CN110153850A - 一种去毛刺智能机器人及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种去毛刺智能机器人及其工作方法，属于自动化加工领域，一种去毛刺智能机器人，包括矩形基座、浮动恒力组件和打磨组件三部分。通过五轴机器人的一端设置浮动恒力装置，该打磨组件在复杂曲面加工时不仅拥有更好地柔性加工方式，而且可根据不同零件的曲面特点控制抛光力的大小，使整个加工过程更加安全和高效。该动恒力装置打磨抛光机实现了在打磨过程中工件与打磨组件之间压力恒定且可控，适用范围更广且更加安全可靠。在打磨工作站中，该机构与机器人进行互相通讯，针对一些表面复杂的工件的机器人打磨，砂带机可以根据工件表面情况进行浮动，保证砂带与工件之间磨抛力的恒定，从而实现工件磨削量的一致。

Description

一种去毛刺智能机器人及其工作方法

技术领域

本发明属于自动化加工领域，具体涉及一种去毛刺智能机器人及其工作方法。

背景技术

人工去除毛刺不仅费时，效率低下，打磨质量差，而且操作者在工作过程中往往会出现受伤的情况，抛光打磨的过程中还会使操作者的工作环境恶化，造成空气污染和噪音等，严重影响操作者的身心健康。

五金类产品铸件在铸造成型过程中，由于压力、磨具磨损等外部因素容易造成产品表面出现如：毛刺、颗粒等，这些表面的缺陷是随机产生的，传统的表面处理，依靠人眼识别对工件进行有针对性的打磨。传统的打磨机由上接触轮、下接触轮及涨紧等机构组成，在机械臂位姿固定的情况下，其磨抛力会随着表面的凹凸不平产生波动，无法满足产品表面打磨的均匀性要求。

发明内容

发明目的：提供一种去毛刺智能机器人及其工作方法及其工作方法，解决了现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种去毛刺智能机器人，包括；

矩形基座，包括矩形基座本体，设置在所述矩形基座本体上面，用于五轴机器人水平移动的直线行走装置，固定在所述矩形基座本体的侧面，并与所述直线行走装置连接的驱动装置，以及固定设置在所述矩形基座本体内部的比例阀；

浮动恒力装置，包括设置在所述五轴机器人端部的第一过渡板，竖立设置在所述第一过渡板上面的立板，设置在所述立板上面的直线滑轨，固定安装在所述立板两端的挡板，固定安装在所述挡板上面的支架，设置在所述支架，两端固定在所述支架上面的滚珠丝杆，设置在所述滚珠丝杆上面的固定板，设置在所述固定板上面的气缸，已经设置在所述气缸深缩端的推杆连接块；

打磨组件，设置在所述推杆连接块上面。

在进一步实例中，所述气缸上面设有压力传感器。压力传感器通过感知气缸内腔压力控制比例电磁阀的开度来能够控制气缸的往复运动。

在进一步实例中，所述打磨组件，包括设置在推杆连接块上面的第二过渡板，设置在所述第二过渡板所述的打磨电机，设置在所述打磨电机上面的转动轴，同轴设置在所述转动轴上面的砂轮。

在进一步实例中，所述砂轮轴向位置设有防护罩。能够防止切削的残渣四溅。

在进一步实例中，所述矩形基座内部设有实时通讯的PLC控制器和转换器，所述PLC控制器与五轴机器人电连接。

在进一步实例中，所述防护罩为半圆形型。

在进一步实例中，所述立板设呈凸型，其立板中间设有与滚珠丝杆直径相通大小的圆孔。

在进一步实例中，所述推杆连接块设置成C型，且所述推杆连接块的一面设有至少用于固定第二过渡板的四个螺纹孔。

在进一步实例中，一种去毛刺智能机器人的工作方法，包括如下步骤；

S1、将工件定在指定的工位，启动机器人；

S2、设置压力目标值，并存储在五轴机器人I/O端口中；

S3、PLC通过读取I/O中的信息，得到比例阀开度，从而控制气缸的输出力，并控制浮动恒力装置；

S4、PLC控制系统取信号后，比较气缸压力值与预设压力值，进行力补偿；

S5、显示屏显示当前压力值及气缸压力值；

S6、当工件摩擦力大于设置值时，自动泄压减少推动力；当摩擦力小于设定值时，气缸内部气压下降，通过比例阀补充压力增大气缸的推动力；

S7、五轴机器人主动控制比例阀实时调整输出压力，对同一工件不同位置不同打磨压力的调整；

S8、浮动恒力装置与机器人进行互相通讯，针对一些表面复杂的工件的机器人打磨，打磨组件可以根据工件表面情况进行浮动；

S9、打磨工件结束。

有益效果：一种去毛刺智能机器人及其工作方法，通过五轴机器人的一端设置浮动恒力装置，较之传统的立式砂带打磨抛光机，该砂带打磨抛光机在复杂曲面加工时不仅拥有更好地柔性加工方式，而且可根据不同零件的曲面特点控制抛光力的大小，使整个加工过程更加安全和高效。PLC控制器调整打磨组件的转速，压力传感器通过感知气缸内腔压力控制比例电磁阀的开度来控制气缸的往复运动。该动恒力装置打磨抛光机实现了在打磨过程中工件与打磨组件之间压力恒定且可控，适用范围更广且更加安全可靠。在打磨工作站中，该机构与机器人进行互相通讯，针对一些表面复杂的工件的机器人打磨，砂带机可以根据工件表面情况进行浮动，保证砂带与工件之间磨抛力的恒定，从而实现工件磨削量的一致。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的右视图。

图3为本发明中的结构示意图。

图4为本发明中打磨组件的结构示意图。

图5为本发明中浮动恒力装置的结构示意图1。

图6为本发明中浮动恒力装置的结构示意图2。

图7为本发明中浮动恒力装置的俯视图。

图中各附图标记为：矩形基座1、五轴机器人2、直线行走装置101、驱动装置102、比例阀103、PLC控制器104、转换器105、浮动恒力装置3、第一过渡板301、立板302、直线滑轨303、挡板304、支架305、滚动丝杆306、固定板307、气缸308、推杆连接块309、压力传感器310、打磨组件4、第二过渡板401、打磨电机402、转动轴403、砂轮404、防护罩405。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至图7所示，一种去毛刺智能机器人包括矩形基座1、浮动恒力组件和打磨组件4三部分。

如图1至图3所示，矩形基座1。包括矩形基座1本体、五轴机器人2、直线行走装置101、驱动装置102、比例阀103、PLC控制器104和转换器105。矩形基座1本体设置固定在设定的位置并固定在地面上面，直线行走装置101设置在所述矩形基座1本体的上面，并且直线行走装置101用于五轴机器人2在矩形基座1上面水平移动，驱动装置102固定在所述矩形基座1本体的侧面，并为所述直线行走装置101提供驱动力，其驱动装置102设置在所述矩形基座1本体的侧面并且位于所述矩形基座1本体的中间，比例阀103固定设置在所述矩形基座1本体的内部；所述比例阀103与气缸308相互连接，：PLC控制器104和转换器105设置在所述矩形基座1内部设有实时通讯的内部，所述PLC控制器104与五轴机器人2电连接。

如图5至图7所示，浮动恒力装置3，包括第一过渡板301、立板302、直线滑轨303、挡板304、支架305、滚动丝杆306、固定板307、气缸308、推杆连接块309、压力传感器310；其第一过渡板301设置在所述五轴机器人2的端部，立板302竖立设置在所述第一过渡板301的上面，直线滑轨303设置在所述立板302的上面，挡板304固定安装在所述立板302的两端，支架305固定安装在所述挡板304的上面，滚珠丝杆设置在所述支架305的上面，并且滚珠丝杆两端同时固定在所述支架305的上面，固定板307设置在所述滚珠丝杆的上面，气缸308设置在所述固定板307的上面，推杆连接块309设置在所述气缸308的深缩端，压力传感器310设置在所述气缸308的上面。

立板302设呈凸型，其立板302中间设有与滚珠丝杆直径相通大小的圆孔。所述推杆连接块309设置成C型，且所述推杆连接块309的一面设有至少用于固定第二过渡板401的四个螺纹孔。

如图4所示，打磨组件4，包括第二过渡板401、打磨电机402、转动轴403、砂轮404和防护罩405。

第二过渡板401设置在推杆连接块309的上面，打磨电机402设置在所述第二过渡板401的上面，转动轴403设置在所述打磨电机402的上面，砂轮404同轴设置在所述转动轴403的上面，防护罩405设置在所述砂轮404轴上面，其所述推杆连接块309设置成C型，且所述推杆连接块309的一面设有至少用于固定第二过渡板401的四个螺纹孔。

在进一步实例中，所述五轴机器人2与PLC控制器104相互连接，建立磨抛系统的信息交互。由打磨电机402向砂轮404提供动力，PLC控制器104调整砂轮404转速，压力传感器310通过感知气缸308内腔压力控制比例阀103的开度来控制气缸308的往复运动。为便于对打磨组件4的控制，可直接设置砂带的打磨压力及砂带转速，可直接在显示屏上设置打磨压力和砂轮404转速。

在进一步实例中，打磨组件4主要由砂轮404和与打磨电机402主体组成，其中打磨组件4的一端连接了浮动恒力装置3，进行了结构改造，新增了浮动恒力机构，搭建了基于工业机器人的浮动恒力装置3。较之传统的打磨抛光机，该打磨组件4在复杂曲面加工时不仅拥有更好地柔性加工方式，而且可根据不同零件的曲面特点控制抛光力的大小，使整个加工过程更加安全和高效。

在进一步实例中，浮动恒力装置3固接在五轴机器人2的一端，双作用气缸308安装在固定板307上，浮动恒力机构的基本原理是双作用气缸308的推杆连接块309固接着砂带机的底座，通过双作用气缸308推杆的伸缩使气缸308在滚珠丝杆上运动，以此带动砂带机本体在直线滑块上往复运动。在此过程中，装在气缸308上的力传感器感应气缸308压力，并将此压力信号经 A/D 转换器105转换为离散信号，PLC控制系统读取该信号后，比较气缸308压力值与预设压力值，进行力补偿，从而实现被动力控。该浮动恒力装置3实现了在打磨过程中工件与砂轮404之间压力恒定且可控，所以相比于传统抛磨设备，本机构适用范围更广且更加安全可靠。在打磨工作中，该机构与机器人进行互相通讯，针对一些表面复杂的工件的机器人打磨，打磨组件4可以根据工件表面情况进行浮动，保证打磨组件4与工件之间磨抛力的恒定，从而实现工件磨削量的一致。

在进一步实例中，本浮动恒力装置3，是根据工件打磨过程中与打磨组件4的切削法向上压力的实时变化，来控制直线运动机构前进与后退，通过直线运动机构的往复运动实现工件与打磨组件4间的与五轴机器人2磨抛力恒定。而工件与打磨在切削法向上的压力变化的实时处理，精确的力反馈，因此设计了压力传感器310和比例阀103协同工作来实现打磨位移和磨抛力的控制。人机交互界面，以便操作人员对砂带打磨平台的操作。

在进一步实例中，在磨抛加工过程中，五轴机器人2与 PLC控制器104进行实时通讯，利用 PLC控制器104来控制各执行机构的运行。本机构的浮动恒力装置3控制主要通过比例阀103和压力传感器310去控制气缸308动作来实现机构的力平衡，此控制系统的控制过程为：

1) 设置压力目标值，并存储在工业机器人I/O端口中；

2) PLC控制器104通过读取I/O中的信息，得到电气比例阀103开度，从而控制气缸308的输出力，并进一步控制浮动恒力机构；

3)显示器，显示当前设置压力值及气缸308压力值；

4) 循环前述步骤。

在进一步实例中，浮动恒力装置3它通过固接在滚珠丝杠上的气缸308实现机构的浮动。打磨组件4的一端通过第二过渡板401与气缸308推杆连接当气缸308推杆运动时，打磨组件4沿着直线滑轨303进行往复运动。在打磨过程中，气缸308由PLC系统通过输出模拟量的通讯方式控制比例阀103，比例电磁阀读取输入的信息来控制气缸308的输出气压。当PLC系统检测到工件与打磨间的压力与预设值偏离时，将控制气缸308给打磨组件4合适的推动力。其具体实现过程即当工件与打磨组件4的磨抛力大于设定值时，通过气动压力阀自动泄压减少推动力；磨抛力抛力小于设定值时，气缸308内部气压降低，通过比例阀103补充压力增大气缸308的推动力。通过此被动力控装置，可实现工件与砂带间的压力保持稳定，在打磨过程中，五轴机器人2可以主动控制比例阀103实时调整输出压力，可以实现同一工件不同位置不同打磨压力的调整，打磨效果大幅度提升，提升打磨效率。

在进一步实例中，一种去毛刺智能机器人的工作方法，包括如下步骤；将工件定在指定的工位，启动机器人；设置压力目标值，并存储在五轴机器人2I/O端口中； PLC通过读取I/O中的信息，得到比例阀103开度，从而控制气缸308的输出力，并控制浮动恒力装置3；PLC控制系统取信号后，比较气缸308压力值与预设压力值，进行力补偿；显示屏显示当前压力值及气缸308压力值；当工件摩擦力大于设置值时，自动泄压减少推动力；当摩擦力小于设定值时，气缸308内部气压下降，通过比例阀103补充压力增大气缸308的推动力；五轴机器人2主动控制比例阀103实时调整输出压力，对同一工件不同位置不同打磨压力的调整；浮动恒力装置3与机器人进行互相通讯，针对一些表面复杂的工件的机器人打磨，打磨组件4可以根据工件表面情况进行浮动；打磨工件结束。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (9)

1.一种去毛刺智能机器人，其特征是包括：

矩形基座，包括矩形基座本体，设置在所述矩形基座本体上面，用于五轴机器人水平移动的直线行走装置，固定在所述矩形基座本体的侧面，并与所述直线行走装置连接的驱动装置，以及固定设置在所述矩形基座本体内部的比例阀；

浮动恒力装置，包括设置在所述五轴机器人端部的第一过渡板，竖立设置在所述第一过渡板上面的立板，设置在所述立板上面的直线滑轨，固定安装在所述立板两端的挡板，固定安装在所述挡板上面的支架，设置在所述支架，两端固定在所述支架上面的滚珠丝杆，设置在所述滚珠丝杆上面的固定板，设置在所述固定板上面的气缸，以及设置在所述气缸深缩端的推杆连接块；

打磨组件，设置在所述推杆连接块上面。

2.根据权利要求1所述的一种去毛刺智能机器人，其特征在于：所述气缸上面设有压力传感器。

3.根据权利要求1所述的一种去毛刺智能机器人，其特征在于：所述打磨组件，包括设置在推杆连接块上面的第二过渡板，设置在所述第二过渡板所述的打磨电机，设置在所述打磨电机上面的转动轴，同轴设置在所述转动轴上面的砂轮。

4.根据权利要求3所述的一种去毛刺智能机器人，其特征在于：所述砂轮轴向位置设有防护罩。

5.根据权利要求1所述的一种去毛刺智能机器人，其特征在于：所述矩形基座内部设有实时通讯的PLC控制器和转换器，所述PLC控制器与五轴机器人电连接。

6.根据权利要求4所述的一种去毛刺智能机器人，其特征在于：所述防护罩为半圆形型。

7.根据权利要求1所述的一种去毛刺智能机器人，其特征在于：所述立板设呈凸型，其立板中间设有与滚珠丝杆直径相通大小的圆孔。

8.根据权利要求1所述的一种去毛刺智能机器人，其特征在于：所述推杆连接块设置成C型，且所述推杆连接块的一面设有至少用于固定第二过渡板的四个螺纹孔。

9.一种去毛刺智能机器人的工作方法，其特征在于，包括如下步骤；

S1、将工件定在指定的工位，启动机器人；

S2、设置压力目标值，并存储在五轴机器人I/O端口中；

S3、PLC通过读取I/O中的信息，得到比例阀开度，从而控制气缸的输出力，并控制浮动恒力装置；

S4、PLC控制系统取信号后，比较气缸压力值与预设压力值，进行力补偿；

S5、显示屏显示当前压力值及气缸压力值；

S6、当工件摩擦力大于设置值时，自动泄压减少推动力；当摩擦力小于设定值时，气缸内部气压下降，通过比例阀补充压力增大气缸的推动力；

S7、五轴机器人主动控制比例阀实时调整输出压力，对同一工件不同位置不同打磨压力的调整；

S8、浮动恒力装置与机器人进行互相通讯，针对一些表面复杂的工件的机器人打磨，打磨组件根据工件表面情况进行浮动；

S9、打磨工件结束。