CN110434697A - 一种铝合金轮毂pcd孔智能打磨机及打磨方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金轮毂PCD孔智能打磨机及打磨方法，其包括输送装置、升降夹持装置、CCD拍照装置、机器人、设置在机器人活动端的打磨模组、打磨头更换模组，打磨模组包括设置在机器人活动端的安装架、固定在安装架上的电动旋转头、设置在电动旋转头旋转端的气动浮动主轴、设置在气动浮动主轴活动端的打磨头。本发明能够适用于多种型号的轮毂打磨，且根据CCD相机识别的产品型号自动进行打磨程序的切换，每打磨一个产品，自动对打磨头的磨损进行补偿，还能够根据打磨次数自动的更换打磨头，打磨精度高、打磨效果好，代替人工省却大量作业员，并防止打磨灰尘对作业员身体健康的影响。
Description
技术领域
本发明属于打磨设备技术领域，特别是涉及一种铝合金轮毂PCD孔智能打磨机及打磨方法。
背景技术
汽车轮毂在加工完成后需要对PCD孔进行打磨，由于各个车型的不同导致轮毂的型号尺寸也有多种，因此如何提高打磨设备的智能型和通用性成为研发的热点方向。现有技术中，还没有出现针对轮毂PCD孔进行打磨的打磨设备。现有技术中，公开了一些打磨方法，虽然不是针对PCD孔的，但也提供一种利用视觉识别系统来识别轮毂型号的，其在承载轮毂的工装上设置有型号标记，通过视觉系统识别该标记来获取轮毂的型号，然后调用该型号轮毂的打磨方案进行轮毂的定位和打磨；但轮毂在加工过程中各个部位的结构多多少少都会有一些加工误差，若只根据型号标记来决定如何定位与打磨，则打磨精度和打磨效果均达不到要求；且情况严重的可能会撞坏驱动主轴。且轮毂中的PCD孔是环形均匀分布的，随着输送线过来的轮毂的水平摆放角度也各不相同，因此，无法保障轮毂随输送线过来时第一个PCD孔就正对打磨头；且打磨头在多次打磨后，其砂轮直径会逐渐变小，若不及时的进行更换，则导致打磨无效，影响打磨效果。
因此，有必要提供一种新的铝合金轮毂PCD孔智能打磨机及打磨方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的主要目的之一在于提供一种铝合金轮毂PCD孔智能打磨机，能够适用于多种型号的轮毂打磨，且自动进行打磨程序的切换，还能够根据打磨次数自动补偿打磨头的磨损并到设定打磨次数后自动更换打磨头，打磨精度高、打磨效果好。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种铝合金轮毂PCD孔智能打磨机，其包括输送装置、位于在所述输送装置运输路径上的升降夹持装置、位于所述输送装置进入端上方的CCD拍照装置、设置在所述升降夹持装置一旁的机器人、设置在所述机器人活动端的打磨模组、设置在所述机器人一旁的打磨头更换模组，所述打磨模组包括设置在所述机器人活动端的安装架、固定在所述安装架上的电动旋转头、设置在所述电动旋转头旋转端的气动浮动主轴、设置在所述气动浮动主轴活动端的打磨头。
进一步的，所述升降夹持装置包括升降气缸、受所述升降气缸驱动进行上下运动的第一活动板、固定在所述第一活动板上的伺服电机、受所述伺服电机驱动进行旋转的第二活动板、固定在所述第二活动板上的夹持气缸、受所述夹持气缸驱动向中间靠拢或向外打开的夹持块，所述夹持块受所述升降气缸驱动在所述输送装置的上方和下方进行切换。
进一步的，所述安装架上安装有测距装置。
进一步的，所述测距装置为激光测距传感器、红外测距传感器或超声测距传感器。
进一步的，所述安装架上安装有吹扫轮毂中心孔的第一吹气头、吹扫PCD孔的第二吹气头。
进一步的，所述打磨头更换模组包括支架、固定在所述支架上的旋转气缸、受所述旋转气缸驱动进行水平180°旋转的且用于承载打磨头的支撑板、固定在所述支架旁的导向滑槽以及设置在所述导向滑槽末端的收集盒。
本发明的另一主要目的在于提供一种铝合金轮毂PCD孔智能打磨方法，其包括以下步骤，
1）在轮毂的圆周上表面设置一参照定位孔，所述参照定位孔与其中一个PCD孔位于轮毂的同一条半径上；
2）在轮毂输入端上方设置一CCD拍照装置获取轮毂的设计形状、圆周直径大小、高度以及PCD孔数量，系统根据上述信息确定轮毂型号；
3）提供一升降夹持装置将输入的轮毂进行对中定位并夹持固定；
4）根据所述CCD拍照装置获取的轮毂型号调出数据库中对应的运动控制程序；
5）提供一测距装置，沿该型号轮毂的外周轮廓进行扫描，直到所述测距装置检测到所述参照定位孔的位置；
6）以所述参照定位孔的位置为初始位置，根据该型号轮毂中所述参照定位孔与对应的第一个PCD孔的距离，将打磨头移动至所述第一个PCD孔位置的上方，再根据该型号轮毂的高度确定所述打磨头下降的高度，并进行打磨；
7）打磨完第一个PCD孔后，轮毂旋转设定角度进行下一个PCD孔打磨，直至所有的PCD孔完全打磨结束；每打磨一个轮毂，计数一次，判断该打磨次数是否达到设定次数，若没有达到，则继续打磨下一个轮毂，若达到了，则进行所述打磨头的自动更换。
进一步的，将所述打磨头设置在一个可自动安装与自动卸载打磨头的气动浮动主轴，所述气动浮动主轴设置在一气动旋转头上，所述气动旋转头设置在一机器人的活动端实现多轴运动。
进一步的，所述打磨头在自动更换时配有补给打磨头和回收打磨头的打磨头更换模组，所述打磨头更换模组包括支架、固定在所述支架上的旋转气缸、受所述旋转气缸驱动进行水平180°旋转的且用于承载打磨头的支撑板、固定在所述支架旁的导向滑槽以及设置在所述导向滑槽末端的收集盒。
进一步的，当所述打磨次数达到系统补偿次数设定值时，将所述打磨头进行圆周轨迹运动，其运动半径为设定的补偿量，实现自动补偿打磨头的磨损。
与现有技术相比，本发明一种铝合金轮毂PCD孔智能打磨机及打磨方法的有益效果在于：通过设置CCD拍照装置获取轮毂的设计形状、轮廓直径、高度大小以及PCD孔数量来识别输入轮毂的型号，根据轮毂的型号调出数据库中对应该型号轮毂的打磨程序，再利用激光测距传感器沿轮毂圆周扫描一圈来找出参照定位孔，再根据参照定位孔找到与参照定位孔共设于同一条半径上的第一个PCD孔，再进行打磨，根据PCD孔的形状模仿人的手腕扭动动作实现精准打磨，其整个过程非常智能，可适用于多种型号轮毂的自动打磨，无需人工调整，打磨机器人可实现自动识别、自动调出程序，自动调整打磨；打磨模组采用气动浮动主轴结构，使得打磨头在360°范围内具有自适应浮动功能，通过气动浮动主轴结构以及上述第一个PCD孔获取方式有效的解决了加工误差导致的打磨问题，节省了大量的人力，保护人员健康，提高生产效率，提高了打磨精度和打磨效果，实现绿色生产；在程序中设置了打磨次数计数，并结合打磨头更换模组实现打磨头的定次更换，进一步的保障了打磨精度和打磨效果。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例中升降夹持装置的结构示意图；
图3为本发明实施例中打磨模组的结构示意图；
图4为本发明实施例中打磨头更换模组的结构示意图；
图5为本发明实施例轮毂中参照定位孔与对应的PCD孔的位置示意图；
图中数字表示：
100铝合金轮毂PCD孔智能打磨机；101轮毂；102参照定位孔；103PCD孔；
1输送装置；2升降夹持装置，21升降气缸，22第一活动板，23伺服电机，24第二活动板，25夹持气缸，26夹持块，27圆弧围挡面，28橡胶滚轮；
3CCD拍照装置；4机器人；
5打磨模组，51安装架，52电动旋转头，53气动浮动主轴，54打磨头，55测距装置，56第一吹气头，57第二吹气头；
6打磨头更换模组，61支架，62旋转气缸，63支撑板，64导向滑槽，65收集盒，66U型开口，67打磨头。
具体实施方式
实施例：
请参照图1-图5，本实施例为铝合金轮毂PCD孔智能打磨机100，其包括输送装置1、位于在输送装置1运输路径上的升降夹持装置2、位于输送装置1进入端上方的CCD拍照装置3、设置在升降夹持装置2一旁的机器人4、设置在机器人4活动端的打磨模组5、设置在机器人4一旁的打磨头更换模组6。
升降夹持装置2包括升降气缸21、受升降气缸21驱动进行上下运动的第一活动板22、固定在第一活动板22上的伺服电机23、受伺服电机23驱动进行旋转的第二活动板24、固定在第二活动板24上的夹持气缸25、受夹持气缸25驱动向中间靠拢或向外打开的夹持块26，夹持块26受升降气缸21驱动在输送装置1的上方和下方进行切换。当轮毂随着输送装置1到达升降夹持装置2位置时，升降气缸21驱动第一活动板22上升，将轮毂托起脱离输送装置1表面，然后夹持气缸25启动驱动夹持块26同时向中间移动夹紧轮毂周边；在打磨过程中，当需要旋转轮毂进行下一个PCD孔打磨时，伺服电机23驱动轮毂旋转设定角度。
夹持块26上设置有与轮毂圆周面仿形的圆弧围挡面27、夹持轮毂圆周表面的橡胶滚轮28。
CCD拍照装置3通过拍照获取轮毂的设计形状、外轮廓直径大小、高度大小、以及PCD孔数量，再以这些数据为索引进行检索获取该轮毂的型号。
打磨模组5包括设置在机器人4活动端的安装架51、固定在安装架51上的电动旋转头52、设置在电动旋转头52旋转端的气动浮动主轴53、设置在气动浮动主轴53活动端的打磨头54。打磨头54在电动旋转头52的作用下实现高速旋转，在气动浮动主轴53的作用下实现360°范围内的自适应浮动，保障了打磨的精度和打磨效果。气动浮动主轴53可以在市场上购买获得，且可实现自动更换刀具。
安装架51上安装有测距装置55、第一吹气头56与第二吹气头57。测距装置55、第一吹气头56与第二吹气头57环形分布。测距装置55可采用激光测距传感器、红外测距传感器或超声测距传感器。本实施例中为激光测距传感器。第一吹气头56的出气口位于最底部主要用于吹扫轮毂中心孔中的灰尘和打磨屑。第二吹气头57包括位于底部的吹气口和环形分布的若干吹气口，用于吹扫PCD孔内的打磨屑和灰尘。
当轮毂被升降夹持装置2夹持固定后，机器人4驱动安装架51进行三维运动，将测距装置55正对下方轮毂，并根据CCD拍照装置3采集到的轮毂型号以及轮毂高度和直径尺寸，在设定的高度沿轮毂的圆周轮廓扫描一圈，当测距装置55检测到高度数据发生变化时则找到了设置在轮毂圆周轮廓内圈上表面上的参照定位孔；之后，以该参照定位孔为基准以及该型号的轮毂在数据库中的图纸信息，机器人4驱动打磨模组5移动至与该参照定位孔对应的PCD孔位置，且将打磨头54正对下方的轮毂，通过电动旋转头52与气动浮动主轴53作用打磨头54实现第一个PCD孔的打磨，若存在加工误差，则可通过气动浮动主轴53的浮动作用进行自我调节，保障打磨效果以及对主轴的保护；第一个PCD孔打磨完成后，打磨头54上抬，然后升降夹持装置2驱动轮毂旋转设定角度，该角度根据数据库中该型号轮毂的图纸信息进行设定；打磨头54下降，进行第二个PCD孔的打磨，以此类推直至所有的PCD孔打磨完成；然后升降夹持装置2松开对轮毂的夹持并将其放置在输送装置1上输出。
打磨头更换模组6包括支架61、固定在支架61上的旋转气缸62、受旋转气缸62驱动进行水平180°旋转的支撑板63、固定在支架61旁的导向滑槽64以及设置在导向滑槽64末端的收集盒65。支撑板63的相对两边设置有若干U型开口66，U型开口66上放置有若干新的打磨头67。初始状态下，人工将支撑板63的一边所有U型开口66上放满打磨头67，然后旋转气缸62驱动支撑板63旋转180°至取打磨头位置，等待机器人4过来自动将新的打磨头安装至气动浮动主轴53的末端；当某一个打磨头打磨次数达到设定次数时，机器人4活动端移动至导向滑槽64上方将该打磨头丢入导向滑槽64并滑落至收集盒65中，然后再更换一个新的打磨头；打磨过程中，操作人员会将另一边的所有U型开口66上补给满打磨头，待取打磨头位置的打磨头被取完后，旋转气缸62将摆放满打磨头的一边旋转过去进行补给。支撑板63的一侧设置在防护网外面，一侧设置在防护网内侧，当内侧的一边在打磨头取完后，旋转到防护网外侧让操作员进行补给。
本实施例控制机器人的控制器中输入有各个型号的轮毂信息以及对应型号轮毂的打磨程序，其包含有轮毂外轮廓尺寸、参照定位孔至第一个PCD孔的相对位置坐标、相邻两个PCD孔的角度以及PCD孔的个数等信息，并根据上述信息如何进行轮毂的外轮廓圆周扫描移动、如何从参照定位孔位置移动至第一个PCD孔位置、打磨头下降的高度等。
本实施例还提供了一种铝合金轮毂PCD孔智能打磨方法，其包括以下步骤：
1）提供一输送装置1实现轮毂的自动输入与输出，在轮毂101的圆周内圈上部设置一参照定位孔102，该参照定位孔102与其中一个PCD孔103位于轮毂的同一条半径上；
2）在输送装置1的输入端上方设置一CCD拍照装置3识别输入轮毂的型号；具体的，通过获取轮毂的设计形状、圆周直径大小、高度以及PCD孔数量来确定其型号；
3）输送装置1上设置一升降夹持装置2将输入的轮毂进行对中定位并夹持固定；
4）根据CCD拍照装置3获取的轮毂型号调出数据库中对应的运动控制程序；
5）提供一测距装置55，沿该型号轮毂的外周轮廓进行扫描，直到测距装置55检测到所述参照定位孔102的位置；测距装置55为激光测距传感器或红外测距传感器或超声测距传感器；
6）以所述参照定位孔102的位置为初始位置，根据数据库中该型号轮毂中参照定位孔102与对应的第一个PCD孔的距离，将打磨头54移动至第一个PCD孔位置的上方，再根据该型号轮毂的高度确定打磨头54下降的高度，然后在进行打磨；
7）打磨完第一个PCD孔后，轮毂旋转设定角度进行下一个PCD孔打磨，直至所有的PCD孔完全打磨结束；每打磨一个轮毂，计数一次，判断该打磨次数是否达到设定次数，若没有达到，则继续打磨下一个轮毂，若达到了，则进行所述打磨头的自动更换；
8）当上述打磨次数达到另一设定次数时，在进行下一轮毂打磨时，进行自动补偿，当打磨次数过多后，砂轮的直径会变小，但是砂轮还不到更换的次数，因此，为了保障打磨效果，机器人4会驱动打磨头54进行设定半径大小的圆周运动，其圆周运动的半径即为补偿量，利用该补偿量弥补打磨头的磨损，从而保障打磨力度和打磨效果。
将打磨头54设置在一个可自动安装与自动卸载打磨头的装置上，本实施例中该装置为气动浮动主轴，并配有打磨头更换模组6实现打磨头的补给以及打磨头的回收。
本实施例铝合金轮毂PCD孔智能打磨机及打磨方法100的有益效果在于：通过设置CCD拍照装置获取轮毂的设计形状、轮廓直径、高度大小以及PCD孔数量来识别输入轮毂的型号，根据轮毂的型号调出数据库中对应该型号轮毂的打磨程序，再利用激光测距传感器沿轮毂圆周扫描一圈来找出参照定位孔，再根据参照定位孔找到与参照定位孔共设于同一条半径上的第一个PCD孔，再进行打磨，根据PCD孔的形状模仿人的手腕扭动动作实现精准打磨，其整个过程非常智能，可适用于多种型号轮毂的自动打磨，无需人工调整，打磨机器人可实现自动识别、自动调出程序，自动调整打磨；打磨模组采用气动浮动主轴结构，使得打磨头在360°范围内具有自适应浮动功能，通过气动浮动主轴结构以及上述第一个PCD孔获取方式有效的解决了加工误差导致的打磨问题，节省了大量的人力，保护人员健康，提高生产效率，提高了打磨精度和打磨效果，实现绿色生产；在程序中设置了打磨次数计数，并结合打磨头更换模组实现打磨头的定次更换，进一步的保障了打磨精度和打磨效果。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，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。
Claims (10)
1.一种铝合金轮毂PCD孔智能打磨机，其特征在于：其包括输送装置、位于在所述输送装置运输路径上的升降夹持装置、位于所述输送装置进入端上方的CCD拍照装置、设置在所述升降夹持装置一旁的机器人、设置在所述机器人活动端的打磨模组、设置在所述机器人一旁的打磨头更换模组，所述打磨模组包括设置在所述机器人活动端的安装架、固定在所述安装架上的电动旋转头、设置在所述电动旋转头旋转端的气动浮动主轴、设置在所述气动浮动主轴活动端的打磨头。
2.如权利要求1所述的铝合金轮毂PCD孔智能打磨机，其特征在于：所述升降夹持装置包括升降气缸、受所述升降气缸驱动进行上下运动的第一活动板、固定在所述第一活动板上的伺服电机、受所述伺服电机驱动进行旋转的第二活动板、固定在所述第二活动板上的夹持气缸、受所述夹持气缸驱动向中间靠拢或向外打开的夹持块，所述夹持块受所述升降气缸驱动在所述输送装置的上方和下方进行切换。
3.如权利要求1所述的铝合金轮毂PCD孔智能打磨机，其特征在于：所述安装架上安装有测距装置。
4.如权利要求3所述的铝合金轮毂PCD孔智能打磨机，其特征在于：所述测距装置为激光测距传感器、红外测距传感器或超声测距传感器。
5.如权利要求1所述的铝合金轮毂PCD孔智能打磨机，其特征在于：所述安装架上安装有吹扫轮毂中心孔的第一吹气头、吹扫PCD孔的第二吹气头。
6.如权利要求1所述的铝合金轮毂PCD孔智能打磨机，其特征在于：所述打磨头更换模组包括支架、固定在所述支架上的旋转气缸、受所述旋转气缸驱动进行水平180°旋转的且用于承载打磨头的支撑板、固定在所述支架旁的导向滑槽以及设置在所述导向滑槽末端的收集盒。
7.一种铝合金轮毂PCD孔智能打磨方法，其特征在于：其包括以下步骤，
1）在轮毂的圆周上表面设置一参照定位孔，所述参照定位孔与其中一个PCD孔位于轮毂的同一条半径上；
2）在轮毂输入端上方设置一CCD拍照装置获取轮毂的设计形状、圆周直径大小、高度以及PCD孔数量，系统根据上述信息确定轮毂型号；
3）提供一升降夹持装置将输入的轮毂进行对中定位并夹持固定；
4）根据所述CCD拍照装置获取的轮毂型号调出数据库中对应的运动控制程序；
5）提供一测距装置，沿该型号轮毂的外周轮廓进行扫描，直到所述测距装置检测到所述参照定位孔的位置；
6）以所述参照定位孔的位置为初始位置，根据该型号轮毂中所述参照定位孔与对应的第一个PCD孔的距离，将打磨头移动至所述第一个PCD孔位置的上方，再根据该型号轮毂的高度确定所述打磨头下降的高度，并进行打磨；
7）打磨完第一个PCD孔后，轮毂旋转设定角度进行下一个PCD孔打磨，直至所有的PCD孔完全打磨结束；每打磨一个轮毂，计数一次，判断该打磨次数是否达到设定次数，若没有达到，则继续打磨下一个轮毂，若达到了，则进行所述打磨头的自动更换。
8.如权利要求7所述的铝合金轮毂PCD孔智能打磨方法，其特征在于：将所述打磨头设置在一个可自动安装与自动卸载打磨头的气动浮动主轴，所述气动浮动主轴设置在一气动旋转头上，所述气动旋转头设置在一机器人的活动端实现多轴运动。
9.如权利要求7所述的铝合金轮毂PCD孔智能打磨方法，其特征在于：所述打磨头在自动更换时配有补给打磨头和回收打磨头的打磨头更换模组，所述打磨头更换模组包括支架、固定在所述支架上的旋转气缸、受所述旋转气缸驱动进行水平180°旋转的且用于承载打磨头的支撑板、固定在所述支架旁的导向滑槽以及设置在所述导向滑槽末端的收集盒。
10.如权利要求9所述的铝合金轮毂PCD孔智能打磨方法，其特征在于： 当所述打磨次数达到系统补偿次数设定值时，将所述打磨头进行圆周轨迹运动，其运动半径为设定的补偿量，实现自动补偿打磨头的磨损。
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