CN103624648A - 汽车铝合金轮毂机器人抛光加工机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车铝合金轮毂机器人抛光加工机构，在底座（1）上安装机械手（2），机械手（2）的末端与夹具（3）的后端相固定，在夹具（3）的前端安装手柄（4），该手柄（4）的一端吊装磨轮（5），手柄（4）的另一端通过软轴（6）与软轴机（7）连接；在机械手（2）的旁边设有减速器（8），该减速器（8）由伺服电机（9）驱动，并在减速器（8）的上方设置三爪卡盘（10），所述三爪卡盘（10）套装于减速器（8）的输出轴上。本发明能够实现多位置、多姿态轮毂表面的抛光加工，解决了轮毂加工效率低，加工环境恶劣的问题，能够实现批量加工并大幅改善轮毂加工的表面质量，具有设计合理，生产成本低，操控简单，精度高等特点。

Description

汽车铝合金轮毂机器人抛光加工机构

技术领域

本发明涉及一种汽车铝合金轮毂机器人抛光加工机构，用于轮毂表面的打磨、抛光、去毛刺等作业。

背景技术

作为汽车最重要的安全部件，轮毂的产品质量和可靠性不但关系到车辆和车上人员、物资的安全性，还影响到车辆在行驶中的平稳性、操纵性、舒适性等性能。铝合金轮毂以其良好的综合性能满足了上述要求，在安全性、舒适性和轻量化（至少减轻30%的质量）等方面起到了重要的作用。

国内制造铝合金汽车轮毂主要采用成本较低的低压铸造工艺。在表面涂装方面采用自动化涂装工艺、喷粉涂装工艺，铝合金轮毂的外表面经过抗腐蚀处理再静电粉体涂装。然而，作为铝合金轮毂进入表面镀铬前的一道精细加工，汽车轮毂的表面抛光是目前世界上一个尚未解决的难题，主要技术难点在于以下两个方面：

（1）各种轮毂的表面形状复杂多样，难于用一般的机械化加工方式进行大批量的加工；

（2）轮毂表面的粗糙度和光洁度要求高。目前我国在汽车铝合金轮毂抛光加工方面主要采用人工手持电、气动磨具进行，劳动强度大且加工效率低；同时，由于在加工过程中产生大量的粉尘，对工人的健康造成很大伤害。另外，国内合资企业广泛采用的是价格昂贵且对其进行严格封锁的国外加工设备。以上现状严重制约了铝合金轮毂抛光技术的发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够对汽车铝合金轮毂进行表面机器人抛光的加工机构。

本发明的技术方案如下：一种汽车铝合金轮毂机器人抛光加工机构，在底座（1）上安装机械手（2），所述机械手（2）的末端与夹具（3）的后端相固定，在夹具（3）的前端安装手柄（4），该手柄（4）的一端吊装磨轮（5），手柄（4）的另一端通过软轴（6）与软轴机（7）连接；在所述机械手（2）的旁边设有减速器（8），该减速器（8）由伺服电机（9）驱动，并在减速器（8）的上方设置三爪卡盘（10），所述三爪卡盘（10）套装于减速器（8）的输出轴上。

采用以上技术方案，待加工的汽车铝合金轮毂装夹在三爪卡盘上，软轴机通过软轴驱动磨轮运转，执行机械手中预先编制好的加工程序，通过机械手带动磨轮按预定轨迹运动，实现对轮毂表面的连续磨削与抛光。在加工过程中，通过机械手关节的旋转，使磨轮的旋转方向始终与轮毂毛刺方向保持一定角度，能够确保加工后的轮毂表面质量良好。伺服电机为机械手系统中开发的第七轴，在加工完轮毂的一部分区域后，伺服电机通过减速器带动轮毂转动一定角度，再次执行加工程序，直到整个轮毂加工完成。

本发明生产成本低，操控简单，精度高，能够实现多位置、多姿态轮毂表面的抛光加工，解决了轮毂加工效率低，加工环境恶劣的问题，能够实现批量加工并大幅改善轮毂加工的表面质量。

所述夹具（3）为长方体结构，在夹具（3）后端的顶部设置有圆柱体（3a），该圆柱体（3a）伸入机械手（2）末端的法兰盘中，并且夹具（3）与机械手（2）末端的法兰盘之间通过圆柱体（3a）外围按圆周均匀分布的四颗螺栓固定；以上结构有利于夹具与机械手之间快速对位连接，不仅组装方便、快捷，而且连接的牢靠性好。

在所述夹具（3）的后部沿其长度方向开有软轴过孔（3b），夹具（3）的前部开有手柄装配孔（3c），所述软轴过孔（3b）与手柄装配孔（3c）之间由夹具（3）中前部开设的缺口（3d）分开。软轴过孔用于软轴通过，手柄装配孔用于定位手柄，软轴过孔与手柄装配孔之间的缺口正好让软轴与手柄之间的连接处敞露在外，以便于观察及装配操作。

为了简化结构，方便加工，降低生产成本，所述软轴过孔（3b）的直径大于手柄装配孔（3c）的直径，并且软轴过孔（3b）的中心线与手柄装配孔（3c）的中心线在一条直线上。

在所述手柄装配孔（3c）的孔壁沿轴向设有一条开口，该开口的两侧均设置有两个螺孔。以上结构使得夹具的前端类似于抱箍，在装入手柄的时候，通过螺钉拧入对应的螺孔中，将手柄装配孔孔壁的开口收紧，使手柄被紧紧抱住，不仅装配操作简单、方便，而且手柄定位的牢固性及可靠性好，不会发生松动现象。

所述减速器（8）包括外壳（8a）、输入轴（8b）、小锥齿轮（8c）、大锥齿轮（8d）和输出轴（8e），所述输入轴（8b）通过两个并排布置的第一轴承（8f）支承在外壳（8a）内，输入轴（8b）的一端与伺服电机（9）的输出端连接，伺服电机（9）安装于外壳（8a）的外壁，在输入轴（8b）的另一端套装小锥齿轮（8c），该小锥齿轮（8c）与大锥齿轮（8d）相啮合，所述大锥齿轮（8d）套装于输出轴（8e）的下部，该输出轴（8e）的下端通过第二轴承（8g）与外壳（8a）的底部相支承，输出轴（8e）的上部通过第三轴承（8h）与外壳（8a）的顶部相支承，且输出轴（8e）的上端向上伸出外壳（8a）的顶面，并在输出轴（8e）的上端安装三爪卡盘（10）。以上结构一方面简单紧凑、体积小巧、组装容易、成本低；另一方面，伺服电机驱动三爪卡盘运转的灵敏性及可靠性好。

为了保证小锥齿轮的位置，防止小锥齿轮发生轴向窜动，在所述小锥齿轮（8c）与最近的一个第一轴承（8f）之间设有第一隔圈（8i），该第一隔圈（8i）套装于输入轴（8b）上，所述小锥齿轮（8c）的一端与第一隔圈（8i）抵接，小锥齿轮（8c）的另一端由小盖压紧。

为了保证大锥齿轮的位置，在所述大锥齿轮（8d）与第二轴承（8g）之间设有第二隔圈（8j），该第二隔圈（8j）套装于输出轴（8e）上。

为了对第三轴承进行有效定位，在所述第三轴承（8h）的下方设置第三隔圈（8k），该第三隔圈（8k）套装于输出轴（8e）上，第三隔圈（8k）的下端由输出轴（8e）上的台阶面限位，第三隔圈（8k）的上端与第三轴承（8h）的底面抵接。

在所述第三轴承（8h）的上方固定设置有端盖（8m），该端盖（8m）由上部的盘体和下部的环形凸台组成，端盖（8m）的盘体与外壳（8a）的顶面贴合，端盖（8m）的环形凸台嵌入外壳（8a）的顶壁，并与第三轴承（8h）的顶面抵接。以上结构一方面端盖结构简单，加工制作及装配容易；另一方面，端盖与第三隔圈结合，能够确定第三轴承定位的可靠性。

在所述端盖（8m）上部的盘体与输出轴（8e）之间设有密封圈（8n），该密封圈（8n）的底面由端盖（8m）内的台阶面限位，密封圈（8n）的顶面由盖板（8o）压紧，所述盖板（8o）通过螺栓与端盖（8m）相固定。以上结构密封圈安装牢靠，该密封圈保证了减速器内部与外界的隔绝，使得减速器的性能不受外界环境影响。

有益效果：本发明能够实现多位置、多姿态轮毂表面的抛光加工，解决了轮毂加工效率低，加工环境恶劣的问题，能够实现批量加工并大幅改善轮毂加工的表面质量，具有设计合理，生产成本低，操控简单，精度高等特点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中减速器的结构示意图。

图3为本发明中夹具的结构示意图。

图4为图3的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1、图3、图4所示，在底座1上并排安装机械手2和减速器8，机械手2可以采用日本川崎公司生产的RS20N型号的机械手，其结构及工作原理不作赘述。所述机械手2的末端与夹具3连接，夹具3为长方体结构，在夹具3后端的顶部设置有圆柱体3a，该圆柱体3a伸入机械手2末端的法兰盘中，并且夹具3与机械手2末端的法兰盘之间通过圆柱体3a外围按圆周均匀分布的四颗螺栓固定。在所述夹具3的后部沿其长度方向开有软轴过孔3b，夹具3的前部开有手柄装配孔3c，软轴过孔3b的直径大于手柄装配孔3c的直径，并且软轴过孔3b的中心线与手柄装配孔3c的中心线在一条直线上。所述软轴过孔3b与手柄装配孔3c之间由夹具3中前部开设的缺口3d分开。在所述手柄装配孔3c的孔壁沿轴向设有一条开口，该开口的两侧均设置有两个螺孔。

如图1、图3、图4所示，在夹具3的前端设置手柄4，该手柄4的外轮廓为“L”形，手柄4横段的一端与竖段的上端相连，手柄4横段的另一端从前往后穿过手柄装配孔3c，并与软轴6的一端连接，且连接处位于缺口3d中，软轴6的另一端与软轴机7连接。所述手柄装配孔3c孔壁开口的两侧穿设有螺钉，该螺钉伸入对应的螺孔中，将手柄装配孔3c孔壁的开口收紧，使手柄4被紧紧抱住。在所述手柄4竖段的下端吊装磨轮5，该磨轮优选为尼龙丝轮。所述手柄4为软轴机7自带的配件，其内部结构与现有技术相同，在此不作赘述。

如图2所示，减速器8包括外壳8a、输入轴8b、小锥齿轮8c、大锥齿轮8d和输出轴8e。其中，外壳8a的底部通过螺栓与底座1相固定，输入轴8b水平布置于外壳8a内，该输入轴8b通过两个并排布置的第一轴承8f与外壳8a相支承，输入轴8b的一端与伺服电机9的输出端连接，伺服电机9安装于外壳8a的外壁。在输入轴8b的另一端套装小锥齿轮8c，该小锥齿轮8c与最近的一个第一轴承8f之间设有第一隔圈8i，第一隔圈8i套装于输入轴8b上，所述小锥齿轮8c的一端与第一隔圈8i抵接，小锥齿轮8c的另一端由小盖压紧，小盖通过螺钉与输入轴8b固定。

如图2所示，小锥齿轮8c与大锥齿轮8d相啮合，所述大锥齿轮8d套装于输出轴8e的下部，并通过键与输出轴8e连接。所述输出轴8e竖直布置，该输出轴8e的下端通过第二轴承8g与外壳8a的底部相支承。在大锥齿轮8d与第二轴承8g之间设有第二隔圈8j，该第二隔圈8j套装于输出轴8e上。所述输出轴8e的上部通过第三轴承8h与外壳8a的顶部相支承，且输出轴8e的上端向上伸出外壳8a的顶面，在第三轴承8h的下方设置第三隔圈8k，该第三隔圈8k套装于输出轴8e上，第三隔圈8k的下端由输出轴8e上的台阶面限位，第三隔圈8k的上端与第三轴承8h的底面抵接。在所述第三轴承8h的上方固定设置有端盖8m，该端盖8m由上部的盘体和下部的环形凸台组成，端盖8m的盘体与外壳8a的顶面贴合，端盖8m的环形凸台嵌入外壳8a的顶壁，并与第三轴承8h的顶面抵接。

如图2所示，在端盖8m上部的盘体与输出轴8e之间设有密封圈8n，该密封圈8n的底面由端盖8m内的台阶面限位，密封圈8n的顶面由盖板8o压紧，所述盖板8o通过螺栓与端盖8m相固定。在所述输出轴8e的上端安装三爪卡盘10，该三爪卡盘10的结构及装夹方式与现有技术相同，在此不做赘述。

本发明的工作原理如下：

待加工的汽车铝合金轮毂装夹在三爪卡盘10上，软轴机7通过软轴6驱动磨轮5运转，执行机械手2中预先编制好的加工程序，通过机械手2带动磨轮5按预定轨迹运动，实现对轮毂表面的连续磨削与抛光。在加工过程中，通过机械手2关节的旋转，使磨轮5的旋转方向始终与轮毂毛刺方向保持一定角度，能够确保加工后的轮毂表面质量良好。伺服电机9为机械手系统中开发的第七轴，在加工完轮毂的一部分区域后，伺服电机9运转，使输入轴8b连同小锥齿轮8c转动，小锥齿轮8c通过大锥齿轮8d带动输出轴8e及三爪卡盘10转动，使轮毂转动一定角度，再次执行加工程序，直到整个轮毂加工完成。

Claims (10)

1.一种汽车铝合金轮毂机器人抛光加工机构，在底座（1）上安装机械手（2），其特征在于：所述机械手（2）的末端与夹具（3）的后端相固定，在夹具（3）的前端安装手柄（4），该手柄（4）的一端吊装磨轮（5），手柄（4）的另一端通过软轴（6）与软轴机（7）连接；在所述机械手（2）的旁边设有减速器（8），该减速器（8）由伺服电机（9）驱动，并在减速器（8）的上方设置三爪卡盘（10），所述三爪卡盘（10）套装于减速器（8）的输出轴上。

2.根据权利要求1所述的汽车铝合金轮毂机器人抛光加工机构，其特征在于：所述夹具（3）为长方体结构，在夹具（3）后端的顶部设置有圆柱体（3a），该圆柱体（3a）伸入机械手（2）末端的法兰盘中，并且夹具（3）与机械手（2）末端的法兰盘之间通过圆柱体（3a）外围按圆周均匀分布的四颗螺栓固定；在所述夹具（3）的后部沿其长度方向开有软轴过孔（3b），夹具（3）的前部开有手柄装配孔（3c），所述软轴过孔（3b）与手柄装配孔（3c）之间由夹具（3）中前部开设的缺口（3d）分开。

3.根据权利要求2所述的汽车铝合金轮毂机器人抛光加工机构，其特征在于：所述软轴过孔（3b）的直径大于手柄装配孔（3c）的直径，并且软轴过孔（3b）的中心线与手柄装配孔（3c）的中心线在一条直线上。

4.根据权利要求2或3所述的汽车铝合金轮毂机器人抛光加工机构，其特征在于：在所述手柄装配孔（3c）的孔壁沿轴向设有一条开口，该开口的两侧均设置有两个螺孔。

5.根据权利要求1所述的汽车铝合金轮毂机器人抛光加工机构，其特征在于：所述减速器（8）包括外壳（8a）、输入轴（8b）、小锥齿轮（8c）、大锥齿轮（8d）和输出轴（8e），所述输入轴（8b）通过两个并排布置的第一轴承（8f）支承在外壳（8a）内，输入轴（8b）的一端与伺服电机（9）的输出端连接，伺服电机（9）安装于外壳（8a）的外壁，在输入轴（8b）的另一端套装小锥齿轮（8c），该小锥齿轮（8c）与大锥齿轮（8d）相啮合，所述大锥齿轮（8d）套装于输出轴（8e）的下部，该输出轴（8e）的下端通过第二轴承（8g）与外壳（8a）的底部相支承，输出轴（8e）的上部通过第三轴承（8h）与外壳（8a）的顶部相支承，且输出轴（8e）的上端向上伸出外壳（8a）的顶面，并在输出轴（8e）的上端安装三爪卡盘（10）。

6.根据权利要求5所述的汽车铝合金轮毂机器人抛光加工机构，其特征在于：在所述小锥齿轮（8c）与最近的一个第一轴承（8f）之间设有第一隔圈（8i），该第一隔圈（8i）套装于输入轴（8b）上，所述小锥齿轮（8c）的一端与第一隔圈（8i）抵接，小锥齿轮（8c）的另一端由小盖压紧。

7.根据权利要求5所述的汽车铝合金轮毂机器人抛光加工机构，其特征在于：在所述大锥齿轮（8d）与第二轴承（8g）之间设有第二隔圈（8j），该第二隔圈（8j）套装于输出轴（8e）上。

8.根据权利要求5所述的汽车铝合金轮毂机器人抛光加工机构，其特征在于：在所述第三轴承（8h）的下方设置第三隔圈（8k），该第三隔圈（8k）套装于输出轴（8e）上，第三隔圈（8k）的下端由输出轴（8e）上的台阶面限位，第三隔圈（8k）的上端与第三轴承（8h）的底面抵接。

9.根据权利要求8所述的汽车铝合金轮毂机器人抛光加工机构，其特征在于：在所述第三轴承（8h）的上方固定设置有端盖（8m），该端盖（8m）由上部的盘体和下部的环形凸台组成，端盖（8m）的盘体与外壳（8a）的顶面贴合，端盖（8m）的环形凸台嵌入外壳（8a）的顶壁，并与第三轴承（8h）的顶面抵接。

10.根据权利要求8所述的汽车铝合金轮毂机器人抛光加工机构，其特征在于：在所述端盖（8m）上部的盘体与输出轴（8e）之间设有密封圈（8n），该密封圈（8n）的底面由端盖（8m）内的台阶面限位，密封圈（8n）的顶面由盖板（8o）压紧，所述盖板（8o）通过螺栓与端盖（8m）相固定。

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