CN108296962A - 一种压力可控的工业机器人磨抛系统及磨抛方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种压力可控的工业机器人磨抛系统，其特征在于：包括抛光装置、上料装置和控制器；抛光装置包括固定底座、安装座、抛光机构、滑轨一、位置调节机构和气缸；气缸与安装座连接，安装座与滑轨一之间可滑动连接，以实现气缸推动安装座沿滑轨一长度方向移动从而带动抛光机构移动；气缸与控制器连接，以实现控制器控制气缸来控制抛光机构与工件之间的打磨压力；气缸通过位置调节机构设置在固定底座上。该系统可提升磨抛效果，提高生产效率和产品质量。本发明还提供一种可实现抛光机构与工件之间的打磨压力恒定、有效提升磨抛效果、提高生产效率和产品质量的工业机器人磨抛方法。
Description
技术领域
本发明涉及磨抛加工技术领域，更具体地说，涉及一种压力可控的工业机器人磨抛系统及磨抛方法。
背景技术
磨抛是为了使工件表面的粗糙度降低，从而获得光亮、平整表面的加工工艺。磨抛时，磨具压向工件，与工件表面产生一定的打磨压力，通过磨具的高速旋转，使磨具对工件表面产生滚压和微量切削，从而获得光亮的加工表面。
但是传统磨抛设备的打磨端多采用刚性连接，抛光电机固定在安装台上；在打磨的过程中，磨具与工件的打磨压力是通过人工调节抛光电机与工件间的距离而控制，通过这样调节的并不能确保磨具与工件的打磨压力是否合适，它需要调节的人员有丰富的经验，而且更换不同的工件时，又要重新进行调节，不利于高效率、高质量的生产。磨具在打磨一段时间后，会发生磨损现象，导致磨具与工件的接触面减少甚至分离；同时由于工件自身的加工误差和磨抛设备取放工具偏差，工件上的打磨点容易发生偏移，打磨点容易受力不均，工件与磨具间的打磨压力难以保持恒定。
在磨抛过程中，若打磨压力偏小，则无法完整地去除工件表面瑕疵或缺陷；若打磨压力偏大，则容易导致磨削过度，对工件和磨具造成损坏，因此磨具与工件之间的打磨压力是磨抛工艺的关键。少数磨抛设备会在磨具机构中安装弹簧，利用弹簧的复位弹力来调节磨具与工件之间的压力，但是该方式中打磨压力范围和实际打磨压力是不可获知和控制的，因此无法保证磨抛效果和精度。因此，亟待设计出一种磨抛系统和磨抛方法来提升磨抛质量。
发明内容
为克服现有技术中的缺点与不足，本发明的一个目的在于提供一种可提升磨抛效果、提高生产效率和产品质量、压力可控的工业机器人磨抛系统。本发明的另一个目的在于提供一种可实现抛光机构与工件之间的打磨压力恒定、有效提升磨抛效果、提高生产效率和产品质量的工业机器人磨抛方法。
为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种压力可控的工业机器人磨抛系统，其特征在于：包括抛光装置、上料装置和控制器；所述上料装置包括六轴机器人和连接在六轴机器人末端、用于取放工件的取放工具；所述六轴机器人和取放工具分别与控制器信号连接；所述抛光装置包括固定底座、安装座、设置在安装座上的抛光机构和设置在固定底座上的滑轨一，以及位置调节机构和气缸；所述气缸的推杆与安装座连接，安装座与滑轨一之间可滑动连接，以实现气缸的推杆推动安装座沿滑轨一长度方向移动从而带动抛光机构移动；所述气缸与控制器连接，以实现控制器控制气缸来控制抛光机构与工件之间的打磨压力；气缸的缸筒通过位置调节机构设置在固定底座上，以实现位置调节机构带动气缸沿滑轨一长度方向移动从而带动抛光机构移动。
本发明磨抛系统的工作原理是：首先，六轴机器人带动工件移动至打磨位置；然后，位置调节机构带动气缸沿滑轨一长度方向移动从而带动抛光机构移动，使抛光机构与工件之间的距离在气缸的工作行程内且使工件接触与磨具发生接触并产生一定压力；然后，进行打磨处理；在打磨过程中，控制器控制气缸来控制抛光机构与工件之间的打磨压力，优选是使抛光机构与工件之间的打磨压力恒定。本发明磨抛系统采用被动力控方式，通过控制气缸的输出气压来控制抛光机构与工件之间的打磨压力，使工件在磨抛过程中能与抛光机构保持紧密接触，实现抛光机构与工件之间的打磨压力控制，解决因磨轮磨损、工件误差、取放工具误差等因素而影响磨抛效果的技术问题，有效提升磨抛效果，提高生产效率和产品质量。
优选地，所述位置调节机构是指调节手轮、滚珠丝杠传动机构、气缸固定块和位于滚珠丝杠传动机构两侧的滑轨二；滚珠丝杠传动机构的螺杆与调节手轮连接；滚珠丝杠传动机构的螺母通过气缸固定块分别与两侧滑轨二可滑动连接；所述气缸的缸筒设置在气缸固定块上。
优选地，所述固定底座上方盖设有带有折叠部的风琴护罩；所述风琴护罩还分别与安装座的前端和后端连接。在安装座沿滑轨一长度方向移动时前侧风琴护罩被折叠压缩、后侧风琴护罩被拉长以匹配安装座与固定底座边沿之间的距离，更好地保护固定底座内部的零部件。
优选地，所述抛光机构包括抛光电机和连接在抛光电机两侧的磨轮；所述抛光电机与控制器信号连接。
优选地，所述取放工具带有真空吸取部件；所述真空吸取部件与控制器连接。控制器控制真空吸取部件抽真空来吸取并固定工件或解除真空来放下工件。
优选地，所述的气缸与控制器连接是指，气缸分别通过电气比例阀和气动压力阀与控制器连接。
一种工业机器人磨抛方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1，六轴机器人带动工件移动至打磨位置；
S2，通过位置调节机构对气缸的位置进行初步调整，从而使与气缸连接的抛光机构进行位置调整以使抛光机构与工件的打磨面之间发生接触；
S3，进行打磨处理；在打磨过程中，控制器控制气缸的输出气压来控制抛光机构与工件之间的打磨压力使抛光机构与工件之间的打磨压力恒定；
S4，六轴机器人带动工件移动使工件的下一个打磨面与抛光机构之间发生接触，跳至S3步进行下一个打磨面打磨处理，直至各个打磨面打磨处理完成。
本发明磨抛方法通过控制气缸的输出气压来控制抛光机构与工件之间的打磨压力，使工件在磨抛过程中能与抛光机构保持紧密接触，实现抛光机构与工件之间的打磨压力恒定，解决因磨轮磨损、工件误差、取放工具误差等因素而影响磨抛效果的技术问题，有效提升磨抛效果，提高生产效率和产品质量。针对一些表面稍复杂的工件，本发明方法可以使抛光机构根据工件表面情况实现浮动，提高了磨抛方法的通用性。
优选地，所述步骤S3中，在打磨过程中，控制器控制气缸的输出气压来控制抛光机构与工件之间的打磨压力使抛光机构与工件之间的打磨压力恒定，是指：在打磨过程中，采集并判断抛光机构与工件之间的打磨压力：若打磨压力＞设定压力，则控制器控制与气缸连接的气动压力阀自动泄压，减小气缸的输出气压从而减少气缸的推动力；若打磨压力＜设定压力，则控制器控制与气缸连接的电气比例阀补充压力，加大气缸的输出气缸从而增大气缸的推动力，使抛光机构与工件之间的打磨压力恒定。该方法可以确保工件与抛光机构之间保持良好接触，还可实现不同位置不同打磨压力的无极调整，磨抛效果大幅度提升，提升磨抛效率。
优选地，在所述步骤S1之前，还包括步骤A：制作工件的三维模型图，采用仿真软件对工件的打磨过程进行仿真；采用离线编程软件设定六轴机器人的运动轨迹；
步骤S1中，六轴机器人按所述运动轨迹带动工件移动至打磨位置；
步骤S4中，六轴机器人按所述运动轨迹带动工件移动使工件的下一个打磨面与抛光机构之间发生接触。使用离线编程软件设定六轴机器人的运动轨迹，可提高打磨精度质量和打磨效率。
优选地，步骤S4中，六轴机器人根据已打磨的工件数量对运动轨迹进行调整，以实现运动轨迹参数的自动补偿；六轴机器人按所述运动轨迹带动工件移动使工件的下一个打磨面与抛光机构之间发生接触。考虑到抛光机构持续生产后出现磨损，利用六轴机器人编制出自动补偿的参数来实现补偿，可提高磨抛处理的稳定程度。
与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：
1、本发明磨抛系统采用被动力控方式，通过控制气缸的输出气压来控制抛光机构与工件之间的打磨压力，使工件在磨抛过程中能与抛光机构保持紧密接触，实现抛光机构与工件之间的打磨压力控制，解决因磨轮磨损、工件误差、取放工具误差等因素而影响磨抛效果的技术问题，有效提升磨抛效果，提高生产效率和产品质量；
2、本发明磨抛系统带有滑轨一、滑轨二等限向结构，可提高移动的精确性，可提高控制精度，从而提高打磨工艺质量；
3、本发明磨抛方法通过控制气缸的输出气压来控制抛光机构与工件之间的打磨压力，使工件在磨抛过程中能与抛光机构保持紧密接触，实现抛光机构与工件之间的打磨压力恒定，解决因磨轮磨损、工件误差、取放工具误差等因素而影响磨抛效果的技术问题，有效提升磨抛效果，提高生产效率和产品质量；
4、本发明磨抛方法使用离线编程软件设定六轴机器人的运动轨迹，可提高打磨精度质量和打磨效率；利用六轴机器人编制出自动补偿的参数来实现补偿，可提高磨抛处理的稳定程度。
附图说明
图1是本发明磨抛系统的结构示意图；
图2是本发明磨抛系统中抛光装置和上料装置的结构示意图；
图3是本发明磨抛系统中抛光装置的结构示意图；
图4是本发明磨抛系统中抛光装置去除安装座后的结构示意图；
图5是实施例一中工件的结构示意图；
图6是本发明磨抛方法的流程图；
其中，1为抛光装置、11为固定底座、12为安装座、13为抛光机构、131为抛光电机、132为磨轮、14为风琴护罩、15为气缸、16为调节手轮、17为滚珠丝杠传动机构、18为滑轨一、19为滑轨二、2为上料装置、21为六轴机器人、22为取放工具、3为控制器、41为工件的圆弧角面、42为工件的侧面、43为工件的底面。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
实施例一
如图1至图5所示，本实施例提供一种压力可控的工业机器人磨抛系统，包括抛光装置1、上料装置2和控制器3；上料装置2包括六轴机器人21和连接在六轴机器人21末端、用于取放工件的取放工具22；六轴机器人21和取放工具22分别与控制器3信号连接；抛光装置1包括固定底座11、安装座12、设置在安装座12上的抛光机构13和设置在固定底座11上的滑轨一18，以及位置调节机构和气缸15；气缸15的推杆与安装座12连接，安装座12与滑轨一18之间可滑动连接，以实现气缸15的推杆推动安装座12沿滑轨一18长度方向移动从而带动抛光机构13移动；气缸15与控制器3连接，以实现控制器3控制气缸15的输出气压来控制抛光机构13与工件之间的打磨压力；气缸15的缸筒通过位置调节机构设置在固定底座11上，以实现位置调节机构带动气缸15沿滑轨一18长度方向移动从而带动抛光机构13移动。
位置调节机构是指调节手轮16、滚珠丝杠传动机构17、气缸固定块和位于滚珠丝杠传动机构17两侧的滑轨二19；滚珠丝杠传动机构17的螺杆与调节手轮16连接；滚珠丝杠传动机构17的螺母通过气缸固定块分别与两侧滑轨二19可滑动连接；气缸15的缸筒设置在气缸固定块上。该位置调节机构可精确地限定气缸的移动方向，有利于提高磨抛加工的工艺精度。
抛光机构13包括抛光电机131和连接在抛光电机131两侧的磨轮132；抛光电机131与控制器3信号连接。
具体地，气缸15分别通过电气比例阀和气动压力阀与控制器3连接控制器3可采用现有控制器，例如PLC控制器。
本发明磨抛系统的工作原理是：首先，六轴机器人21带动工件移动至打磨位置；然后，位置调节机构带动气缸15沿滑轨一18长度方向移动从而带动抛光机构13移动，使抛光机构13与工件之间的距离在气缸15的工作行程内且使工件接触与磨具发生接触并产生一定压力；然后，进行打磨处理；在打磨过程中，控制器3控制气缸15的输出气压来控制抛光机构13与工件之间的打磨压力使抛光机构13与工件之间的打磨压力恒定。本发明磨抛系统采用被动力控方式，通过控制气缸15的输出气压来控制抛光机构13与工件之间的打磨压力，使工件在磨抛过程中能与抛光机构13保持紧密接触，实现抛光机构13与工件之间的打磨压力控制，解决因磨轮磨损、工件误差、取放工具误差等因素而影响磨抛效果的技术问题，有效提升磨抛效果，提高生产效率和产品质量。
优选的方案是：固定底座11上方盖设有带有折叠部的风琴护罩14；风琴护罩14还分别与安装座12的前端和后端连接。在安装座12沿滑轨一18长度方向移动时前侧风琴护罩14被折叠压缩、后侧风琴护罩14被拉长以匹配安装座12与固定底座11边沿之间的距离，更好地保护固定底座11内部的零部件。
取放工具22带有真空吸取部件；真空吸取部件与控制器3连接。控制器3控制真空吸取部件抽真空来吸取并固定工件或解除真空来放下工件。
本发明磨抛系统既可打磨简单的工件，也可打磨表面复杂的工件，例如如图5所示的箱盖。
实施例二
如图6所示，本实施例提供一种工业机器人磨抛方法，包括如下步骤：
S1，六轴机器人带动工件移动至打磨位置；
S2，通过位置调节机构对气缸的位置进行初步调整，从而使与气缸连接的抛光机构进行位置调整以使抛光机构与工件的打磨面之间发生接触；
S3，进行打磨处理；在打磨过程中，控制器控制气缸的输出气压来控制抛光机构与工件之间的打磨压力使抛光机构与工件之间的打磨压力恒定；
S4，六轴机器人带动工件移动使工件的下一个打磨面与抛光机构之间发生接触，跳至S3步进行下一个打磨面打磨处理，直至各个打磨面打磨处理完成。
本发明磨抛方法通过控制气缸的输出气压来控制抛光机构与工件之间的打磨压力，使工件在磨抛过程中能与抛光机构保持紧密接触，实现抛光机构与工件之间的打磨压力恒定，解决因磨轮磨损、工件误差、取放工具误差等因素而影响磨抛效果的技术问题，有效提升磨抛效果，提高生产效率和产品质量。针对一些表面稍复杂的工件，本发明方法可以使抛光机构根据工件表面情况实现浮动，提高了磨抛方法的通用性。
优选的方案是：所述步骤S3中，在打磨过程中，控制器控制气缸的输出气压来控制抛光机构与工件之间的打磨压力使抛光机构与工件之间的打磨压力恒定，是指：在打磨过程中，采集并判断抛光机构与工件之间的打磨压力：若打磨压力＞设定压力，则控制器控制与气缸连接的气动压力阀自动泄压，减小气缸的输出气压从而减少气缸的推动力；若打磨压力＜设定压力，则控制器控制与气缸连接的电气比例阀补充压力，加大气缸的输出气缸从而增大气缸的推动力，使抛光机构与工件之间的打磨压力恒定。该方法可以确保工件与抛光机构之间保持良好接触，还可实现不同位置不同打磨压力的无极调整，磨抛效果大幅度提升，提升磨抛效率。
在所述步骤S1之前，还包括步骤A：制作工件的三维模型图，采用仿真软件对工件的打磨过程进行仿真；采用离线编程软件设定六轴机器人的运动轨迹；
相应地，步骤S1中，六轴机器人按所述运动轨迹带动工件移动至打磨位置；
步骤S4中，六轴机器人按所述运动轨迹带动工件移动使工件的下一个打磨面与抛光机构之间发生接触。使用离线编程软件设定六轴机器人的运动轨迹，可提高打磨精度质量和打磨效率。
步骤S4中，六轴机器人根据已打磨的工件数量对运动轨迹进行调整，以实现运动轨迹参数的自动补偿；六轴机器人按所述运动轨迹带动工件移动使工件的下一个打磨面与抛光机构之间发生接触。考虑到抛光机构持续生产后出现磨损，利用六轴机器人编制出自动补偿的参数来实现补偿，可提高磨抛处理的稳定程度。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种压力可控的工业机器人磨抛系统，其特征在于：包括抛光装置、上料装置和控制器；所述上料装置包括六轴机器人和连接在六轴机器人末端、用于取放工件的取放工具；所述六轴机器人和取放工具分别与控制器信号连接；所述抛光装置包括固定底座、安装座、设置在安装座上的抛光机构和设置在固定底座上的滑轨一，以及位置调节机构和气缸；所述气缸的推杆与安装座连接，安装座与滑轨一之间可滑动连接，以实现气缸的推杆推动安装座沿滑轨一长度方向移动从而带动抛光机构移动；所述气缸与控制器连接，以实现控制器控制气缸来控制抛光机构与工件之间的打磨压力；气缸的缸筒通过位置调节机构设置在固定底座上，以实现位置调节机构带动气缸沿滑轨一长度方向移动从而带动抛光机构移动。
2.根据权利要求1所述的压力可控的工业机器人磨抛系统，其特征在于：所述位置调节机构是指调节手轮、滚珠丝杠传动机构、气缸固定块和位于滚珠丝杠传动机构两侧的滑轨二；滚珠丝杠传动机构的螺杆与调节手轮连接；滚珠丝杠传动机构的螺母通过气缸固定块分别与两侧滑轨二可滑动连接；所述气缸的缸筒设置在气缸固定块上。
3.根据权利要求1所述的压力可控的工业机器人磨抛系统，其特征在于：所述固定底座上方盖设有带有折叠部的风琴护罩；所述风琴护罩还分别与安装座的前端和后端连接。
4.根据权利要求1所述的压力可控的工业机器人磨抛系统，其特征在于：所述抛光机构包括抛光电机和连接在抛光电机两侧的磨轮；所述抛光电机与控制器信号连接。
5.根据权利要求1所述的压力可控的工业机器人磨抛系统，其特征在于：所述取放工具带有真空吸取部件；所述真空吸取部件与控制器连接。
6.根据权利要求1所述的压力可控的工业机器人磨抛系统，其特征在于：所述的气缸与控制器连接是指，气缸分别通过电气比例阀和气动压力阀与控制器连接。
7.一种工业机器人磨抛方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1，六轴机器人带动工件移动至打磨位置；
S2，通过位置调节机构对气缸的位置进行初步调整，从而使与气缸连接的抛光机构进行位置调整以使抛光机构与工件的打磨面之间发生接触；
S3，进行打磨处理；在打磨过程中，控制器控制气缸的输出气压来控制抛光机构与工件之间的打磨压力使抛光机构与工件之间的打磨压力恒定；
S4，六轴机器人带动工件移动使工件的下一个打磨面与抛光机构之间发生接触，跳至S3步进行下一个打磨面打磨处理，直至各个打磨面打磨处理完成。
8.根据权利要求7所述的工业机器人磨抛方法，其特征在于：所述步骤S3中，在打磨过程中，控制器控制气缸的输出气压来控制抛光机构与工件之间的打磨压力使抛光机构与工件之间的打磨压力恒定，是指：在打磨过程中，采集并判断抛光机构与工件之间的打磨压力：若打磨压力＞设定压力，则控制器控制与气缸连接的气动压力阀自动泄压，减小气缸的输出气压从而减少气缸的推动力；若打磨压力＜设定压力，则控制器控制与气缸连接的电气比例阀补充压力，加大气缸的输出气缸从而增大气缸的推动力，使抛光机构与工件之间的打磨压力恒定。
9.根据权利要求7所述的工业机器人磨抛方法，其特征在于：在所述步骤S1之前，还包括步骤A：制作工件的三维模型图，采用仿真软件对工件的打磨过程进行仿真；采用离线编程软件设定六轴机器人的运动轨迹；
步骤S1中，六轴机器人按所述运动轨迹带动工件移动至打磨位置；
步骤S4中，六轴机器人按所述运动轨迹带动工件移动使工件的下一个打磨面与抛光机构之间发生接触。
10.根据权利要求9所述的工业机器人磨抛方法，其特征在于：步骤S4中，六轴机器人根据已打磨的工件数量对运动轨迹进行调整，以实现运动轨迹参数的自动补偿；六轴机器人按所述运动轨迹带动工件移动使工件的下一个打磨面与抛光机构之间发生接触。
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