一种工业机器人抛磨作业的力控法兰、及抛磨方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人接触力控制系统领域，特别是涉及一种工业机器人抛磨作业的力控法兰、及抛磨方法。
【背景技术】
[0002]近20年来，机器人为实现工业自动化提供了一种有效的经济手段，它被广泛应用于零件的去除毛刺、倒角和研磨精加工等领域。随着机器人在各个领域应用的日益广泛，许多场合要求机器人具有接触力的感知和控制能力，例如在机器人的精密装配、修刮或磨削工件表面、研磨和擦洗等操作过程中，要求保持其端部执行器与环境接触。所以机器人完成这些作业任务，必须具备对接触力柔顺控制的能力。
[0003]传统的机器人编程方式采用定义路径与速度的原理，也就是说，不论加工过程中受力大小，机器人的运行路径与速度始终保持预先所设的值。如果所设路径与零件的表面或尺寸不吻合，将立即产生质量问题，还可能损坏磨头。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种工业机器人抛磨作业的力控法兰、及抛磨方法，以克服现有技术中的不足。
[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0006]本申请实施例公开了一种工业机器人抛磨作业的力控法兰，包括上基座、下基座、空气弹簧和比例阀，所述上基座和下基座上下间隔设置，所述空气弹簧设于所述上基座和下基座之间，所述比例阀可对所述空气弹簧内压强进行调节，所述上基座和下基座之间设有位移传感器，所述比例阀包括对所述空气弹簧内压强进行监测的压力传感器。
[0007]优选的，在上述的工业机器人抛磨作业的力控法兰中，所述上基座和下基座之间设有导轨支架、滚珠花键和压缩弹簧，所述滚珠花键包括导轨、滚珠和外筒，所述导轨支架安装于所述下基座上，所述外筒套设于所述导轨的外侧，所述滚珠形成于所述外筒和导轨之间，所述导轨的顶端固定于所述上基座上，所述滚珠花键固定于所述导轨支架上，所述压缩弹簧套设于所述导轨的外侧并连接在所述导轨的底端和导轨支架之间，所述滚珠花键位于所述压缩弹簧的上方。
[0008]优选的，在上述的工业机器人抛磨作业的力控法兰中，所述滚珠花键通过平键和花键挡块固定于所述导轨支架上，所述花键挡块固定于所述导轨支架上并位于所述滚珠花键的顶端。
[0009]优选的，在上述的工业机器人抛磨作业的力控法兰中，所述上基座和下基座的外侧包覆有防尘套，所述空气弹簧、导轨支架、滚珠花键和压缩弹簧位于所述防尘套内。
[0010]优选的，在上述的工业机器人抛磨作业的力控法兰中，所述比例阀的外侧设有罩体，所述罩体上固定有连接于工业机器人机械臂的机械接口。
[0011]优选的，在上述的工业机器人抛磨作业的力控法兰中，所述上基座和下基座的相对面上分别凸伸有与所述空气弹簧端部连接的上密封板和下密封板。
[0012]本申请还公开了一种力控法兰的抛磨方法，包括:当力控法兰与工件发生接触时，上基座相对于下基座发生相对位移，位移传感器返回电信号经过调节发送给控制器，然后控制器根据返回的电信号给比例阀一个调压信号，将压力值调大，当比例阀的压力被再次设定后，则给打开给气用电磁阀，关闭排气用电磁阀，空气压缩机通过导气管开始给空气弹簧供气，比例阀中的压力传感器实时监测空气弹簧内的压强值，空气弹簧开始伸长带动上基座相对于下基座做偏离直线运动，此时的压缩弹簧开始受到挤压产生恢复力Fsp?ng，位移传感器实时监测压缩弹簧的压缩量，施加在接触面上的力Frantm为空气弹簧产生的驱动力Fp与压缩弹簧产生的恢复力Fspring之差，这个力分解为压力传感器和位移传感器的电信号传送给控制器，控制器将其与设定的力作比较，若相同则保持此时的压强值不变，若不同，则根据它们之间的差值A F继续调节压力，重复上述过程直至差值AF为零，最终得到要求的接触力。
[0013]本发明通过比例阀实现对空气弹簧内的压强控制，将空气弹簧与压缩弹簧产生的合力施加在待磨削的工件与磨具的接触上。本发明相对于现有的技术有以下优点:可以实现接触力的调节，降低抛磨过程中对工业机器人位置精度的要求，降低生产成本，且能提高产品质量；该装置结构简单，便于控制，易于在磨削生产线上的推广；选用了滚珠花键代替导轨与直线运动球轴承，限制了旋转自由度，能更好地消除径向力(相对于导轨)的影响。
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1所示为本发明具体实施例中力控法兰的整体外观图；
[0016]图2所示为本发明具体实施例中力控法兰的内部结构图；
[0017]图3所示为本发明具体实施例中力控法兰的剖视图；
[0018]图4所示为本发明具体实施例中比例阀的动作原理图；
[0019]图5所示为本发明具体实施例中力控法兰的控制原理图。
【具体实施方式】
[0020]在自动化抛磨系统里，需要调整被加工工件与磨具之间的接触力值来确保加工工件的磨削质量(通常是为了增加接触力的大小)，而本实施例中的力控法兰恰能实现这一目标。当工件与磨具没有接触时，调节比例阀给空气弹簧提供一个合适的压力保证其气密性良好。
[0021]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022]参图1至图3所示，力控法兰包括上基座6、下基座3、空气弹簧5和比例阀18，上基座6和下基座3上下间隔设置，空气弹簧5设于上基座6和下基座3之间，比例阀18可对空气弹簧5内压强进行调节，上基座6和下基座3之间设有位移传感器7，下基座3的上表面安装有固定位移传感器的定位板13。比例阀18包括对空气弹簧5内压强进行监测的压力传感器。
[0023]上基座6和下基座3之间设有导轨支架15、滚珠花键和压缩弹簧16，滚珠花键包括导轨10、滚珠和外筒12，导轨支架15安装于下基座3上，外筒12套设于导轨的外侧，滚珠形成于外筒12和导轨之间，导轨的顶端固定于上基座6上，滚珠花键固定于导轨支架15上，压缩弹簧16套设于导轨的外侧并连接在导轨的底端和导轨支架15之间，滚珠花键位于压缩弹簧16的上方。连接件17固定于导轨10的底端，用来限制压缩弹簧16。
[0024]滚珠花键通过平键9和花键挡块19固定于导轨支架15上，花键挡块19固定于导轨支架15上并位于滚珠花键的顶端。
[0025]上基座6和下基座3的外侧包覆有防尘套14，空气弹簧5、导轨支架15、滚珠花键和压缩弹簧16位于防尘套14内。防尘套14两端通过箍