阅读说明：本技术 一种浮动感知打磨头装置、恒力打磨方法 (Floating sensing polishing head device and constant-force polishing method ) 是由 萧剑斌 于 2019-12-25 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种浮动感知打磨头装置、恒力打磨方法,浮动感知打磨头装置包括打磨头架体、打磨机、双向浮动组件、浮动感知组件、控制器；双向浮动组件包括上固定连接板、正向驱动器、反向驱动器、下浮动连接板,上固定连接板设在打磨头架体上,下浮动连接板设在正向驱动器与反向驱动器的驱动末端,打磨机固定在下浮动连接板上；浮动感知组件包括称重传感器、位置传感器,浮动感知组件包括称重传感器、位置传感器,称重传感器用于探测打磨机的重量信号,位置传感器用于探测打磨机的位置信号,控制器能够同时判断重量信号与位置信号以实时调整反向驱动器所输出的驱动力。本发明能够产生恒定的打磨压力,实现打磨过程完全自动化,以提高打磨均匀性。(The invention provides a floating sensing polishing head device and a constant force polishing method, wherein the floating sensing polishing head device comprises a polishing head frame body, a polishing machine, a bidirectional floating assembly, a floating sensing assembly and a controller; the bidirectional floating assembly comprises an upper fixed connecting plate, a forward driver, a reverse driver and a lower floating connecting plate, the upper fixed connecting plate is arranged on the polishing head frame body, the lower floating connecting plate is arranged at the driving tail ends of the forward driver and the reverse driver, and the polishing machine is fixed on the lower floating connecting plate; the floating sensing assembly comprises a weighing sensor and a position sensor, the floating sensing assembly comprises the weighing sensor and the position sensor, the weighing sensor is used for detecting a weight signal of the grinding machine, the position sensor is used for detecting a position signal of the grinding machine, and the controller can simultaneously judge the driving force output by the weight signal and the position signal in real time through adjusting the reverse driver. The invention can generate constant polishing pressure, and realize full automation of the polishing process so as to improve polishing uniformity.)

一种浮动感知打磨头装置、恒力打磨方法

技术领域

本发明涉及打磨技术领域，尤其是涉及一种能够产生恒定打磨压力的浮动感知打磨头装置、恒力打磨方法。

背景技术

现有技术中，一般采用人工手持打磨器具打磨车体门框及其周边，打磨片与动力电机直接连接，由于空间曲面较多，一般需要有经验的操作人员手持打磨机进行打磨作业，打磨耗时费力，打磨不均匀、环境脏、噪音大，而且对人体存在较大的损伤。

随着技术的发展，打磨设备也得到的发展与应用，例如中国专利201811385523.7公开了一种浮动打磨头及设备，浮动打磨头包括连接板、第一气缸、第二气缸和气动打磨机，第一气缸和第二气缸的一端固定在连接板上，第一气缸和第二气缸的活塞杆竖直向下并与气动打磨机连接；第一气缸提供向上的提升力，第二气缸提供向下的压力。在上述现有技术中，其使用过程中，需要变换待打磨目标(门框)的位置，打磨过程中不能够抵消不同打磨位置下打磨装置沿气缸轴线分力的影响，进而导致打磨压力受到影响，打磨均匀性存在缺陷。

基于此，本申请提供了一种能够产生恒定打磨压力的浮动感知打磨头装置、打磨方法，其依据运动感知技术，对车身各处打磨位置进行自动的接触力的调整，保证对所有打磨表面的压着力恒定，以提高打磨均匀性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种浮动感知打磨头装置、恒力打磨方法，其能够产生恒定的打磨压力，实现打磨过程完全自动化，以提高打磨均匀性。

本发明的第一目的是提供了一种浮动感知打磨头装置，包括打磨头架体、打磨机、双向浮动组件、浮动感知组件与控制器；

打磨头架体设在机械手的执行末端，其能够跟随机械手预设打磨轨迹同步切换打磨位置；

双向浮动组件包括上固定连接板、安装在上固定连接板的正向驱动器与反向驱动器、以及下浮动连接板，上固定连接板设在打磨头架体上，下浮动连接板设在正向驱动器与反向驱动器的驱动末端，打磨机固定在下浮动连接板上，并能够随着正向驱动器与反向驱动器所输出的驱动力产生浮动；

浮动感知组件包括分别与控制器相接的称重传感器、位置传感器，称重传感器用于探测打磨机的重量信号并能够传递该重量信号至控制器，其安装在反向驱动器的驱动末端，位置传感器用于探测打磨机的位置信号并能够传递该位置信号至控制器，其安装在上固定连接板上，控制器能够同时判断重量信号与位置信号以实时调整反向驱动器所输出的驱动力。

在本发明的上述技术方案中，双向浮动组件设有正向驱动器与反向驱动器，分别用于产生能够抵消打磨机部分的作用力以及打磨压力，以实现控制打磨压力的恒定。

其中，称重传感器所探测的打磨机的重量信号包括打磨机自身的重量与打磨机安装结构的重量。

进一步的，浮动感知组件依据运动感知技术，其分别通过称重传感器与位置传感器获取重量与位置信息，一方面形成作用力以抵消打磨机部分重力产生的影响，另一方面形成恒定的压着力，对待打磨表面形成均匀打磨。

相较于背景技术中的打磨方式，本方案中的打磨装置依据待打磨工件的轮廓形状产生变化，是一种动态的打磨过程，并且，在打磨过程中，只需对机器人打磨轨迹做粗略的示教，控制器即可实现对车身各处打磨位置进行自动的接触力的调整，保证对所有打磨表面的压着力恒定。

其中，自动接触力的调整也可以直接依据称重传感器的测量数值进行获取，尤其是在打磨过程中，打磨机与车身接触后，会形成一定的作用力，此时，称重传感器的数值也会产生一定的浮动，在超出控制器设定的数值后，控制器会协同调整打磨机的位置，以使其始终保持与待打磨工件(车身)的配合位置，保证对所有打磨表面的压着力恒定。

根据本发明的另一种

具体实施方式

，正向驱动器为直线驱动器，反向驱动器为直线驱动器，并且二者所输出的驱动力方向共线，其中，正向驱动器、反向驱动器均可以采用气缸。

根据本发明的另一种具体实施方式，打磨机包括打磨机本体与圆形连接座，打磨机本体通过圆形连接座安装在下浮动连接板上，以保证尽可能的将正向驱动器、反向驱动器作用于打磨机的中心区域位置，进而保证结构的平稳性。

根据本发明的另一种具体实施方式，正向驱动器的驱动末端通过第一浮动接头与下浮动连接板之间相连，反向驱动器的驱动末端通过第二浮动接头与下浮动连接板之间相连，并且第一浮动接头、第二浮动接头位于圆形连接座中央。

设置第一浮动接头、第二浮动接头消除吸收因被驱动体(下连接板)与驱动轴之间偏心现象带来导致的推力不足的缺陷。

根据本发明的另一种具体实施方式，进一步包括为打磨机提供导向的双滑轨组件，双滑轨组件包括第一滑轨、第二滑轨、第一滑块、第二滑块、第一浮动平衡板、第二浮动平衡板，其中第一滑轨、第二滑轨固定在上固定连接板上，二者均沿正向驱动器与反向驱动器所输出的驱动力方向设置，并且分立在第一浮动接头、第二浮动接头的两侧，第一滑块滑动设在第一滑轨上，第一浮动平衡板固定在第一滑块上，并且其与下浮动连接板之间固定连接；第二滑块滑动设置在第二滑轨上，第二浮动平衡板固定在第二滑块上，并且其与下浮动连接板之间固定连接。

本方案采用双滑轨组件，可以保持正向驱动器、反向驱动器驱动的同步性、一致性以及受力的均匀性，通过双滑轨的低摩擦滑动，进一步保证整个打磨过程打磨压力的恒定，避免出现局部打磨作用力过大、过小带来的打磨表面缺陷，打磨均匀性好。

根据本发明的另一种具体实施方式，打磨机为伺服电动打磨机，其与控制器之间控制连接。

根据本发明的另一种具体实施方式，进一步包括作用于打磨机的排尘管道，排尘管道的出口端部固定在打磨头架体上，排尘管道的入口端部固定在下浮动连接板上，并位于打磨机中打磨片的一侧。

其中排尘管道中的部分管道可以为软管，以适应打磨机的浮动现象。

根据本发明的另一种具体实施方式，打磨头架体上设有用于与机械手的执行末端相连接的法兰盘结构。

本发明的第二目的是提供一种浮动感知恒力打磨方法，包括打磨机、架体、位于架体上的正向驱动器与反向驱动器、称重传感器、位置传感器与控制器，其中打磨机通过架体安装在机械手的驱动末端，并且打磨机位于正向驱动器、反向驱动器的驱动末端，该打磨方法包括以下步骤：

设定机械手末端在打磨过程中的打磨轨迹；

通过位置传感器测量获取打磨机在打磨轨迹上的当前坐标位置信号，并将其转化为第一电信号传输至控制器；

通过称重传感器测量获取打磨机的重量信号，并将其转化为第二电信号传输至控制器；

控制器同时判断处理第一电信号、第二电信号，转化输出第一输出信号至反向驱动器、第二输出信号至正向驱动器；

其中，反向驱动器根据第一输出信号对打磨机提供作用力，以完全抵消打磨机的重力；正向驱动器根据第二输出信号对打磨机提供作用力，以在待打磨工件表面产生打磨压力。

在本发明的上述技术方案中，通过位置传感器获取打磨机在打磨轨迹上的当前坐标位置信号，通过称重传感器获取打磨机的重量信号，控制器在不同打磨位置下综合计算，以分别控制正向驱动器、反向驱动器的输出作用力，一方面能够抵消打磨机的重力，另一方面形成恒定的压着力，对待打磨表面形成均匀打磨，打磨的均匀性更好。

其中，在不同位置下，反向驱动器的输出作用力是变化的，可以确保打磨机处于最佳的受力状态，以形成恒定的压着力，保证打磨的精度。

其中，位置传感器可以采用陀螺仪。

根据本发明的另一种具体实施方式，正向驱动器为直线驱动器，正向驱动器所提供的作用力F1为设定恒定值，即为打磨压力；反向驱动器为直线驱动器，反向驱动器所提供作用力F2为打磨机重力在其轴向方向的分力。

本发明具备以下有益效果：

本发明的浮动感知打磨头装置通过传感器感知技术，是一种动态的打磨过程，依据待打磨工件的轮廓形状产生变化，并且，在打磨过程中，只需对机器人打磨轨迹做粗略的示教，控制器即可实现对车身各处打磨位置进行自动的接触力的调整，保证对所有打磨表面的压着力恒定。

此外，设置了双滑轨组件，能够有效抵消正向驱动器、反向驱动器所输出作用力产生变化时，整体结构的稳定，通过双滑轨组件的低摩擦滑动，提高受力的均匀性，进一步保证整个打磨过程打磨压力的恒定，避免出现局部打磨作用力过大、过小带来的打磨表面缺陷，打磨均匀性好。

此外，设置了排尘管道，及时将打磨过程中的灰尘吸收排出，清洁度高。

此外，本发明的打磨机采用伺服电动打磨机，优选采用圆形打磨片进行使用。使用圆形打磨片无需更换砂纸，不会导致生产的中断，尤其适用于门框的不同区域，能够更好的贴合焊渣区域，特别适用于弯角、圆角场合，打磨效率高，打磨均匀性强。

本发明的浮动感知恒力打磨方法，通过位置传感器获取打磨装置在打磨轨迹上的当前坐标位置信号，通过称重传感器获取打磨装置的重量信号，控制器在不同打磨位置下综合计算，以分别控制正向驱动器、反向驱动器的输出作用力，一方面能够抵消打磨装置的重力，另一方面形成恒定的压着力(正向驱动器所输出的作用力)，对待打磨表面形成均匀打磨，打磨的均匀性更好。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明浮动感知打磨头装置的正视图；

图2是本发明浮动感知打磨头装置的右侧视图；

图3是本发明浮动感知打磨头装置的左侧视图。

具体实施方式

实施例1

一种浮动感知打磨头装置，如图1－3所示，包括打磨头架体10、打磨机20、双向浮动组件30、浮动感知组件40、控制器、双滑轨组件50与排尘管道60。

打磨头架体10设在机械手的执行末端，其能够跟随机械手预设打磨轨迹同步切换打磨位置，其中，打磨头架体10设置了法兰盘结构11，用于与机械手的执行末端之间形成稳固连接关系。

双向浮动组件30包括上固定连接板31、正向驱动器32、反向驱动器33、下浮动连接板34，上固定连接板31设在打磨头架体10上，下浮动连接板34设在正向驱动器32与反向驱动器33的驱动末端，打磨机20固定在下浮动连接板34上，并能够随着正向驱动器32与反向驱动器33所输出的驱动力产生浮动。

浮动感知组件40包括称重传感器41、位置传感器42，称重传感器41、位置传感器42分别与控制器相接；称重传感器41安装在反向驱动器33的驱动末端，将其探测到的重量信号传输至控制器；位置传感器42安装在上固定连接板31上，将其探测到的打磨机20的位置信号传输至控制器，并通过控制器同时判断重量信号与位置信号以实时调整反向驱动器33所输出的驱动力。

其中，正向驱动器32为直线驱动器，例如气缸，反向驱动器33为直线驱动器，例如气缸，进一步的，正向驱动器32与反向驱动器33的规格相同，以便于安装设计，具体的，二者所输出的驱动力方向共线。

再进一步的，反向驱动器33用于产生能够抵消打磨机20(包含打磨机以及打磨机的安装结构)的重力在其轴向方向的作用力，其随着打磨机20不同打磨位置的改变而发生改变；正向驱动器32用于产生恒定的打磨压力，正向驱动器32所输出作用力即为打磨压力，通过控制器控制其输出即可保证稳定的打磨压力值，而不受到打磨位置的影响，也不受到打磨机20重力的影响，即在动态的打磨过程中形成单因素的、恒定的打磨压力。

为了能够使正向驱动器32、反向驱动器33的所提供的作用力效果最大化，并直接作用于打磨机20，在本发明的其他优选示例中，一方面，在打磨机20设置了圆形连接座21，打磨机20本体通过圆形连接座21安装在下浮动连接板34上，并尽可能的将正向驱动器32、反向驱动器33作用于打磨机20的中心区域位置，进而保证结构的平稳性；另一方面，正向驱动器32的驱动末端通过第一浮动接头22与下浮动连接板34之间相连，反向驱动器33的驱动末端通过第二浮动接头23与下浮动连接板34之间相连，并且第一浮动接头22、第二浮动接头23位于圆形连接座21中央，设置第一浮动接头22、第二浮动接头23消除下浮动连接板34与驱动轴向之间的偏心缺陷。

本示例中，在使用正向驱动器32、反向驱动器33的同时，还可以设置双滑轨组件50，以为打磨机20提供低摩擦滑动导向，以保证正向驱动器32、反向驱动器33所提供作用力完全或者接近完全处于稳定状态，尤其是适用于弯角、圆角场合，打磨效率高，打磨均匀性强。

其中，双滑轨组件50包括第一滑轨51、第二滑轨52、第一滑块53、第二滑块54、第一浮动平衡板55、第二浮动平衡板56，其中第一滑轨51、第二滑轨52固定在上固定连接板31上，二者均沿正向驱动器32与反向驱动器33所输出的驱动力方向设置，并且分立在第一浮动接头22、第二浮动接头的两侧，第一滑块53滑动设在第一滑轨51上，第一浮动平衡板55固定在第一滑块53上，并且其与下浮动连接板34之间固定连接；第二滑块54滑动设置在第二滑轨52上，第二浮动平衡板56固定在第二滑块54上，并且其与下浮动连接板34之间固定连接，以协同通过圆形连接盘21为打磨机20提供稳定的作用力。

在本发明的优选示例中，还可以设置了作用于打磨机20的排尘管道60，以进行除尘处理，其中，排尘管道60的出口端部固定在打磨头架体10上，排尘管道60的入口端部固定在下浮动连接板34上，并位于打磨机20中打磨片的一侧，其中，排尘管道60中的部分管道采用软管，例如胶管，以适应打磨机20的浮动现象。

实施例2

本实施例提供了一种浮动感知恒力打磨方法，如图1－3所示，包括打磨机20、打磨头架体10、位于打磨头架体10上的正向驱动器32与反向驱动器33、称重传感器41、位置传感器42与控制器，其中打磨机20通过打磨头架体10安装在机械手的驱动末端，并且打磨机20位于正向驱动器32、反向驱动器33的驱动末端，该打磨方法包括以下步骤：

设定机械手末端在打磨过程中的打磨轨迹；

通过位置传感器42测量获取打磨机在打磨轨迹上的当前坐标位置信号，并将其转化为第一电信号传输至控制器；

通过称重传感器41测量获取打磨机的重量信号，并将其转化为第二电信号传输至控制器；

控制器同时判断处理第一电信号、第二电信号，转化输出第一输出信号至反向驱动器33、第二输出信号至正向驱动器32；

其中，反向驱动器33根据第一输出信号对打磨机提供作用力，以完全抵消打磨机的重力；正向驱动器32根据第二输出信号对打磨机提供作用力，以在待打磨工件表面产生打磨压力。

具体为：通过当前坐标位置信号，获取反向驱动器33所提供作用力F2与打磨机重力G之间的关系，例如反向驱动器33、反向驱动器33均为直线驱动器，通过当前坐标位置信号可以获取反向驱动器33的轴向分力方向与竖直面之间的夹角α，则F2＝G·cosα，此时反向驱动器33已消除打磨机重力的影响，正向驱动器32所提供的作用力F1即为打磨压力，即通过正向驱动器32输出的恒定压力即可实现浮动打磨过程中打磨压力的恒定。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。