[發明專利]一種可控力矩浮動主軸及控制方法

在審

• 申請號: 202011322559.8
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112318294A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 方異鋒;唐地;宋文付;徐仁強
• 申請（專利權）人: 中機中聯工程有限公司
• 主分類號: B24B19/00
• 分類號: B24B19/00;B24B41/02;B24B41/04;B24B47/12;B24B47/20;B24B47/22;B24B49/00;B24B49/12;B24B51/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

1.一種可控力矩浮動主軸，其特征在于：包括由控制系統控制旋轉的主軸(3)，主軸(3)用于安裝打磨頭(1)，主軸(3)的安裝端固定安裝在主軸安裝座(5)的一端，主軸安裝座(5)位于總安裝座(13)內部，主軸安裝座(5)的底部固定有一對對稱的滑塊(26)，總安裝座(13)的內部底部對稱的固定有一對導軌(25)，滑塊(26)與導軌(25)相配合，導軌(25)的長度方向與主軸(3)的軸線垂直，主軸(3)安裝座的一側對稱的固定有一對力矩傳感器(8)，力矩傳感器(8)用于檢測主軸(3)受到的力矩，力矩傳感器(8)通過安裝座將主軸安裝座(5)和電動推桿頂桿(10)連接，電動推桿頂桿(10)固定在電動推桿的活動端，電動推桿固定在電動推桿座(11)上，電動推桿座(11)與總安裝座(13)固連，電動推桿由伺服電機(12)控制工作，伺服電機(12)與控制系統連接，控制系統控制伺服電機(12)的工作。

2.根據權利要求1所述的可控力矩浮動主軸，其特征在于：打磨頭(1)包括打磨用的砂輪(101)，砂輪(101)固連到砂輪安裝軸(102)上，砂輪安裝軸(102)內部軸向方向上開有臺階孔，臺階孔靠近砂輪(101)的一側孔徑小于另外一側的孔徑，砂輪安裝軸(102)的大孔的后端加工內花鍵(1011)，軸桿(103)的前端加工有與內花鍵(1011)相配合的外花鍵(1031)，砂輪安裝軸(102)在軸桿(103)上能夠滑動，砂輪安裝軸(102)與軸桿(103)裝配好后用花鍵擋塊(104)進行限位，銷軸(105)為臺階軸，銷軸(105)一端固定在軸桿(103)上，銷軸(105)的外徑與砂輪安裝軸(102)的小孔的內徑相對應，軸桿(103)在大孔內有活動空間，位于大孔內部的銷軸(105)上套有彈簧(106)。

3.根據權利要求1～2任一所述的可控力矩浮動主軸，其特征在于：與安裝主軸(3)的一側相對的另外一側的總安裝座(13)上固定有減速機安裝座(14)，減速機安裝座(14)通過減速機安裝法蘭一(15)與減速電機(17)連接，減速電機(17)帶著總安裝座(13)來實現整體的矢量調節。

4.根據權利要求3所述的可控力矩浮動主軸，其特征在于：減速電機(17)的外側還固定有用于與機器人連接的減速機安裝法蘭二(16)。

5.根據權利要求4所述的可控力矩浮動主軸，其特征在于：與安裝有電動推桿一側相對的另外一側的總安裝座(13)側部固定有攝像頭安裝箱(24)，攝像頭安裝箱(24)內部安裝有3D攝像頭(22)，攝像頭安裝箱(24)遠離主軸(3)的一側開有與3D攝像頭(22)相配合的開口。

6.根據權利要求5所述的可控力矩浮動主軸，其特征在于：攝像頭安裝箱(24)內部的開口處設置有一保護3D攝像頭(22)的防塵板(21)，防塵板(21)通過浮動接頭(20)固定在氣缸頂桿(19)上，氣缸頂桿(19)的伸縮由氣缸(18)控制，氣缸(18)與控制系統電連接，防塵板(21)由氣缸頂桿(19)帶動做直線運動，防塵板(21)的開合能夠保護3D攝像頭(22)。

7.一種適用于如權利要求6所述的可控力矩浮動主軸的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：可控力矩浮動主軸(3)通過減速機安裝法蘭二(16)與運動機構相；

S2：運動機構依據初始的工件信息，形成初始的運行軌跡，運動軌跡將保持恒定速度沿軌跡運行；

S3：通過控制運動機構沿初始的運行軌跡移動，3D攝像頭(22)將沿該運行軌跡掃描區域內工件的實際高低尺寸、形狀輪廓等數據并記錄后反饋給控制系統；

S4：控制系統依據3D攝像頭(22)所反饋的信息，控制主軸(3)運行；

S5：控制系統通過控制主軸(3)高速旋轉，從而帶動打磨頭(1)對工件進行打磨；

S6：控制系統通過控制伺服電機(12)，從而控制打磨頭(1)打磨工件的磨削深度和磨削寬度；

S7：控制系統通過控制減速電機(17)，從而控制打磨頭(1)打磨工件時與工件接觸產生的力的作用力的方向始終與導軌(25)方向相平行。

8.根據權利要求7所述的控制方法，其特征在于：步驟S6中，在打磨頭(1)打磨工件時，力矩傳感器(8)可實時反饋打磨過程中的力值的變化，通過設定的安全范圍內的力值，伺服電機(12)隨反饋的力值的變化情況實時調整主軸(3)的位置從而調整磨削深度和磨削寬度，具體表現為力矩過低，則增加磨削深度和磨削寬度，力值超限，則減小磨削深度和磨削寬度。