CN111136532A - 自动打磨装置及打磨方法 - Google Patents

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CN111136532A CN202010002209.7A CN202010002209A CN111136532A CN 111136532 A CN111136532 A CN 111136532A CN 202010002209 A CN202010002209 A CN 202010002209A CN 111136532 A CN111136532 A CN 111136532A
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Abstract

本发明涉及焊缝打磨技术领域，提供一种自动打磨装置及打磨方法，该自动打磨装置用于打磨转向架横梁或侧梁上的焊缝，包括一对间隔相对设置的夹持机构，夹持机构包括变位机和打磨夹具变位机与打磨夹具驱动连接，一对打磨夹具之间用于夹紧横梁或侧梁；打磨工具设有力控传感器；打磨定位机构用于定位横梁或侧梁上的焊缝；打磨机器人设有机械臂，机械臂的工作端分别设有第一连接端和第二连接端，第一连接端用于连接打磨定位机构，第二连接端用于连接打磨工具，打磨定位机构和力控传感器均与打磨机器人的控制系统信号连接。本发明焊缝打磨质量好，打磨效率高。

Description

自动打磨装置及打磨方法
技术领域
本发明涉及焊缝打磨技术领域，尤其涉及自动打磨装置及打磨方法。
背景技术
目前在生产中，大多数情况下采用对焊缝进行打磨的工艺来消除构架结构中因堆焊焊缝而引起的应力集中，采用对焊缝余高、宽度不均匀及焊缝直线度不良等影响焊缝外观的部位打磨成圆滑过渡，可以消除应力集中现象，防止转向架产品从结构中的棱角处开裂，提高产品的抗疲劳能力，从而能够延长转向架的使用寿命。同时，高质量的焊后打磨还可为后工序(如涂装、加工等)提供较好的表面质量，保证焊接零部件良好的外观质量。因此，在转向架的焊接等工序后，对焊缝进行打磨是必不可少的。
但是现有打磨设备对于转向架构架的横梁和侧梁的焊缝打磨，特别是燕尾角焊缝和环形焊缝的打磨仍存在一定的局限性。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种自动打磨装置，打磨效率高，表面质量好。
根据本发明第一方面实施例的一种自动打磨装置，用于打磨转向架横梁或侧梁上的焊缝，包括：
一对夹持机构，一对所述夹持机构间隔相对设置，每个所述夹持机构均包括变位机和打磨夹具，所述变位机与对应的所述打磨夹具驱动连接，一对所述打磨夹具之间用于夹紧所述横梁或侧梁；
打磨工具，设有力控传感器，用于采集打磨过程中作用于所述横梁或侧梁上的力；
打磨定位机构，用于定位所述横梁或侧梁上的焊缝；
打磨机器人，设有机械臂，所述机械臂的工作端分别设有第一连接端和第二连接端，所述第一连接端用于连接所述打磨定位机构，所述第二连接端用于连接所述打磨工具，所述打磨定位机构和所述力控传感器均与所述打磨机器人的控制系统信号连接。
根据本发明的一个实施例，一对所述变位机包括主动变位机和从动变位机，一对所述打磨夹具中的一者与所述主动变位机转动连接，一对所述打磨夹具中的另一者与所述从动变位机转动连接；
所述打磨夹具均包括支撑座和设于所述支撑座上的一对横梁压紧臂和一对侧梁压紧臂。
根据本发明的一个实施例，所述主动变位机和所述从动变位机均包括竖直且转动设置的安装板，所述支撑座包括竖直支撑座和与所述竖直支撑座固定连接的水平支撑座，所述竖直支撑座的背面与所述安装板插装连接。
根据本发明的一个实施例，一对所述横梁压紧臂安装在所述水平支撑座的上表面，一对所述侧梁压紧臂安装在所述竖直支撑座远离所述安装板的一侧。
根据本发明的一个实施例，所述水平支撑座设有与一对所述横梁压紧臂匹配的一对横梁定位块，以及与一对所述侧梁压紧臂匹配的一对侧梁定位块；
所述水平支撑座用于安装所述横梁定位块的区域设有多个定位孔，所述横梁定位块的底部设有至少一个定位销，所述横梁定位块通过所述定位销插设在对应的所述定位孔中安装在所述水平支撑座上；
一对所述侧梁定位块固定在所述水平支撑座上，一对所述横梁定位块位于一对所述侧梁定位块的外侧。
根据本发明的一个实施例，所述水平支撑座上设有一对横梁铰接座，一对所述横梁压紧臂分别通过第一电缸铰接在所述横梁铰接座上，所述竖直支撑座上设有一对侧梁铰接座，一对所述侧梁压紧臂分别通过第二电缸铰接在所述侧梁铰接座上。
根据本发明的一个实施例，所述打磨定位机构为机械式接触探针。
根据本发明的一个实施例，所述机械臂通过第一子母法兰盘与所述打磨工具连接，所述第一子母法兰盘包括第一母盘和第一子盘，所述第一母盘设于所述机械臂的工作端，所述第一子盘设于所述打磨工具的连接端，所述第一母盘与所述第一子盘吸附在一起。
根据本发明的一个实施例，所述机械臂通过第二子母法兰盘与所述打磨定位机构连接，所述第二子母法兰盘包括第二母盘和第二子盘，所述第二母盘设于所述机械臂的工作端，所述第二子盘设于所述打磨定位机构的连接端，所述第二母盘与所述第二子盘吸附在一起。
根据本发明的一个实施例，所述打磨工具包括第一打磨工具、第二打磨工具和第三打磨工具，所述第一打磨工具为第一砂带机，用于打磨平面直焊缝，所述第二打磨工具为第二砂带机，用于打磨平面圆弧焊缝，所述第三打磨工具为砂轮机，用于打磨燕尾角焊缝。
根据本发明的一个实施例，所述机械臂的一侧设有用于放置所述打磨工具的工具支架，所述第一打磨工具、第二打磨工具和第三打磨工具放置于所述工具支架的顶部。
根据本发明的一个实施例，所述自动打磨装置外罩设有打磨隔离房，所述打磨隔离房设有卷帘门，所述打磨隔离房配置有除尘设备。
根据本发明第二方面实施例的自动打磨装置的打磨方法，其包括步骤：
将横梁或侧梁装夹在一对打磨夹具之间；
打磨机器人抓取打磨定位机构定位所述横梁或侧梁上的焊缝；
打磨机器人抓取打磨工具对焊缝进行打磨，所述力控传感器采集打磨过程中作用于所述横梁或侧梁上的力并反馈给打磨机器人的控制系统，由控制系统控制打磨过程中打磨工具作用在所述横梁或侧梁上的接触力恒定。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例横梁焊缝的示意图；
图2是本发明实施例侧梁焊缝的示意图；
图3是本发明实施例提供的自动打磨装置与AGV运输小车配合的整体结构示意图；
图4是本发明实施例提供的自动打磨装置的整体结构示意图；
图5是本发明实施例夹持机构的立体结构示意图；
图6是图4中工具支架上设置机械式接触探针和打磨工具的示意图；
图7是本发明实施例提供的自动打磨装置外设置隔离房的示意图；
图8是本发明一个具体实施例的焊缝定位示意图。
附图标记：
1：平面圆弧焊缝；2：平面直焊缝；3：燕尾角焊缝；4：打磨机器人；5：打磨工具；6：夹持机构；61：变位机；62：打磨夹具；62-1：竖直支撑座；62-2：水平支撑座；62-3：横梁压紧臂；62-4：侧梁压紧臂；62-5：横梁定位块；62-6：侧梁定位块；62-7：横梁铰接座；62-8：侧梁铰接座；62-9：第一电缸；62-10：第二电缸；7：工具支架；8：隔离房；81：卷帘门；82：除尘设备；9：机械式接触探针；10：第一子母法兰盘；11：第二子母法兰盘；12：横梁；13：侧梁；14：AGV运输小车；15：钢管；16：钢板；17：焊缝。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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实施例和简化描述，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实施例的限制。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。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“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，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
如图1所示，转向架中，横梁12具有沿横梁12母线延伸的平面直焊缝2以及平面圆弧焊缝1，平面直焊缝2的两端具有燕尾角焊缝3，如图2所示，侧梁13具有平面直焊缝2以及平面圆弧焊缝1。
如图3至图6所示，第一方面，根据本发明实施例的一种自动打磨装置，用于打磨转向架横梁12或侧梁13上的上述焊缝，具体包括：
一对夹持机构6，一对所述夹持机构6间隔相对设置，每个所述夹持机构6均包括变位机61和打磨夹具62，所述变位机61与对应的所述打磨夹具62驱动连接，变位机61能够驱动打磨夹具62转动，从而带动工件转动，一对所述打磨夹具62之间用于夹紧所述横梁或侧梁，具体地，横梁轴向的两端或侧梁轴向的两端分别夹紧在打磨夹具62上，通过变位机61驱动打磨夹具62转动，带动横梁或侧梁翻转，以实现工件焊缝的全方位打磨。
打磨工具5，设有力控传感器，用于采集打磨过程中作用于所述横梁或侧梁上的力，在打磨过程中保持打磨工具5与工件接触力恒定，同时，打磨的起始和终止位置是打磨的难点，利用力控传感器对初始打磨力、反应时间的设定可以有效改善起始和终止位置的打磨质量。
打磨定位机构，用于定位所述横梁或侧梁上的焊缝。
打磨机器人4，设有机械臂，具体可以为六轴机械臂，确保机械臂可以360度灵活旋转，所述机械臂的工作端分别设有第一连接端和第二连接端，所述第一连接端用于连接所述打磨定位机构，所述第二连接端用于连接所述打磨工具5，所述打磨定位机构和所述力控传感器均与所述打磨机器人4的控制系统信号连接，用于将确定的实际打磨位置和在实际打磨过程中工件的受力反馈给打磨机器人4，由打磨机器人4作出及时调整，确保打磨工件受力恒定，打磨位置准确。
本实施例通过打磨定位机构对工件上的焊缝位置进行确定，并与打磨机器人4编程时工件的相同特征位置(焊缝位置)进行比对，从而确定实际打磨位置。
需要说明的是，本实施例中所说的工件是指横梁或侧梁。
本实施例的自动打磨装置首先可以保持焊缝打磨高度的一致性，不仅使焊缝质量有了可靠的保证，而且降低废品率；可以长时间连续加工，生产效率大幅提高。根据生产需要，通过调换不同打磨工具5完成磨削工艺。机器人自动打磨使工件的打磨效率更高，表面质量好，提高了对不同产品的适应性。本实施例采用力控装置对打磨过程中的打磨力进行监控，在打磨过程中机器人在接收到反馈的力与力矩数据后即时做出指定响应，使其在承受巨大的冲量的情况下依然能够安全稳定运行。
本实施例中，打磨夹具62可以采用电动方式压紧工件，可通过程序控制并配合物流系统自动装夹与放松工件。
进一步需要说明的是，横梁、侧梁使用AGV(Automated Guided Vehicle，自动导引运输车)物流小车运输至打磨夹具62的各胎位坐标，打磨夹具62的支撑座增加金属感应器，当金属感应器收到信号后进行自动压紧，以提高自动化程度，提高装夹效率。
根据本发明的一个实施例，一对所述变位机61包括主动变位机61和从动变位机61，一对所述打磨夹具62中的一者与所述主动变位机61转动连接，一对所述打磨夹具62中的另一者与所述从动变位机61转动连接；主动变位机61设有驱动电机等驱动机构，能够主动驱动打磨夹具62转动，由于工件的一端连接主动变位机61，另一端连接从动变位机61，在主动变位机61转动时，能够带动从动变位机61一起转动，进而带动工件翻转。
为了方便工件位置固定和压紧，所述打磨夹具62均包括支撑座和设于所述支撑座上的一对横梁压紧臂62-3和一对侧梁压紧臂62-4，一对横梁压紧臂62-3和一对侧梁压紧臂62-4均可上下转动地设于支撑座上，一对横梁压紧臂62-3用于压紧横梁的一端，当然，横梁的另一端由设于另一侧打磨夹具62上的一对横梁压紧臂62-3压紧，一对侧梁压紧臂62-4用于压紧侧梁的一端，当然，侧梁的另一端由设于另一侧打磨夹具62上的一对侧梁压紧臂62-4压紧。
根据本发明的一个具体实施例，所述主动变位机61和所述从动变位机61均包括竖直且转动设置的安装板，所述支撑座包括竖直支撑座62-1和与所述竖直支撑座62-1固定连接的水平支撑座62-2，所述竖直支撑座62-1的背面与所述安装板插装连接。具体地，主动变位机61和所述从动变位机61均包括固定部，固定部通过转轴与所述安装板连接，主动变位机61的固定部内设有驱动电机，用于驱动与其相连的转轴带动安装板转动。
具体地，竖直支撑座62-1的背面可以设有若干凸起，安装板上可以设有若干插接孔，竖直支撑座62-1通过凸起插接在插接孔中实现竖直支撑座62-1与安装板插装连接。此外，为了确保连接的可靠性，可以设置插接孔为吸附孔，可以通过吸力将竖直支撑座62-1吸附在安装板上。
为了合理布置横梁压紧臂62-3和侧梁压紧臂62-4的位置，避免两者干涉，且结合横梁和侧梁的结构特点，根据本发明的一个实施例，一对所述横梁压紧臂62-3安装在所述水平支撑座62-2的上表面，一对所述侧梁压紧臂62-4安装在所述竖直支撑座62-1远离所述安装板的一侧，且一对横梁压紧臂62-3位于一对侧梁压紧臂62-4的外侧。
根据本发明的一个实施例，所述水平支撑座62-2设有与一对所述横梁压紧臂62-3匹配的一对横梁定位块62-5，以及与一对所述侧梁压紧臂62-4匹配的一对侧梁定位块62-6；具体地，结合横梁和侧梁的结构特点，横梁定位块62-5为V型块，便于横梁钢管的圆柱面放置后快速定位，侧梁定位块62-6的表面为平面，便于侧梁的底部平面放置后定位。
所述水平支撑座62-2用于安装所述横梁定位块62-5的区域设有多个定位孔，所述横梁定位块62-5的底部设有至少一个定位销，所述横梁定位块62-5通过所述定位销插设在对应的所述定位孔中以安装在所述水平支撑座62-2上，当需要调整横梁定位块62-5的位置时，将横梁定位块62-5的定位销从对应的定位孔中拔出，并插入其他相应位置的定位孔中，以调节横梁定位块62-5在水平支撑座62-2上的位置。
一对所述侧梁定位块62-6固定在所述水平支撑座62-2上，可以将一对侧梁定位块62-6关于水平支撑座62-2的轴线对称设置，从而确保侧梁安装后的对中性，一对所述横梁定位块62-5位于一对所述侧梁定位块62-6的外侧，便于在夹紧侧梁时将横梁定位块62-5移动到水平支撑座62-2的最外侧，避免与侧梁发生干涉。
根据本发明的一个实施例，为了便于横梁压紧臂62-3和侧梁压紧臂62-4能够自动转动执行压紧或松开动作，所述水平支撑座62-2上设有一对横梁铰接座62-7，一对所述横梁压紧臂62-3分别通过第一电缸62-9铰接在所述横梁铰接座62-7上，一对所述横梁压紧臂62-3通过第一电缸62-9带动相对横梁铰接座62-7转动，所述竖直支撑座62-1上设有一对侧梁铰接座62-8，一对所述侧梁压紧臂62-4分别通过第二电缸62-10铰接在所述侧梁铰接座62-8上，一对所述侧梁压紧臂62-4通过第二电缸62-10带动相对侧梁铰接座62-8转动。
根据本发明的一个实施例，所述打磨定位机构为机械式接触探针9。打磨开始前，机器人抓取机械式接触探针9对打磨焊缝位置进行定位，明确焊缝所在位置。
根据本发明的一个实施例，为了实现机械臂能够快速抓取打磨工具5，所述机械臂通过第一子母法兰盘10与所述打磨工具5连接，所述第一子母法兰盘10包括第一母盘和第一子盘，所述第一母盘设于所述机械臂的工作端，所述第一子盘设于所述打磨工具5的连接端，所述第一母盘与所述第一子盘吸附在一起，例如通过气动或电动的方式吸附在一起，从而方便机械臂对打磨工具5快速更换。
需要说明的是，当该第一子盘与第一母盘采用通电吸合的方式进行连接时，该第一子盘和第一母盘均可以相当于两块异极的永磁体，对其进行通电时，该第一子盘会与该第一母盘相吸合。反之，断电后，该第一子盘与第一母盘因失去磁性而断开。
另一个实施例中，在该第一母盘朝向该第一子盘的表面呈间隔式构造有多个伸缩密封塞，在该第一子盘朝向该第一母盘的表面呈间隔式构造有多个吸附孔，其中，各个该伸缩密封塞均与相应该吸附孔相适配。具体地，当从一个入口给该第一母盘供气后，各个该伸缩密封塞均会自动地嵌入到相应的该吸附孔内，实现第一母盘与第一子盘的吸合和密封安装。
反之，从另一个入口给第一母盘供气后，各个该伸缩密封塞均会从相应的吸附孔内退出缩回，从而实现第一母盘与第一子盘的快速分离。
根据本发明的一个实施例，为了实现机械臂能够快速抓取打磨定位机构，所述机械臂通过第二子母法兰盘11与所述打磨定位机构连接，所述第二子母法兰盘11包括第二母盘和第二子盘，所述第二母盘设于所述机械臂的工作端，所述第二子盘设于所述打磨定位机构的连接端，所述第二母盘与所述第二子盘吸附在一起，例如通过气动或电动的方式吸附在一起。对于第二母盘与第二子盘的具体实现方式参照第一母盘与第一子盘的具体连接方式。
根据本发明的一个实施例，为了对不同的焊缝采用不同的打磨工具5，针对上述所列的三种焊缝类型，所述打磨工具5可以包括第一打磨工具、第二打磨工具和第三打磨工具，所述第一打磨工具为第一砂带机，用于打磨平面直焊缝2，砂带长度选为2000mm，所述第二打磨工具为第二砂带机，用于打磨平面圆弧焊缝1，砂带长度选为2400mm，所述第三打磨工具为砂轮机，用于打磨燕尾角焊缝3，砂轮机直径为180mm。
根据本发明的一个实施例，所述机械臂的一侧设有用于放置所述打磨工具5的工具支架7，所述第一打磨工具、第二打磨工具和第三打磨工具放置于所述工具支架7的顶部，可以叠放在一起，也可以平铺设置。
根据本发明的一个实施例，如图7所示，所述自动打磨装置外罩设有打磨隔离房8，所述打磨隔离房8设有卷帘门81，便于横梁和侧梁由AGV物流小车运输至打磨隔离房8内，所述打磨隔离房8配置有除尘设备82。可以将打磨中的高噪音和金属粉尘与外部隔离，减少环境污染，做到了绿色生产。
本实施例的具体操作过程为：首先，横梁、侧梁使用AGV物流小车运输至各变位机61的胎位坐标，变位机61的支撑座增加金属感应器，收到信号后进行自动压紧。打磨开始前，机器人抓取机械式接触探针9对打磨焊缝位置进行定位。打磨过程中，为实现横梁、侧梁全位置的可达性，采用配有力控传感器的砂带机及砂轮机，采用不同工艺更换打磨工具5，并通过子母法兰盘实现打磨工具5快速更换。
打磨横梁时，根据工件型号以及定位标牌，将横梁的V型定位块移动到相应位置，并快速固定。打磨侧梁时，将横梁的V型定位块移动到夹具最外侧位置，并快速固定，防止干涉。
AGV运输小车14到达指定位置后，打磨隔离房8的卷帘门81自动升起。AGV运输小车14将需要打磨的横梁工件或装夹着侧梁工件的侧梁夹具运送到打磨夹具62上。通过机器人控制系统，横梁压紧臂62-3下压将横梁工件压紧，或侧梁压紧臂62-4下压将侧梁工件压紧，压紧到位后，电动缸系统处于保压状态。
当工件放置在夹持机构6上，并处于夹紧状态时。首先，运行定位寻找程序，机械手抓取机械式寻找探针通过特征位置对每条焊缝的空间位置(X、Y、Z)方向、焊缝长度进行确认。根据上述每条焊缝空间位置的数据，调用打磨程序，根据不同的焊缝类型，选取不同的打磨工具5。随后在打磨夹具62的旋转运动与打磨工具5的平行移动配合下进行粗磨和细磨，即完成了焊缝的自动打磨。
第二方面，结合图4所示，本发明实施例的自动打磨装置的打磨方法，其包括如下步骤：
先将横梁12或侧梁13装夹在一对打磨夹具62之间，将横梁12或侧梁13定位，并可通过变位机61调节打磨夹具62的位置，例如转动横梁12或侧梁13，以方便转动到不同的焊缝位置；
打磨机器人4抓取打磨定位机构定位所述横梁12或侧梁13上的焊缝，以确定实际打磨位置；
打磨机器人4抓取打磨工具5对焊缝进行打磨，同时，力传感器可与横梁12或侧梁13接触，采集打磨过程中作用于所述横梁12或侧梁13上的力并反馈给打磨机器人4的控制系统，由控制系统控制打磨过程中打磨工具5作用在所述横梁12或侧梁13上的接触力恒定，以改善打磨质量。
为了更详细地说明本发明的打磨方法，一个具体实施例中，打磨方法包括如下步骤：横梁、侧梁夹具(夹持着工件)由AGV运输小车运至自动打磨装置的夹持机构上。工件装夹前，将打磨夹具的横梁压紧臂及侧梁压紧臂均处于打开状态，且变位机处于零位状态。打磨横梁时，根据工件型号以及定位标牌，将横梁工件的横梁定位块即V型定位块移动到相应位置，并用快速插销固定。打磨侧梁时，将横梁工件的V型定位块移动到夹具最外侧位置，并用快速插销固定，防止干涉。
AGV运输小车到达指定位置后，打磨隔离房卷帘门自动升起。AGV运输小车将需要打磨的横梁工件或装夹着侧梁工件的侧梁夹具运送到打磨夹具上。通过控制系统，横梁压紧臂下压将横梁工件压紧，或侧梁压紧臂下压将侧梁夹具压紧，压紧到位后，电动缸系统处于保压状态。
当工件放置在夹持机构上，并处于夹紧状态时，首先，运行定位寻找程序，机械臂抓取打磨定位机构通过特征位置对每条焊缝的空间位置、焊缝长度、焊缝角度等进行确认。根据上述每条焊缝空间位置的数据，调用打磨程序，根据不同的焊缝类型，选取不同的打磨工具。根据不同的打磨工具制定相匹配的行走速度、转速、工作压力等打磨参数。随后在打磨夹具的旋转运动与打磨机器人的机械臂移动配合下进行粗磨和细磨，即完成了焊缝的自动打磨。
如图8所示，以钢管15和钢板16之间的焊缝17为例，其中，焊缝17的定位是通过机械臂抓取打磨定位机构进行两组定位寻找来实现的，其中第一组寻找是通过定位与母材的相对位置来确定焊缝在空间的位置，即通过碰触x1、x2面，确定焊缝的长度及X方向位置。通过碰触z表面来确定焊缝Z方向坐标位置。通过碰触y表面来确定焊缝的Y方向坐标位置。
在焊接过程中，由于焊接变形的影响，造成焊缝周围的母材并非为平面。因此，第二组寻找定位焊缝表面曲度从而确定打磨工具与焊缝17的接触角度，在焊缝17宽度方向的两侧分别定位两个点的位置，每隔150mm定位2点，通过4点(1-1、1-2、2-1、2-2)的坐标确定由这4个点所形成面的空间形状，从而调整打磨工具与焊缝17的接触角度，保证在打磨过程中打磨工具与母材的相对位置一致，避免伤及母材。
在打磨过程中，打磨顺序按照“相近焊缝”的原则进行，保证打磨工具在不同焊缝打磨切换过程中，行走的路径最短。此外，在确定打磨方向的时候，保证打磨飞溅方向一致(朝地面方向或远离机械臂方向)，减少飞溅对机械臂电器、机械臂原件的伤害及空气中粉尘浓度。
本发明实施例的自动打磨装置及打磨方法，可以保持焊缝打磨高度的一致性，不仅使焊缝质量有了可靠的保证，而且降低废品率；可以长时间连续加工，生产效率大幅提高。同时，其采用密闭式的打磨形式，将高噪音和金属粉尘与外部隔离，减少环境污染，做到了绿色生产。同时，打磨机器人4可以连接不同打磨工具5，根据生产需要，通过调换不同打磨工具5完成磨削工艺。机器人打磨系统使工件的打磨效率更高，表面质量好，提高了对不同产品的适应性。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (13)

1.一种自动打磨装置，用于打磨转向架横梁或侧梁上的焊缝，其特征在于，包括：
一对夹持机构，一对所述夹持机构间隔相对设置，每个所述夹持机构均包括变位机和打磨夹具，所述变位机与对应的所述打磨夹具驱动连接，一对所述打磨夹具之间用于夹紧所述横梁或侧梁；
打磨工具，设有力控传感器，用于采集打磨过程中作用于所述横梁或侧梁上的力；
打磨定位机构，用于定位所述横梁或侧梁上的焊缝；
打磨机器人，设有机械臂，所述机械臂的工作端分别设有第一连接端和第二连接端，所述第一连接端用于连接所述打磨定位机构，所述第二连接端用于连接所述打磨工具，所述打磨定位机构和所述力控传感器均与所述打磨机器人的控制系统信号连接。
2.根据权利要求1所述的自动打磨装置，其特征在于，一对所述变位机包括主动变位机和从动变位机，一对所述打磨夹具中的一者与所述主动变位机转动连接，一对所述打磨夹具中的另一者与所述从动变位机转动连接；
所述打磨夹具均包括支撑座和设于所述支撑座上的一对横梁压紧臂和一对侧梁压紧臂。
3.根据权利要求2所述的自动打磨装置，其特征在于，所述主动变位机和所述从动变位机均包括竖直且转动设置的安装板，所述支撑座包括竖直支撑座和与所述竖直支撑座固定连接的水平支撑座，所述竖直支撑座的背面与所述安装板插装连接。
4.根据权利要求3所述的自动打磨装置，其特征在于，一对所述横梁压紧臂安装在所述水平支撑座的上表面，一对所述侧梁压紧臂安装在所述竖直支撑座远离所述安装板的一侧。
5.根据权利要求4所述的自动打磨装置，其特征在于，所述水平支撑座设有与一对所述横梁压紧臂匹配的一对横梁定位块，以及与一对所述侧梁压紧臂匹配的一对侧梁定位块；
所述水平支撑座用于安装所述横梁定位块的区域设有多个定位孔，所述横梁定位块的底部设有至少一个定位销，所述横梁定位块通过所述定位销插设在对应的所述定位孔中安装在所述水平支撑座上；
一对所述侧梁定位块固定在所述水平支撑座上，一对所述横梁定位块位于一对所述侧梁定位块的外侧。
6.根据权利要求3所述的自动打磨装置，其特征在于，所述水平支撑座上设有一对横梁铰接座，一对所述横梁压紧臂分别通过第一电缸铰接在所述横梁铰接座上，所述竖直支撑座上设有一对侧梁铰接座，一对所述侧梁压紧臂分别通过第二电缸铰接在所述侧梁铰接座上。
7.根据权利要求1所述的自动打磨装置，其特征在于，所述打磨定位机构为机械式接触探针。
8.根据权利要求1所述的自动打磨装置，其特征在于，所述机械臂通过第一子母法兰盘与所述打磨工具连接，所述第一子母法兰盘包括第一母盘和第一子盘，所述第一母盘设于所述机械臂的工作端，所述第一子盘设于所述打磨工具的连接端，所述第一母盘与所述第一子盘吸附在一起。
9.根据权利要求1所述的自动打磨装置，其特征在于，所述机械臂通过第二子母法兰盘与所述打磨定位机构连接，所述第二子母法兰盘包括第二母盘和第二子盘，所述第二母盘设于所述机械臂的工作端，所述第二子盘设于所述打磨定位机构的连接端，所述第二母盘与所述第二子盘吸附在一起。
10.根据权利要求1所述的自动打磨装置，其特征在于，所述打磨工具包括第一打磨工具、第二打磨工具和第三打磨工具，所述第一打磨工具为第一砂带机，用于打磨平面直焊缝，所述第二打磨工具为第二砂带机，用于打磨平面圆弧焊缝，所述第三打磨工具为砂轮机，用于打磨燕尾角焊缝。
11.根据权利要求10所述的自动打磨装置，其特征在于，所述机械臂的一侧设有用于放置所述打磨工具的工具支架，所述第一打磨工具、第二打磨工具和第三打磨工具放置于所述工具支架的顶部。
12.根据权利要求1-11任一项所述的自动打磨装置，其特征在于，所述自动打磨装置外罩设有打磨隔离房，所述打磨隔离房设有卷帘门，所述打磨隔离房配置有除尘设备。
13.一种如权利要求1-12任一项所述的自动打磨装置的打磨方法，其特征在于，包括步骤：
将横梁或侧梁装夹在一对打磨夹具之间；
打磨机器人抓取打磨定位机构定位所述横梁或侧梁上的焊缝；
打磨机器人抓取打磨工具对焊缝进行打磨，所述力控传感器采集打磨过程中作用于所述横梁或侧梁上的力并反馈给打磨机器人的控制系统，由控制系统控制打磨过程中打磨工具作用在所述横梁或侧梁上的接触力恒定。
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