CN108436708A - 一种自动化打磨装置及其打磨系统 - Google Patents

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罗金荣
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Abstract

本发明涉及一种自动化打磨装置及其打磨系统，包括工件定位机构、输送线、上料机构、下料机构、打磨机构、换砂纸机构、机器臂控制柜、电控柜、防尘罩，本发明集定位、打磨、换砂纸于一体的自动化打磨装置，且本发明采用PLC控制系统控制机械臂、打磨头组，即使在工件误差比较大、工件变形大的情况下也能完成自动化打磨，提高打磨效率和产品打磨质量，代替人工打磨，避免粉尘危害人体健康。

Description

一种自动化打磨装置及其打磨系统
技术领域
本发明涉及汽车零部件打磨设备，尤其涉及一种自动化打磨装置及其打磨系统。
背景技术
许多工件尤其是汽车零部件的主要经过热压、注塑、PUR&油漆、CNC、打磨抛光等过程。在生产过程中，每个工序会在应力、时间、温度等因素的影响下导致产品变形，一旦大批量生产，工件与工件之间的形变量和误差很难控制。
传统的汽车真木内饰打磨系统采用点位轨迹方式对内饰进行打磨，而砂纸的磨损程度无法得知，这种方式打磨出来的工件会导致打磨后工件的一致性差，工件的报废概率也同步递增；因此，汽车内饰打磨的自动化一直受到约束，国内的自动化设备也一直难有进步，而大所述产商考虑到工件成本都选择人工打磨，虽然可以降低工件的报废率，但是工件的一致性依旧很差，工件的质量依旧很难把控；更严重的是，人工打磨汽车内饰产生的粉尘污染对人体损害极大，劳动强度也很大，并不是最明智的生产加工方式。
发明内容
针对上述现有技术的现状，本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够控制打磨工件一致性，增大产能和生产效率，且减少粉尘污染的汽车内饰自动化打磨设备及其打磨系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种自动化打磨装置，包括：
工件定位机构：用于固定需要打磨的工件，该工件定位机构包括定位板、定位架、工件固定座、定位气缸、定位夹头和夹头固定座，其中，所述定位板设在送料板上，所述送料板上开有定位孔，所述定位架设在定位板上，所述工件固定座设在定位架上，该工件固定座的两端开有固定开口，所述夹头固定座插设在固定开口内，所述定位夹头插设在夹头固定座上，所述定位气缸设在定位架下，该定位气缸的伸缩端依次穿设定位架、夹头固定座后与定位夹头连接；
输送线：用于输送工件定位机构，该输送线上设置有至少1个以上的打磨工位，该输送线对应每个打磨工位处对称设置有工件定位气缸，该工件定位气缸的伸缩端与定位孔相对应，且所述输送线上对应每个打磨工位设置有工件到位传感器，且所述输送线两侧对应打磨工位设置有吸尘设备；
上料机构：接设在输送线的起始端，该上料机构包括上料架、升降滑接在上料架内的上料板、辅助将上料板上的工件定位机构推送到输送线上的推送气缸，所述上料架内设置有上料升降气缸，该上料升降气缸的伸缩端与上料板连接，且该推送气缸设置在与输送线齐平的上料架内，该推送气缸的伸缩端接有推送板；
下料机构：接设在输送线的终端，该下料机构包括下料架、升降滑接在下料架内的下料板、下料升降气缸，所述下料升降气缸的伸缩端与下料板连接；
打磨机构，对应每个打磨工位设置，该打磨机构包括打磨头组，将打磨头组传动到每个打磨工位的机械臂，其中，所述打磨头组包括ASK打磨头、ACF法兰，所述ASK打磨头与ACF法兰座通过法兰连接，所述机械臂上设有机械臂控制器，该机械臂控制器的传动末端铰接有连接座，该连接座上固定有第六电机，且该第六电机的输出端通过ACF法兰与ASK打磨头主浮动连接；
换砂纸机构：所述换砂纸机构对应每个打磨机构设置，该换砂纸机构包括换砂机架、设置在换砂机架上的揭废砂组和新砂组，该换砂机架对应揭废砂组旁开有废砂通道口，该换砂机架上对应新砂组处设置有物料检测传感器，该物料检测传感器与ACF法兰连接；
机器臂控制柜：用于控制机械臂运作，该机械臂控制柜与机械臂控制器连接；
电控柜：用于给各个机构、组件提供电力；
防尘罩：用于隔离打磨时产生的粉尘，该防尘罩将输送线、打磨机构、换砂纸机构、机械臂控制柜、电控柜罩设在内。
进一步地，所述输送线包括输送架以及绕设在输送架上的输送带，且该输送线与上料机构、下料机构之间均设置有辅助工件定位机构输送的辅送轮，从而达到快速将工件传输的效果，提高打磨效率。
进一步地，所述机械臂包括底座、上关节和下关节，其中，所述底座上旋转设置有电机座，该电机座通过第一电机与底座旋转连接，所述下关节的底端通过第二电机与电机座铰接，该下关节的顶端通过第三电机与上关节铰接，所述上关节的通过第四电机与连接座铰接，该上关节上还接设有可使上关节自旋转的第五电机，所述机械臂控制器分别与第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机连接，进一步达到精确打磨的效果。
进一步地，所述揭废砂组包括揭砂固定座、揭砂气缸、上揭砂夹块、下揭砂夹片，其中，所述揭砂固定座固定在换砂机架上，所述下揭砂片固定在揭砂固定架的一侧，所述揭砂气缸通过气缸座固定在揭砂固定座的另一侧，该揭砂气缸的伸缩端连接上揭砂夹块，且上揭砂夹块与下揭砂夹片对称设置，该下揭砂夹片的竖截面呈楔形；所述新砂组包括砂纸架，砂纸放置在砂纸架内；所述换砂机架内对应废砂通道口设有斜滑道，该斜滑道底部接有废砂纸收集箱，从而达到换砂纸一气呵成的效果。
一种自动化打磨系统，包括PLC控制模块、机械臂控制模块和柔性力控模块，其中：
所述柔性力控模块包括ACF控制器、力控反馈基板、ACF法兰、ASK打磨头，该ASK打磨头通过力控反馈基板与ACF控制器连接，由此将ASK打磨头采集到当前砂纸与工件之间的接触力的数据信息通过力控反馈基板进行数据分析并传送给ACF控制器，ACF控制器与ACF法兰连接，并将相应的控制指令控制ACF法兰伸缩来保持ASK打磨头与砂纸之间的接触力的平衡；
所述机械臂控制模块包括机械臂控制器、模拟量输入输出基板、机械臂数据传输基板，所述工件到位传感器通过机械臂数据传输基板与机械臂控制器连接，当工件在打磨工位定位时，工件到位传感器感应到工件并与机械臂控制器联系，该机械臂控制器控制第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机运作带动打磨头组到打磨工位，该机械臂控制器通过模拟量输入输出基板与ACF控制器连接来获取当前ASK打磨头的状态，所述机械臂与第六电机连接来控制第六电机运作进行打磨工作，所述机械臂控制器与机械臂控制柜连接；
所述PLC控制模块包括PLC控制器、PLC数据传输基板，所述机械臂控制器、ACF控制器均通过PLC数据传输基板与PLC控制器连接。
进一步地，所述PLC控制器还与物料检测传感器连接，从而达到当换砂架上的砂纸用完后，物料检测传感器发送消息给PLC控制器，进而补进砂纸。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明集定位、打磨、换砂纸于一体的自动化打磨装置，且本发明采用PLC控制系统控制机械臂、打磨头组，即使在工件误差比较大、工件变形大的情况下也能完成自动化打磨，提高打磨效率和产品打磨质量，代替人工打磨，避免粉尘危害人体健康，本发明设计合理，符合市场需求，适合推广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明除去防尘罩后的结构示意图；
图3为本发明工件定位机构的结构示意图；
图4为本发明工件定位结构的部分结构示意图；
图5为本发明工件定位结构的爆炸图；
图6为本发明输送线与工件定位机构的一段结构示意图；
图7为本发明下料机构的结构示意图；
图8为本发明打磨机构的机构示意图；
图9为本发明换砂纸机构的结构示意图；
图10为本发明的系统结构图。
工件定位机构1：送料板1-1、定位板1-2、定位架1-3、工件固定座1-4、定位气缸1-5、定位夹头1-6、夹头固定座1-7、定位孔1-8、固定开口1-9；
输送线2：打磨工位2-1、工件定位气缸2-2、工件到位传感器2-3、吸尘设备2-4、输送架2-5、输送带2-6；
上料机构3：上料架3-1、上料板3-2、推送气缸3-3、上料升降气缸3-4、推送板3-5；
下料机构4：下料架4-1、下料板4-2、下料升降气缸4-3；
打磨机构5：打磨头组5-1：ASK打磨头5-1-1、ACF法兰5-1-2
机械臂5-2：机械臂控制器5-2-1、连接座5-2-2、第六电机5-2-3、底座5-2-4、上关节5-2-5、下关节5-2-6、电机座5-2-7、第一电机5-2-8、第二电机5-2-9、第三电机5-2-10、第四电机5-2-11、第五电机5-2-12
换砂纸机构6：换砂机架6-1、揭废砂组6-2、新砂组6-3、废砂通道口6-4、物料检测传感器6-5、揭砂固定座6-2-1、揭砂气缸6-2-2、上揭砂夹块6-2-3、下揭砂夹片6-2-4、砂纸架6-3-1；
机器臂控制柜7、电控柜8、防尘罩9、辅送轮10。
具体实施方式
如图1-9所示，一种自动化打磨装置，包括：
工件定位机构1：用于固定需要打磨的工件，该工件定位机构1包括送料板1-1、定位板1-2、定位架1-3、工件固定座1-4、定位气缸1-5、定位夹头1-6和夹头固定座1-7，其中，所述定位板1-2设在送料板1-1上，所述送料板1-1上开有定位孔1-8，所述定位架1-3设在定位板1-2上，所述工件固定座1-4设在定位架1-3上，该工件固定座1-4的两端开有固定开口1-9，所述夹头固定座1-7插设在固定开口1-9内，所述定位夹头1-6插设在夹头固定座1-7上，所述定位气缸1-5设在定位架1-3下，该定位气缸1-5的伸缩端依次穿设定位架1-3、夹头固定座1-7后与定位夹头1-6连接；
输送线2：用于输送工件定位机构1，该输送线2上设置有至少1个以上的打磨工位2-1，该输送线2对应每个打磨工位2-1处对称设置有工件定位气缸2-2，该工件定位气缸2-2的伸缩端与定位孔1-8相对应，且所述输送线2上对应每个打磨工位2-1设置有工件到位传感器2-3，且所述输送线2两侧对应打磨工位2-1设置有吸尘设备2-4；
上料机构3：接设在输送线2的起始端，该上料机构3包括上料架3-1、升降滑接在上料架3-1内的上料板3-2、辅助将上料板3-2上的工件定位机构1推送到输送线2上的推送气缸3-3，所述上料架3-1内设置有上料升降气缸3-4，该上料升降气缸3-4的伸缩端与上料板3-2连接，且该推送气缸3-3设置在与输送线2齐平的上料架3-1内，该推送气缸3-3的伸缩端接有推送板3-5；
下料机构4：接设在输送线2的终端，该下料机构4包括下料架4-1、升降滑接在下料架4-1内的下料板4-2、下料升降气缸4-3，所述下料升降气缸4-3的伸缩端与下料板4-2连接；
打磨机构5，对应每个打磨工位2-1设置，该打磨机构5包括打磨头组5-1，将打磨头组5-1传动到每个打磨工位2-1的机械臂5-2，其中，所述打磨头组5-1包括ASK打磨头5-1-1、ACF法兰5-1-2，所述ASK打磨头5-1-1与ACF法兰座5-1-2通过法兰连接，所述机械臂5-2上设有机械臂控制器5-2-1，该机械臂控制器5-2-1的传动末端铰接有连接座5-2-2，该连接座5-2-2上固定有第六电机5-2-3，且该第六电机5-2-3的输出端通过ACF法兰5-1-2与ASK打磨头5-1-1主浮动连接；
换砂纸机构6：所述换砂纸机构6对应每个打磨机构5设置，该换砂纸机构6包括换砂机架6-1、设置在换砂机架6-1上的揭废砂组6-2和新砂组6-3，该换砂机架6-1对应揭废砂组6-2旁开有废砂通道口6-4，该换砂机架6-1上对应新砂组6-3处设置有物料检测传感器6-5，该物料检测传感器6-5与ACF法兰5-1-2连接；
机器臂控制柜7：用于控制机械臂5-2运作，该机械臂5-2控制柜与机械臂控制器5-2-1连接；
电控柜8：用于给各个机构、组件提供电力；
防尘罩9：用于隔离打磨时产生的粉尘，该防尘罩9将输送线2、打磨机构5、换砂纸机构6、机械臂控制柜7、电控柜9罩设在内。
所述输送线2包括输送架2-5以及绕设在输送架2-5上的输送带2-6，且该输送线2与上料机构3、下料机构4之间均设置有辅助工件定位机构1输送的辅送轮10。
所述机械臂5-2包括底座5-2-4、上关节5-2-5和下关节5-2-6，其中，所述底座5-2-4上旋转设置有电机座5-2-7，该电机座5-2-7通过第一电机5-2-8与底座5-2-4旋转连接，所述下关节5-2-6的底端通过第二电机5-2-9与电机座5-2-7铰接，该下关节5-2-6的顶端通过第三电机5-2-10与上关节5-2-5铰接，所述上关节5-2-5的通过第四电机5-2-11与连接座5-2-2铰接，该上关节5-2-5上还接设有可使上关节5-2-5自旋转的第五电机5-2-12，所述机械臂控制器5-2-1分别与第一电机5-2-8、第二电机5-2-9、第三电机5-2-10、第四电机5-2-11、第五电机5-2-12、第六电机5-2-3连接。
所述揭废砂组6-2包括揭砂固定座6-2-1、揭砂气缸6-2-2、上揭砂夹块6-2-3、下揭砂夹片6-2-4，其中，所述揭砂固定座6-2-1固定在换砂机架6-1上，所述下揭砂片6-2-4固定在揭砂固定架6-2-1的一侧，所述揭砂气缸6-2-2通过气缸座固定在揭砂固定座6-2-1的另一侧，该揭砂气缸6-2-2的伸缩端连接上揭砂夹块6-2-3，且上揭砂夹块6-2-3与下揭砂夹片6-2-4对称设置，该下揭砂夹片6-2-4的竖截面呈楔形；所述新砂组6-3包括砂纸架6-3-1，砂纸放置在砂纸架6-3-1内；所述换砂机架6-1内对应废砂通道口6-4设有斜滑道，该斜滑道底部接有废砂纸收集箱。
如图10所示，一种自动化打磨系统，包括PLC控制模块、机械臂控制模块和柔性力控模块，其中：
所述柔性力控模块包括ACF控制器、力控反馈基板、ACF法兰、ASK打磨头5-1-1，该ASK打磨头5-1-1通过力控反馈基板与ACF控制器连接，由此将ASK打磨头5-1-1采集到当前砂纸与工件之间的接触力的数据信息通过力控反馈基板进行数据分析并传送给ACF控制器，ACF控制器与ACF法兰5-1-2连接，并将相应的控制指令控制ACF法兰5-1-2伸缩来保持ASK打磨头5-1-1与砂纸之间的接触力的平衡；
所述机械臂控制模块包括机械臂控制器5-2-1、模拟量输入输出基板、机械臂数据传输基板，所述工件到位传感器2-3通过机械臂数据传输基板与机械臂控制器5-2-1连接，当工件在打磨工位2-1定位时，工件到位传感器2-3感应到工件并与机械臂控制器5-2-1联系，该机械臂控制器5-2-1控制第一电机5-2-8、第二电机5-2-9、第三电机5-2-10、第四电机5-2-11、第五电机5-2-12运作带动打磨头组5-1到打磨工位2-1，该机械臂控制器5-2-1通过模拟量输入输出基板与ACF控制器连接来获取当前ASK打磨头5-1-1的状态，所述机械臂5-2与第六电机5-2-3连接来控制第六电机5-2-3运作进行打磨工作，所述机械臂控制器5-2-1与机械臂控制柜7连接；
所述PLC控制模块包括PLC控制器、PLC数据传输基板，所述机械臂控制器、ACF控制器均通过PLC数据传输基板与PLC控制器连接。
所述PLC控制器还与物料检测传感器6-5连接，从而达到当换砂架上的砂纸用完后，物料检测传感器6-5发送消息给PLC控制器，进而补进砂纸。
本发明集定位、打磨、换砂纸于一体的自动化打磨装置，且本发明采用PLC控制系统控制机械臂、打磨头组，即使在工件误差比较大、工件变形大的情况下也能完成自动化打磨，提高打磨效率和产品打磨质量，代替人工打磨，避免粉尘危害人体健康，本发明设计合理，符合市场需求，适合推广。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。

Claims (6)

1.一种自动化打磨装置，其特征在于，包括：
工件定位机构：用于固定需要打磨的工件，该工件定位机构包括送料板、定位板、定位架、工件固定座、定位气缸、定位夹头和夹头固定座，其中，所述定位板设在送料板上，所述送料板上开有定位孔，所述定位架设在定位板上，所述工件固定座设在定位架上，该工件固定座的两端开有固定开口，所述夹头固定座插设在固定开口内，所述定位夹头插设在夹头固定座上，所述定位气缸设在定位架下，该定位气缸的伸缩端依次穿设定位架、夹头固定座后与定位夹头连接；
输送线：用于输送工件定位机构，该输送线上设置有至少1个以上的打磨工位，该输送线对应每个打磨工位处对称设置有工件定位气缸，该工件定位气缸的伸缩端与定位孔相对应，且所述输送线上对应每个打磨工位设置有工件到位传感器，且所述输送线两侧对应打磨工位设置有吸尘设备；
上料机构：接设在输送线的起始端，该上料机构包括上料架、升降滑接在上料架内的上料板、辅助将上料板上的工件定位机构推送到输送线上的推送气缸，所述上料架内设置有上料升降气缸，该上料升降气缸的伸缩端与上料板连接，且该推送气缸设置在与输送线齐平的上料架内，该推送气缸的伸缩端接有推送板；
下料机构：接设在输送线的终端，该下料机构包括下料架、升降滑接在下料架内的下料板、下料升降气缸，所述下料升降气缸的伸缩端与下料板连接；
打磨机构，对应每个打磨工位设置，该打磨机构包括打磨头组，将打磨头组传动到每个打磨工位的机械臂，其中，所述打磨头组包括ASK打磨头、ACF法兰，所述ASK打磨头与ACF法兰座通过法兰连接，所述机械臂上设有机械臂控制器，该机械臂控制器的传动末端铰接有连接座，该连接座上固定有第六电机，且该第六电机的输出端通过ACF法兰与ASK打磨头主浮动连接；
换砂纸机构：所述换砂纸机构对应每个打磨机构设置，该换砂纸机构包括换砂机架、设置在换砂机架上的揭废砂组和新砂组，该换砂机架对应揭废砂组旁开有废砂通道口，该换砂机架上对应新砂组处设置有物料检测传感器，该物料检测传感器与ACF法兰连接；
机器臂控制柜：用于控制机械臂运作，该机械臂控制柜与机械臂控制器连接；
电控柜：用于给各个机构、组件提供电力；
防尘罩：用于隔离打磨时产生的粉尘，该防尘罩将输送线、打磨机构、换砂纸机构、机械臂控制柜、电控柜罩设在内。
2.根据权利要求1所述的一种自动化打磨装置，其特征在于，所述输送线包括输送架以及绕设在输送架上的输送带，且该输送线与上料机构、下料机构之间均设置有辅助工件定位机构输送的辅送轮。
3.根据权利要求1或2所述的一种自动化打磨装置，其特征在于，所述机械臂包括底座、上关节和下关节，其中，所述底座上旋转设置有电机座，该电机座通过第一电机与底座旋转连接，所述下关节的底端通过第二电机与电机座铰接，该下关节的顶端通过第三电机与上关节铰接，所述上关节的通过第四电机与连接座铰接，该上关节上还接设有可使上关节自旋转的第五电机，所述机械臂控制器分别与第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机连接。
4.根据权利要求3所述的一种自动化打磨装置，其特征在于，所述揭废砂组包括揭砂固定座、揭砂气缸、上揭砂夹块、下揭砂夹片，其中，所述揭砂固定座固定在换砂机架上，所述下揭砂片固定在揭砂固定架的一侧，所述揭砂气缸通过气缸座固定在揭砂固定座的另一侧，该揭砂气缸的伸缩端连接上揭砂夹块，且上揭砂夹块与下揭砂夹片对称设置，该下揭砂夹片的竖截面呈楔形；所述新砂组包括砂纸架，砂纸放置在砂纸架内；所述换砂机架内对应废砂通道口设有斜滑道，该斜滑道底部接有废砂纸收集箱。
5.一种自动化打磨系统，其特征在于，包括PLC控制模块、机械臂控制模块和柔性力控模块，其中：
所述柔性力控模块包括ACF控制器、力控反馈基板、ACF法兰、ASK打磨头，该ASK打磨头通过力控反馈基板与ACF控制器连接，由此将ASK打磨头采集到当前砂纸与工件之间的接触力的数据信息通过力控反馈基板进行数据分析并传送给ACF控制器，ACF控制器与ACF法兰连接，并将相应的控制指令控制ACF法兰伸缩来保持ASK打磨头与砂纸之间的接触力的平衡；
所述机械臂控制模块包括机械臂控制器、模拟量输入输出基板、机械臂数据传输基板，所述工件到位传感器通过机械臂数据传输基板与机械臂控制器连接，当工件在打磨工位定位时，工件到位传感器感应到工件并与机械臂控制器联系，该机械臂控制器控制第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机运作带动打磨头组到打磨工位，该机械臂控制器通过模拟量输入输出基板与ACF控制器连接来获取当前ASK打磨头的状态，所述机械臂与第六电机连接来控制第六电机运作进行打磨工作，所述机械臂控制器与机械臂控制柜连接；
所述PLC控制模块包括PLC控制器、PLC数据传输基板，所述机械臂控制器、ACF控制器均通过PLC数据传输基板与PLC控制器连接。
6.根据权利要求5所述的一种自动化打磨系统，其特征在于，所述PLC控制器还与物料检测传感器连接。
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