[发明专利]一种综合主被动柔顺的一维变力磨抛装置及控制方法

权利要求书

1.一种综合主被动柔顺的一维变力磨抛装置，其特征在于，包括直线模组伺服运动平台、安装法兰(8)、限位板(6)、位姿传感器(7)、可调速柔顺磨抛机构(5)和控制器，其中：

所述直线模组伺服运动平台包括伺服电机(1)、滚珠丝杠(12)、直线模组滑块(11)和直线模组基座(10)，所述伺服电机(1)设置在所述直线模组基座(10)上，并与滚珠丝杠(12)相连，该滚珠丝杠(12)与所述直线模组滑块(11)螺纹配合；

所述安装法兰(8)和限位板(6)均安装在所述直线模组基座(10)上，所述位姿传感器(7)和可调速柔顺磨抛机构(5)则安装在所述限位板(6)上，该位姿传感器(7)用于测量一维变力磨抛装置的位姿并反馈至所述控制器，该可调速柔顺磨抛机构(5)面向所述直线模组伺服运动平台的一侧上安装有力传感器(4)，所述力传感器(4)通过连接法兰(3)与直线模组伺服运动平台中的所述直线模组滑块(11)相连，其用于采集可调速柔顺磨抛机构的接触力信号并发送至所述控制器，所述控制器根据力传感器采集的接触力信号计算出直线模组伺服运动平台的速度控制量，并将速度控制量发送给所述伺服电机(1)，所述伺服电机(1)根据该速度控制量进行转动以带动可调速柔顺磨抛机构做直线运动，进而实时改变可调速柔顺磨抛机构与待磨抛工件的接触状态，实现可调速柔顺磨抛机构与待磨抛工件保持变力柔顺接触；

所述可调速柔顺磨抛机构包括可调速电机(19)和柔顺打磨头单元，所述可调速电机(19)通过电机安装法兰(18)与所述力传感器(4)相连，所述柔顺打磨头单元包括柔顺打磨头安装基座(20)、驱动轮、张紧轮(15)和打磨接触轮(13)，其中，所述柔顺打磨头安装基座(20)安装在电机安装法兰(18)上，其内开设有两个圆柱孔，所述驱动轮、张紧轮(15)和打磨接触轮(13)上套装有砂带(14)，该驱动轮与可调速电机的输出轴相连以驱动砂带转动，该张紧轮(15)与张紧顶杆(16)相连，所述张紧顶杆(16)安装在柔顺打磨头安装基座(20)的其中一个圆柱孔内，并且张紧顶杆(16)与圆柱孔之间设置有为张紧顶杆提供张紧力使砂带张紧的张紧弹簧(17)，该打磨接触轮(13)与柔顺顶杆相连，所述柔顺顶杆安装在柔顺打磨头安装基座(20)的另一个圆柱孔内，并且柔顺顶杆与圆柱孔之间设置有柔顺弹簧(21)。

2.如权利要求1所述的综合主被动柔顺的一维变力磨抛装置，其特征在于，所述伺服电机(1)为带抱闸伺服电机，其采用光电编码器作为位置传感器实现精密位置反馈，保证运动控制精度，并且在不同姿态下停机时不会因为重力作用滑动。

3.如权利要求1所述的综合主被动柔顺的一维变力磨抛装置，其特征在于，所述安装法兰(8)与机器人末端法兰或机床末端法兰相连，通过机器人、机床的运动控制实现末端位姿的控制，间接实现一维变力磨抛装置的位姿控制与补偿。

4.如权利要求1所述的综合主被动柔顺的一维变力磨抛装置，其特征在于，所述一维变力磨抛装置的位姿具体指一维变力磨抛装置与水平面的倾角。

5.如权利要求1-4任一项所述的综合主被动柔顺的一维变力磨抛装置，其特征在于，所述待磨抛工件为航空发动机叶片。

6.如权利要求1-5任一项所述的综合主被动柔顺的一维变力磨抛装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、设置一维变力磨抛装置与待磨抛工件之间的目标接触力；

S2、位姿传感器采集位姿信息，力传感器采集接触力信息，并反馈到控制器；

S3、在控制器中对位姿信息与接触力信息进行去噪处理，并对位姿信息进行重力补偿；

S4、将去噪处理后的接触力与目标接触力进行比较获得力误差，根据该力误差计算伺服电机的速度控制量；

S5、伺服电机在速度控制量的控制下运动实现变力跟踪；

S6、重复S2至S5，直到满足结束条件。