专利名称：异形曲面表面自动加工机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及表面机械加工设备，具体地说是一种异形曲面表面自动加工机。
背景技术：
随着工业水平的发展，用 户对产品外形和表面质量的要求不断提高，产品表面加工的质量往往成为最终决定产品品质的决定性因素。由于工件的形状常常是不规则的，使得待加工的曲面往往具有复杂的几何形状特征，即异形曲面。传统的异形曲面表面加工，一般采用手工的方式，不仅费时费力、效率低下，而且很难保证加工产品质量的一致性；同时工业现场噪声、粉尘也严重影响工人的健康。
实用新型内容为了解决现有手工加工曲面存在的效率低、一致性差等问题，本实用新型的目的在于提供一种异形曲面表面自动加工机。该自动加工机可多个零件同时加工，能够保证加工精度及产品质量的一致性，使加工效率大大提高。本实用新型的另一目的在于提供一种被加工零件夹持稳定，不易掉落的异形曲面表面自动加工机。本实用新型的又一目的在于提供一种对加工环境进行净化处理的异形曲面表面自动加工机。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的本实用新型包括机械本体、操作机器人机构、夹具及随动拉丝轮机构，其中操作机器人机构安装在机械本体内，包括直角坐标机器人机构、平动台及转腕机构，所述直角坐标机器人机构具有在X轴、Y轴及Z轴方向往复运动的三个自由度，所述平动台安装在直角坐标机器人机构上，在平动台上设有多个转腕机构，每个转腕机构的输出端均具有绕X轴、Y轴及Z轴旋转的自由度以及随直角坐标机器人机构在X轴、Y轴及Z轴方向往复运动的共六个自由度，在转腕机构的输出端上安装有夹具；在每个转腕机构的上方均对应一个安装在所述机械本体上的随动拉丝机构，每个随动拉丝机构均带有通过电机驱动的加工轮，被加工的零件安装在所述夹具上，通过随动拉丝机构中的加工轮进行加工。其中所述随动拉丝轮机构安装在机械本体的一侧面板顶部，在机械本体同侧面板上设有与随动拉丝轮机构及转腕机构数量相同的夹具增强机构，所述夹具增强机构位于随动拉丝轮机构的下方；所述夹具增强机构包括气缸、活塞杆、支撑件及连接件，其中气缸通过连接件与所述机械本体的一侧面板固接，气缸的活塞杆上设有可升降的、用于支撑被加工零件的支撑件；所述机械本体一侧面板的顶部安装有吸风机构，在该吸风机构上设置有多个随动拉丝轮机构；所述吸风机构包括排屑罩及集屑箱，集屑箱固接在机械本体一侧面板的顶部、为中空箱体，与工业吸尘器连通，在所述集屑箱朝向加工零件的一侧设有排屑罩，该排屑罩的数量与所述随动拉丝轮机构及所述转腕机构的数量相同，所述排屑罩的开口正对零件加工的位置；所述平动台内设有三个电机，与安装在平动台上的各转腕机构通过同步带依次相连，靠近电机的转腕机构通过三组带轮及同步带传动装置分别与三个电机的输出轴相连，通过三个电机的驱动实现每个转腕机构的输出端同步转动；所述转腕机构包括底板、壳体、第一伞齿轮、第二伞齿轮、第三伞齿轮、末端法兰、中间摆块、传动轴、第四伞齿轮、第五伞齿轮、第六伞齿轮及由上至下设置的三组带轮，其中底板固定在所述平动台上，在底板上固接有一组带轮，壳体通过第二轴承与底板连接，所述壳体下端内部分别设有第五伞齿轮及第六伞齿轮，第六伞齿轮的第六齿轮轴上安装有第二组带轮，第五伞齿轮的第五齿轮轴插设在所述第六齿轮轴内，并由第六齿轮轴穿出、设有第三组带轮；所述第六伞齿轮与安装在壳体下端内部一侧的第一伞齿轮啮合，第五伞齿轮与安装在壳体下端内部另一侧的第一伞齿轮啮合；所述壳体上端 内部设有中间摆块，第三伞齿轮的第三齿轮轴通过第三轴承与中间摆块连接、随中间摆块一起摆动，所述第三齿轮轴的一端设有第三伞齿轮，另一端连接有作为转腕机构输出端的末端法兰，所述夹具安装在该末端法兰上；所述第三伞齿轮与安装在壳体上端内部一侧的第二伞齿轮啮合，壳体上端内部的另一侧设有与中间摆块固接的传动轴；所述第一伞齿轮的第一齿轮轴与第二伞齿轮的第二齿轮轴之间以及第五伞齿轮的第五齿轮轴与传动轴之间分别通过带轮及同步带传动装置相连；所述第五齿轮轴与第六齿轮轴及第三齿轮轴同轴，第一齿轮轴与第四齿轮轴同轴，第二齿轮轴与传动轴同轴；所述第一齿轮轴与第二齿轮轴分别由壳体的一侧穿出、通过带轮及同步带传动装置相连，传动轴与第四齿轮轴分别由壳体的另一侧穿出、通过带轮及同步带传动装置相连，所述壳体的两侧分别罩有同步带外壳；所述壳体包括手腕下壳体、手腕上壳体及手腕中间壳体，其中手腕下壳体通过第二轴承安装在底板上，手腕中间壳体的一端与手腕下壳体相连，另一端连接手腕上壳体；所述随动拉丝轮机构包括第四电机、带轮及传动带传动装置、带轮轴、平衡杆、机座、安装板、随动杆及配重，其中机座安装在机械本体上，所述安装板通过随动杆与机座铰接，第四电机固定在安装板上、通过带轮及传动带传动装置与带轮轴相连；所述平衡杆铰接在随动杆上、并与安装板固接，平衡杆的一端与所述带轮轴连接，另一端设有配重；所述带轮轴的两端分别设有加工轮，所述加工轮始终保持与被加工零件的表面接触；所述带轮轴的两端分别设有第一加工轮及第二加工轮，其中任一加工轮的厚度薄于另一个加工轮。本实用新型的优点与积极效果为I.本实用新型采用直角坐机器人机构及转腕机构使被加工零件具有六个自由度，对零件进行自动变换位置及加工零件表面，更设置了多个转腕机构，可实现多个零件在一套加工机上同时加工，达到低成本、高效率的生产目的。2.本实用新型被加工的零件具有六个自由度，加工轮可以适应各种异形曲面的加工和曲面间加工轨迹的平滑切换，通过随动拉丝轮机构可实现恒压力表面加工；通过调节配重就可以控制加工轮的加工正压力的大小。3.本实用新型被加工的零件可通过夹具及夹具增强机构共同支撑，避免在加工过程中夹具掉落。4.本实用新型设置了吸风装置，在外置的工业吸尘器产生的负压作用下，收集和排出拉丝产生的细屑、粉尘等，对加工环境进行净化处理。
[0014]图I为本实用新型的立体结构示意图；图2为本实用新型操作机器人机构的立体结构示意图；图3为本实用新型平动台与转腕机构的立体结构示意图之一；图4为本实用新型平动台与转腕机构的立体结构示意图之二 ；图5为本实用新型转腕机构中手腕 的内部结构示意图；图6为本实用新型随动拉丝轮机构的立体结构示意图；图7为本实用新型夹具增强机构的立体结构示意图；图8为本实用新型吸风机构的立体结构示意图；其中I为机械本体；2为操作机器人机构，21为直角坐标机器人机构，22为平动台，23为转腕机构，24为X轴直线单元，25为Y轴直线单元，26为Z轴直线单元，2301为第一电机，2302为第二电机，2303为第三电机，2304为第一带轮，2305为第二带轮，2306为第三带轮，2307为第四带轮，2308为第五带轮，2309为第六带轮，2310为底板，2311为手腕下壳体，2312为第一伞齿轮，2313为第一同步带，2314为第二伞齿轮，2315为第三伞齿轮，2316为末端法兰，2317为手腕上壳体，2318为中间摆块，2319为同步带外壳，2320为轴承，2321为传动轴，2322为第二同步带，2323为手腕中间壳体，2324为第四伞齿轮，2325为第五伞齿轮，2326为第六伞齿轮，2327为第一齿轮轴，2328为第七带轮，2329为第二齿轮轴，2330为第八带轮，2331为第九带轮，2332为第十带轮，2333为第三齿轮轴，2334为第四齿轮轴，2335为第六齿轮轴，2336为第二轴承，2337为第三轴承；3为夹具，4为随动拉丝轮机构，401为第四电机，402为传动带，403为第i^一带轮，404为带轮轴，405为第一加工轮，406为第二加工轮，407为平衡杆，408为机座，409为安装板，410为随动杆，411为配重；5为吸风机构，501为排屑罩，502为集屑箱；6为夹具增强机构，601为气缸，602为活塞杆，603为支撑件，604为连接件。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详述。如图I、图2所示，本实用新型包括机械本体I、操作机器人机构2、夹具3及随动拉丝轮机构4，其中机械本体I中间开槽，一侧的面板向上延伸；操作机器人机构2安装在机械本体I的槽内，包括直角坐标机器人机构21、平动台22及转腕机构23，所述直角坐标机器人机构21包括一个X轴直线单元、两个Y轴直线单元25及两个Z轴直线单元26，具有在X轴、Y轴及Z轴方向往复运动的三个自由度，本实用新型的X轴为水平面的左右方向，Y轴为水平面的前后方向，Z轴为垂直水平面的方向；各直线单元均为现有技术，包括电机及传动部分。所述平动台22安装在直角坐标机器人机构21上，具有与在直角坐标机器人机构21同样的三个自由度；平动台22上设有多个转腕机构23 (本实施例为四个)，每个转腕机构23的输出端均具有绕X轴、Y轴及Z轴旋转的自由度以及随直角坐标机器人机构21在X轴、Y轴及Z轴方向往复运动的共六个自由度；在转腕机构23的输出端上安装有夹具3，夹具3上具有定位的止口，被加工的零件安装在夹具3上；在机械本体I 一侧面板向上延伸的顶部安装有吸风机构5，在该吸风机构5上设置有多个随动拉丝轮机构4，随动拉丝轮机构4的数量与转腕机构23的数量相同，即一个转腕机构23的上方对应一个随动拉丝机构4 ;每个随动拉丝机构4均带有通过电机驱动的加工轮，被加工的零件安装在所述夹具3上，通过随动拉丝机构4中的加工轮进行加工。考虑到仅依靠夹具3来定位装夹被加工零件，在某些姿态下，加工过程中零件易于出现变形、松脱甚至掉落的现象；因此，在机械本体I同侧面板的延伸部位上设有与随动拉丝轮机构4及转腕机构3数量相同的夹具增强机构6，所述夹具增强机构6位于随动拉丝轮机构4的下方；利用夹具增强机构来配合夹具3对零件进行装夹增强，可以精确地对零件进行定位和可靠牢固地夹紧，限制零件变形，防止零件的松脱和掉落，保证加工过程的顺利进行和高质量的加工。 如图3、图4所示，平动台22内设有三个电机，分别为第一电机2301、第二电机2302及第三电机2303，三个电机与安装在平动台22上的各转腕机构23通过同步带依次相连，靠近电机的转腕机构23通过三组带轮及同步带传动装置分别与三个电机的输出轴相连，通过三个电机的驱动实现每个转腕机构23的输出端同步转动；三个电机中，第一电机2301及第二电机2302的输出端朝上，第三电机2303的输出端朝下。如图5所示，转腕机构23包括包括底板2310、手腕下壳体2311、第一伞齿轮2312、第二伞齿轮2314、第三伞齿轮2315、末端法兰2316、手腕上壳体2317、中间摆块2318、传动轴2321、手腕中间壳体2323、第四伞齿轮2324、第五伞齿轮2325、第六伞齿轮2326及由上至下设置的三组带轮，每组带轮均由两个带轮组成，即每个转腕机构23均带有第一 六带轮2304 2309，其中底板2310固定在所述平动台22上，在底板2310上固接有一组带轮(第一带轮2304及第二带轮2305)，其中第一带轮2304通过同步带与第一电机2301的输出端相连，第二带轮2305通过同步带与相邻的转腕机构23的第一组带轮相连；手腕下壳体2311、手腕中间壳体2323及手腕上壳体2317由下至上依次连接，组成转腕机构23的壳体，手腕下壳体2311通过第二轴承2336安装在底板2310上，手腕下壳体2311内部分别设有第五伞齿轮2325及第六伞齿轮2326,第六伞齿轮2326安装在第六齿轮轴2335的一端,第六齿轮轴2335的另一端由第一、二带轮2304、2305中间穿过、键连接有第二组带轮(第三带轮2306及第四带轮2307)，其中第三带轮2306通过同步带与第二电机2302的输出端相连，第四带轮2307通过同步带与相邻的转腕机构23的第二组带轮相连；第五伞齿轮2325的第五齿轮轴通过轴承插设在所述第六齿轮轴2335内，第五伞齿轮2325安装在第五齿轮轴的一端，第五齿轮轴的另一端由第六齿轮轴2335穿出、设有第三组带轮(第五带轮2308及第六带轮2309)，其中第五带轮2308通过同步带与第三电机2303的输出端相连，第六带轮2309通过同步带与相邻的转腕机构23的第三组带轮相连。第六伞齿轮2326的一侧手腕下壳体2311上通过轴承安装有第一齿轮轴2327，第一伞齿轮2312安装在第一齿轮轴2327的一端、与第六伞齿轮2326啮合，第一齿轮轴2327的另一端由手腕下壳体2311穿出、键连接有第七带轮2328 ；另一侧的手腕下壳体2311上通过轴承安装有第四齿轮轴2334，第四伞齿轮安装在第四齿轮轴2334的一端、与第五伞齿轮2325啮合，第四齿轮轴2334的另一端由手腕下壳体2311穿出、键连接有第十带轮2332 ;第一齿轮轴2327与第四齿轮轴2334同轴。手腕上壳体2317与手腕中间壳体2323之间的空间设有中间摆块2318，该中间摆块2318通过第一轴承2320安装在手腕上壳体2317与手腕中间壳体2323之间的空间中，可相对摆动；第三伞齿轮2315的第三齿轮轴2333通过第三轴承2337与中间摆块2318连接、随中间摆块2318 —起摆动，所述第三齿轮轴2333的一端设有第三伞齿轮2315，另一端连接有作为转腕机构23输出端的末端法兰2316，所述夹具3安装在该末端法兰2316上；第三伞齿轮2315 —侧的手腕上壳体2317上通过轴承安装有第二齿轮轴2329，第二伞齿轮2314安装在第二齿轮轴2329的一端、与第三伞齿轮2315啮合，第二齿轮轴2329的另一端由手腕上壳体2317穿出、键连 接有第八带轮2330，该第八带轮2330通过第一同步带2313与第七带轮2328连接；另一侧的手腕上壳体2317上设有传动轴2321，该传动轴2321的一端与中间摆块2318固接，另端由手腕上壳体2317穿出、键连接有第九带轮2331，该第九带轮2331通过第二同步带2322与第十带轮2332连接；第五齿轮轴与第六齿轮轴2335及第三齿轮轴2333同轴，第二齿轮轴2329与传动轴2321同轴。在壳体的两侧分别罩有同步带外壳2319。上述的转腕机构23，位置最靠近三个电机，其余的转腕机构23结构完全相同，只是距离三个电机最远端的转腕机构23，其每组带轮中只有一个通过同步带与相邻的转腕机构连接；而位于中间的各转腕机构23，每组带轮中的两个带轮分别与两侧相邻的转腕机构中的相对应组的带轮相连，实现各转腕机构23的末端法兰2316同步转动。电机的数量也可根据需要来设定，如需要一个或两个自由度，则只安装一台或两台电机即可。随动拉丝轮机构4的设计是基于力矩平衡原理调节加工轮与工件表面的接触力，主要的作用在于一方面用于保证异形曲面实现恒压力自适应随形加工，另一方面也为提高设备对加工同种工件存在尺寸和形状偏差的适应能力。随动拉丝轮机构4的数量与转腕机构23及夹具增强机构6的数量相同。如图6所示，随动拉丝轮机构4包括第四电机401、传动带402、第i^一带轮403、带轮轴404、第一加工轮405、第二加工轮406、平衡杆407、机座408、安装板409、随动杆410及配重411，其中机座408安装在吸风装置5上，所述安装板409通过随动杆410与机座408铰接，平衡杆407铰接在随动杆410上、并与安装板409固接，可以绕随动杆410在Y轴与Z轴组成的平面内转动；平衡杆407的一端与所述带轮轴404连接，另一端设有配重411 ;带轮轴404上设有第十一带轮403，第四电机401固定在安装板409上，第四电机401的输出端通过传动带402与带轮轴404上的第i^一带轮403相连；所述带轮轴404的两端分别设有第一加工轮405及第二加工轮406，其中任一加工轮的厚度薄于另一个加工轮，本实施例为第一加工轮405的厚度小于第二加工轮406 大直径-厚”的第二加工轮406，供大的零件或小曲率曲面表面加工时选用；“小直径-薄”的第一加工轮405，供小的零件或大曲率曲面及曲面间的过渡区表面加工时选用。两个加工轮可根据不同工件的特点及同一工件不同部位的特点，按照加工需要通过直角坐标机器人机构21及转腕机构23带动被加工零件，实现自动进行移动换位；加工轮的转动角速度可由电机和带轮及传动带传动装置联动控制。加工轮在加工过程中，始终保持与被加工零件的表面接触，根据加工工艺的要求，通过调节和设定配重411，就可以控制加工轮的加工正压力的大小；通过随动杆的自适应浮动机制，就可以实现对异形曲面的自适应随形控制；当工件在运动中随形变化或发生过载扰动时，随动杆可以随动跟进或避让，从而保证加工轮与工件表面拉丝正压力的动态稳定性。如图8所示，吸风装置5包括排屑罩501及集屑箱502，集屑箱502固接在机械本体I 一侧面板延伸的顶部、为中空箱体，与工业吸尘器连通，在所述集屑箱502朝向加工零件的一侧设有排屑罩501,该排屑罩501的数量与所述随动拉丝轮机构4及所述转腕机构3的数量相同，所述排屑罩501的开口正对零件加工的位置。吸风机构5的主要作用是在外置的工业吸尘器(需另配，不包括在本方案中)产生的负压作用下，收集和排出拉丝产生的细屑、粉尘等，对加工环境进行净化处理。本实施例的吸风装置5共有四个排屑罩501，每个排屑罩501对应一组加工轮机构。四个排屑罩共用一个集屑箱502和一台工业吸尘器。工作时，由工业吸尘器产生负压，使 四个排屑罩501产生进气循环，抽走加工废屑，并通过过滤板收集在集屑箱内，定期清理。吸风装置表面具有防腐能力，延长系统使用寿命。如图7所示，夹具增强机构6位于加工轮的下端，可与夹具3共同支撑被加工零，夹具增强机构3包括气缸601、活塞杆602、支撑件603及连接件604，其中气缸601通过连接件604与所述机械本体I的一侧面板固接，气缸601的活塞杆602上设有可升降的、用于支撑被加工零件的支撑件603。加工轮在加工过程中会不断磨损，随着加工工件数量的增加，轮径会快速减小，产生不可忽略的几何参数偏移，对工件表面加工质量控制、加工机的加工精度甚至加工的可实现性会有严重的不良影响。因此自动加工设备必须有可靠的在线轮径检测和补偿功能。轮径自动补偿单元拟采用软硬件结合的方案，一方面通过设计轮径检测机构和补偿机构，由加工轮半径检测传感器在线检测出轮径的变化并反馈给控制系统，由控制系统通过补偿机构进行补偿；另一方面基于加工轮磨损历史数据序列推导出加工轮磨损预测算法，由软件编程方法对轮径进行自动补偿。通过监测轮径变化，计算轮缘线速度变化，依此调整系统参数，确保表面加工质量。本实用新型的工作原理为在每个转腕机构23的夹具3上安装被加工零件，并由夹具增强机构6同时支撑，夹具增强机构6中的气缸601可通过活塞杆602调节支撑件603的高度；通过直角坐标机器人机构21的三个直线单元具有沿X轴、Y轴及Z轴三个方向往复运动的自由度；转腕机构23的三个转动自由度为第一电机2301带动第一、二带轮2304、2305转动，进而带动整个转腕机构做绕Z轴的转动；第三电机2303带动第五、六带轮2308、2309转动，通过第五伞齿轮2325与第四伞齿轮2324的啮合以及第二同步带2322的传动，使传动轴2321带动中间摆块2318及末端法兰2316绕X轴转动；在末端法兰2316及中间摆块2318随传动轴2321摆动后，第二电机2302带动第三、四带轮2306、2307转动，通过第六伞齿轮2326与第一伞齿轮2312的啮合以及第一同步带2313的传动，使第二伞齿轮2314通过与第三伞齿轮2315的啮合，带动末端法兰2316绕Y轴转动，即在三个直线移动自由度的基础上，又实现了绕X轴、Y轴及Z轴转动的自由度。第四电机401工作，通过传动带402带动带轮轴404及其两端的两个加工轮旋转，在被加工零件运动的过程中，加工轮即可对零件表面进行加工。
权利要求1.一种异形曲面表面自动加工机，其特征在于包括机械本体(I)、操作机器人机构(2)、夹具(3)及随动拉丝轮机构(4)，其中操作机器人机构(2)安装在机械本体(I)内，包括直角坐标机器人机构(21)、平动台(22)及转腕机构(23)，所述直角坐标机器人机构(21)具有在X轴、Y轴及Z轴方向往复运动的三个自由度，所述平动台(22)安装在直角坐标机器人机构(21)上，在平动台(22)上设有多个转腕机构(23)，每个转腕机构(23)的输出端均具有绕X轴、Y轴及Z轴旋转的自由度以及随直角坐标机器人机构(21)在X轴、Y轴及Z轴方向往复运动的共六个自由度，在转腕机构(23)的输出端上安装有夹具(3);在每个转腕机构(23)的上方均对应ー个安装在所述机械本体(I)上的随动拉丝机构(4)，每个随动拉丝机构(4)均带有通过电机驱动的加工轮，被加工的零件安装在所述夹具(3)上，通过随动拉丝机构(4)中的加工轮进行加工。
2.按权利要求I所述的异形曲面表面自动加工机，其特征在于所述随动拉丝轮机构(4)安装在机械本体(I)的ー侧面板顶部，在机械本体(I)同侧面板上设有与随动拉丝轮机构(4)及转腕机构(3)数量相同的夹具增强机构(6)，所述夹具增强机构(6)位于随动拉丝轮机构(4)的下方。
3.按权利要求2所述的异形曲面表面自动加工机，其特征在于所述夹具增强机构(6)包括气缸￠01)、活塞杆￠02)、支撑件(603)及连接件￠04)，其中气缸(601)通过连接件(604)与所述机械本体(I)的一侧面板固接，气缸￠01)的活塞杆(602)上设有可升降的、用于支撑被加工零件的支撑件￠03)。
4.按权利要求I所述的异形曲面表面自动加工机，其特征在于所述机械本体(I)一侧面板的顶部安装有吸风机构(5)，在该吸风机构(5)上设置有多个随动拉丝轮机构(4)。
5.按权利要求4所述的异形曲面表面自动加工机，其特征在干所述吸风机构(5)包括排屑罩(501)及集屑箱(502)，集屑箱(502)固接在机械本体(I) ー侧面板的顶部、为中空箱体，与エ业吸尘器连通，在所述集屑箱(502)朝向加工零件的一侧设有排屑罩(501)，该排屑罩(501)的数量与所述随动拉丝轮机构(4)及所述转腕机构(3)的数量相同，所述排屑罩(501)的开ロ正对零件加工的位置。
6.按权利要求1、2或4所述的异形曲面表面自动加工机，其特征在干所述平动台(22)内设有三个电机，与安装在平动台(22)上的各转腕机构(23)通过同步带依次相连，靠近电机的转腕机构(23)通过三组带轮及同步带传动装置分别与三个电机的输出轴相连，通过三个电机的驱动实现每个转腕机构(23)的输出端同步转动。
7.按权利要求6所述的异形曲面表面自动加工机，其特征在于所述转腕机构(23)包括底板(2310)、壳体、第一伞齿轮(2312)、第二伞齿轮(2314)、第三伞齿轮(2315)、末端法兰(2316)、中间摆块(2318)、传动轴(2321)、第四伞齿轮(2324)、第五伞齿轮(2325)、第六伞齿轮(2326)及由上至下设置的三组带轮，其中底板(2310)固定在所述平动台(22)上，在底板(2310)上固接有一组带轮，壳体通过第二轴承(2336)与底板(2310)连接，所述壳体下端内部分别设有第五伞齿轮(2325)及第六伞齿轮(2326)，第六伞齿轮(2326)的第六齿轮轴(2335)上安装有第二组带轮，第五伞齿轮(2325)的第五齿轮轴插设在所述第六齿轮轴(2335)内，并由第六齿轮轴(2335)穿出、设有第三组带轮；所述第六伞齿轮(2326)与安装在壳体下端内部ー侧的第一伞齿轮(2312)哨合,第五伞齿轮(2325)与安装在壳体下端内部另ー侧的第一伞齿轮(2312)卩齿合；所述壳体上端内部设有中间摆块(2318),第三伞齿轮(2315)的第三齿轮轴(2333)通过第三轴承(2337)与中间摆块(2318)连接、随中间摆块(2318) —起摆动，所述第三齿轮轴(2333)的一端设有第三伞齿轮(2315)，另一端连接有作为转腕机构(23)输出端的末端法兰(2316)，所述夹具(3)安装在该末端法兰(2316)上；所述第三伞齿轮(2315)与安装在壳体上端内部ー侧的第二伞齿轮(2314)啮合，壳体上端内部的另ー侧设有与中间摆块(2318)固接的传动轴(2321);所述第一伞齿轮(2312)的第一齿轮轴(2327)与第二伞齿轮(2314)的第二齿轮轴(2329)之间以及第五伞齿轮(2325)的第五齿轮轴与传动轴(2321)之间分别通过带轮及同步带传动装置相连。
8.按权利要求7所述的异形曲面表面自动加工机，其特征在干所述第五齿轮轴与第六齿轮轴(2335)及第三齿轮轴(2333)同轴，第一齿轮轴(2327)与第四齿轮轴(2334)同轴，第二齿轮轴(2329)与传动轴(2321)同轴；所述第一齿轮轴(2327)与第二齿轮轴(2329)分别由壳体的ー侧穿出、通过带轮及同步带传动装置相连，传动轴(2321)与第四齿轮轴(2334)分别由壳体的另ー侧穿出、通过带轮及同步带传动装置相连，所述壳体的两侧分别罩有同步带外壳(2319);所述壳体包括手腕下壳体(2311)、手腕上壳体(2317)及手腕中间壳体(2323)，其中手腕下壳体(2311)通过第二轴承(2336)安装在底板(2310)上，手腕中间壳体(2323)的一端与手腕下壳体(2311)相连，另一端连接手腕上壳体(2317)。
9.按权利要求1、2或4所述的异形曲面表面自动加工机，其特征在于所述随动拉丝轮机构(4)包括第四电机(401)、带轮及传动带传动装置、带轮轴(404)、平衡杆(407)、机座(408)、安装板(409)、随动杆(410)及配重(411)，其中机座(408)安装在机械本体(I)上，所述安装板(409)通过随动杆(410)与机座(408)铰接，第四电机(401)固定在安装板(409)上、通过带轮及传动带传动装置与带轮轴(404)相连；所述平衡杆(407)铰接在随动杆(410)上、并与安装板(409)固接，平衡杆(407)的一端与所述带轮轴(404)连接，另ー端设有配重(411);所述带轮轴(404)的两端分别设有加工轮，所述加工轮始终保持与被加エ零件的表面接触。
10.按权利要求9所述的异形曲面表面自动加工机，其特征在干所述带轮轴(404)的两端分别设有第一加工轮(405)及第ニ加工轮(406)，其中任一加工轮的厚度薄于另ー个加工轮。
专利摘要本实用新型涉及表面机械加工设备，具体地说是一种异形曲面表面自动加工机，包括机械本体、操作机器人机构、夹具及随动拉丝轮机构，其中操作机器人机构包括具有三个直线运动自由度的直角坐标机器人机构、平动台及具有三个转动自由度的转腕机构，在转腕机构的输出端上安装有夹具；在每个转腕机构的上方均对应一个安装在所述机械本体上的随动拉丝机构，每个随动拉丝机构均带有通过电机驱动的加工轮，被加工的零件安装在夹具上，通过随动拉丝机构中的加工轮进行加工。本实用新型可适应各种异形曲面的加工和曲面间加工轨迹的平滑切换；设计随动平衡机构进行恒压力表面加工。采用夹具增强功能，保证工件在做空间运动时能够可靠夹紧定位。
文档编号B24B55/06GK202438895SQ20112057331
公开日2012年9月19日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者孙元, 杨国永, 谷侃锋, 赵明扬, 高英美 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所