曲面自适应贴合装置[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 212218053 U(45)授权公告日 2020.12.25

(21)申请号 202020740254.8(22)申请日 2020.05.08

(73)专利权人 佳奕筱安（上海）机器人科技有限

公司

地址 200240 上海市闵行区江川路街道剑

川路951号零号湾1号楼南楼608B(72)发明人 谷阳正　李振　霭振球　谭彬彬　

孟祥敦　潘阳　(51)Int.Cl.

B24B 19/00(2006.01)B24B 29/02(2006.01)B24B 9/00(2006.01)B24B 41/04(2006.01)B24B 41/00(2006.01)B25J 11/00(2006.01)B25J 17/00(2006.01)

(54)实用新型名称

曲面自适应贴合装置(57)摘要

一种曲面高质量打磨、抛光、去毛刺等精密表面处理技术领域的曲面自适应贴合装置，包括尾座端盖、压缩弹簧、弹簧导向长支柱、弹簧导向短支柱、球窝、球头、顶座端盖、工具联接板、工具，弹簧导向长支柱、弹簧导向短支柱固定联接在尾座端盖和顶座端盖上，压缩弹簧安装在弹簧导向长支柱、弹簧导向短支柱上；球头一端的球头安装在球窝中，球头另一端的螺杆与顶座端盖固定连接。本实用新型通过在工具与机器人末端之间增加了一种曲面自适应贴合装置，在机器人自动化打磨和抛光产品的时候，能够在工具与工件接触时对工具的姿态进行自动角度持续调整，以实现工具与工件表面持续有效的接触。同时结构成本低廉，满足使用需求的前提下，极大的降低企业成本。

权利要求书1页 说明书3页 附图1页

CN 212218053 UCN 212218053 U

权　利　要　求　书

1/1页

1.一种曲面自适应贴合装置，其特征在于，包括尾座端盖(1)、压缩弹簧(2)、弹簧导向长支柱(3)、弹簧导向短支柱(4)、球窝(5)、球头(6)、顶座端盖(7)、工具联接板(8)、工具(9)、平衡部件(10)；尾座端盖(1)通过联接法兰与机器人的末端相连接；弹簧导向长支柱(3)、弹簧导向短支柱(4)的上下端分别固定联接在尾座端盖(1)和顶座端盖(7)上，压缩弹簧(2)安装在弹簧导向长支柱(3)、弹簧导向短支柱(4)上；球窝(5)与尾座端盖(1)的下端面固定连接在一起；球头(6)一端的球头安装在球窝(5)中，球头(6)另一端的螺杆与顶座端盖(7)固定连接；工具联接板(8)的一端与顶座端盖(7)固定连接，工具联接板(8)的另一端与工具(9)连接；平衡部件(10)与尾座端盖(1)的上端面固定连接。

2.根据权利要求1所述的曲面自适应贴合装置，其特征在于所述球窝(5)和球头(6)为磨配加工，球头(6)的球头端在球窝(5)中安装好后可以自由平滑转动，无卡顿现象。

3.根据权利要求1所述的曲面自适应贴合装置，其特征在于所述弹簧导向长支柱(3)、弹簧导向短支柱(4)在圆周方向均匀布置且数量相同；所述尾座端盖(1)、压缩弹簧(2)、弹簧导向长支柱(3)、弹簧导向短支柱(4)、顶座端盖(7)加工和安装好后压缩弹簧(2)无扭曲并且处于压缩状态。

4.根据权利要求3所述的曲面自适应贴合装置，其特征在于所述压缩弹簧(2)、弹簧导向长支柱(3)、弹簧导向短支柱(4)的数量为四个。

5.根据权利要求1所述的曲面自适应贴合装置，其特征在于所述尾座端盖(1)、顶座端盖(7)、球窝(5)、球头(6)为同轴设计。

6.根据权利要求1所述的曲面自适应贴合装置，其特征在于所述工具(9)为一气动工具，包括但不限于角磨机、气磨机、气磨笔、抛光机、去毛刺设备。

7.根据权利要求1所述的曲面自适应贴合装置，所述平衡部件(10)用于补偿整个装置所联接工具(9)的重量，平衡部件(10)的中心轴线与尾座端盖(1)的中心轴线的同轴度误差≤

2

CN 212218053 U

说　明　书曲面自适应贴合装置

1/3页

技术领域

[0001]本实用新型涉及一种曲面高质量打磨、抛光、去毛刺等精密表面处理技术领域的贴合装置，特别是一种采用球头和球窝机构实现曲面自适应贴合的曲面自适应贴合装置。背景技术

[0002]传统当前曲面打磨、抛光行业中，普遍由人工完成。人工作业不仅劳动强度大，而且效率低下，加工好的产品表面质量差异大，很难保证工件外观表面高质量；熟练作业员工的培养，耗时耗力，作业现场的噪声和粉尘也严重影响作业人员的健康。随着机器人技术、工业自动化技术的发展，机器人自动化已逐渐取代人工打磨、抛光等作业，现有表面自动化精密处理技术中，多为控制打磨、抛光和去毛刺力的大小的探索和研究，如专利CN201810769480.6公开了一种用于安装打磨头的恒力执行器，采用基于气缸的恒力控制器实现被动柔顺控制，通过控制气动比例阀输出气缸压力，使打磨过程中打磨压力恒定不变。专利CN201910448875.0公开了一种打磨均匀性好的钢管表面除锈装置,采用基于弹簧的被动柔顺控制方案，这些恒力控制装置，在对曲面作业时候，只能单方面控制作业力的大小，因未能解决工具与工件接触面的稳定贴合状态，导致工件表面磨抛的不均匀产生返工与报废。专利CN105500148B公开了一种大型曲面磨削自适应打磨装置，采用基于弹簧、万向轮和支撑杆的方案，此方案结构简单，但未能实现末端工具的自重消除，即在竖直状态下使用效果优良，但在水平或者倾斜状态下，会因为工具自重导致弹簧压缩和拉伸，导致装置的曲面贴合性差。

发明内容

[0003]本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种曲面自适应贴合装置，通过对实际应用中存在的工具与工件表面的接触不良的缺陷，通过机构的创新型设计，在工具与机器人末端之间增加了一种曲面自适应贴合装置，在机器人自动化打磨和抛光产品的时候，能够在工具与工件接触时对工具的姿态进行自动角度持续调整，以实现工具与工件表面持续有效的接触，有效提高磨抛后产品表面均匀性和一致性，在曲面磨抛应用中尤显优势，解决了因编程的差异性导致工具与工件接触不良的缺陷，提高了编程效率。[0004]本实用新型是通过以下技术方案来实现的，本实用新型包括尾座端盖、压缩弹簧、弹簧导向长支柱、弹簧导向短支柱、球窝、球头、顶座端盖、工具联接板、工具、平衡部件；尾座端盖通过联接法兰与机器人的末端相连接；弹簧导向长支柱、弹簧导向短支柱的上下端分别固定联接在尾座端盖和顶座端盖上，压缩弹簧安装在弹簧导向长支柱、弹簧导向短支柱上；球窝与尾座端盖的下端面固定连接在一起；球头一端的球头安装在球窝中，球头另一端的螺杆与顶座端盖固定连接；工具联接板的一端与顶座端盖固定连接，工具联接板的另一端与工具连接；平衡部件与尾座端盖的上端面固定连接。[0005]进一步地，在本实用新型中，球窝和球头在需要磨配加工，要求二者精密小间隙配合，保证安装好后球头在球窝中可以自由平滑转动，无卡顿等现象。

3

CN 212218053 U[0006]

说　明　书

2/3页

更进一步地，在本实用新型中，尾座端盖、压缩弹簧、弹簧导向长支柱、弹簧导向短

支柱、顶座端盖加工和安装好后须保证压缩弹簧、弹簧导向长支柱、弹簧导向短支柱在圆周方向均布，压缩弹簧无扭曲并且处于压缩状态，以保证曲面自适应贴合装置的工具在受到不均匀圆周力时可以自动找正。[0007]更进一步地，在本实用新型中，尾座端盖、顶座端盖、球窝、球头加工和安装时需保证零件中心位置的轴线满足同轴度要求，保证安装好的部件在自由下垂状态下，受力轻摆可以实现灵活晃动，无卡顿等现象。[0008]更进一步地，在本实用新型中，工具为一气动工具，但不局限于此气动工具一种类型，如角磨机、气磨机、气磨笔、抛光机、去毛刺设备等。[0009]更进一步地，在本实用新型中，平衡部件用于补偿整个装置所联接工具的重量，由弯矩计算公式M＝F×L可知，通过对平衡部件中的平衡块更换和移动的方式，改变平衡部件的力F的大小和力臂L的长短，以实现曲面自适应贴合装置能够满足多种类、多规格的工具的使用；在加工和装配时，需保证平衡部件的中心轴线与尾座端盖的中心轴线的同轴度误差≤

当曲面自适应贴合装置无工具负载时，平衡块停放在平衡滑杆的零点位置，

此时曲面自适应贴合装置重心在球头中心位置。

[0010]本实用型为了克服不同的磨抛工具和不同的姿态，工具自重对曲面自适应贴合装置影响，进而创新设计出一种可弥补不同工具自重的平衡部件结构，通过更换平衡部件中平衡块的质量和移动平衡块在平衡滑杆上的位置，平衡不同工具重量对曲面自适应贴合装置的影响，使得该装置具有高实用性和通用性。[0011]本实用新型采用创新型的球头、球窝结构设计，精密配合，摩擦阻力小，在自由下垂状态下，可以灵活摆动，高灵敏度为磨抛工具和工件提供更好的提合度，提高产品表处质量；采用高强度耐磨材料，使用稳定寿命就，同时承载能力强，满足多种类、多型号曲面磨抛工具的稳定使用，更能适用各种工况的产品磨抛作业，更好的曲面贴合度提高作业品质。[0012]本实用新型的有益效果是：[0013]第一，本实用新型结构简单，价格低廉，通过采用创新型平衡部件的设计，有效消除因不同工具、不同工作姿态对产品磨抛的影响，提高曲面自适应贴合装置的通用性和实用性，降低企业工装储备成本。[0014]第二，本实用新型采用精密球头、球窝的结构设计，高灵敏度为磨抛工具工作面和工件提供更好的贴合度，有效提高产品表处质量和一致性、稳定性，有效降低工件的返工率与报废率，提高效益；灵活的贴合性能，降低技术人员示教机器人路径的要求，避免因贴合不良的路径示教调整，降低了人工成本。[0015]第三，本实用新型高强度耐磨材料的设计，提高了曲面自适应贴合装置的使用寿命与稳定性，为磨抛高品质工件提供有力保障，同时降低后期维护和二次开发成本。附图说明

[0016]图1是本实用新型实施例的立体结构示意图；[0017]图2是本实用新型实施例的剖面结构示意图[0018]附图中的标号分别为：1、尾座端盖，2、压缩弹簧，3、弹簧导向长支柱，4、弹簧导向短支柱，5、球窝，6、球头，7、顶座端盖，8、工具联接板，9、工具，10、平衡部件。

4

CN 212218053 U

说　明　书

3/3页

具体实施方式

[0019]下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例以本实用新型技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。[0020]实施例

[0021]本实用新型的实施例如图1和图2所示，本实用新型包括尾座端盖1、压缩弹簧2、弹簧导向长支柱3、弹簧导向短支柱4、球窝5、球头6、顶座端盖7、工具联接板8、工具9、平衡部件10，尾座端盖1通过联接法兰与机器人末端联接；弹簧导向长支柱3和弹簧导向短支柱4分别有四个，固定联接在尾座端盖1和顶座端盖7上，在圆周方向上沿着端盖轴线在圆周方向上呈90°布置；压缩弹簧2总计四个，分别安装在弹簧导向长支柱3、弹簧导向短支柱4上；球窝5与尾座端盖1固定联接，球头6一端的球头安装在球窝5中安装好后保证球头可以灵活转动，另一端的螺杆固定顶座端盖7，用螺母拧紧；工具联接板8一端与顶座端盖固定联接，另一端与工具9联接；平衡部件10与尾座端盖1固定联接。曲面自适应贴合装置装配好后圆周均布的四个弹簧2处于压缩状态。[0022]尾座端盖1、顶座端盖7、球窝5、球头6为同轴设计，保证安装好的部件在自由下垂状态下，受力轻摆可以实现灵活晃动，无卡顿等现象。工具9为抛光机。

5

CN 212218053 U

说　明　书　附　图

1/1页

图1

图2

6