CN109291343A - 骨架橡胶复合制品飞边去除自动化生产运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种骨架橡胶复合制品飞边去除自动化生产运行方法，步骤包括：1)设置坐标系；2)输入传送线启动，将待修边的加工工件运送至位置坐标系∑a的原点位置；3)夹取待修边的加工工件；4)加工工件从位置坐标系∑a运动至位置坐标系∑b；5)实施修边切削加工；6)将完成修边加工的加工工件的成品从位置坐标系∑c移动至输出传送线位置坐标系∑d的原点；7)松开加工工件，将加工工件的成品搁置在输出传送线上；8)输出传送线动作，将已经完成修边的加工工件的成品送出，即成。本发明的飞边去除自动化运行方法，运动的实现及转换全部依靠多轴数控联动完成，可适应于各类骨架橡胶复合制品的飞边去除加工，使得应用范围更广。

Description

骨架橡胶复合制品飞边去除自动化生产运行方法

技术领域

本发明属于机械加工设备技术领域，涉及一种骨架橡胶复合制品飞边去除自动化生产运行方法。

背景技术

传统的减震制品多为纯橡胶制品。随着减震产品性能要求不断提升，橡胶-金属骨架的骨架橡胶复合制品成为目前的主流产品。橡胶产品的飞边去除方法有三种：1)手工打磨，效率低，质量不稳定；2)机器打磨去飞边，加工精度超过手工打磨，效率也成倍提高，目前主要面对纯胶(不含骨架)回转轴对称制品修边，如纯胶密封圈等；3)冷冻修边，高效率，品质高，环保，但对飞边厚的骨架橡胶复合制品，飞边就难以除尽，目前应用主要是密封圈等纯橡胶件，以及少部分飞边较薄的制品。

去除飞边属于切削加工。切削加工需要两种运动，例如车削加工，一是主运动n，负责将材料切除，由主轴带动工件回转完成；二是进给运动，用来形成工件的加工表面形状，由刀具的X向及Z向进给运动完成，有些工件的加工，如车削外圆柱面或圆锥面，形状生成只与刀具一侧的X向及Z向进给运动有关，这时的主运动n只有切削功能而与形状生成的进给运动无关；而有些工件的加工，如车削椭圆柱面，形状生成的进给运动和主运动同时参与，其工件加工的表面形状由X向及Z向进给运动和主运动n按严格关系联动才能生成，主运动n既有切削功能又参与形状生成的进给运动。

因此，骨架橡胶复合制品的形状可以分为两大类，一类为轴对称回转类形状，飞边去除的切削运动与进给运动无关；一类为非回转类复杂形状(如矩形、多棱形)制品，飞边去除的切削运动与进给运动相关。因此研制一种能够实现骨架橡胶复合制品的自动传送、自动装夹、可适应各种骨架橡胶复合制品的飞边切削加工的生产系统，是飞边去除自动化的发展方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种骨架橡胶复合制品飞边去除自动化生产运行方法，解决了现有技术飞边加工设备自动传送、自动装夹的自动化程度低，加工精度不够，难以适应各种骨架橡胶复合制品的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种骨架橡胶复合制品飞边去除自动化生产运行方法，按照以下步骤实施：

步骤1，设置坐标系

以X₀Y₀Z₀为基准坐标系∑o；X_aY_aZ_a为待修边的骨架橡胶复合制品在输入传送线上的位置坐标系∑a；X_bY_bZ_b为待修边的骨架橡胶复合制品等待加工的位置坐标系∑b，X_cY_cZ_c为完成飞边切削后的骨架橡胶复合制品成品的位置坐标系∑c；X_dY_dZ_d为完成修边加工的骨架橡胶复合制品成品在输出传送线上的位置坐标系∑d；

步骤2，输入传送线启动，将待修边的骨架橡胶复合制品运送至位置坐标系∑a的原点位置；

步骤3，夹取待修边的骨架橡胶复合制品

通过直线移动关节Z₁、回转关节θ₂和回转关节θ₃的三轴伺服电机联动控制，自动将去除飞边机器人的主轴组件运动至输入传送线上放置待修边的骨架橡胶复合制品的位置坐标系∑a的原点，竖移组件下移带动主轴组件下部的电磁夹头伸入待修边的骨架橡胶复合制品的金属内套中，沿Z下移预设值后电磁夹头自动通电，从金属内套内孔将待修边的骨架橡胶复合制品涨紧，即将待修边的骨架橡胶复合制品夹紧；

步骤4，骨架橡胶复合制品从位置坐标系∑a运动至位置坐标系∑b

通过直线移动关节Z₁、回转关节θ₂和回转关节θ₃的三轴伺服电机联动控制，将待修边的骨架橡胶复合制品从输入传送线放置待修边的骨架橡胶复合制品的位置坐标系∑a的原点，搬运至预设的待修边加工的位置坐标系∑b的原点；

步骤5，实施修边切削加工

5.1)骨架橡胶复合制品为轴对称回转类形状，通过直线移动关节Z₁、回转关节θ₂和回转关节θ₃的三轴伺服电机联动控制，实现从位置坐标系∑b至位置坐标系∑c的进给运动，而主轴组件的回转运动θ₄为切削主运动，配合刀具的刀刃完成去飞边的切削加工；

5.2)骨架橡胶复合制品为非回转类复杂形状，通过直线移动关节Z₁、回转关节θ₂和回转关节θ₃和主轴组件的回转运动θ₄的四轴伺服电机联动控制，实现从位置坐标系∑b至位置坐标系∑c的复杂形状修边加工的位置进给运动，且其中的主轴组件的回转运动θ₄同时还完成去飞边的切削加工的主运动；

步骤6，通过直线移动关节Z₁、回转关节θ₂和回转关节θ₃的三轴伺服电机联动控制，将已经完成修边加工的骨架橡胶复合制品的成品从位置坐标系∑c移动至输出传送线位置坐标系∑d的原点，即实现从完成切削加工的位置移运至输出传送线上；

步骤7，主轴组件轴端的电磁夹头自动断电，松开骨架橡胶复合制品的金属内套，电磁夹头与已经完成修边加工的骨架橡胶复合制品的成品松脱，将骨架橡胶复合制品的成品搁置在输出传送线上，主轴组件沿Z上移预设值，电磁夹头离开骨架橡胶复合制品；

步骤8，输出传送线动作，将已经完成修边的骨架橡胶复合制品的成品送出，即成。

本发明的有益效果是，具有待修边制品输入传送线和已修边制品输出传送线的工件自动搬运功能、自动夹持、自动松放工件功能、自动修边切削加工功能，整个过程完全自动化，加工效率高，质量好；修边运动集中在修边机器人一侧完成，结构紧凑；运动的实现及转换全部依靠多轴数控联动完成，可适应于各类骨架橡胶复合制品的飞边去除加工，使得应用范围更广。

附图说明

图1是本发明方法依赖的自动化生产系统的整体结构示意图；

图2a是本发明实施对象待修边骨架橡胶复合制品的飞边状态截面图；

图2b是本发明实施对象待修边骨架橡胶复合制品的飞边状态立体图；

图3是自动化生产系统中的去除飞边机器人2及刀具组件3安装结构示意图；

图4a是实施例中修边对应刀具的刀刃形状横截面图；

图4b是图4a实施例中修边对应的刀具刀刃形状俯视图；

图5是本发明骨架橡胶复合制品实施例与修边对应的刀具装配示意图；

图6是本发明自动化生产方法的坐标设置及运行原理示意图；

图7是本发明方法的主轴组件夹持待修边的骨架橡胶复合制品的示意图。

图中，1.输入传送线，2.去除飞边机器人，3.刀具组件，4.底座，5.输出传送线，6.加工工件；2-1.立柱，2-2.竖移组件，2-3.大臂，2-4.小臂，2-5.主轴组件，2-6.电磁夹头；3-1.刀架，3-2.刀夹，3-3.刀具；6-1.金属内套，6-2.骨架橡胶复合体，6-3.飞边；

另外，Z₁为直线移动关节，θ₂为绕轴线平行于Z₁的回转关节，θ₃为绕轴线平行于Z₁的回转关节，θ₄为绕轴线平行于Z₁的主轴组件回转角位移；∑o为基准坐标系，∑a为待修边制品在输入传送线上的位置坐标系，∑b为待修边制品等待加工的位置坐标系，∑c为修边切削加工完成后位置坐标系，∑d为已修边制品在输出传送线上的位置坐标系。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参照图1，本发明方法依赖的自动化生产系统的结构是，包括运送待修边的骨架橡胶复合制品的输入传送线1、在底座4上相对设置的去除飞边机器人2及刀具组件3、完成修边的骨架橡胶复合制品的输出传送线5，输入传送线1和输出传送线5分别位于去除飞边机器人2的两侧；

参照图2a，本发明方法的加工对象是待修边的加工工件6(骨架橡胶复合制品的半成品)，加工工件6的金属内套6-1外圆周套装有骨架橡胶复合材料6-2，骨架橡胶复合材料6-2的外轮廓在制造过程中留下了飞边6-3，本发明装置就是用于切削加工方法去除该飞边6-3，得到光滑的骨架橡胶复合成品。

参照图2b，骨架橡胶复合材料6-2外轮廓的上、中、下部位均有飞边6-3；本发明采用的是切削去飞边，不是传统方式的打磨去飞边。

参照图3，去除飞边机器人2的结构是，包括固定在底座4上的立柱2-1，立柱2-1上套装有竖移组件2-2，竖移组件2-2前端铰接有大臂2-3，大臂2-3前端铰接有小臂2-4，小臂2-4的前端头套装有主轴组件2-5，主轴组件2-5下端头配置有电磁夹头2-6；切削修边操作前，将电磁夹头2-6伸进金属内套6-1中，电磁夹头2-6通电膨胀后牢靠夹持待修边的加工工件6；竖移组件2-2与立柱2-1之间通过直线移动关节Z1滑动连接，大臂2-3与竖移组件2-2之间通过回转关节θ₂连接，小臂2-4与大臂2-3之间通过回转关节θ₃连接，主轴组件2-5固定在小臂2-4上，主轴组件2-5的回转运动角位移为θ₄，上述Z₁、θ₂、θ₃及θ₄的四种运动均由相应的伺服电机驱动，总共为四轴运动；

参照图3、图4a、图4b、图5，刀具组件3的结构是，包括固定在底座4上的刀架3-1，刀架3-1朝向电磁夹头2-6安装有刀夹3-2，刀夹3-2中安装有刀具3-3，刀具3-3的刀刃形状与待修边的加工工件6的飞边6-3的切削位置对应。

去除飞边机器人2的功能是：1)自动松夹及搬运加工工件6的功能，从输入传送线1自动夹持、搬运到待加工位置，从加工完成位置自动搬送到输出传送线5及自动松开；2)进給运动功能和切削运动功能，它不仅完成进給运动，同时完成切削主运动(主轴组件2-5的旋转运动)，因此去除飞边机器人2完成去除飞边的进給运动和切削运动的全部运动；而刀具无运动(打磨去除飞边的方式中，刀具是旋转的，是主运动，而本发明的刀具是与飞边位置对应的成型刀具，刀具无运动，速度为零，不消耗功率)。

本发明方法实施对象的加工工件6是具有金属内套6-1的轴对称回转类和非回转类复杂形状的加工工件6，利用上述的骨架橡胶复合制品飞边去除自动化生产系统，按照以下步骤具体实施：

步骤1，设置坐标系

参照图6，以X₀Y₀Z₀为基准坐标系∑o；X_aY_aZ_a为待修边的加工工件6在输入传送线1上的位置坐标系∑a；X_bY_bZ_b为待修边的加工工件6等待加工的位置坐标系∑b，X_cY_cZ_c为完成飞边切削后的加工工件6的位置坐标系∑c；X_dY_dZ_d为完成修边加工的加工工件6在输出传送线5上的位置坐标系∑d；

步骤2，输入传送线1启动，将待修边的加工工件6(半成品)运送至位置坐标系∑a的原点位置；

步骤3，夹取待修边的加工工件6

参照图7，通过直线移动关节Z₁、回转关节θ₂和回转关节θ₃的三轴伺服电机联动控制，自动将去除飞边机器人2的主轴组件2-5运动至输入传送线1上放置待修边的加工工件6(半成品)的位置坐标系∑a的原点，竖移组件2-2下移带动主轴组件2-5下部的电磁夹头2-6伸入待修边的加工工件6(半成品)的金属内套6-1中，沿Z轴下移预设值后电磁夹头2-6自动通电，从金属内套6-1内孔将待修边的加工工件6(半成品)涨紧，即将待修边的加工工件6(半成品)夹紧；

步骤4，加工工件6(半成品)从位置坐标系∑a运动至位置坐标系∑b

通过直线移动关节Z₁、回转关节θ₂和回转关节θ₃的三轴伺服电机联动控制，将待修边的加工工件6(半成品)从输入传送线1放置待修边的加工工件6(半成品)的位置坐标系∑a的原点，搬运至预设的待修边加工的位置坐标系∑b的原点；

步骤5，实施修边切削加工

5.1)加工工件6(半成品)为轴对称回转类形状，通过直线移动关节Z₁、回转关节θ₂和回转关节θ₃的三轴伺服电机联动控制，实现从位置坐标系∑b至位置坐标系∑c的进给运动，而主轴组件2-5的回转运动θ₄为切削主运动，配合刀具3-3的刀刃完成去飞边的切削加工；

5.2)加工工件6(半成品)为非回转类复杂形状，通过直线移动关节Z₁、回转关节θ₂和回转关节θ₃和主轴组件2-5的回转运动θ₄的四轴伺服电机联动控制，实现从位置坐标系∑b至位置坐标系∑c的复杂形状修边加工的位置进给运动，且其中的主轴组件2-5的回转运动θ₄同时还完成去飞边的切削加工的主运动；

步骤6，将完成修边的加工工件6的成品从位置坐标系∑c移运至位置坐标系∑d

通过直线移动关节Z₁、回转关节θ₂和回转关节θ₃的三轴伺服电机联动控制，将已经完成修边加工的加工工件6(成品)从位置坐标系∑c移动至输出传送线5位置坐标系∑d的原点，即实现从完成切削加工的位置移运至输出传送线5上；

步骤7，主轴组件2-5轴端的电磁夹头2-6自动断电，松开加工工件6的金属内套6-1，电磁夹头2-6与已经完成修边加工的加工工件6(成品)松脱，将加工工件6(成品)搁置在输出传送线5上，主轴组件2-5沿Z上移预设值，电磁夹头2-6离开加工工件6；

步骤8，输出传送线5动作，将已经完成修边的加工工件6(成品)送出，即成。

综上所述，本发明飞边去除生产系统的自动化运行方法的核心创新点是：

1)去除飞边机器人2通过Z₁、θ₂和θ₃三轴控制自动到达输入传送线∑a位置，自动控制Z轴按预设的行程下移，自动将电磁夹头2-6插入加工工件6(半成品)的金属内套6-1中，电磁夹头2-6通电，自动将加工工件6(半成品)涨紧；

2)去除飞边机器人2通过Z₁、θ₂和θ₃三轴控制自动从∑a达到待修前所要求的位置∑b；

3)去除飞边机器人2通过Z₁、θ₂和θ₃三轴控制自动完成修边加工的进给运动，主轴组件2-5回转θ4，自动完成修边切削加工的主运动；

4)去除飞边机器人2通过Z₁、θ₂和θ₃三轴控制自动达到输出传送线位置∑d，电磁夹头2-6断电后主动将加工工件6(成品)松开、放下，Z轴自动上移，脱离加工工件6(成品)。

Claims (4)

1.一种骨架橡胶复合制品飞边去除自动化生产运行方法，其特征在于，利用一种骨架橡胶复合制品飞边去除自动化生产系统，按照以下步骤具体实施：

步骤1，设置坐标系

以X₀Y₀Z₀为基准坐标系∑o；X_aY_aZ_a为待修边的加工工件(6)在输入传送线(1)上的位置坐标系∑a；X_bY_bZ_b为待修边的加工工件(6)等待加工的位置坐标系∑b，X_cY_cZ_c为完成飞边切削后的加工工件(6)成品的位置坐标系∑c；X_dY_dZ_d为完成修边加工的加工工件(6)成品在输出传送线(5)上的位置坐标系∑d；

步骤2，输入传送线(1)启动，将待修边的加工工件(6)运送至位置坐标系∑a的原点位置；

步骤3，夹取待修边的加工工件(6)

通过直线移动关节Z₁、回转关节θ₂和回转关节θ₃的三轴伺服电机联动控制，自动将去除飞边机器人(2)的主轴组件(2-5)运动至输入传送线(1)上放置待修边的加工工件(6)的位置坐标系∑a的原点，竖移组件(2-2)下移带动主轴组件(2-5)下部的电磁夹头(2-6)伸入待修边的加工工件(6)的金属内套(6-1)中，沿Z轴下移预设值后电磁夹头(2-6)自动通电，从金属内套(6-1)内孔将待修边的加工工件(6)涨紧，即将待修边的加工工件(6)夹紧；

步骤4，加工工件(6)从位置坐标系∑a运动至位置坐标系∑b

通过直线移动关节Z₁、回转关节θ₂和回转关节θ₃的三轴伺服电机联动控制，将待修边的加工工件(6)从输入传送线(1)放置待修边的加工工件(6)的位置坐标系∑a的原点，搬运至预设的待修边加工的位置坐标系∑b的原点；

步骤5，实施修边切削加工

5.1)加工工件(6)为轴对称回转类形状，通过直线移动关节Z₁、回转关节θ₂和回转关节θ₃的三轴伺服电机联动控制，实现从位置坐标系∑b至位置坐标系∑c的进给运动，而主轴组件(2-5)的回转运动θ₄为切削主运动，配合刀具(3-3)的刀刃完成去飞边的切削加工；

5.2)加工工件(6)为非回转类复杂形状，通过直线移动关节Z₁、回转关节θ₂和回转关节θ₃和主轴组件(2-5)的回转运动θ₄的四轴伺服电机联动控制，实现从位置坐标系∑b至位置坐标系∑c的复杂形状修边加工的位置进给运动，且其中的主轴组件(2-5)的回转运动θ₄同时还完成去飞边的切削加工的主运动；

步骤6，通过直线移动关节Z₁、回转关节θ₂和回转关节θ₃的三轴伺服电机联动控制，将已经完成修边加工的加工工件(6)的成品从位置坐标系∑c移动至输出传送线(5)位置坐标系∑d的原点，即实现从完成切削加工的位置移运至输出传送线(5)上；

步骤7，主轴组件(2-5)轴端的电磁夹头(2-6)自动断电，松开加工工件(6)的金属内套(6-1)，电磁夹头(2-6)与已经完成修边加工的加工工件(6)的成品松脱，将加工工件(6)的成品搁置在输出传送线(5)上，主轴组件(2-5)沿Z轴上移预设值，电磁夹头(2-6)离开加工工件(6)；

步骤8，输出传送线(5)动作，将已经完成修边的加工工件(6)的成品送出，即成。

2.根据权利要求1所述的骨架橡胶复合制品飞边去除自动化生产运行方法，其特征在于，所述的骨架橡胶复合制品飞边去除自动化生产系统的结构是，包括运送待修边的加工工件(6)的输入传送线(1)、在底座(4)上相对设置的去除飞边机器人(2)及刀具组件(3)、完成修边的加工工件(6)的输出传送线(5)，输入传送线(1)和输出传送线(5)分别位于去除飞边机器人(2)的两侧。

3.根据权利要求2所述的骨架橡胶复合制品飞边去除自动化生产运行方法，其特征在于，所述的去除飞边机器人(2)的结构是，包括固定在底座(4)上的立柱(2-1)，立柱(2-1)上套装有竖移组件(2-2)，竖移组件(2-2)前端铰接有大臂(2-3)，大臂(2-3)前端铰接有小臂(2-4)，小臂(2-4)的前端头套装有主轴组件(2-5)，主轴组件(2-5)下端头配置有电磁夹头(2-6)。

4.根据权利要求3所述的骨架橡胶复合制品飞边去除自动化生产运行方法，其特征在于，所述的竖移组件(2-2)与立柱(2-1)之间通过直线移动关节Z₁滑动连接，大臂(2-3)与竖移组件(2-2)之间通过绕轴线平行于Z₁的回转关节θ₂连接，小臂(2-4)与大臂(2-3)之间通过绕轴线平行于Z₁的回转关节θ₃连接，主轴组件(2-5)的绕轴线平行于Z1的回转运动角位移为θ₄。