CN106826492B - 一种多工位研磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多工位研磨装置，包括控制系统，以及与控制系统连接的分度圆盘打磨工作站、多个六自由度机械手和多个动力头装置，所述分度圆盘打磨工作站包括电环、360°圆盘和驱动机构，所述电环设于360°圆盘的中部，所述驱动机构用于驱动360°圆盘转动，多个所述动力头装置均匀布置在360°圆盘的四周，多个所述六自由度机械手均匀分布在分度圆盘打磨工作站的外围，且每个六自由度机械手对应一个动力头装置。本发明采用集成创新、降低劳动成本，降低对于操作者技术的依赖，保证较高的良品率，缩短了加工时间，极大地降低企业的生产和管理成本。

Description

一种多工位研磨装置

技术领域

本发明涉及研磨技术领域，更具体地说，特别涉及一种多工位研磨装置。

背景技术

在抛光行业中，如图1所示，传统的研磨方法是在机器人的周围布置所需要的动力头(磨头)，机器人A夹持工件在第一个工位的动力头B上根据需要做相对应的轨迹运动，待完成后转移至下一个工位，以此类推，实际在工作中，其它的动力头(磨头)处于待加工状态，降低工作效率，而且随着工步(工位)的增加，效率将急剧下降。为此，有必要设计一种多工位研磨装置以彻底解决上述问题，提高效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、提高效率的多工位研磨装置。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多工位研磨装置，包括控制系统，以及与控制系统连接的分度圆盘打磨工作站、多个六自由度机械手和多个动力头装置，所述分度圆盘打磨工作站包括电环、360°圆盘和驱动机构，所述电环设于360°圆盘的中部，所述驱动机构用于驱动360°圆盘转动，多个所述动力头装置均匀布置在360°圆盘的四周，多个所述六自由度机械手均匀分布在分度圆盘打磨工作站的外围，且每个六自由度机械手对应一个动力头装置。

进一步地，所述动力头装置包括动力源、安装板、底座和动力头，所述安装板固定于底座上，所述底座固定于360°圆盘上，所述动力源安装于安装板上，且该动力源的动力轴穿过安装板后与动力头可拆卸式连接。

进一步地，所述动力源为伺服电机，所述伺服电机还连接有伺服驱动器。

进一步地，所述底座包括底盘80，由下至上依次设于底盘80上的第一固定盘81、弹性轴、第二固定盘82和至少两个固定头83，所述固定头83与安装板连接。

进一步地，所述动力轴的端部设有安装头84，所述动力头可拆卸的与安装头84连接。

进一步地，所述六自由度机械手包括由下到上依次连接的底座、屈臂、腕部和手部，所述手部上还安装有用于抓取工件的治具。

进一步地，还包括用于外部环境隔离的安全防护装置。

进一步地，所述控制系统包括控制所述六自由度机械手的工业计算机和控制所述分度圆盘打磨工作站中驱动机构和动力头装置的PLC控制器。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用集成创新、降低劳动成本，与机器人的传统应用相比，生产效率成倍提高，而随着动力头数量的增加而增加，可长时间连续加工，一个操作人员可以控制五台以上的工业机器人抛磨系统，提高了工作效率，降低了使用熟练技工的劳动成本，同时，由于机器人重复劳动的一致性较好，使得产品的品质一致性并不因为操作者的主观因素而改变，降低对于操作者技术的依赖，保证较高的良品率，缩短了加工时间，极大地降低企业的生产和管理成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中研磨装置的结构示意图。

图2是本发明所述多工位研磨装置的结构示意图。

图3是本发明所述多工位研磨装置中动力头装置的结构示意图。

图4是本发明所述多工位研磨装置中六自由度机械手的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图2所示，本发明提供一种多工位研磨装置，包括控制系统，以及与控制系统连接的分度圆盘打磨工作站1、多个六自由度机械手2和多个动力头装置3，所述分度圆盘打磨工作站1包括电环4、360°圆盘5和驱动机构，所述电环4设于360°圆盘5的中部，所述驱动机构用于驱动360°圆盘5转动，多个所述动力头装置3均匀布置在360°圆盘5的四周，多个所述六自由度机械手2均匀分布在分度圆盘打磨工作站1的外围，且每个六自由度机械手2对应一个动力头装置3。

本发明采用集成创新、降低劳动成本，与机器人的传统应用相比，生产效率成倍提高，而随着动力头数量的增加而增加，可长时间连续加工，一个操作人员可以控制5台以上的工业机器人抛磨系统，提高了工作效率，降低了使用熟练技工的劳动成本，同时，由于机器人重复劳动的一致性较好，使得产品的品质一致性并不因为操作者的主观因素而改变，降低对于操作者技术的依赖，保证较高的良品率，缩短了加工时间，极大地降低企业的生产和管理成本。

本发明的工作原理为，在使用时，每个六自由度机械手2上均夹持待加工工件，采用多个六自由度工业机械手2与分度圆盘打磨工作站1组合，实现了圆盘流水作业抛光打磨，提高工作效率、降低了工人劳动强度、节约成本。六自由度机械手可以灵活的抓取工件且可以配合分度圆盘打磨工作站打磨复杂工件。本发明中动力头装置3设置于圆盘上，与现有的工件设置于圆盘上，同时多个打磨机构设置于圆盘周围相比，大大地节省了空间。

在本发明中，所述360°圆盘5将工步需要的动力头按照工艺要求输送到需要加工的工位，替代了机器人需要将被加工工件转移到下一个工步的工作，而360度回转式动力头回转系统没有无效的回原点运动，也提高了相应的效率，相应的，在每一个动力头所对应的工位，都有一个被加工工件在进行加工，在这种工况下，动力头的数量越多，效率越高，通过实际使用，完全达到了本应用所设计的效率。

下面以4工步为例对本发明的多工位研磨装置的工作原理作详细介绍：

传统方式如每个工步的轨迹运动时间(加工时间s1)为90s，工位(转移s2)时间为10s，回原点时间(s3)为20s，则该工件的加工时间(s)为：

S＝(S1+S2)XJ+S3＝(90+10)X4+20＝420秒＝7分钟每件。

传统的机器人加工时间不连装夹时间为420s，合计七分钟一件。

如图2所示，如果以本发明中组合应用方法来计算：同样的加工(s1)时间90s，如果回转盘的时间也计算为工位(转移s2)时间为10s，但一次装夹数量为四件，所以抵消了回转四工步的时间，每件的加工时间为：

S＝s1+s2＝90+10＝100秒

合计对比：420秒/100秒＝4.2

也就是说组合应用的工效为传统方法的4.2倍，技术指标而且随着动力头数量的增加而同时增加，也就是说，动力头数量越多，效力越高。

参阅图3所示，所述动力头装置3包括动力源6、安装板7、底座8和动力头9，所述安装板7固定于底座8上，所述底座8固定于360°圆盘5上，所述动力源6安装于安装板7上，且该动力源6的动力轴穿过安装板7后与动力头9可拆卸式连接。

所述动力源为伺服电机，所述伺服电机还连接有伺服驱动器。

所述底座包括底盘80，由下至上依次设于底盘80上的第一固定盘81、弹性轴、第二固定盘82和至少两个固定头83，所述固定头83与安装板连接，这样可以使动力头在使用过程中的抗振性更好。

所述动力轴的端部设有安装头84，所述动力头可拆卸的与安装头84连接，以便于根据不同的加工要求更换动力头。

参阅图4所示，所述六自由度机械手2包括由下到上依次连接的底座10、屈臂11、腕部12和手部13，所述手部13上还安装有用于抓取工件的治具14。

本发明还包括用于外部环境隔离的安全防护装置。

所述控制系统包括控制所述六自由度机械手的工业计算机和控制所述分度圆盘打磨工作站中驱动机构和动力头装置3的PLC控制器。

本发明主要解决了打磨抛光行业异型产品曲面的柔性加工，已应用卫浴、汽车、摩托车部件、建筑五金等行业的表面抛磨处理。

本发明采用智能操作、全自动控制、可重复编程、能完成三维空间内各种作业的机电一体化全自动抛光设备。全数字化机器人智能制造系统是自主设计的新型数字化、自动化综合集成生产系统，使得产品很快得以投产。

本发明改善工作环境：密闭式机器人工作间将高噪音和粉尘的工作环境与外部隔离，避免了操作人员暴露于恶劣环境下对人体的危害。机器人自动表面抛磨机组及自动控制系统；特别适合于恶劣环境下、多品种、大批量的柔性生产，对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。

本发明主要用于卫浴、汽车、摩托车部件、建筑五金等行业的表面抛磨处理，是一种人工智能操作、全自动控制、可重复编程、能完成三维空间内各种作业的机电一体化全自动抛光设备。全数字化机器人智能制造系统是自主设计的新型数字化、自动化综合集成生产系统，节省时间：离线编程技术能够很快生成另一个需要抛磨产品的程序，使得产品很快得以投产。柔性加工能力使得系统更快的从加工一种工件，对于小批量、多种类工件生产尤其效率高。

本发明采用的六自由度机器手打磨抛光设备及自动控制系统设备产品对行业技术的进步的具有重要的贡献，主要体现在：

1、六自由度机械手通过控制系统与工装治具灵活的对工件进行准确的抓取B.通过湿式打磨抛光，整个打磨抛光都在一个相对封闭无尘的液磨区域内完成，根据工件工艺要求完成不同部位的打磨，最终达到产品要求。工件自转且可调速,主要工作原理是利用每组磨头伺服电机形状编程走仿形曲线。

2、智能磨削机器人系列技术：降低劳动成本：与人工相比，生产效率提高，可长时间连续加工，一个操作人员可以控制5台以上的工业机器人抛磨系统，提高了工作效率，降低了使用熟练技工的劳动成本。提高产品质量：抛磨产品质量的高度一致性好，降低了产品的不合格率，提升了产品的质量。提高了成品率，缩短了加工时间，并极大地降低企业的生产和管理成本。

3、解决抛光、打磨机器人涉及到的路径和轨迹非常复杂。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多工位研磨装置，其特征在于：包括控制系统，以及与控制系统连接的分度圆盘打磨工作站、多个六自由度机械手和多个动力头装置，所述分度圆盘打磨工作站包括电环、360°圆盘和驱动机构，所述电环设于360°圆盘的中部，所述驱动机构用于驱动360°圆盘转动，多个所述动力头装置均匀布置在360°圆盘的四周，多个所述六自由度机械手均匀分布在分度圆盘打磨工作站的外围，且每个六自由度机械手对应一个动力头装置；所述动力头装置包括动力源、安装板、底座和动力头，所述安装板固定于底座上，所述底座固定于360°圆盘上，所述动力源安装于安装板上，且该动力源的动力轴穿过安装板后与动力头可拆卸式连接；所述底座包括底盘，由下至上依次设于底盘上的第一固定盘、弾性轴、第二固定盘和至少两个固定头，所述固定头与安装板连接。

2.根据权利要求1所述的多工位研磨装置，其特征在于：所述动力源为伺服电机，所述伺服电机还连接有伺服驱动器。

3.根据权利要求1所述的多工位研磨装置，其特征在于：所述动力轴的端部设有安装头，所述动力头可拆卸的与安装头连接。

4.根据权利要求1所述的多工位研磨装置，其特征在于：所述六自由度机械手包括由下到上依次连接的底座、屈臂、腕部和手部，所述手部上还安装有用于抓取工件的治具。

5.根据权利要求1所述的多工位研磨装置，其特征在于：还包括用于外部环境隔离的安全防护装置。

6.根据权利要求1所述的多工位研磨装置，其特征在于：所述控制系统包括控制所述六自由度机械手的工业计算机和控制所述分度圆盘打磨工作站中驱动机构和动力头装置的PLC控制器。