CN108340247A - 机器人抛光打磨系统 - Google Patents
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Abstract
一种机器人抛光打磨系统，包括打磨抛光机构和搬运机器人，打磨抛光机构上设置有磨抛光组件，其包括打磨轮、打磨抛光砂带、打磨抛光电机和从动轮，打磨抛光组件通过打磨臂设置于打磨抛光基座上，打磨轮和从动轮分别转动设置，打磨抛光砂带绕设于打磨轮和从动轮上，打磨抛光电机驱动打磨轮和/或从动轮转动；打磨抛光基座上设置有力控装置，其包括力控摆臂、弹性件、力控气缸和电气比例阀，力控气缸依次通过弹性件、力控摆臂和打磨臂驱动打磨抛光组件相对打磨抛光基座移动，电气比例阀控制力控气缸，以调整最终作用于工件上的打磨抛光压力。本发明具有打磨抛光效率高、质量好，操作维护更方便，稳定性强，自动化程度高，产品加工质量一致性好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动生产设备，特别涉及一种机器人抛光打磨系统。
背景技术
现有机器人自动化打磨系统，由机器人、打磨机、抛光机、上料台等不同的机械单元构成，对于打磨效果要求非常高的产品，会因为夹具、系统、以及打磨机构造成偏差，另外，市面上大部分的打磨系统存在操作系统的复杂，打磨过程中的路径的偏差不可控，以及整个系统的稳定性和安全性，比较好的打磨系统在市面上非常昂贵，且维护成本较高，导致大部分的客户都难以接受。中国专利文献号CN106956188A于2017年7月18日公布了一种桌面型打磨抛光砂带机工作台，具体公开了：包括机械臂、夹具、机器人控制器、单驱动打磨抛光机构、打磨电机、PLC控制系统和工作台；所述机械臂和所述单驱动打磨抛光机构安装于所述工作台的上表面；所述夹具可替换的安装于所述机械臂的自由端；所述机器人控制器设置于所述上作台内，控制所述机械臂的活动；所述单驱动打磨抛光机构位于所述机械臂自由端的前方，包括打磨机构和抛光机构，由所述PLC控制系统控制所述打磨电机同时带动打磨机构和抛光机构的运转。该打磨抛光砂带机存在上述缺陷，因此有必要做进一步改进。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种打磨抛光效率高、质量好，操作维护更方便，稳定性强，自动化程度高，通用性和实用性强，保证产品加工质量一致性的机器人抛光打磨系统，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种机器人抛光打磨系统，包括打磨抛光机构和搬运机器人，搬运机器人上设置有打磨抛光夹具；其特征在于：所述打磨抛光机构上设置有一组以上打磨抛光组件，该打磨抛光组件包括打磨轮、打磨抛光砂带、打磨抛光电机和从动轮，打磨抛光组件通过打磨臂设置于打磨抛光基座上，打磨轮和从动轮分别相对打磨臂转动设置，打磨抛光砂带绕设于打磨轮和从动轮上，打磨抛光电机驱动打磨轮和/或从动轮转动；所述打磨抛光基座上设置有与打磨抛光组件配套的力控装置，该力控装置包括力控摆臂、弹性件、力控气缸和电气比例阀，力控气缸依次通过弹性件、力控摆臂和打磨臂驱动打磨抛光组件相对打磨抛光基座移动，电气比例阀控制力控气缸，以调整最终作用于工件上的打磨抛光压力。
所述力控气缸的缸体固定于打磨抛光基座上、杆体传动连接弹性件一端，弹性件另一端连接力控摆臂，力控摆臂连接打磨臂，打磨轮定位转动在打磨臂一端。
所述打磨抛光组件上设置有纠偏装置，该纠偏装置包括纠偏电机和纠偏气缸，从动轮通过纠偏装置装配于打磨臂上，纠偏电机传动连接从动轮并驱动其翻转纠偏，纠偏气缸传动连接从动轮并驱动其往复移动。
所述从动轮定位转动在一纠偏支架上，纠偏气缸的杆体通过一花键轴传动连接纠偏支架，进而驱动从动轮往复移动；花键轴上设置有蜗轮，纠偏电机的输出轴上设置有蜗杆，蜗轮与蜗杆相互配合并传动，从而驱动从动轮翻转纠偏。
所述打磨抛光夹具包括夹具基座、夹具气缸和一组以上夹持组件，夹持组件包括仿形块、压块和连杆，连杆中部定位转动在夹具基座上、一端活动连接夹具气缸的杆体、另一端连接压块，仿形块设置于夹具基座上且与压块相互对应，夹具气缸通过连杆驱动压块与仿形块相互靠近或远离。
所述夹具基座上设置有用于连接搬运机器人的旋转法兰，夹具气缸的缸体固定于夹具基座上；所述夹持组件左右对称的设置两组。
还包括上下料机构，该上下料机构包括上下料基座、蓄料盘和移动组件，该移动组件驱动蓄料盘往复滑动在上下料基座上，搬运机器人位于打磨抛光机构与上下料机构之间。
还包括底座，所述打磨抛光机构和/或搬运机器人和/或上下料机构设置于底座上，底座内设置有槽位，打磨抛光机构和/或搬运机器人和/或上下料机构外引的电源线和/或管体隐藏于槽位内。
本发明
1.本机器人抛光打磨系统具有宽广的产品兼容性，上下料可进行自动化扩展，系统可进行数据收集并拓展接口至生产管理系统进行数据整合和大数据分析；
2.通过设置力控装置能够实现打磨压力的控制及调整，适应各种产品的打磨力要求，可保障恒定状态下一致的打磨抛光参数；机器人路径可实现离线编辑，生产程序切换一键完成；同时，系统具有智能自我保护意识，内部硬件软件联通形成信息闭关，避免干涉碰撞并提前为操控者提供警示；
3.通过设置纠偏装置进可有效控制张紧轮往上或往下偏摆，实现砂带的纠偏；使用纠偏电机和纠偏气缸作为动力源，操作人员可直接通过按动按钮的方式控制，从而控制从动轮偏摆的角度及方向；纠偏电机的动力由蜗轮蜗杆传动，蜗轮蜗杆的传动比高，使得从动轮可以实现极其微小角度的调节；花键副可以在传动圆周向运动时不影响轴向的运动，配合纠偏气缸的推动力绷紧打磨抛光砂带；
4.控制系统参数化设置，打磨工位，转速等可实现参数化快速设定，操作简单直观；系统具备打磨损耗位移补偿功能，可根据磨料种类、磨料损耗等参数实现机器人路径自动补偿，保证产品打磨效果一致；系统采用模块化设计，可根据不同要求随意组合，通用性高，部件可互换，维护方便。
附图说明
图1为本发明一实施例整机的主视图。
图2为本发明一实施例整机的俯视图。
图3为本发明一实施例中打磨抛光机构的局部结构示意图。
图4为本发明一实施例中纠偏装置的气路图。
图5为本发明一实施例中打磨抛光组件的局部结构示意图。
图6为本发明一实施例中打磨抛光夹具工作状态的结构示意图。
图7为本发明一实施例中打磨抛光夹具工作状态的局部结构示意图。
图8为本发明一实施例的主控制界面示意图。
图9为本发明一实施例的工站参数界面示意图。
图10为本发明一实施例中纠偏控制界面示意图。
图11为本发明一实施例中纠偏和力控控制界面示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
参见图1-图7，本机器人抛光打磨系统的打磨抛光对象为球杆头E，其包括打磨抛光机构A、搬运机器人B、上下料机构C和底座D，搬运机器人B上设置有打磨抛光夹具F，打磨抛光机构A、搬运机器人B和上下料机构C分别设置于底座D上，搬运机器人B位于打磨抛光机构A与上下料机构C之间；其中，打磨抛光机构A上设置有三组上下排布的打磨抛光组件，该打磨抛光组件包括打磨轮1、打磨抛光砂带7、打磨抛光电机10和从动轮13，打磨抛光组件通过打磨臂3设置于打磨抛光基座2上，打磨轮1和从动轮13分别相对打磨臂3转动设置，打磨抛光砂带7绕设于打磨轮1和从动轮13上，打磨抛光电机10驱动打磨轮1和从动轮13转动；打磨抛光基座2上设置有与打磨抛光组件配套的力控装置，该力控装置包括力控摆臂4、两弹性件5(本弹性件5为拉簧)、力控气缸6和电气比例阀9，力控气缸6依次通过弹性件5、力控摆臂4和打磨臂3驱动打磨抛光组件相对打磨抛光基座2移动，电气比例阀9控制力控气缸6，以调整最终作用于工件E上的打磨抛光压力；具体是，打磨臂3浮动式设置于打磨抛光基座2上，使用过程中在弹性件5的作用下一直以恒力往前弹性按压，当球杆头E以超于设定值的压力压向打磨抛光砂带7上时，打磨臂3会随即往后退，减少球杆头E与打磨抛光砂带7的接触压力，以实现恒压力打磨；力臂压力由力控气缸6提供，并由电气比例阀9控制；使用者可在操作面板上随时调整电气比例阀9的参数，从而调整压力的大小。
进一步说，力控气缸6的缸体固定于打磨抛光基座2上、杆体通过一传动杆8分别传动连接两弹性件5一端，两弹性件5另一端分别连接力控摆臂4，力控摆臂4连接打磨臂3，使打磨臂3弹性浮动于打磨抛光基座2上，打磨轮1定位转动在打磨臂3一端。
进一步说，打磨抛光组件上设置有纠偏装置，该纠偏装置位于打磨臂3另一端，其包括纠偏电机11(本纠偏电机11为步进电机)和纠偏气缸14，从动轮13通过纠偏装置装配于打磨臂3上，纠偏电机11传动连接从动轮13并驱动其翻转纠偏，纠偏气缸14传动连接从动轮13并驱动其往复移动；具体是，从动轮13定位转动在一纠偏支架18上，纠偏气缸14的杆体通过一花键轴16传动连接纠偏支架18，进而驱动从动轮13往复移动；花键轴16上设置有蜗轮12，纠偏电机11的输出轴上设置有蜗杆15，蜗轮12与蜗杆15相互配合并传动，从而驱动从动轮13翻转纠偏；蜗轮12、蜗杆15和花键轴16共同整合于一齿轮箱17中。纠偏电机11带动蜗杆15旋转，蜗杆15通过蜗轮12带动花键轴16旋转，从动轮13通过纠偏支架18与花键轴16端部连接，促使从动轮13可随花键轴16翻转转动，从而实现从动轮13翻转调整，实现自动纠偏；纠偏电机11由按钮控制，可实现正转反转，旋转速度可调；蜗轮蜗杆传动副集减速及改变转动方向功能于一体，把纠偏电机11的转动扭矩传递到花键轴16，减速效果可使纠偏调节进度更高；花键副可传递旋转扭矩，但前后运动互不干扰，花键轴16另一端与纠偏气缸14的杆体连接，从动轮13由纠偏气缸14控制前后往复运动，进而控制打磨抛光砂带7的绷紧与舒张；整个机构的配合，即可实现机构的远程纠偏调节；同时，机构具有检测打磨抛光砂带7是否磨损崩断，通过检测纠偏气缸14的磁环位置，可判断打磨抛光砂带7的状况。
进一步说，打磨抛光夹具F包括夹具基座26、夹具气缸25和左右对称设置的两夹持组件，夹持组件包括仿形块21、压块22和连杆24，连杆24中部定位转动在夹具基座26上、一端活动连接夹具气缸25的杆体、另一端连接压块22，仿形块21设置于夹具基座26上且与压块22相互对应，夹具气缸25通过连杆24驱动压块22与仿形块21相互靠近或远离，有效夹紧或松开球杆头E；夹具基座26上设置有用于连接搬运机器人B的旋转法兰27，夹具气缸25的缸体固定于夹具基座26上；其中，仿形块21精确仿照球杆头E的形状制作，保证打磨过程中球杆头E能够被牢牢夹紧。
进一步说，上下料机构C包括上下料基座31、蓄料盘32和移动组件，该移动组件驱动蓄料盘32往复滑动在上下料基座31上，移动组件包括移动气缸33。
进一步说，底座D内设置有槽位，打磨抛光机构A、搬运机器人B和上下料机构C外引的电源线和管体分别隐藏于槽位内。
本机器人抛光打磨系统的控制系统实现参数化设置，打磨工位、转速等可实现参数化快速设定，操作简单直观：
(1)参见图8，打磨系统的控制部分，整个打磨系统为闭环结构，可以在控制终端对当前打磨的工件，生产的数量，以及打磨抛光砂带7的损耗数进行实时的监控，在自动打磨过程中，任何一个环节有问题，系统都会依照预先设置的动作来确保人员和机台的安全；
(2)参见图9，工站参数的可视化操作，通过plc与变频器的通讯，完成对变频器的信息采集和命令收发，直观的展示变频器当前的状态，电压、电流和转速值，在实际打磨过程中，通过执行机器人的命令，很方便的就可以直视化所有的参数，方便了工艺的记录与调试。机器人依照产品的生产工艺，在生产过程中不断的对转速进行改变,通过机器人与plc的实时数据交换，系统自动对机器人发出的命令进行处理，将需要操控的参数下达给各个工站，完成实时的控制；
(3)参见图10，纠偏装置的控制，使用纠偏电机11作为动力，通过控制端对纠偏速度进行设置，速度细化精准，生产人员可以在显示终端对纠偏装置进行操控，也可以在立柱侧通过旋钮对纠偏装置进行操控，方向依照生产需求可为正可为反；
(4)参见图11，力控装置的控制，在系统终端对电气比例阀9的输出气压进行设置，通过系统的模拟量输出模块将可视化的数字转变为电信号，在自动打磨过程中，机器人可根据生产需要，在实际研磨时完成对打磨过程中力矩的微控调节。
上述为本发明的优选方案，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (8)
1.一种机器人抛光打磨系统，包括打磨抛光机构(A)和搬运机器人(B)，搬运机器人(B)上设置有打磨抛光夹具(F)；其特征在于：所述打磨抛光机构(A)上设置有一组以上打磨抛光组件，该打磨抛光组件包括打磨轮(1)、打磨抛光砂带(7)、打磨抛光电机(10)和从动轮(13)，打磨抛光组件通过打磨臂(3)设置于打磨抛光基座(2)上，打磨轮(1)和从动轮(13)分别相对打磨臂(3)转动设置，打磨抛光砂带(7)绕设于打磨轮(1)和从动轮(13)上，打磨抛光电机(10)驱动打磨轮(1)和/或从动轮(13)转动；所述打磨抛光基座(2)上设置有与打磨抛光组件配套的力控装置，该力控装置包括力控摆臂(4)、弹性件(5)、力控气缸(6)和电气比例阀(9)，力控气缸(6)依次通过弹性件(5)、力控摆臂(4)和打磨臂(3)驱动打磨抛光组件相对打磨抛光基座(2)移动，电气比例阀(9)控制力控气缸(6)，以调整最终作用于工件上的打磨抛光压力。
2.根据权利要求1所述的机器人抛光打磨系统，其特征在于：所述力控气缸(6)的缸体固定于打磨抛光基座(2)上、杆体传动连接弹性件(5)一端，弹性件(5)另一端连接力控摆臂(4)，力控摆臂(4)连接打磨臂(3)，打磨轮(1)定位转动在打磨臂(3)一端。
3.根据权利要求1所述的机器人抛光打磨系统，其特征在于：所述打磨抛光组件上设置有纠偏装置，该纠偏装置包括纠偏电机(11)和纠偏气缸(14)，从动轮(13)通过纠偏装置装配于打磨臂(3)上，纠偏电机(11)传动连接从动轮(13)并驱动其翻转纠偏，纠偏气缸(14)传动连接从动轮(13)并驱动其往复移动。
4.根据权利要求3所述的机器人抛光打磨系统，其特征在于：所述从动轮(13)定位转动在一纠偏支架(18)上，纠偏气缸(14)的杆体通过一花键轴(16)传动连接纠偏支架(18)，进而驱动从动轮(13)往复移动；花键轴(16)上设置有蜗轮(12)，纠偏电机(11)的输出轴上设置有蜗杆(15)，蜗轮(12)与蜗杆(15)相互配合并传动，从而驱动从动轮(13)翻转纠偏。
5.根据权利要求1所述的机器人抛光打磨系统，其特征在于：所述打磨抛光夹具(F)包括夹具基座(26)、夹具气缸(25)和一组以上夹持组件，夹持组件包括仿形块(21)、压块(22)和连杆(24)，连杆(24)中部定位转动在夹具基座(26)上、一端活动连接夹具气缸(25)的杆体、另一端连接压块(22)，仿形块(21)设置于夹具基座(26)上且与压块(22)相互对应，夹具气缸(25)通过连杆(24)驱动压块(22)与仿形块(21)相互靠近或远离。
6.根据权利要求5所述的机器人抛光打磨系统，其特征在于：所述夹具基座(26)上设置有用于连接搬运机器人(B)的旋转法兰(27)，夹具气缸(25)的缸体固定于夹具基座(26)上；所述夹持组件左右对称的设置两组。
7.根据权利要求1-6任一项所述的机器人抛光打磨系统，其特征在于：还包括上下料机构(C)，该上下料机构(C)包括上下料基座(31)、蓄料盘(32)和移动组件，该移动组件驱动蓄料盘(32)往复滑动在上下料基座(31)上，搬运机器人(B)位于打磨抛光机构(A)与上下料机构(C)之间。
8.根据权利要求7所述的机器人抛光打磨系统，其特征在于：还包括底座(D)，所述打磨抛光机构(A)和/或搬运机器人(B)和/或上下料机构(C)设置于底座(D)上，底座(D)内设置有槽位，打磨抛光机构(A)和/或搬运机器人(B)和/或上下料机构(C)外引的电源线和/或管体隐藏于槽位内。
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