CN108972264A - 用于车门框磨抛的机器人智能磨抛系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于车门框磨抛的机器人智能磨抛系统，包含单元底座(600)、车门框夹具(200)、磨抛机器人(300)、磨抛装置以及砂纸更换装置(500)；所述磨抛机器人(300)与砂纸更换装置(500)均紧固安装在单元底座(600)上，车门框夹具(200)固定安装或可拆卸安装在单元底座(600)上；所述磨抛装置安装在磨抛机器人(300)上，磨抛机器人(300)能够驱动磨抛装置在车门框夹具(200)与砂纸更换装置(500)之间运动。通过本发明可以实现车门框焊缝打磨的全自动化与智能化；自动更换砂纸可以提升整个汽车零部件生产流水线的使用效率与自动化水平，减少人工成本。

Description

用于车门框磨抛的机器人智能磨抛系统

技术领域

本发明涉及自动化领域、磨抛设备领域，具体地，涉及用于车门框磨抛的机器人智能磨抛系统。

背景技术

在当前工业自动化领域，汽车零部件生产自动化水平逐渐提高，对于零部件的质量要求越来越高。汽车车门框机器人弧焊之后，焊缝的打磨逐渐开始由人工打磨转变为机器人自动化打磨，但在当前的自动化打磨工位中，工件夹具普遍沿用焊接夹具，而打磨工具主要还是气动角磨机和气动抛光机。焊接夹具定位精度达不到打磨抛光的要求，而且磨抛过程中打磨力、打磨转速等打磨工艺参数难以控制，从而导致打磨质量难以保证；由于工艺参数难以实时调整，导致砂纸耗损大，需频繁更换砂纸，每片砂纸智能打磨2-3个车门框；普通的角磨机抛光机无法自动更换砂纸，需要人工频繁进行砂纸更换；普通的角磨机抛光机无法实现位移补偿，对机器人打磨轨迹及整个装夹定位精度要求很高；车门生产线产品种类较多，普通夹具无法满足多样化需求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于车门框磨抛的机器人智能磨抛系统。

根据本发明提供的用于车门框磨抛的机器人智能磨抛系统，包含单元底座、车门框夹具、磨抛机器人、磨抛装置以及砂纸更换装置；

所述磨抛机器人与砂纸更换装置均紧固安装在单元底座上，车门框夹具固定安装或可拆卸安装在单元底座上；

所述磨抛装置安装在磨抛机器人上，磨抛机器人能够驱动磨抛装置在车门框夹具与砂纸更换装置之间运动。

优选地，还包含单元房，单元房与单元底座紧固连接后在内部形成容纳空间；

所述车门框夹具、磨抛机器人、磨抛装置以及砂纸更换装置均安装在容纳空间中。

优选地，还包含控制系统，车门框夹具、磨抛机器人、磨抛装置以及砂纸更换装置均连接到控制系统上；

所述控制系统位于容纳空间之外。

优选地，所述车门框夹具包含小车组件与夹具组件；

夹具组件包含夹具框架与夹紧结构；所述夹紧结构包含夹爪、夹紧气缸以及气缸支架，夹爪与夹紧气缸均安装在气缸支架上。

优选地，所述夹具框架包含夹具龙门架，夹具龙门架包含紧固相连的横梁与立柱，多个夹紧结构安装在横梁和/或立柱上的安装支架上；

安装在横梁上的夹紧结构形成适应夹紧结构，安装在立柱上的夹紧结构形成定宽夹紧结构；所述适应夹紧结构还包含伸缩气缸。

优选地，所述磨抛装置包含双磨抛装置；

所述双磨抛装置包含驱动装置、固定机架、执行装置以及传动装置；所述驱动装置与传动装置均紧固安装在固定机架上，所述执行装置与传动装置相连；

所述传动装置包含偏心机构和/或非偏心机构。

优选地，所述固定机架包含安装板与罩壳，安装板与罩壳紧固连接并在内部形成传动空间，传动装置的整体或部分安装在容物空间中；

所述驱动装置包含安装在安装板上的伺服电机与柔性力控装置，所述柔性力控装置连接至控制系统上。

优选地，所述砂纸更换装置包含整体框架、砂纸料框以及撕砂纸机构，砂纸料框与撕砂纸机构均安装在整体框架上；

多个砂纸料框中包含有第一砂纸料框与第二砂纸料框，第一砂纸料框、第二砂纸料框分别位于撕砂纸机构的两侧。

优选地，所述单元底座包含车门框夹具固定组件，所述车门框夹具固定组件包含导轨、销套、助力气缸以及压紧气缸；车门框夹具上设置有与销套相匹配的定位销。

优选地，单元底座还包含第一底座、第二底座以及调平地脚；砂纸更换装置、磨抛机器人分别安装在第一底座、第二底座上；

以下任一个或任多个位置上设置有限位开关：

--单元底座；

--车门框夹具；

--磨抛机器人；

--磨抛装置；

--砂纸更换装置。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、通过本发明可以实现车门框焊缝打磨的全自动化与智能化；

2、本发明的自动更换砂纸可以提升整个汽车零部件生产流水线的使用效率与自动化水平，减少人工成本；

3、本发明可以大幅提高砂纸的使用寿命，提高设备的投入产出比，将每片砂纸打磨车门框数量由2-3个/片提升为5-6个/片；

4、本发明工艺参数实时监控并可实时更新，工艺参数更改方便，能适应车门框流水线不同车门变更对工艺快速变更的需求；

5、本发明可以快速更换夹具，可以适应车门框产品多样化的需求，减少硬件成本的投入；

6、本发明可以实现打磨抛光两道工序合二为一，大大提高生产效率；

7、本发明可实现打磨力方向上的位移补偿，能降低打磨工位对上一道焊接工序的技术要求，并降低对车门框定位安装精度，有利于降低上道工序的硬件投入。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为容纳空间中各部件分布立体图；

图2为本发明整体结构立体图；

图3为车门框夹具立体图；

图4为砂纸更换装置立体图；

图5为单元底座立体图；

图6为双磨抛装置立体图；

图7为双磨抛装置装配示意图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。

如图1所示，本发明提供的用于车门框磨抛的机器人智能磨抛系统，包含单元底座600、车门框夹具200、磨抛机器人300、磨抛装置以及砂纸更换装置500。所述磨抛机器人300与砂纸更换装置500均紧固安装在单元底座600上，车门框夹具200固定安装或可拆卸安装在单元底座600上；所述磨抛装置安装在磨抛机器人300上，磨抛机器人300能够驱动磨抛装置在车门框夹具200与砂纸更换装置500之间运动。实施例中，所述磨抛装置包含双磨抛装置400。如图2所示，还包含单元房700，单元房700与单元底座600紧固连接后在内部形成容纳空间，所述车门框夹具200、磨抛机器人300、磨抛装置以及砂纸更换装置500均安装在容纳空间中。另外，还包含控制系统100，车门框夹具200、磨抛机器人300、磨抛装置以及砂纸更换装置500均连接到控制系统100上；所述控制系统100位于容纳空间之外。

如图3所示，车门框夹具200包含小车组件1与夹具组件2；夹具组件2包含夹具框架与夹紧结构；所述夹紧结构包含夹爪16、夹紧气缸17以及气缸支架18，夹爪16与夹紧气缸17均安装在气缸支架18上。优选地，所述夹具框架包含夹具龙门架19，夹具龙门架19包含紧固相连的横梁与立柱，多个夹紧结构安装在横梁和/或立柱上的安装支架上。其中，安装在横梁上的夹紧结构形成适应夹紧结构20，安装在立柱上的夹紧结构形成定宽夹紧结构21。所述适应夹紧结构20还包含伸缩气缸22。优选地，多个夹爪16中包含有活动夹爪和/或固定夹爪，所述活动夹爪与夹紧气缸17相连，通过夹紧气缸17控制活动夹爪进行车门的固定或松开，通过伸缩气缸22来控制适应夹紧结构20的高度。活动夹爪和/或固定夹爪上设置有仿形面，所述仿形面位于活动夹爪和/或固定夹爪沿长度延伸方向上的末端端面上。此外小车组件1上还设置有定位销23。

如图4所示，所述砂纸更换装置500包含整体框架3、砂纸料框以及撕砂纸机构5，砂纸料框与撕砂纸机构5均安装在整体框架3上。多个砂纸料框中包含有第一砂纸料框4与第二砂纸料框6，第一砂纸料框4、第二砂纸料框6分别位于撕砂纸机构5的两侧。

如图5所示，所述单元底座600包含车门框夹具固定组件，所述车门框夹具固定组件包含导轨8、销套9、助力气缸11以及压紧气缸12；车门框夹具200所述销套9与车门框夹具200上的定位销23相匹配。单元底座600还包含第一底座7、第二底座13以及调平地脚14；砂纸更换装置500、磨抛机器人300分别安装在第一底座7、第二底座13上。以下任一个或任多个位置上设置有限位开关10：单元底座600；车门框夹具200；磨抛机器人300；双磨抛装置400；砂纸更换装置500。通过限位开关10的设置，有助于对各个部件进行定位，进而获得例如判断被加工车门是否到位、判断车门框夹具200是否得到有效固定，判断更换砂纸时双磨抛装置400是否到达砂纸更换装置500的设定位置等功能。

如图6、图7所示，所述双磨抛装置400包含驱动装置24、固定机架25、执行装置26以及传动装置27；所述驱动装置24与传动装置27均紧固安装在固定机架25上，所述执行装置26与传动装置27相连；所述传动装置27包含偏心机构28和/或非偏心机构29。所述固定机架25包含安装板30与罩壳31，安装板30与罩壳31紧固连接并在内部形成传动空间，传动装置27的整体或部分安装在容物空间中，所述驱动装置24包含安装在安装板30上的伺服电机32与柔性力控装置33，所述柔性力控装置33连接至控制系统100上。优选地，所述传动装置27包含同步带与带轮结构，偏心机构28包含偏心轴与第一从动带轮，非偏心机构29包含非偏心轴与第二从动带轮，伺服电机32与主动轮相连，通过同步带带动第一从动带轮与第二从动带轮转动，进而驱动执行装置26转动；优选地，所述固定机架25上还可以设置防尘圈、吹气接头以及隔音棉，防尘圈与吹气接头可以避免灰尘进入，提高同步带及带轮的使用寿命，其中防尘圈还能够减小振动，隔音棉能够减小同步带高速运动产生的噪音，可以将噪音控制在70dB以下，符合国家标准。执行装置26可以是例如砂纸托盘、百叶轮、砂轮等结构，实现打磨工具的多样化。

优选实施方式：

如图1至图5所示，本发明主要由控制系统100、车门框夹具200、磨抛机器人300、双磨抛装置400、砂纸更换装置500、单元底座600、单元房700七大部分构成。控制系统100、单元底座600、单元房700通过地脚螺栓固定在地面上，磨抛机器人300、砂纸更换装置500通过螺钉固定在单元底座600上，车门框夹具200通过定位销23与单元底座600定位，并通过气缸固定，方便更换，双磨抛装置400则通过螺钉安装在磨抛机器人300六轴末端。双磨抛装置400与砂纸更换装置500联动实现砂纸自动更换，车门框夹具200通过与上料机器人联动实现车门框自动上下料，通过控制系统100与车门框夹具200、磨抛机器人300、双磨抛装置400、砂纸更换装置500的通讯，实现磨抛过程及磨抛工艺参数的自动控制。

其中，车门框夹具200主要由小车组件1与夹具组件2组成，夹具组件2可以根据不同的车门框设计成不同的形式，而小车组件1则可以方便快捷的更换夹具，适应产品多样化的需要。

砂纸更换装置500主要由整体框架3、第一砂纸料框4、撕砂纸机构5、第二砂纸料框6组成，整体框架3使用铝型材作为框架，结构简单大方，使用两个砂纸料框以适应打磨抛光不同的工艺要求。

单元底座600主要包含第一底座7、导轨8、销套9、限位开关10、助力气缸11、压紧气缸12、第二底座13、调平地脚14等，其中第一底座7、第二底座13分别用来固定砂纸更换装置500和磨抛机器人300，导轨8,、销套9作用是精确定位车门框夹具200的位置，保证工件打磨时的一致性，助力气缸11则是为了方便更换夹具，压紧气缸12起固定车门框夹具200的作用，避免打磨过程中由于车门晃动对磨抛质量的影响，调平地脚14的作用则是调整底座水平，避免地面不平带来的不利影响。

控制系统100和双磨抛装置400组成一个柔性磨抛系统，通过控制系统100控制ACF输出力的大小并实时反馈当前ACF的伸缩量，一方面可以控制打磨工艺参数力的大小，另一方面可以实时判断焊缝高度以调整磨抛策略。通过控制系统100控制电机变频器，即控制电机转速，对不同的磨抛工况作出不同的判断，选择最佳转速，保证磨抛质量。

通过柔性控制系统100、车门框夹具200、磨抛机器人300、双磨抛装置400、砂纸更换装置500组成一个智能焊缝打磨系统，控制系统100通过与机器人控制柜相连接，保证所有的控制都有机器人来控制，从而保证整个磨抛过程中的工艺法向力、工艺转速、工艺线速度等工艺参数可控可调整，保证打磨过程中的工艺法向力与转速的稳定，从而保证打磨质量稳定。通过机器人实时监控并实现双磨抛装置400与砂纸更换装置500的联动实现刀具的自动更换。磨抛完成后，控制系统100控制夹具动作配合下料机器人即可完成车门框工件的自动上下料，提升整个车门框焊缝打磨系统的自动化与智能化。

本发明能实现整个设备的机电一体化控制，能实现打磨力、转速等打磨工艺参数可控可调整从而保证打磨质量优异且稳定；通过检测柔性力控装置33(ACF)伸缩量实时的调整对应的打磨工艺参数，保证砂纸消耗稳定，提升砂纸的使用寿命；通过与自动换砂纸机的配合，可以实现自动更换砂纸，提升整个打磨装备的自动化水平；通过ACF的自动伸缩可以实现打磨法向力方向上的位移补偿，能自动适应焊缝及母材的公差变化，大大降低机器人轨迹调试难度，提升整个设备的智能化水平；通过本发明可以很好弥补普通打磨抛光设备的不足，大大提升车门框焊缝打磨抛光的自动化与智能化。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种用于车门框磨抛的机器人智能磨抛系统，其特征在于，包含单元底座(600)、车门框夹具(200)、磨抛机器人(300)、磨抛装置以及砂纸更换装置(500)；

所述磨抛机器人(300)与砂纸更换装置(500)均紧固安装在单元底座(600)上，车门框夹具(200)固定安装或可拆卸安装在单元底座(600)上；

所述磨抛装置安装在磨抛机器人(300)上，磨抛机器人(300)能够驱动磨抛装置在车门框夹具(200)与砂纸更换装置(500)之间运动。

2.根据权利要求1所述的用于车门框磨抛的机器人智能磨抛系统，其特征在于，还包含单元房(700)，单元房(700)与单元底座(600)紧固连接后在内部形成容纳空间；

所述车门框夹具(200)、磨抛机器人(300)、磨抛装置以及砂纸更换装置(500)均安装在容纳空间中。

3.根据权利要求2所述的用于车门框磨抛的机器人智能磨抛系统，其特征在于，还包含控制系统(100)，车门框夹具(200)、磨抛机器人(300)、磨抛装置以及砂纸更换装置(500)均连接到控制系统(100)上；

所述控制系统(100)位于容纳空间之外。

4.根据权利要求3所述的用于车门框磨抛的机器人智能磨抛系统，其特征在于，所述车门框夹具(200)包含小车组件(1)与夹具组件(2)；

夹具组件(2)包含夹具框架与夹紧结构；所述夹紧结构包含夹爪(16)、夹紧气缸(17)以及气缸支架(18)，夹爪(16)与夹紧气缸(17)均安装在气缸支架(18)上。

5.根据权利要求4所述的用于车门框磨抛的机器人智能磨抛系统，其特征在于，所述夹具框架包含夹具龙门架(19)，夹具龙门架(19)包含紧固相连的横梁与立柱，多个夹紧结构安装在横梁和/或立柱上的安装支架上；

安装在横梁上的夹紧结构形成适应夹紧结构(20)，安装在立柱上的夹紧结构形成定宽夹紧结构(21)；所述适应夹紧结构(20)还包含伸缩气缸(22)。

6.根据权利要求3所述的用于车门框磨抛的机器人智能磨抛系统，其特征在于，所述磨抛装置包含双磨抛装置(400)；

所述双磨抛装置(400)包含驱动装置(24)、固定机架(25)、执行装置(26)以及传动装置(27)；所述驱动装置(24)与传动装置(27)均紧固安装在固定机架(25)上，所述执行装置(26)与传动装置(27)相连；

所述传动装置(27)包含偏心机构(28)和/或非偏心机构(29)。

7.根据权利要求6所述的用于车门框磨抛的机器人智能磨抛系统，其特征在于，所述固定机架(25)包含安装板(30)与罩壳(31)，安装板(30)与罩壳(31)紧固连接并在内部形成传动空间，传动装置(27)的整体或部分安装在容物空间中；

所述驱动装置(24)包含安装在安装板(30)上的伺服电机(32)与柔性力控装置(33)，所述柔性力控装置(33)连接至控制系统(100)上。

8.根据权利要求3所述的用于车门框磨抛的机器人智能磨抛系统，其特征在于，所述砂纸更换装置(500)包含整体框架(3)、砂纸料框以及撕砂纸机构(5)，砂纸料框与撕砂纸机构(5)均安装在整体框架(3)上；

多个砂纸料框中包含有第一砂纸料框(4)与第二砂纸料框(6)，第一砂纸料框(4)、第二砂纸料框(6)分别位于撕砂纸机构(5)的两侧。

9.根据权利要求3所述的用于车门框磨抛的机器人智能磨抛系统，其特征在于，所述单元底座(600)包含车门框夹具固定组件，所述车门框夹具固定组件包含导轨(8)、销套(9)、助力气缸(11)以及压紧气缸(12)；车门框夹具(200)上设置有与销套(9)相匹配的定位销(23)。

10.根据权利要求9所述的用于车门框磨抛的机器人智能磨抛系统，其特征在于，单元底座(600)还包含第一底座(7)、第二底座(13)以及调平地脚(14)；砂纸更换装置(500)、磨抛机器人(300)分别安装在第一底座(7)、第二底座(13)上；

以下任一个或任多个位置上设置有限位开关(10)：

--单元底座(600)；

--车门框夹具(200)；

--磨抛机器人(300)；

--磨抛装置；

--砂纸更换装置(500)。