CN108907948B - 一种发动机缸盖机器人自动修毛刺工作站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机缸盖机器人自动修毛刺工作站，属于修毛刺技术领域。该修毛刺工作站包括机器人、用于控制机器人工作的控制系统、顶升定位装置、缸盖抓手组件和修毛刺工具组件；本机器人自动修毛刺工作站采用机器人抓取工件进行修毛刺的工作方式，自动辊道输送系统上的缸盖来料到达机器人抓取点后通过顶升定位装置顶升定位实现精确定位，机器人将缸盖抓取进行修毛刺，修毛刺的同时对工件进行冲洗确保工件的清洁度。通过本机器人自动修毛刺工作站可以取代人工手动修毛刺的操作内容，提高了生产线的自动化、智能化、信息化水平，提高了生产效率和产品质量。

Description

一种发动机缸盖机器人自动修毛刺工作站

技术领域

本发明属于修毛刺技术领域，具体涉及一种发动机缸盖机器人自动修毛刺工作站。

背景技术

目前发动机缸盖生产线的修毛工作只有极少部分可以通过加工中心进行去除，主要还是依靠人工手动修毛刺。加工中心修毛刺占用设备加工节拍，影响整线加工节拍和效率。人工手动去毛刺效率低且毛刺去除质量难以保证。在铝合金缸盖生产时，修毛刺过程中需防止加工产生的毛刺屑污染工件清洁度。因此如何克服现有技术的不足是目前修毛刺技术领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种发动机缸盖机器人自动修毛刺工作站，该工作站使用机器人自动修毛刺，可以避免修毛刺工作对加工中心设备的节拍影响，同时通过取代人工修毛刺，不仅可以提高修毛刺工作效率和质量，还可以减少车间生产人力成本，提升了生产线信息化和智能化水平。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种发动机缸盖机器人自动修毛刺工作站，包括机器人和用于控制机器人工作的控制系统，还包括顶升定位装置、缸盖抓手组件和修毛刺工具组件；

在机器人的侧边设有顶升定位装置，所述的顶升定位装置包括顶升气缸、多根垂直设置的导向杆、气缸安装板和升降板；导向杆外套有直线轴承，直线轴承安装在气缸安装板四周的通孔中；

顶升气缸的缸体与气缸安装板固定连接，顶升气缸活塞杆的顶端连接有升降板；还包括与升降板固定连接的定位销和垫块；定位销位于升降板前方的两侧，垫块位于升降板后方的两侧；

缸盖抓手组件包括抓手基座、涨紧定位销、粗导向销和工件感应器；

抓手基座的顶部与机器人的手臂固定连接；抓手基座的底面上固定连接有涨紧定位销和粗导向销；粗导向销位于抓手基座底面的两对角处，涨紧定位销位于抓手基座底面的另外两对角处；抓手基座上还安装有工件感应器；

修毛刺工具组件设计布局在机器人的前方，包括支架、盘刷、旋转锉、笔刷、第一电动主轴、浮动主轴和第二电动主轴；

第一电动主轴的动力输出端与盘刷的远离刷毛面固定连接；第二电动主轴的动力输出端与笔刷的笔杆端固定连接；浮动主轴动力输出端与旋转锉的锉杆端固定连接；第一电动主轴、浮动主轴和第二电动主轴均固定在支架上。

进一步，优选的是，所述的定位销有多个，形状为圆柱形或菱柱形。

进一步，优选的是，修毛刺工具组件还包括毛刺液水箱和毛刺液喷嘴，毛刺液喷嘴与毛刺液水箱相连，且毛刺液喷嘴固定在支架上。

进一步，优选的是，浮动主轴位于支架上部的中间位置，第一电动主轴设在浮动主轴的左下方，第二电动主轴设在浮动主轴的右下方，且第一电动主轴、浮动主轴和第二电动主轴的轴向均呈水平；毛刺液喷嘴设在第一电动主轴的上方。

进一步，优选的是，顶升定位装置的一侧或两侧设有自动辊道输送系统。

进一步，优选的是，发动机缸盖机器人自动修毛刺工作站包括两个机器人，一个顶升定位装置，两个缸盖抓手组件和两个修毛刺工具组件。

进一步，优选的是，控制系统与顶升气缸相连，用于控制顶升气缸的升降；控制系统还分别与工件感应器、涨紧定位销、机器人、第一电动主轴、浮动主轴、第二电动主轴相连，用于当工件感应器感应缸盖抓手组件上无缸盖时，涨紧定位销收缩；还用于控制第一电动主轴、浮动主轴、第二电动主轴和机器人，通过盘刷、旋转锉和笔刷来对缸盖修毛刺。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

本发明机器人自动修毛刺工作站采用机器人抓着缸盖零件，移动到打磨支架上固定的打磨工具上去修毛刺，可以通过提高机器人速度及打磨主轴转速等，提升打磨效率，打磨节拍具有提升潜力。本发明发动机缸盖机器人自动修毛刺工作站采用湿式加工方式，可以避免修毛刺产生的毛刺屑污染工件清洁度。

利用仿真技术对2台机器人运行轨迹进行三维建模并模拟仿真，检查机器人与其他设备是否有干涉或是否有死角。

缸盖抓手组件设计紧凑且将缸盖五个面暴露在外，保证了夹取一次缸盖可以打磨足够多的面。

缸盖抓手组件可采用日本进口定位涨紧销做为夹具，具有轻量化，紧凑化，高能力特点。内部采用倍力机构实现强劲的涨紧力与夹紧力，即使气压突然切断为零，也能通过斜楔机构与内置弹簧行程安全自锁，保证缸盖在去毛刺打磨时不会因突然断气，导致缸盖夹不紧而掉落。

修毛刺工具组件中盘刷、笔刷等经过反复测试、试验，优选加入了金刚石磨料，加入金刚石磨料的打磨工具磨削性能更强，提高了打磨效率和打磨工具的寿命。

本发明机器人自动修毛刺工作站每年可为车间节约6名劳动力成本，2年即可回收设备投入成本，不仅可以避免人工操作时出现的漏工序的情况，还能提高修毛刺产品质量，保证产品一致性，并大幅度提升生产线的自动化、信息化和智能化水。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明发动机缸盖机器人自动修毛刺工作站俯视图；

图2为本发明发动机缸盖机器人自动修毛刺工作站的主视局部示意图；

图3为本发明的顶升定位装置的结构示意图；

图4为本发明的顶升定位装置的俯视图；

图5为本发明的缸盖抓手组件的结构示意图；

图6为本发明的缸盖抓手组件的主视图；

图7为本发明的修毛刺工具组件主视图；

图8为本发明的修毛刺工具组件俯视图；

图9为本发明控制结构示意图；

图1-9中标注为：1、机器人；2、顶升定位装置；3、缸盖抓手组件；4、修毛刺工具组件；5、顶升气缸；6、导向杆；7、气缸安装板；8、升降板；9、菱柱形定位销；10、圆柱形定位销；11、垫块；12、抓手基座；13、涨紧定位销；14、粗导向销；15、工件感应器；16、支架；17、盘刷；18、旋转锉；19、笔刷；20、第一电动主轴；21、浮动主轴；22、第二电动主轴；23、毛刺液水箱；24、毛刺液喷嘴；25、自动辊道输送系统；箭头方向为信号走向。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中涉及到的相关模块及其实现的功能是在改进后的硬件及其构成的装置、器件或系统上搭载现有技术中常规的计算机软件程序或有关协议就可实现，并非是对现有技术中的计算机软件程序或有关协议进行改进。例如，改进后的计算机硬件系统依然可以通过装载现有的软件操作系统来实现该硬件系统的特定功能。因此，可以理解的是，本发明的创新之处在于对现有技术中硬件模块的改进及其连接组合关系，而非仅仅是对硬件模块中为实现有关功能而搭载的软件或协议的改进。

本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中提到的相关模块是用于执行本申请中所述操作、方法、流程中的步骤、措施、方案中的一项或多项的硬件设备。所述硬件设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以采用通用计算机中的已知设备或已知的其他硬件设备。所述通用计算机有存储在其内的程序选择性地激活或重构。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

如图1~9所示，一种发动机缸盖机器人自动修毛刺工作站，包括机器人1和用于控制机器人1工作的控制系统，还包括顶升定位装置2、缸盖抓手组件3和修毛刺工具组件4；

在机器人1的侧边设有顶升定位装置2，所述的顶升定位装置2包括顶升气缸5、多根垂直设置的导向杆6、气缸安装板7和升降板8；导向杆6外套有直线轴承，直线轴承安装在气缸安装板7四周的通孔中；

顶升气缸5的缸体与气缸安装板7固定连接，顶升气缸5活塞杆的顶端连接有升降板8；还包括与升降板8固定连接的定位销和垫块11；定位销位于升降板8前方的两侧，垫块11位于升降板8后方的两侧；

缸盖抓手组件3包括抓手基座12、涨紧定位销13、粗导向销14和工件感应器15；

抓手基座12的顶部与机器人1的手臂固定连接；抓手基座12的底面上固定连接有涨紧定位销13和粗导向销14；粗导向销14位于抓手基座12底面的两对角处，涨紧定位销13位于抓手基座12底面的另外两对角处；抓手基座12上还安装有工件感应器15；

修毛刺工具组件4设在机器人1的前方，包括支架16、盘刷17、旋转锉18、笔刷19、第一电动主轴20、浮动主轴21和第二电动主轴22；

第一电动主轴20的动力输出端与盘刷17的远离刷毛面固定连接；第二电动主轴22的动力输出端与笔刷19的笔杆端固定连接；浮动主轴21动力输出端与旋转锉18的锉杆端固定连接；第一电动主轴20、浮动主轴21和第二电动主轴22均固定在支架上。

优选实施方案，所述的定位销有多个，形状为圆柱形或菱柱形。如图4和图5所示，定位销优选包括圆柱形定位销10和菱柱形定位销9一起使用。

优选实施方案，修毛刺工具组件4还包括毛刺液水箱23和毛刺液喷嘴24，毛刺液喷嘴24与毛刺液水箱23相连，且毛刺液喷嘴24固定在支架16上，如图8所示。

优选实施方案，浮动主轴21位于支架上部的中间位置，第一电动主轴20设在浮动主轴21的左下方，第二电动主轴22设在浮动主轴21的右下方，且第一电动主轴20、浮动主轴21和第二电动主轴22的轴向均呈水平；毛刺液喷嘴24设在第一电动主轴20的上方。

优选实施方案，顶升定位装置2的一侧或两侧设有来料运输带25，如图2所示，顶升定位装置2的两侧均设有自动辊道输送系统25。

优选实施方案，发动机缸盖机器人自动修毛刺工作站包括两个机器人1，一个顶升定位装置2，两个缸盖抓手组件3和两个修毛刺工具组件4。

优选实施方案，控制系统与顶升气缸5相连，用于控制顶升气缸5的升降；控制系统还分别与工件感应器15、涨紧定位销13、机器人1、第一电动主轴20、浮动主轴21、第二电动主轴22相连，用于当工件感应器15感应缸盖抓手组件3上无缸盖时，涨紧定位销13收缩；还用于控制第一电动主轴20、浮动主轴21、第二电动主轴22和机器人1，通过盘刷17、旋转锉18和笔刷19来对缸盖修毛刺。

自动辊道输送系统上运来的缸盖到达顶升定位装置上后，顶升气缸抬起，定位销进入缸盖对缸盖进行定位，当顶升气缸到行程后停止动作，等待机器人来抓取工件。抓手取件前，通过工件感应器感应缸盖抓手组件上是否还有缸盖未卸下，确认无缸盖后，涨紧定位销收缩，通过机器人移动到取件位置开始执行取件动作，抓取工件时，缸盖抓手组件首先通过粗导向销导向定位，当涨紧定位销进入到缸盖上的定位孔后涨紧，实现对工件的精确定位和压紧。

缸盖脱离辊道后，则会落在垫块上。

盘刷、笔刷和旋转锉安装在固定的主轴上，主轴转速可调整控制。盘刷用于修大面和一些搭子面的毛刺，选用大直径的盘刷可以大大提高修毛刺工作效率和修毛刺质量；笔刷用于修孔口毛刺；旋转锉用于修毛坯轮廓边上的毛刺，由于铸造和加工定位的原因毛坯轮廓边位置存在一定的变差，安装旋转锉的主轴选用浮动主轴，能有效避免因为毛坯轮廓边位置变差导致修毛刺工具受力过大折断或者划伤工件。

本发明机器人修毛刺工作站工作时，机器人抓着工件首先在旋转锉上根据毛坯外形编制轨迹路线，对工件毛坯轮廓、铸造水孔及回油孔孔口进行修毛刺。然后在笔刷和盘刷上对加工孔孔口和加工面进行修毛刺。本发明所修工件为铝合金缸盖，在进行大面修毛刺时毛刺切屑较多，为了避免毛刺切屑粘在工件上影响工件清洁度，在盘刷上方增加一个毛刺液喷嘴，在修毛刺时通过毛刺液水箱供给毛刺液对打磨部位进行喷淋毛刺液冲掉毛刺切屑。机器人完成修毛刺工作后将工件放至工作站下料位置，工件流向下道工序继续加工。

本发明中定位销，用于缸盖来料精确定位，便于机器人抓取；顶升气缸，用于缸盖来料的抬起顶升到达机器人抓取高度。导向杆，用于缸盖来料顶升过程的导向。

定位涨紧销，实现了缸盖定位组件与缸盖的精确定位和夹紧，同时通过产品共性进行设计，实现了多品种缸盖的共用。

为了减少修毛刺干涉和提高系统稳定性，本缸盖抓手组件进行了紧凑化、轻量化设计，且将缸盖五个面暴露在外，保证了夹取一次缸盖可以修足够多的面的毛刺。

修毛刺时，可通过提高机器人速度及第一电动主轴、浮动主轴和第二电动主轴的转速等，提升修毛刺效率，同时，本发明通过安装不同修毛刺工具提升修毛刺柔性。

电动主轴和浮动主轴、盘刷、笔刷和旋转锉的组合，可满足在一个修毛刺工作站内完工面修毛刺、孔口修毛刺和毛坯轮廓修毛刺等多工艺内容的要求。

以上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。本行业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效物界定。

Claims (4)

1.一种发动机缸盖机器人自动修毛刺工作站，包括机器人（1）和用于控制机器人（1）工作的控制系统，其特征在于，还包括顶升定位装置（2）、缸盖抓手组件（3）和修毛刺工具组件（4）；

在机器人（1）的侧边设有顶升定位装置（2），所述的顶升定位装置（2）包括顶升气缸（5）、多根垂直设置的导向杆（6）、气缸安装板（7）和升降板（8）；导向杆（6）外套有直线轴承，直线轴承安装在气缸安装板（7）四周的通孔中；

顶升气缸（5）的缸体与气缸安装板（7）固定连接，顶升气缸（5）活塞杆的顶端连接有升降板（8）；还包括与升降板（8）固定连接的定位销和垫块（11）；定位销位于升降板（8）前方的两侧，垫块（11）位于升降板（8）后方的两侧；

缸盖抓手组件（3）包括抓手基座（12）、涨紧定位销（13）、粗导向销（14）和工件感应器（15）；抓手基座（12）的顶部与机器人（1）的手臂固定连接；抓手基座（12）的底面上固定连接有涨紧定位销（13）和粗导向销（14）；粗导向销（14）位于抓手基座（12）底面的两对角处，涨紧定位销（13）位于抓手基座（12）底面的另外两对角处；抓手基座（12）上还安装有工件感应器（15）；

修毛刺工具组件（4）设在机器人（1）的前方，包括支架（16）、盘刷（17）、旋转锉（18）、笔刷（19）、第一电动主轴（20）、浮动主轴（21）和第二电动主轴（22）；第一电动主轴（20）的动力输出端与盘刷（17）的远离刷毛面固定连接；第二电动主轴（22）的动力输出端与笔刷（19）的笔杆端固定连接；浮动主轴（21）动力输出端与旋转锉（18）的锉杆端固定连接；第一电动主轴（20）、浮动主轴（21）和第二电动主轴（22）均固定在支架上；

修毛刺工具组件（4）还包括毛刺液水箱（23）和毛刺液喷嘴（24），毛刺液喷嘴（24）与毛刺液水箱（23）相连，且毛刺液喷嘴（24）固定在支架（16）上；顶升定位装置（2）的一侧或两侧设有自动辊道输送系统（25）；

控制系统与顶升气缸（5）相连，用于控制顶升气缸的升降；控制系统还分别与工件感应器（15）、涨紧定位销（13）、机器人（1）、第一电动主轴（20）、浮动主轴（21）、第二电动主轴（22）相连，用于当工件感应器（15）感应缸盖抓手组件（3）上无缸盖时，涨紧定位销（13）收缩；还用于控制第一电动主轴（20）、浮动主轴（21）、第二电动主轴（22）和机器人（1），通过盘刷（17）、旋转锉（18）和笔刷（19）来对缸盖修毛刺；

修毛刺工作站工作时，首先在旋转锉（18）上对工件毛坯轮廓、铸造水孔及回油孔孔口进行修毛刺，然后在笔刷（19）和盘刷（17）上对加工孔孔口和加工面进行修毛刺，在修毛刺时通过毛刺液水箱（23）和毛刺液喷嘴（24）供给毛刺液对打磨部位进行喷淋冲掉毛刺切屑。

2.根据权利要求1所述的发动机缸盖机器人自动修毛刺工作站，其特征在于，所述的定位销有多个，形状为圆柱形或菱柱形。

3.根据权利要求1所述的发动机缸盖机器人自动修毛刺工作站，其特征在于，浮动主轴（21）位于支架上部的中间位置，第一电动主轴（20）设在浮动主轴（21）的左下方，第二电动主轴（22）设在浮动主轴（21）的右下方，且第一电动主轴（20）、浮动主轴（21）和第二电动主轴（22）的轴向均呈水平；毛刺液喷嘴（24）设在第一电动主轴（20）的上方。

4.根据权利要求1所述的发动机缸盖机器人自动修毛刺工作站，其特征在于，发动机缸盖机器人自动修毛刺工作站包括两个机器人（1），一个顶升定位装置（2），两个缸盖抓手组件（3）和两个修毛刺工具组件（4）。

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