CN105150060B - 一种用于大型工件的机器人自动打磨装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于大型工件的机器人自动打磨装置，以解决现有加工技术对大型工件加工过程存在打磨效率低、打磨精度不高、加工环境差以及难以实现连续作业等问题。磨削装置安装在工业机器人的末端，缓冲弹簧设置在上接触板与下接触板之间，卡簧设置在环槽中，驱动电机设置在缓冲弹簧内，磨削纸紧密粘贴在真空吸盘的下端面上，树脂罩的下端面设有凹腔，真空吸盘设置在凹腔中，缓冲组件设置在树脂罩的中心孔内，卡簧卡在中心孔内的径向槽中，环形毛毡粘贴在树脂罩的下端面，树脂罩上设有两个吸气接口和两个吹气接口，每个负压吸附装置对应一个吹气接口，且负压吸附装置通过管路与吹气接口连接。本发明用于大型工件表面磨削加工。

Description

一种用于大型工件的机器人自动打磨装置
技术领域
本发明涉及一种用于大型工件表面磨削加工的打磨机，具体涉及一种用于大型工件的机器人自动打磨机。
背景技术
大型船舶长期在海上服役，船体会受到海水的侵蚀，所以需要对船体进行磨削和喷涂等维护。风力发电机通常作业于风力强、空气质量差的干燥沙漠地带或者存在盐雾潮湿的海边，风电叶片因常受到砂害、盐雾侵蚀以及空气中昆虫和脏物的吸附而破坏其表面质量，对叶片进行打磨再加工是恢复其表面质量的常用方法。无论是船体，还是风电叶片，均为大尺寸工件，对于大尺寸工件的加工，传统加工设备因工作台尺寸以及刀具行程有限而难以胜任，所以现行生产中通常采用人工加工方式，而人工加工方式存在着加工效率低、加工精度不高、人工成本高且加工环节恶劣等情况。随着造船和风力发电等行业的迅速发展，需要加工和维护的船体、风力发电机叶片等大尺寸工件越来越多，传统手工加工的方式已难以满足加工精度与加工效率的要求。
中国专利号为201180058860.5、公开日为2013年8月11日的发明专利公开了一种对用于风力电站的转子叶片进行机械磨削的磨削装置，该专利是通过工业机器人和磨削单元实现了对叶片表面进行磨削加工。该专利虽然解决了手工加工难度大、难以满足加工精度与加工效率的问题。但是，该专利的磨削单元中的各零件之间为刚性连接，因此，该专利易对工件产生损坏，导致废品率高，对工具的磨头损伤大。
发明内容
本发明是为解决现有加工技术对大型工件加工过程存在打磨效率低、打磨精度不高、加工环境差以及难以实现连续作业的问题，而提供一种用于大型工件的机器人自动打磨机。
本发明的一种用于大型工件的机器人自动打磨机包括工业机器人1、磨削装置2、移动平台3、丝杠4、轨道5和底座6，工业机器人1的尾部通过底座6固装在移动平台3上，移动平台3与丝杠4螺纹连接，移动平台3与轨道5滑动连接，磨削装置2安装在工业机器人1的末端，磨削装置2包括缓冲组件21、真空吸盘22、磨削纸23、树脂罩24、环形毛毡25和两个负压吸附装置26，缓冲组件21包括上接触板211、卡簧212)、缓冲弹簧213、驱动电机214、下接触板215和压力传感器216，缓冲弹簧213设置在上接触板211与下接触板215之间，下接触板215的外径表面设有环槽217，卡簧212设置在环槽217中，驱动电机214设置在缓冲弹簧213内，且驱动电机214固装在下接触板215上，驱动电机214的输出轴穿过下接触板215与真空吸盘22的颈部221连接，压力传感器216固装在上接触板211上，磨削纸23紧密粘贴在真空吸盘22的下端面上，树脂罩24的下端面设有凹腔242，真空吸盘22设置在凹腔242中，缓冲组件21设置在树脂罩24的中心孔241内，卡簧212卡在中心孔241内的径向槽245中，环形毛毡25粘贴在树脂罩24的下端面，树脂罩24上设有两个吸气接口243和两个吹气接口244，每个负压吸附装置26对应一个吹气接口244，且负压吸附装置26通过管路与吹气接口244连接。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
一、将工件7安装于专用夹具上，夹具的长度方向平行于导轨5的长度方向，工业机器人1可沿导轨5开展移动式作业加工，从而实现对大型工件进行全身连续打磨加工。
二、本发明在磨削装置2中安装了具有柔性特点的缓冲组件21，避免了打磨头在与工件接触时产生接触损伤，保护工件7与打磨工具的安全。同时，柔性的磨削装置2，便于实现对工件存在的扭转曲面的打磨加工。
三、真空吸盘22和磨削纸23工作在密闭的凹腔242内，磨削加工过程中所产生的磨屑均通过吸附装置26吸走，使得整个磨削过程不对外界环境产生污染，保护了加工现场的环境。
四、本发明的负压吸附装置26在清洁处理过程中不定期地或者连续地对凹腔242及已加工工件表面进行清洁，将磨屑等细小颗粒吸收后，将其集中回收再利用，不仅保护了环境，而且具有一定的经济价值。
五、本发明通过调节负压吸附装置26的吸气量大小，可控制密闭的凹腔242内真空度的大小，以适应于加工中磨削量大小的变化，即，通过采用与磨屑量大小匹配的回收能力，保证加工环境的清洁。
附图说明
图1是本发明的整体结构主视图；
图2是磨削装置2的主剖视图；
图3是缓冲组件21的主视图；
图4是图2的I局部放大图；
图5是真空吸盘22的主视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～图5说明本实施方式，本实施方式包括工业机器人1、磨削装置2、移动平台3、丝杠4、轨道5和底座6，工业机器人1的尾部通过底座6固装在移动平台3上，移动平台3与丝杠4螺纹连接，丝杠4由驱动电机驱动，移动平台3与轨道5滑动连接，导轨5的长度方向平行于工件夹具(未示出)的长度方向，磨削装置2安装在工业机器人1的末端；磨削装置2包括缓冲组件21、真空吸盘22、磨削纸23、树脂罩24、环形毛毡25和两个负压吸附装置26，缓冲组件21包括上接触板211、卡簧212、缓冲弹簧213、驱动电机214、下接触板215和压力传感器216，缓冲弹簧213设置在上接触板211与下接触板215之间，下接触板215的外径表面设有环槽217，卡簧212设置在环槽217中，驱动电机214设置在缓冲弹簧213内，且驱动电机214固装在下接触板215上，驱动电机214的输出轴穿过下接触板215与真空吸盘22的颈部221连接，压力传感器216固装在上接触板211上，磨削纸23紧密粘贴在真空吸盘22的下端面上，树脂罩24的下端面设有凹腔242，真空吸盘22设置在凹腔242中，缓冲组件21设置在树脂罩24的中心孔241内，卡簧212卡在中心孔241内的径向槽245中，环形毛毡25粘贴在树脂罩24的下端面，树脂罩24上设有两个吸气接口243和两个吹气接口244，每个负压吸附装置26对应一个吹气接口244，且负压吸附装置26通过管路与吹气接口244连接。工业机器人1为采用现有的关节式工业机器人，负压吸附装置26为现有技术。通过压力传感器216实时监测磨削装置2与工件7之间的接触力，控制该接触力保持恒定，保证加工精度，实现加工过程的柔顺性。在磨削过程中，磨屑或粉尘进入凹腔242并通过负压吸附装置26吸附。真空吸盘22边缘与磨削纸23紧密接触，真空吸盘22与工件7有良好的气密性，以实现负压吸尘。树脂罩24为透明罩且具有良好的抗冲击性，有利于对加工状况的观察。
具体实施方式二：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的真空吸盘22的材质为硬质合金。硬质合金的刚度好，可以使真空吸盘22与被加工件7之间保持足够大的接触力。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图5说明本实施方式，本实施方式的真空吸盘22的下端面上设有环形沟槽222。通过采用带有环形沟槽的吸盘，易于在吸盘表面形成负压，从而实现对磨削纸的吸附。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图5说明本实施方式，本实施方式的环形沟槽222的数量为2个～5个，2个～5个环形沟槽222沿真空吸盘22的径向均匀分布。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图5说明本实施方式，本实施方式的相邻两个环形沟槽222之间的间距为30mm以上。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：结合图5说明本实施方式，本实施方式的每个环形沟槽222的宽度为5mm～10mm、深度为3mm～5mm。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：结合图5说明本实施方式，本实施方式的每个环形沟槽222的宽度为8mm、深度为4mm。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：结合图2说明本实施方式，本实施方式的树脂罩24为透明罩。透明罩有利于对加工状况的观察，且具有良好的抗冲击性。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或六相同。
工作原理：
驱动电机214带动真空吸盘22转动进行打磨作业；磨削装置2接触工件时缓冲弹簧213被压缩，缓冲弹簧213的收缩可避免磨削装置2加工时对工件的损伤。同时，当磨削装置2未接触工件时，卡簧212可防止缓冲组件21、真空吸盘22和磨削纸23伸出。
磨削装置2作业时，磨屑在离心力的作用下向外飞溅，但因为磨削装置2置于树脂罩24内，所以磨屑不会飞溅到罩外。此外，因真空吸盘22的吸附作用，磨屑会在做短暂的飞溅运动后被吸附在真空吸盘22表面。压缩空气通过吹气接口244将压在工件表面的磨屑吹起，并通过负压吸附装置26将磨屑吸走。环形毛毡25可对已加工表面进行清理，确保所有磨屑脱离已加工表面，实现磨屑的完全清理与收集。同时，环形毛毡25具有一定的压缩性，可紧贴于工件表面，以增加工件7与树脂罩24的密闭性，从而有效减少细小磨屑外扬。此外，通过增加工件7与树脂罩24所形成空间的真空度，可有利于负压吸附装置26对磨屑的吸收。

Claims (8)

1.一种用于大型工件的机器人自动打磨机，所述打磨机包括工业机器人(1)、移动平台(3)、丝杠(4)、轨道(5)和底座(6)，工业机器人(1)的尾部通过底座(6)固装在移动平台(3)上，移动平台(3)与丝杠(4)螺纹连接，移动平台(3)与轨道(5)滑动连接，所述打磨机还包括磨削装置(2)，磨削装置(2)安装在工业机器人(1)的末端，其特征在于：所述磨削装置(2)包括缓冲组件(21)、真空吸盘(22)、磨削纸(23)、树脂罩(24)、环形毛毡(25)和两个负压吸附装置(26)，缓冲组件(21)包括上接触板(211)、卡簧(212)、缓冲弹簧(213)、驱动电机(214)、下接触板(215)和压力传感器(216)；
缓冲弹簧(213)设置在上接触板(211)与下接触板(215)之间，下接触板(215)的外径表面设有环槽(217)，卡簧(212)设置在环槽(217)中，驱动电机(214)设置在缓冲弹簧(213)内，且驱动电机(214)固装在下接触板(215)上，驱动电机(214)的输出轴穿过下接触板(215)与真空吸盘(22)的颈部(221)连接，压力传感器(216)固装在上接触板(211)上；
磨削纸(23)紧密粘贴在真空吸盘(22)的下端面上，树脂罩(24)的下端面设有凹腔(242)，真空吸盘(22)设置在凹腔(242)中，缓冲组件(21)设置在树脂罩(24)的中心孔(241)内，卡簧(212)卡在中心孔(241)内的径向槽(245)中，环形毛毡(25)粘贴在树脂罩(24)的下端面，树脂罩(24)上设有两个吸气接口(243)和两个吹气接口(244)，每个负压吸附装置(26)对应一个吹气接口(244)，且负压吸附装置(26)通过管路与吹气接口(244)连接。
2.根据权利要求1所述一种用于大型工件的机器人自动打磨机，其特征在于：所述真空吸盘(22)的材质为硬质合金。
3.根据权利要求1或2所述一种用于大型工件的机器人自动打磨机，其特征在于：所述真空吸盘(22)的下端面上设有环形沟槽(222)。
4.根据权利要求3所述一种用于大型工件的机器人自动打磨机，其特征在于：所述环形沟槽(222)的数量为2个～5个，2个～5个环形沟槽(222)沿真空吸盘(22)的径向均匀分布。
5.根据权利要求4所述一种用于大型工件的机器人自动打磨机，其特征在于：相邻两个环形沟槽(222)之间的间距为30mm以上。
6.根据权利要求5所述一种用于大型工件的机器人自动打磨机，其特征在于：每个环形沟槽(222)的宽度为5mm～10mm、深度为3mm～5mm。
7.根据权利要求6所述一种用于大型工件的机器人自动打磨机，其特征在于：每个环形沟槽(222)的宽度为8mm、深度为4mm。
8.根据权利要求1、2或6所述一种用于大型工件的机器人自动打磨机，其特征在于：所述树脂罩(24)为透明罩。
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