；在浮动杆位于壳体外部的部分受到轴向外力时，浮动杆相对于球面轴承的内圈发生轴向移动，浮动杆带动支撑环发生向上移动，使与全部球面销相连的气缸杆同步被支撑环向上推动，实现径向浮动。3.根据权利要求1所述的万向浮动打磨机构，其特征在于，支撑环上形成有与各球面销的球头形成球面副连接的球窝，支撑环上的各球窝半径为各球面销的球头半径的2倍。4.根据权利要求3所述的万向浮动打磨机构，其特征在于，在浮动杆位于壳体外部的部分受到外力时，所述浮动杆的径向偏移量l2满足：所述支撑环的球窝和对应的球面销的球头之间的相对位移x满足：其中，l1为针型气缸的气缸杆上升高度，d1为浮动杆的回转中心直径，d2为浮动杆绕球面轴承的回转直径，r为球面销的球头半径。5.根据权利要求1所述的万向浮动打磨机构，其特征在于，浮动杆位于壳体外部的部分上设置有连接法兰。6.根据权利要求1所述的万向浮动打磨机构，其特征在于，各针型气缸上连接有快插接头。7.根据权利要求1所述的万向浮动打磨机构，其特征在于，所述壳体内部固定有内部中空的轴承固定座，所述球面轴承装配在所述轴承固定座的内部，所述轴承固定座的下部形
成有供穿过所述通孔的浮动杆插入的开口，所述轴承固定座的上部设置有供浮动杆穿过的第二过孔。

技术总结

本发明提供了一种万向浮动打磨机构，用于实现机器人自动化打磨过程中保持恒力。该机构包括：内部中空的壳体及盖合在壳体上部的上盖，壳体的底部设置有通孔，上盖上设置有连通至壳体的内部的多个第一过孔；多个针型气缸，各针型气缸的气缸杆分别穿过上盖的一个第一过孔伸入到壳体的内部，各针型气缸的气缸杆位于壳体的内部的端部装配有球面销；球面轴承，其装配在壳体的内部，且所述球面轴承的内圈与所述通孔相对；支撑环，其布置在壳体的内部，且所述支撑环布置在所述球面轴承的上方，各球面销与支撑环形成球面副连接；浮动杆，其一端从壳体的外部穿过所述通孔和所述球面轴承的内圈后与支撑环固定连接，所述浮动杆与所述球面轴承的内圈形成间隙配合。轴承的内圈形成间隙配合。轴承的内圈形成间隙配合。