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全自動打磨拋光機(jī)器人的制作方法

文檔序號:8465308閱讀:1210來源:國知局
全自動打磨拋光機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種全自動打磨拋光機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]大型回轉(zhuǎn)體薄壁結(jié)構(gòu)件的加工一直是數(shù)控加工領(lǐng)域中的一大難題,薄壁件相對剛度低、外形協(xié)調(diào)要求高、加工工藝性差,裝夾定位和加工過程中被加工件極易變形,難以控制加工精度和達(dá)到較高的加工效率。目前焊接成型已日趨成熟,由于具有可適應(yīng)性強(qiáng)、連接強(qiáng)度高、連接密閉性好等優(yōu)點,在大型薄壁回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)成型中得到廣泛應(yīng)用,對于焊接成型的大型薄壁回轉(zhuǎn)件,對其表面進(jìn)行打磨拋光是不可缺少的一道工序,據(jù)考察,目前國內(nèi)在薄壁件拋光打磨加工處理技術(shù)能力還處于相當(dāng)薄弱的狀態(tài),主要通過工人手工完成,這種作業(yè)方法的弊端有以下幾個方面:(I)工人加工效率低,對于大型薄壁回轉(zhuǎn)工件每個熟練工人需要幾天甚至一個月的時間。對于工件曲線不規(guī)則、表面凸凹不平的情況,加工效率更加低下,因此生產(chǎn)企業(yè)不得不雇傭大量的勞動力專門從事拋光加工,而近幾年出現(xiàn)的“用工荒”,使企業(yè)越來越難招到足夠的熟練拋光工人;(2)由于拋光打磨過程中產(chǎn)生大量的粉塵,由呼吸道以及皮膚滲入工人的身體,對工人的健康有很大危害,時間長了會惡化成塵肺病。塵肺病是在職業(yè)活動中長期吸入生產(chǎn)性粉塵,并在肺內(nèi)儲留而引起的以肺組織彌漫性纖維化為主的全身性疾病;(3)手工拋光質(zhì)量難以保證。由于拋光過程是純手工操作,拋光質(zhì)量取決于工人操作熟練程度,因此拋光產(chǎn)品質(zhì)量一致性差。
[0003]目前國內(nèi)外有些企業(yè)或者高校進(jìn)行了一些打磨拋光機(jī)器人的研宄,大多是采用機(jī)械手拋光系統(tǒng),雖然其在拋光打磨過程中能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制,但是機(jī)器手各關(guān)節(jié)都是轉(zhuǎn)動自由度,且承載力有限(電機(jī)扭矩限制),這就帶來剛度不足,加工時(特別是打磨作業(yè))極易產(chǎn)生顫振;另一方面通用機(jī)器人作業(yè)空間有限(從現(xiàn)在來看根本實現(xiàn)不了這么大空間運動),且靠各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)位置控制,控制路徑復(fù)雜,不易操作,非專業(yè)人員無法操作,并且難以在加工過程中磨頭在一定程度上補(bǔ)償工件表面形狀變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述問題,本發(fā)明的目的是提供一種全自動打磨拋光機(jī)器人,既能夠?qū)崿F(xiàn)加工表面壓力恒定且可調(diào),又能夠在一定程度上補(bǔ)償工件表面形狀變化,不僅可以保證拋光打磨過程平穩(wěn),保證拋光打磨質(zhì)量,而且控制簡單,易于操作。
[0005]本發(fā)明提供一種全自動打磨拋光機(jī)器人,主要由拋光打磨機(jī)器人、工件自選驅(qū)動平臺及粉塵抽排系統(tǒng)構(gòu)成;拋光打磨機(jī)器人為不同材質(zhì)及不同外形的工件提供高效、高精度拋光打磨作業(yè),共有X向平移運動、Y向平移運動、支撐臂回旋運動、磨頭搖臂擺動、拋光打磨輪自旋運動5個自由度;包括:X向平移運動機(jī)構(gòu)'Y向平移運動機(jī)構(gòu);支撐臂回旋運動機(jī)構(gòu),方便初始‘對刀’操作;拋光打磨輪自旋運動機(jī)構(gòu),根據(jù)實際工況的不同,只需選用不同材質(zhì)的拋光輪及設(shè)定不同轉(zhuǎn)速;磨頭搖臂擺動機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu);工件自旋驅(qū)動平臺包括:車體,便于移動及手動調(diào)平;錐齒輪減速箱,實現(xiàn)平穩(wěn)傳動;變頻驅(qū)動電機(jī);安裝平臺;聚四氟乙烯材料工裝,方便安裝定位;夾緊定位軸;調(diào)速控制器等;粉塵抽排系統(tǒng),采用移動式粉塵抽排系統(tǒng),可有效排除拋光打磨灰塵,且其具有自動除灰功能,避免人力除灰麻煩。
[0006]X向平移運動機(jī)構(gòu),包括;X向驅(qū)動電機(jī)、聯(lián)軸器、滾珠直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠、支承軸承箱、溜板及X向支撐臂等;x向平移機(jī)構(gòu)采用驅(qū)動電機(jī)加滾珠絲杠加滾珠直線導(dǎo)軌的直線驅(qū)動方式,其具有集成度高、通用性強(qiáng)、定位精度高(小于0.0lmm)、承載力大等優(yōu)點,是拋光打磨執(zhí)行機(jī)構(gòu)精確大范圍跟蹤工件外形的重要保障;優(yōu)選地,支撐臂采用焊接箱形梁結(jié)構(gòu);所述滾珠絲杠及導(dǎo)軌組合體通過螺栓聯(lián)結(jié)在支撐臂腔體內(nèi),并用伸縮護(hù)罩防護(hù);所述X向驅(qū)動電機(jī)為常閉型抱閘驅(qū)動電機(jī),保證在系統(tǒng)斷電后不會因為滾珠絲杠的不自鎖性而帶來的‘溜車’現(xiàn)象;X向驅(qū)動電機(jī)輸出軸端加裝光電編碼器,不僅以實現(xiàn)位置伺服閉環(huán)控制,又可以將信號返回上位機(jī)進(jìn)行實時反饋監(jiān)控。
[0007]Y向平移運動機(jī)構(gòu),包括:Y向驅(qū)動電機(jī)、聯(lián)軸器、滾珠直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠、支承軸承箱、溜板、Y向支撐臂等'Y向平移機(jī)構(gòu)采用伺服電機(jī)加滾珠絲杠加滾珠直線導(dǎo)軌的直線驅(qū)動方式,其具有集成度高、通用性強(qiáng)、定位精度高(小于0.0lmm)、承載力大等優(yōu)點,是拋光打磨執(zhí)行機(jī)構(gòu)精確大范圍跟蹤工件外形的重要保障;優(yōu)選地,支撐臂采用焊接箱形梁結(jié)構(gòu);所述滾珠絲杠及導(dǎo)軌組合體通過螺栓聯(lián)結(jié)在支撐臂腔體內(nèi),并用伸縮護(hù)罩防護(hù);所述Y向驅(qū)動電機(jī)為常閉型抱閘驅(qū)動電機(jī),保證在系統(tǒng)斷電后不會因為滾珠絲杠的不自鎖性而帶來的‘溜車’現(xiàn)象;Υ向驅(qū)動電機(jī)輸出軸端加裝光電編碼器,不僅以實現(xiàn)位置伺服閉環(huán)控制,又可以將信號返回上位機(jī)進(jìn)行實時反饋監(jiān)控。
[0008]優(yōu)選地,在X向?qū)к壖癥向?qū)к壭谐虄啥嗽O(shè)計雙余度限位開關(guān),起到行程限位和保護(hù)作用。
[0009]優(yōu)選地,Y向平移機(jī)構(gòu)安裝在支撐臂回旋運動機(jī)構(gòu)上,采用的是四點鉸接觸回轉(zhuǎn)支承方式,驅(qū)動方式為手動,可以實現(xiàn)360°回轉(zhuǎn);所述回轉(zhuǎn)支承一側(cè)設(shè)計有兩個偏心鎖緊器,當(dāng)Y向平移總成位置確定后,將其鎖緊固定,方便初始‘對刀’操作。
[0010]磨頭搖臂機(jī)構(gòu),包括:磨頭搖臂、恒力控制裝置、減振阻尼裝置、回轉(zhuǎn)軸及支承、皮帶輪、皮帶、皮帶輪軸承箱、直流調(diào)速電機(jī)、拋光打磨輪及其鎖緊器等;優(yōu)選地,磨頭搖臂擺動機(jī)構(gòu)采用一對角接觸軸承提供回旋自由度,驅(qū)動方式由恒力控制裝置驅(qū)動,搖臂轉(zhuǎn)角范圍由恒力控制裝置行程來決定;優(yōu)選地,恒力控制裝置輸出壓力的大小由控制系統(tǒng)根據(jù)需要給定,具有隨工件表面形狀變化的自定位功能,并始終保持壓力恒定,保證拋光打磨過程的質(zhì)量及安全性。
[0011]作為優(yōu)選,磨頭搖臂擺角范圍為±15°,恒力控制裝置可以在此范圍內(nèi)實現(xiàn)恒力跟隨補(bǔ)償;擺角極限位置設(shè)計有雙余度限位開關(guān),當(dāng)擺角超行程,限位開關(guān)觸發(fā)使得系統(tǒng)強(qiáng)制停機(jī),以保證工件安全。
[0012]作為優(yōu)選,恒力控制裝置集位置控制和恒力控制于一體,即有工作位置控制模式及工作恒力控制模式;對刀調(diào)試采用位置控制模式,磨頭搖臂預(yù)先置于合適角度位置,再在該模式下進(jìn)行磨削加工作業(yè);對工件進(jìn)行拋光打磨采用恒力控制模式,壓力大小可根據(jù)不同材質(zhì)工件和拋光輪類型設(shè)定最佳值。
[0013]作為優(yōu)選,磨頭搖臂下端設(shè)有減振阻尼裝置,可有效避免加工壓力波動,降低加工力波動對拋光打磨精度的影響。
[0014]作為優(yōu)選,拋光輪驅(qū)動采用可控?zé)o極調(diào)速方式,從而適應(yīng)不同材質(zhì)拋光線速度的要求;優(yōu)選地,采用皮帶傳動,起到一定的減振作用,可大大降低因齒輪傳動等振動對拋光輪的干擾。
[0015]作為優(yōu)選,拋光方式采用可調(diào)高速拋光輪方式,拋光輪安裝機(jī)構(gòu)設(shè)計成通用拆裝形式,根據(jù)不同工件拋光、打磨甚至磨削加工的任務(wù)需要,可任意換裝磨輪,如按材質(zhì)分有尼龍輪、金鋼砂輪、羊毛輪、纖維輪等,外形尺寸及轉(zhuǎn)速,可按任務(wù)需要選用,從而滿足相應(yīng)工況要求。
[0016]工件自旋驅(qū)動平臺,包括車體、錐齒輪減速箱、變頻驅(qū)動電機(jī)、安裝平臺、聚四氟乙烯材料工裝、夾緊定位軸、調(diào)速控制器等;優(yōu)選地,工件自旋驅(qū)動平臺和自動拋光打磨機(jī)器人各自采用獨立的電氣控制系統(tǒng),便于獨立操作及平臺移動,增強(qiáng)使用靈活性和通用性;優(yōu)選地,傳動機(jī)構(gòu)選擇斜齒圓錐齒輪減速器,速比為5.41:1,以便于空間布置并且實現(xiàn)平穩(wěn)傳動。
[0017]作為優(yōu)選,安裝平臺為圓盤形鋼制平臺,其上開有T型槽,以便于不同工件安裝、定位;優(yōu)選地,安裝平臺上設(shè)計有安裝定位工裝,并用螺栓固定連接,工裝采
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