具有智能柔顺力控功能的砂带机及其控制方法与流程

1.本发明涉及砂带机技术领域，具体地，涉及一种具有智能柔顺力控功能的砂带机及其控制方法。


背景技术：

2.作为机器人末端工具(eoat)的砂带机必须满足智能柔顺功能、力控功能、安全互锁功能以及可视化独立控制功能，才符合机器人自动化抛磨项目所要求的技术指标。否则，将无法用于机器人自动化项目。
3.为实现上述功能以适应于机器人自动化项目的需求，现有技术中设计了多种方案，例如，专利文献cn207171724u公开了一种多工位砂带机、专利文献cn215617189u公开了一种多工位旋转型桌面式力控砂带机、专利文献cn217143453u公开了一种双工位智能力控砂带机，这些砂带机从结构形式和基础功能上符合作为机器人末端工具(eoat)的要求，但是以上设计还存在诸多的缺陷，以上设计一方面均无法实现实时在线自动纠偏功能，因此无法实现真正的智能柔顺效果。另一方面无论其采用2轮结构、4轮结构还是10轮结构，均无法解决砂带自身张紧力与接触轮打磨力之间的矛盾平衡关系，充其量是具备了浮动打磨效果，却无法实现真正的恒力力控效果。
4.鉴于现有技术的以上缺陷，亟待设计一款新的砂带机以满足生产的需求。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种具有智能柔顺力控功能的砂带机及其控制方法。
6.根据本发明提供的一种具有智能柔顺力控功能的砂带机，包括基座与安装机架、断带及纠偏传感器、恒力柔顺机构总成、砂带以及依次与所述砂带转动配合的砂带驱动轮及其机构总成、砂带张紧轮、纠偏机构总成、砂带惰轮、砂带接触轮；
7.所述恒力柔顺机构总成、砂带驱动轮及其机构总成、砂带张紧轮、断带及纠偏传感器、纠偏机构总成、砂带惰轮均安装在所述基座与安装机架上，所述砂带接触轮通过恒力柔顺机构总成连接所述砂带惰轮；
8.所述砂带接触轮能够被驱动做前移运动与后撤运动，前移运动、后撤运动分别能够使得所述砂带处于凸起状态、悬空状态，砂带机能够驱使所述砂带张紧轮对所述凸起状态或悬空状态同步地进行位置补偿进而使得所述砂带能够实时进行松紧度调整并始终处于预设张紧力值下的张紧状态。
9.优选地，所述砂带接触轮能够通过配置在基座与安装机架上的接触轮移动气缸实现自身位置的前移运动与后撤运动进而匹配不同的磨削工况环境。
10.优选地，所述砂带张紧轮能够通过张紧轮气缸对所述凸起状态或悬空状态同步地进行位置补偿。
11.优选地，所述恒力柔顺机构总成具有恒力柔顺气缸以及连接所述砂带惰轮和砂带
接触轮的砂带接触轮连杆，所述恒力柔顺气缸的伸缩端连接所述砂带接触轮连杆的中部并能够借助所述砂带接触轮连杆以所述砂带接触轮绕所述砂带惰轮轴心转动的形式维持恒力柔顺接触功能。
12.优选地，所述恒力柔顺机构总成包括设置在所述基座与安装机架上的机构连杆，所述恒力柔顺气缸安装在所述机构连杆上，所述恒力柔顺气缸的伸缩端通过恒力柔顺气缸接头连接所述砂带接触轮连杆。
13.优选地，所述接触轮移动气缸通过驱动所述机构连杆进而实现所述砂带接触轮的前移运动与后撤运动。
14.优选地，所述纠偏机构总成能够根据所述断带及纠偏传感器采集的砂带运行状态信息驱使自身具有的砂带纠偏轮精确摆动以执行纠偏调整作业。
15.优选地，所述基座与安装机架上还设置有电气控制模块和气动控制模块，所述电气控制模块和气动控制模块均连接在主气源、电源、信号接口上，所述主气源、电源、信号接口通过线缆与控制器相连；
16.所述控制器能够根据预置在自身中的控制程序对砂带机进行自动化控制，其中，所述控制器上配置有人机交互界面和多个功能按钮，通过所述功能按钮能够实现对所述砂带机各类关键参数的设定和监控。
17.优选地，所述砂带驱动轮及其机构总成包括电机、同步带、驱动轮轮轴、分别布置在所述驱动轮轮轴两端的驱动轮、小带轮以及与所述电机驱动连接的大带轮，所述同步带的两端分别张紧套装在所述小带轮、大带轮上；
18.所述电机能够带动大带轮转动进而通过所述同步带、小带轮、驱动轮轮轴、驱动轮轮轴驱使所述砂带转动。
19.根据本发明提供的一种具有智能柔顺力控功能的砂带机的控制方法，通过控制器控制砂带机根据预置程序进行自主运动，并根据断带及纠偏传感器采集到的砂带的运行状态信息通过控制纠偏机构总成实现对所述砂带转动过程中的动态实时纠偏和断带监测功能，其中，所述砂带机所具有的恒力柔顺机构总成能够使得砂带接触轮具备恒力柔顺的接触功能。
20.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
21.1、本发明采用控制器根据预置程序控制砂带机进行自主运动，并通过控制砂带机自身的纠偏机构总成和砂带断带和纠偏传感器实现对砂带转动过程中的动态实时纠偏和断带监测功能，解决了砂带在转动过程中出现断带和/或偏移时无法及时进行纠偏和断带报警的问题，同时通过恒力柔顺机构总成实现接触轮维持恒力柔顺接触功能，解决了砂带接触轮在打磨过程中无法始终维持恒力接触的问题，达到了砂带机作为机器人专用末端工具eoat所应实现的机器人自动化抛磨工艺要求的恒力加工的效果。
22.2、本发明通过采用砂带张紧轮和张紧轮气缸组成的自动张紧机构，解决了砂带转动过程中无法自动张紧的问题，达到了砂带机作为机器人专用末端工具eoat所应实现的机器人自动化抛磨工艺要求的砂带自动张紧和张紧力值可调的效果。
23.3、本发明采用5轮结构，其中4个轮子构成一个砂带智能柔顺张紧、纠偏、转动机构，第5个轮子通过恒力柔顺机构总成在10mm行程范围内提供恒力力控功能，从而实现砂带真正的恒力力控效果。
附图说明
24.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
25.图1为本发明的正面结构示意图；
26.图2为本发明的后面结构示意图；
27.图3为纠偏机构总成的结构示意图；
28.图4为砂带驱动轮及其机构总成的结构示意图；
29.图5为恒力柔顺机构总成与砂带接触轮连接的结构示意图；
30.图6为砂带机和控制器连接的结构示意图。图中示出：
31.1砂带机
32.2控制器
33.3线缆
34.11基座与安装机架
35.12设备防护钣金
36.13砂带张紧轮
37.14断带及纠偏传感器
38.15纠偏机构总成
39.151纠偏轮固定座
40.152纠偏轮定位轴
41.153纠偏轮底座
42.154纠偏轮轴
43.155砂带纠偏轮
44.156纠偏轮浮动头
45.157纠偏轮定位销轴
46.158电缸固定板
47.159电缸
48.1510减速机
49.1511伺服电机
50.1512电缸端部浮动头
51.16安全锁
52.17砂带支撑柱
53.18砂带惰轮
54.19恒力柔顺机构总成
55.191恒力柔顺气缸
56.192机构连杆
57.193砂带接触轮连杆
58.194恒力柔顺气缸接头
59.110砂带接触轮
60.111砂带驱动轮及其机构总成
61.1111驱动轮
62.1112小带轮
63.1113大带轮
64.1114同步带
65.1115电机固定座
66.1116驱动轮轮轴
67.1117轴承座
68.1118驱动轮固定座
69.112集尘槽
70.113张紧轮气缸
71.1131张紧轮传动板
72.114主气源、电源、信号接口
73.115电气控制模块
74.116接触轮移动气缸
75.117砂带
76.118气动控制模块
77.119电机
78.120地脚
79.121吊装环
具体实施方式
80.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
81.本发明还提供一种具有智能柔顺力控功能的砂带机，如图1、图2所示，包括基座与安装机架11、断带及纠偏传感器14、恒力柔顺机构总成19、呈环形结构布置的砂带117以及依次与砂带117转动配合的砂带驱动轮及其机构总成111、砂带张紧轮13、纠偏机构总成15、砂带惰轮18、砂带接触轮110，基座与安装机架11作为整个设备的承载结构，基座与安装机架11的外部部分或全部设置有设备防护钣金12，起到安全防护的作用，恒力柔顺机构总成19、砂带驱动轮及其机构总成111、砂带张紧轮13、断带及纠偏传感器14、纠偏机构总成15、砂带惰轮18集成安装在基座与安装机架11上，砂带接触轮110通过恒力柔顺机构总成19连接砂带惰轮18。
82.为了适应不同的磨削工况环境，砂带接触轮110的位置能够被调整，如图1、图2所示，砂带接触轮110能够通过配置在基座与安装机架11上的接触轮移动气缸116实现自身位置的前移运动与后撤运动，前移运动、后撤运动分别能够使得砂带117处于凸起状态、悬空状态，以满足重载打磨和轻载抛光拉丝的工艺需求，砂带张紧轮13能够通过张紧轮气缸113对凸起状态或悬空状态同步地进行位置补偿，使得砂带117无论处于哪种位置，都能够实时进行松紧度调整并始终处于预设张紧力值下的张紧状态。具体地，张紧轮气缸113的一端可
拆卸的固定在基座与安装机架11上，张紧轮气缸113的另一端配置有顶杆，顶杆的伸出与缩回动作能够带动张紧轮传动板1131绕轴转动进而驱使砂带张紧轮13发生位置变化，从而能够实现砂带117张紧状态的调整。
83.进一步地，砂带接触轮110通过接触轮移动气缸116能够实现自身前移顶出与后撤回退的动作，当砂带接触轮110顶出或回退时，会造成砂带117前移凸起或后撤悬空的效果，基座与安装机架11上设置有砂带支撑柱17，砂带支撑柱17上设置有陶瓷结构的辅助轮，此过程中砂带支撑柱17上的辅助轮能够给仍然转动中的砂带117辅助支撑的作用。
84.如图1、图5所示，恒力柔顺机构总成19具有恒力柔顺气缸191以及连接砂带惰轮18和砂带接触轮110的砂带接触轮连杆193，恒力柔顺气缸191的伸缩端连接砂带接触轮连杆193的中部并能够借助砂带接触轮连杆193以砂带接触轮110绕砂带惰轮18轴心转动的形式维持恒力柔顺接触功能。具体地，恒力柔顺机构总成19包括设置在基座与安装机架11上的机构连杆192，恒力柔顺气缸191安装在机构连杆192上，恒力柔顺气缸191的伸缩端通过恒力柔顺气缸接头194连接砂带接触轮连杆193，恒力柔顺气缸191的伸缩端可理解为气缸伸出或缩回的恒力柔顺气缸顶杆，恒力柔顺气缸接头194与恒力柔顺气缸顶杆的末端优选为球头和球窝的万向转动配合结构实现恒力柔顺传动。需要注意的是，接触轮移动气缸116通过驱动机构连杆192的传动实现砂带接触轮110的前移运动与后撤运动，在实际应用中，恒力柔顺气缸191可配置力传感器实时监测恒力柔顺气缸顶杆的受力情况，进而控制恒力柔顺气缸191的动作，使得恒力柔顺气缸顶杆的施力值为设定值或一个设定范围值，保证柔顺恒力的效果。
85.如图1、图3所示，纠偏机构总成15能够根据断带及纠偏传感器14采集的砂带117运行状态信息驱使自身具有的砂带纠偏轮155精确摆动以执行纠偏调整作业。纠偏机构总成15包括纠偏轮固定座151、纠偏轮定位轴152、纠偏轮底座153、纠偏轮轴154、纠偏轮155、纠偏轮浮动头156、纠偏轮定位轴销157、电缸固定板158、电缸159、减速机1510、伺服电机1511、电缸端部浮动头1512，纠偏轮155通过纠偏轮轴154固定在纠偏轮底座153上，纠偏轮底座153通过纠偏轮定位轴152固定在纠偏轮固定座151上，纠偏轮浮动头156通过纠偏轮定位轴销157固定在纠偏轮底座153上，纠偏轮浮动头156和电缸端部浮动头1512连接配合实现与电缸159相连，电缸159固定安装在电缸固定板158上，并集成安装有减速机1510和伺服电机1511，当伺服电机1511运行时，能够通过减速机1510、电缸159实现纠偏轮155沿轴向方向的精确摆动，进而实现对砂带117的纠偏调整功能。
86.如图1、图2、图4所示，砂带驱动轮及其机构总成111包括电机119、同步带1114、驱动轮轮轴1116、分别布置在驱动轮轮轴1116两端的驱动轮1111、小带轮1112以及与电机119驱动连接的大带轮1113，同步带1114的两端分别张紧套装在小带轮1112、大带轮1113上；电机119能够带动大带轮1113转动进而通过同步带1114、小带轮1112、驱动轮轮轴1116、驱动轮轮轴1116驱使砂带117转动。具体地，砂带驱动轮及其机构总成111通过驱动轮1111提供驱使砂带117的转动力，驱动轮1111通过驱动轮轮轴1116和轴承座1117固定安装在驱动轮固定座1118上，驱动轮1111与小带轮1112连接并通过同步带1114与大带轮1113相连，大带轮1113通过电机固定座1115与电机119相连。
87.如图2、图6所示，本发明中的基座与安装机架11上还设置有电气控制模块115和气动控制模块118，电气控制模块115和气动控制模块118均与主气源、电源、信号接口114相
连，主气源、电源、信号接口114通过线缆3与控制器2相连，实现控制器2根据预置在其自身中的控制程序对砂带机1进行自动化控制。控制器2上配置有人机交互界面hmi和各类功能按钮，功能按钮能够实现对砂带机1各类关键参数的设定和监控功能。安全锁16采用工业电磁互锁机构，确保砂带机1在进行砂带117更换时绝对安全，具体地，在检修砂带机1时，需要将砂带机1的检修门打开，当检修门打开时安全锁16检测到门打开的信号时将该信号反馈给控制器2，控制器2控制各个转动设备停止运行，直至收到安全锁16反馈的检修门已关闭的信号时，控制器2才允许各个转动设备启动，能够有效防止检修期间出现检修事故。砂带机1上辅助安装有集尘槽112、地脚120和吊装环121。
88.本发明还提供了一种具有智能柔顺力控功能的砂带机的控制方法，该方法能够在具有智能柔顺力控功能的砂带机上进行实施，通过控制器2控制砂带机1根据预置程序进行自主运动，并根据断带及纠偏传感器14采集到的砂带117的运行状态信息通过控制纠偏机构总成15实现对砂带117转动过程中的动态实时纠偏和断带监测功能，其中，砂带机1所具有的恒力柔顺机构总19能够使得砂带接触轮110具备恒力柔顺的接触功能。本发明通过控制砂带机1自身的纠偏机构总成15和断带和纠偏传感器14实现对砂带117转动过程中的动态实时纠偏和断带监测功能，解决了砂带117在转动过程中出现断带和/或偏移时无法及时进行纠偏和断带报警的问题，同时通过恒力柔顺机构总成19实现接触轮维持恒力柔顺接触功能，解决了砂带接触轮110在打磨过程中无法始终维持恒力接触的问题，达到了砂带机作为机器人专用末端工具eoat所应实现的机器人自动化抛磨工艺要求的恒力加工的效果。
89.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
90.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：
1.一种具有智能柔顺力控功能的砂带机，其特征在于，包括基座与安装机架(11)、断带及纠偏传感器(14)、恒力柔顺机构总成(19)、砂带(117)以及依次与所述砂带(117)转动配合的砂带驱动轮及其机构总成(111)、砂带张紧轮(13)、纠偏机构总成(15)、砂带惰轮(18)、砂带接触轮(110)；所述恒力柔顺机构总成(19)、砂带驱动轮及其机构总成(111)、砂带张紧轮(13)、断带及纠偏传感器(14)、纠偏机构总成(15)、砂带惰轮(18)均安装在所述基座与安装机架(11)上，所述砂带接触轮(110)通过恒力柔顺机构总成(19)连接所述砂带惰轮(18)；所述砂带接触轮(110)能够被驱动做前移运动与后撤运动，前移运动、后撤运动分别能够使得所述砂带(117)处于凸起状态、悬空状态，砂带机能够驱使所述砂带张紧轮(13)对所述凸起状态或悬空状态同步地进行位置补偿进而使得所述砂带(117)能够实时进行松紧度调整并始终处于预设张紧力值下的张紧状态。2.根据权利要求1所述的具有智能柔顺力控功能的砂带机，其特征在于，所述砂带接触轮(110)能够通过配置在基座与安装机架(11)上的接触轮移动气缸(116)实现自身位置的前移运动与后撤运动进而匹配不同的磨削工况环境。3.根据权利要求2所述的具有智能柔顺力控功能的砂带机，其特征在于，所述砂带张紧轮(13)能够通过张紧轮气缸(113)对所述凸起状态或悬空状态同步地进行位置补偿。4.根据权利要求2所述的具有智能柔顺力控功能的砂带机，其特征在于，所述恒力柔顺机构总成(19)具有恒力柔顺气缸(191)以及连接所述砂带惰轮(18)和砂带接触轮(110)的砂带接触轮连杆(193)，所述恒力柔顺气缸(191)的伸缩端连接所述砂带接触轮连杆(193)的中部并能够借助所述砂带接触轮连杆(193)以所述砂带接触轮(110)绕所述砂带惰轮(18)轴心转动的形式维持恒力柔顺接触功能。5.根据权利要求4所述的具有智能柔顺力控功能的砂带机，其特征在于，所述恒力柔顺机构总成(19)包括设置在所述基座与安装机架(11)上的机构连杆(192)，所述恒力柔顺气缸(191)安装在所述机构连杆(192)上，所述恒力柔顺气缸(191)的伸缩端通过恒力柔顺气缸接头(194)连接所述砂带接触轮连杆(193)。6.根据权利要求5所述的具有智能柔顺力控功能的砂带机，其特征在于，所述接触轮移动气缸(116)通过驱动所述机构连杆(192)进而实现所述砂带接触轮(110)的前移运动与后撤运动。7.根据权利要求1所述的具有智能柔顺力控功能的砂带机，其特征在于，所述纠偏机构总成(15)能够根据所述断带及纠偏传感器(14)采集的砂带(117)运行状态信息驱使自身具有的砂带纠偏轮(155)精确摆动以执行纠偏调整作业。8.根据权利要求1所述的具有智能柔顺力控功能的砂带机，其特征在于，所述基座与安装机架(11)上还设置有电气控制模块(115)和气动控制模块(118)，所述电气控制模块(115)和气动控制模块(118)均连接在主气源、电源、信号接口(114)上，所述主气源、电源、信号接口(114)通过线缆(3)与控制器(2)相连；所述控制器(2)能够根据预置在自身中的控制程序对砂带机(1)进行自动化控制，其中，所述控制器(2)上配置有人机交互界面和多个功能按钮，通过所述功能按钮能够实现对所述砂带机(1)各类关键参数的设定和监控。9.根据权利要求1所述的具有智能柔顺力控功能的砂带机，其特征在于，所述砂带驱动
轮及其机构总成(111)包括电机(119)、同步带(1114)、驱动轮轮轴(1116)、分别布置在所述驱动轮轮轴(1116)两端的驱动轮(1111)、小带轮(1112)以及与所述电机(119)驱动连接的大带轮(1113)，所述同步带(1114)的两端分别张紧套装在所述小带轮(1112)、大带轮(1113)上；所述电机(119)能够带动大带轮(1113)转动进而通过所述同步带(1114)、小带轮(1112)、驱动轮轮轴(1116)、驱动轮轮轴(1116)驱使所述砂带(117)转动。10.一种具有智能柔顺力控功能的砂带机的控制方法，其特征在于，通过控制器(2)控制砂带机(1)根据预置程序进行自主运动，并根据断带及纠偏传感器(14)采集到的砂带(117)的运行状态信息通过控制纠偏机构总成(15)实现对所述砂带(117)转动过程中的动态实时纠偏和断带监测功能，其中，所述砂带机(1)所具有的恒力柔顺机构总(19)能够使得砂带接触轮(110)具备恒力柔顺的接触功能。

技术总结
本发明提供了一种具有智能柔顺力控功能的砂带机及其控制方法，包括基座与安装机架、断带及纠偏传感器、恒力柔顺机构总成、呈环形布置的砂带以及依次与砂带转动配合的砂带驱动轮及其机构总成、砂带张紧轮、纠偏机构总成、砂带惰轮、砂带接触轮；砂带接触轮通过恒力柔顺机构总成连接砂带惰轮，本发明通过控制纠偏机构总成和砂带断带和纠偏传感器实现对砂带转动过程中的动态实时纠偏和断带监测功能，解决了砂带在转动中出现断带和/或偏移时无法及时进行纠偏和断带报警的问题，同时通过恒力柔顺机构总成实现接触轮维持恒力柔顺接触功能，解决了砂带接触轮在打磨过程中无法始终维持恒力接触的问题，达到了自动化抛磨工艺要求的恒力柔顺加工的效果。恒力柔顺加工的效果。恒力柔顺加工的效果。


技术研发人员：邹鉴国 覃国怀 张松平 林良聪
受保护的技术使用者：上海亘万自动化技术有限公司
技术研发日：2023.08.28
技术公布日：2023/10/15