一种双模双驱公自转抛光执行器

本发明属于精密机械抛光，具体设计一种双模双驱公自转抛光执行器。

背景技术：

1、精密加工正朝着高精度、高效率、高性能方向发展，近年来，轮式抛光以其优越的抛光效率及质量，受到国内外研究人员的高度关注。与常见的平转式、行星式抛光小工具相对固定的去除函数相比，轮式抛光工具的去除函数大小可以通过施加压力变化实现控制，可以抑制加工过程边缘效应的影响。且使用抛光盘小工具加工过程中需要考虑抛光盘半径与工件表面曲率是否干涉，限制了抛光盘小工具在高曲率复杂表面的应用，而轮式抛光则展现出其突出的面形适应性。

2、相比于目前仅自转的轮式抛光工具，增加抛光轮的公转运动可以获得更加接近高斯分布的去除函数，避免椭圆去除函数叠加过程产生的单一方向表面起伏，有效匀滑抛光纹路，提高表面的加工质量。近年来出现的公自转抛光工具多为单一驱动电机模式，并通过齿轮传动装置使抛光轮同时产生公转及自转，但该方式对于齿轮的啮合精度、耐磨特性都具有较高的要求；为了确保抛光轮加工过程的稳定性，通过抛光轮公转带动自转的方式，考虑到传动结构的影响，其公自转速度都只能维持在较低的转速；且公自转装速比仅能通过特定齿数比的传动齿轮进行控制，导致公自转转速比不能过大且可选择的比例有限，更换过程较为复杂，对于操作人员的技术要求较高。

技术实现思路

1、为克服现有技术的缺陷，解决自转驱动电机线路缠绕问题，本发明提供一种双模双驱公自转抛光执行器，其为一种公自转转速比灵活可调，且能够实现公自转转速均较高的情况下稳定工作的双驱动公自转抛光执行器，具有较强的面形适应性，同时提高加工质量及效率。本发明可以实现抛光轮公自转速的独立控制，充分发挥单一自转模式高抛光效率、公自转模式高抛光质量这两种工作模式的优势，并且能够实现抛光轮更高公转、自转速度的稳定加工，有效提高了抛光轮加工效率及质量。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种双模双驱公自转抛光执行器，包括安装在整机支架和自转支架上的驱动电机及其所驱动的公转机构及自转传动系统；所述驱动电机包括第一驱动电机和第二驱动电机；所述公转机构包括齿轮及公转轴系内环转子；所述自转传动系统通过主动齿轮及传动皮带连接的自转传动轴系、公转传动轴系、双轴承限位抛光轮轴系和采用旋转导电滑环组成的电路防缠绕装置；独立的第一驱动电机和第二驱动电机实现单一自转或公自转两种工作模式；

4、所述双驱动公自转抛光执行器通过整机支架与工业机器人末端固定，第一驱动电机控制公转速度，并通过公转传动轴系使抛光轮产生公转运动；第二驱动电机控制抛光轮的自转速度，通过自转传动轴系带动抛光轮自转；所述旋转导电滑环优化电路排布，防止电路缠绕；两种工作模式的配合提高单一自转模式高抛光效率、公自转模式高抛光质量。

5、进一步地，所述自转传动系统包括第二驱动电机及第二驱动电机驱动的主动齿轮；传动皮带使从动齿轮跟随主动齿轮同步转动，所述从动齿轮与抛光轮旋转轴固定，使得抛光轮随从动齿轮产生自转运动；整个自转传动系统通过自转架固定成一个整体，并与公转传动轴系连接。

6、进一步地，所述公转传动轴系包括与机器人末端连接的整机支架，整机支架将机器人运动传导至抛光轮，实现抛光点位置的精确定位及控制；公转轴系外环固定在整机支架上，公转驱动盒固定在公转轴系外环上，为第二驱动电机提供支撑及固定；盒内驱动电机通过齿轮带动公转轴系内环转子绕轴线转动。公转轴系内环转子置于公转轴系外环内部的环形空间，下端与第一轴承的内圈接触，并提供沿轴线向上的支撑力，减小旋转的摩擦力。

7、进一步地，所述公转轴系外环及公转轴系内环转子之间采用密封垫填充。

8、进一步地，所述自转支架与公转轴系内环转子通过螺丝孔位连接，并随着旋转，为抛光轮提供公转运动。

9、进一步地，在抛光轮旋转轴与自转支架预设的轴承孔内设置第一轴承和第二轴承，并在第一轴承和第二轴承之间增加垫环，增加旋转轴线长度以提高执行器公转的稳定性。

10、进一步地，所述双轴承限位抛光轮轴系包括从动齿轮，从动齿轮与抛光轮旋转轴固定并带动抛光轮旋转轴转动，在抛光轮旋转轴与自转支架预设的轴承孔内设置两个同轴轴承，限制抛光轮旋转轴仅有一个绕轴线旋转的自由度以及沿轴线方向平移的自由度。

11、进一步地，还包括与旋转轴固定的轴承内环限位器、与自转支架固定的轴承外环限位器、以及自转支架附带的轴承限位环，使抛光轮旋转轴仅剩一个绕轴旋转的自由度。

12、进一步地，在加工前对工具进行标定，在自转支架与抛光轮之间的空隙位置设置抛光轮定标器，抛光轮与抛光轮旋转轴固定；所述抛光轮与固定螺母之间设置有垫片。

13、进一步地，所述电路防缠绕装置包括第一驱动电机的供电控制电路，通过中空腔室与旋转导电滑环的下端转子电路连接，并从旋转导电滑环的上端定子电路引出；旋转导电滑环的下端通过支撑架与公转轴系内环转子固定并跟随转动，上端电路定子保持静止。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

15、(1)本发明采用双驱动电机，使自转及公转速度可以独立控制，公自转转速比同样可以灵活调整，操作简便，解决了单一驱动系统仅能通过手动更换齿轮实现特定公自转速比的问题，并充分发挥单一自转模式高抛光效率、公自转模式高抛光质量这两种工作模式的优势，可以提供更加合适的公自转转速比用于获取加工质量更优的表面。

16、(2)本发明采用旋转导电滑环解决了公转过程中控制电路缠绕的问题，为双驱动公自转抛光执行器奠定基础。与单一驱动电机配合多齿轮传动方式相比，通过多轴承的应用，避免了齿轮啮合磨损及偏差问题，显著提高了抛光执行器的稳定性，并能提供更高的自转及公转速度，具有更高的抛光效率。

技术特征：

1.一种双模双驱公自转抛光执行器，其特征在于，包括安装在整机支架和自转支架上的驱动电机及其所驱动的公转机构及自转传动系统；所述驱动电机包括第一驱动电机和第二驱动电机；所述公转机构包括齿轮及公转轴系内环转子；所述自转传动系统通过主动齿轮及传动皮带连接的自转传动轴系、公转传动轴系、双轴承限位抛光轮轴系和采用旋转导电滑环组成的电路防缠绕装置；独立的第一驱动电机和第二驱动电机实现单一自转或公自转两种工作模式；

2.根据权利要求1所述的一种双模双驱公自转抛光执行器，其特征在于，所述自转传动系统包括第二驱动电机及第二驱动电机驱动的主动齿轮；传动皮带使从动齿轮跟随主动齿轮同步转动，所述从动齿轮与抛光轮旋转轴固定，使得抛光轮随从动齿轮产生自转运动；整个自转传动系统通过自转支架固定成一个整体，并与公转传动轴系连接。

3.根据权利要求1所述的一种双模双驱公自转抛光执行器，其特征在于，所述公转传动轴系包括与机器人末端连接的整机支架，整机支架将机器人运动传导至抛光轮，实现抛光点位置的精确定位及控制；公转轴系外环固定在整机支架上，公转驱动盒固定在公转轴系外环上，为第二驱动电机提供支撑及固定；盒内驱动电机通过齿轮带动公转轴系内环转子绕轴线转动；公转轴系内环转子置于公转轴系外环内部的环形空间，下端与第一轴承的内圈接触，并提供沿轴线向上的支撑力，减小旋转的摩擦力。

4.根据权利要求3所述的一种双模双驱公自转抛光执行器，其特征在于，所述公转轴系外环及公转轴系内环转子之间采用密封垫填充。

5.根据权利要求2所述的一种双模双驱公自转抛光执行器，其特征在于，所述自转支架与公转轴系内环转子通过螺丝孔位连接，并随着旋转，为抛光轮提供公转运动。

6.根据权利要求1所述的一种双模双驱公自转抛光执行器，其特征在于，在抛光轮旋转轴与自转支架预设的轴承孔内设置第一轴承和第二轴承，并在第一轴承和第二轴承之间增加垫环，增加旋转轴线长度以提高执行器公转的稳定性。

7.根据权利要求1所述的一种双模双驱公自转抛光执行器，其特征在于，所述双轴承限位抛光轮轴系包括从动齿轮，从动齿轮与抛光轮旋转轴固定并带动抛光轮旋转轴转动，在抛光轮旋转轴与自转支架预设的轴承孔内设置两个同轴轴承限制抛光轮旋转轴仅有一个绕轴线旋转的自由度以及沿轴线方向平移的自由度。

8.根据权利要求7所述的一种双模双驱公自转抛光执行器，其特征在于，还包括与旋转轴固定的轴承内环限位器、与自转支架固定的轴承外环限位器、以及自转支架附带的轴承限位环，使抛光轮旋转轴仅剩一个绕轴旋转的自由度。

9.根据权利要求8所述的一种双模双驱公自转抛光执行器，其特征在于，在加工前对工具进行标定，在自转支架与抛光轮之间的空隙位置设置抛光轮定标器，抛光轮与抛光轮旋转轴固定；所述抛光轮与固定螺母之间设置有垫片。

10.根据权利要求3所述的一种双模双驱公自转抛光执行器，其特征在于，所述电路防缠绕装置包括第一驱动电机的供电控制电路，通过中空腔室与旋转导电滑环的下端转子电路连接，并从旋转导电滑环的上端定子电路引出；旋转导电滑环的下端通过支撑架与公转轴系内环转子固定并跟随转动，上端电路定子保持静止。

技术总结
本发明公开了一种双模双驱公自转抛光执行器，属于精密机械抛光技术领域。包括安装在支架上的驱动电机及其所驱动的公转机构及自转机构，包括第一驱动电机和第二驱动电机，自转传动系统通过齿轮及传动皮带连接自转传动轴系、公转传动轴系、双轴承限位抛光轮轴系和采用旋转导电滑环组成的电路防缠绕装置；本发明由于具有两个独立的驱动电机，所以可以实现单一自转或公自转两种工作模式，使自转及公转速度可以独立控制，可以充分发挥单一自转模式高抛光效率、公自转模式高抛光质量这两种工作模式的优势，使加工质量更优，并通过轴承相连，与齿轮传动相比拥有更高的稳定性，且能够获得更高的公自转转速比，具有更高的抛光效率。

技术研发人员：辛强,李威,范斌,陈强,吴永前
受保护的技术使用者：中国科学院光电技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/6/5