CN111922842A - 一种用于陶瓷螺钉的打磨检测系统及方法 - Google Patents

一种用于陶瓷螺钉的打磨检测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于陶瓷螺钉的打磨检测系统及方法，旨在解决现有技术中存在的对陶瓷螺钉打磨采用人工手动操作导致生产效率低，而且难以确保每次的打磨量及实现陶瓷螺钉测试时的高精度对位的技术问题，本发明通过三轴机器人、打磨机构、检测机构及翻转机构的合理结合，使整个打磨系统兼备打磨、检测、翻转及三自由度移载抓取过程，从上料到最终检测并分类归置，中间无需人工参与，机械化的程序使得最终的合格陶瓷螺钉产品一致性高、成品率高、精度高。整个过程持续周期短，各个机构方位安排合理，从而有效节约了时间成本、及加工成本。本发明的打磨方法高效有序，整个过程无需人工参与，持续周期短且打磨的合格产品一致性高。

Description

一种用于陶瓷螺钉的打磨检测系统及方法
技术领域
本发明涉及打磨系统，具体涉及一种用于陶瓷螺钉的打磨检测系统及方法。
背景技术
陶瓷螺钉作为一种紧固件，随着科技的不断进步其应用领域也越来越广，例如：在航天航空领域的防干扰器件上，石油领域的耐温、耐腐蚀设备上均有应用。
其原因在于：一些特殊环境下，陶瓷螺钉需具备如下特性：
防磁特性：常规条件下均可防磁；高低温特性：即在高温环境(800摄氏度)和低温环境(零下70摄氏度)均保持稳定；绝缘特性：在常温下保持良好的绝缘性，防磁特性：常规条件下均可防磁；耐磨性：具有超高的硬度(莫氏9级)；耐腐蚀性：不与强碱、强酸发生化学反应，等等；
由于对陶瓷螺钉的性质要求较高，故而对其尺寸精度要求也非常高，为了提高其尺寸精度，目前，人们通常采用手工反复打磨及手工反复检测以达到较高的精度；然而人工手动操作不但生产效率低，生产周期长，而且成品率非常低，导致生产成本大，并且在进行打磨时，难以确保每次的打磨量以及实现陶瓷螺钉测试时的高精度对位和陶瓷螺钉的频率精确控制。因此，现亟需一种工作效率高、成本低、成品率高的打磨系统及打磨方法。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的对陶瓷螺钉打磨采用人工手动操作，不但生产效率低，生产周期长，而且成品率非常低，导致生产成本大，进行打磨时，难以确保每次的打磨量以及实现陶瓷螺钉测试时的高精度对位和陶瓷螺钉的频率精确控制的技术问题，而提供一种用于陶瓷螺钉的打磨检测系统及方法。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种用于陶瓷螺钉的打磨检测系统，其特殊之处在于：
包括三轴机器人；
所述三轴机器人包括两个沿X轴方向设置且相互平行的X向组件；两个所述X向组件上滑动连接有Y向组件，Y向组件能够在X向组件上沿X轴方向滑动；所述Y向组件上滑动连接有Z向组件，Z向组件能够在Y向组件上沿Y轴方向滑动；所述Z向组件上滑动连接有抓取组件，所述抓取组件能够在Z向组件沿Z轴方向滑动；
所述抓取组件包括电爪、电爪连接板、力传感器以及电爪手指；
所述电爪连接板安装于Z向组件上，电爪连接板下端安装电爪，电爪的活动端设置三根电爪手指，用于夹持陶瓷螺钉；电爪连接板上端安装力传感器，用于检测电爪夹持力大小；
在所述抓取组件的下方、两个X向组件之间，设有用于打磨陶瓷螺钉的打磨机构、用于检测陶瓷螺钉的检测机构以及用于翻转陶瓷螺钉的翻转机构。
进一步地，所述打磨机构包括打磨底板；
所述打磨底板下方安装电机，其上方设有转盘打磨连接杆、砂纸固定板以及导杆；
所述电机驱动转盘转动；
所述打磨连接杆一端与转盘边缘铰接，另一端与砂纸固定板铰接；
所述导杆固定于打磨底板上；
所述砂纸固定板下方设有滑块；
所述滑块与导杆滑动连接；
所述砂纸固定板的上方固定铺设砂纸。
进一步地，所述打磨底板和砂纸固定板上均设有多个落尘孔，打磨底板的下方设有与多个落尘孔对应的真空腔体，打磨底板的上方设有用于吹扫打磨屑的吹扫软管；
所述真空腔体与外部抽真空装置连接；
所述吹扫软管连接外部气源；
所述电机通过同步带组件驱动转盘转动；
所述同步带组件包括同步带旋转轴、主动带轮、从动带轮以及同步带；
所述同步带旋转轴与打磨底板可旋转连接，并与转盘固定连接；
所述主动带轮固定套装于电机的输出轴上；
所述从动带轮固定套装于同步带旋转轴上；
所述同步带套装在主动带轮和从动带轮上。
进一步地，所述打磨底板上设有长条孔，其下方还设有电机安装板、张紧块、调节螺钉以及轴承座安装板；
所述电机安装板上设有腰形孔，腰形孔内设有紧定螺钉；
所述紧定螺钉穿过腰形孔将电机安装板安装于打磨底板上；
所述电机安装于电机安装板下方，其输出轴依次穿过电机安装板、所述长条孔后与主动带轮连接；
所述张紧块与电机安装板间存有间隙；
所述调节螺钉依次与张紧块以及电机安装板螺纹连接；
所述轴承座安装板上安装轴承座；
所述同步带旋转轴下端安装于轴承座的轴承内，其上端安装从动带轮以及转盘。
进一步地，所述检测机构包括检测单元、上压紧单元以及至少一个下夹紧单元；
所述上压紧单元包括安装于检测底板下方的直线摆动气缸和位于检测底板上方的压板；所述直线摆动气缸的活塞杆穿过检测底板与压板连接，用于驱动压板横向摆动和竖向移动；
所述下夹紧单元包括滤波器腔体、驱动机构和夹持组件；
所述滤波器腔体包括安装于压板下方的滤波器上腔体和安装于检测底板上方的滤波器下腔体；所述滤波器上腔体在直线摆动气缸的驱动下可与滤波器下腔体形成闭合腔体；
所述夹持组件安装于滤波器下腔体的腔内底部；
所述驱动机构安装于检测底板下方，用于驱动夹持组件夹紧待检测陶瓷螺钉；
所述检测单元包括检测传感器和计算机，所述检测传感器一端伸入滤波器下腔体内，另一端与计算机连接。
进一步地，所述驱动机构为双联直线气缸；
所述夹持组件包括夹头座、夹头和夹头法兰；
所述夹头座上端设有大口端向上的锥孔，夹头座的下端依次穿过滤波器下腔体、检测底板与双联直线气缸的活塞杆连接；
所述夹头法兰固定安装于滤波器下腔体内；所述夹头法兰的内壁上设有环形凸起；
所述夹头上端的外圆上设有与环形凸起卡合连接的环形凹槽，夹头的下端呈圆锥形且位于所述锥孔内，其侧壁上沿圆周方向设有多条胀紧槽；
所述环形凹槽的轴向尺寸大于环形凸起的轴向尺寸。
进一步地，所述滤波器上腔体的腔内顶部设有弹性柱组件；
所述弹性柱组件包括螺杆和弹性柱；
所述螺杆穿设于滤波器上腔体上并与滤波器上腔体螺纹连接；
所述弹性柱上端嵌入螺杆，下端指向夹持组件；
所述检测底板上还设有两个工装限位板；
两个工装限位板之间的距离与所述压板的尺寸相适配，用于对压板竖向移动过程进行导向；
所述工装限位板的上端面为斜面。
进一步地，所述翻转机构包括平板；
所述平板上开设有顶升孔，平板的上方设有托盘和旋转气缸，平板的下方设有单轴驱动器，
所述托盘上划分有零件合格区与零件不合格区；
所述旋转气缸的旋转轴上设有气爪；
所述气爪的两个爪上分别设有一个翻转手指，两个翻转手指位于顶升孔上方；
所述单轴驱动器的输出端安装有顶升块；
所述顶升块的顶端与顶升孔对应，使得该顶端可穿过顶升孔。
进一步地，所述平板上方还设有调整组件；
所述调整组件包括输出端竖直向上的摆缸和水平安装于摆缸输出端的旋转台，所述旋转台的上表面平面度≤0.02mm；
所述平板下方还设有均沿X轴方向设置的两个平板导轨和无杆缸；
所述平板与无杆缸的输出端连接；
两个平板导轨位于无杆缸的两侧，并与平板滑动连接。
基于上述的一种用于陶瓷螺钉的打磨检测系统，本发明还提供了一种用于陶瓷螺钉的打磨检测方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
步骤1)第一次翻转；
三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺杆端送至翻转机构进行翻转，使得陶瓷螺钉螺帽端向上；
步骤2)第一次检测；
三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺帽端，送至检测机构对其螺帽端进行检测；
若检测合格，执行步骤3)；
若检测不合格，三轴机器人抓取陶瓷螺钉的螺帽端，送至翻转机构进行翻转使其螺帽端朝下，之后三轴机器人抓取该不合格陶瓷螺钉螺杆端将其放置于零件不合格区；
步骤3)第二次翻转；
三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺帽端，送至翻转机构进行翻转，使得陶瓷螺钉螺帽端向下；
步骤4)打磨；
三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺杆端，送至打磨机构，对螺帽端进行打磨，打磨过程中三轴机器人的抓取组件始终夹紧陶瓷螺钉；
步骤5)第三次翻转；
三轴机器人将打磨完的陶瓷螺钉送至翻转机构进行翻转，使得陶瓷螺钉螺帽端向上；
步骤6)第二次检测；
三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺帽端，送至检测机构对其螺帽端进行检测；
若合格，三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺帽端，送至翻转机构进行翻转后，三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺杆端将其放置于零件合格区；
若不合格，三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺帽端，送至翻转机构进行翻转后，三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺杆端将其放置于零件不合格。
本发明的有益效果是：
1.本发明通过三轴机器人、打磨机构、检测机构以及翻转机构的合理结合，使得整个打磨系统兼备了打磨、检测、翻转以及三自由度移载抓取过程，从上料之后到最终检测并分类归置，中间无需人工参与，整个过程高效有序，机械化的程序使得最终的合格陶瓷螺钉产品一致性高、成品率高、精度高。整个过程持续周期短，各个机构方位安排合理，从而有效节约了时间成本、及加工成本。
2.本发明中的打磨机构在打磨底板下方设置电机，通过电机驱动转盘转动，转盘通过打磨连接杆与砂纸固定板铰接；由此，打磨连接杆的一端绕转盘边缘转动，另一端牵动砂纸固定板往复运动(即曲柄连杆机构)，使用中，将工件固定于砂纸固定板上方，启动电机，位于砂纸固定板上的砂纸即可对工件进行打磨，通过控制电机的频率即可精确打磨量，其打磨工件的一致性高；由于打磨连接杆是绕转盘边缘转动，因此，为了使砂纸固定板的运动更稳定，本发明在打磨底板上还设置了为砂纸固定板的运动进行导向的导杆，以便进一步提升本发明的稳定性。本发明还在打磨底板上设置了两个相互平行的导杆，并位于打磨连接杆两侧，使得砂纸固定板不会左右晃动，又在每个导杆上均匀分布有两个滑块，使得砂纸固定板不会前后晃动，进一步提高砂纸固定板的稳定性。
3.本发明在打磨底板和砂纸固定板上均设置了落尘孔，并在打磨底板上方设置了吹扫软管，在其下方设置了真空腔体，打磨中，吹扫软管吹扫打磨屑，真空腔体吸除打磨屑，实现即时清理打磨区域。而且电机通过同步带组件带动转盘旋转，有效控制速比，传动平稳、避免振动。
4.本发明在打磨底板上还设置了张紧块，通过张紧块上穿设的螺钉调节电机安装板，从而调节电机输出轴上主动轮与从动轮间的距离，保证同步带组件稳定工作。
5.本发明的检测机构通过直线摆动气缸驱动压板，在压板与检测底板间设置滤波器腔体，通过直线气缸驱动夹持组件夹紧陶瓷螺钉下部，再通过设置于滤波器腔体内的检测传感器进行检测并将检测信息输出；整个动作均为机械自动操作，效率很高，无需人工，该检测机构结构简单、成本低，由于不存在晃动，因此可避免检测误差，检测结果更可靠。
6.本发明的夹头座上设有大口端向上的锥孔，夹头下端位于锥孔内，直线气缸驱动夹头座向上运动，锥形夹头在夹头座的锥孔作用下，被迫夹紧陶瓷螺钉，该结构简单且巧妙。还在夹头法兰内壁上设置了环形凸起，并在夹头的外圆上设置了轴向尺寸大于环形凸起轴向尺寸的环形凹槽；使得直线气缸驱动夹头座向上运动时，夹头具有向上的位移量作为缓冲，减小对夹头以及陶瓷螺钉的损伤。
7.本发明通过滤波器腔体顶部的弹性柱组件顶住陶瓷螺钉的上端，弹性柱组件包括与滤波器腔体顶面螺纹连接的螺杆，及嵌入螺杆下端的弹性柱；由此可根据不同长度的陶瓷螺钉上下调整螺杆；增加了整个检测机构的适用范围。而且还在检测底板上设置了两个工装限位板，当滤波器上腔体下压时，两个工装限位板对滤波器上腔体的下落位置进行限定，使得滤波器上腔体可更准确的与滤波器下腔体配合，保证检测环境的密闭性。而且本发明将工装限位板的上端面为斜面，避免滤波器上腔体与工装限位板的磕碰，同时也使得滤波器上腔体更顺利的落入两个工装限位板之间，并与滤波器下腔体配合。
8.本发明的翻转机构在移动板上设置了旋转气缸，并在其旋转轴上设置了气爪，气爪控制手臂抓取陶瓷螺钉进行翻转，以便以合适的方位进行打磨或进行检测，最终将其归置于托盘的合适区域。避免人工参与，使得打磨过程与检测过程合理衔接。
9.本发明的平板上还设置了调整组件，用于抓取陶瓷螺钉时调整抓取组件中电爪手指在陶瓷螺钉上的抓取位置，避免打磨时对陶瓷螺钉造成损伤。
10.本发明的打磨方法高效有序，整个过程无需人工参与，持续周期短且打磨的合格产品一致性高。
附图说明
图1是本发明一种用于陶瓷螺钉的打磨检测系统的结构示意图；
图2是本发明中三轴机器人的结构示意图；
图3是图2中A的局部放大图；
图4是本发明中打磨机构的结构示意图；
图5是本发明中打磨机构的另一结构示意图；
图6是本发明中检测机构的结构示意图；
图7是本发明中检测机构的剖视图；
图8是图7中B的局部放大图；
图9是本发明中翻转机构的结构示意图；
图10是本发明中翻转机构的局部结构示意图。
附图说明：
1-0、翻转机构；
1-1、平板，1-2、托盘，1-3、旋转气缸安装板，1-4、旋转气缸，1-5、手爪安装板，1-6、气爪安装板，1-7、气爪，1-8、翻转手指，1-9、摆缸，1-10、旋转台，1-11、无杆缸，1-12、平板导轨，1-13、顶升块，1-14、单轴驱动器，1-15、驱动器安装板，1-16、拖链，1-17、拖链支架，
2-0、检测机构；
2-1、滤波器上腔体，2-2、滤波器下腔体，2-3、滤波器上盒体，2-4、滤波器下盒体，2-5、工装限位板a，2-6、工装限位板b，2-7、直线摆动气缸，2-8、压板，2-9、弹性柱组件，2-10、双联直线气缸a，2-11、双联直线气缸b，2-12、气缸连接板a，2-13、气缸连接板b，2-14、气缸安装板，2-15、检测底板，2-16、盒体检测传感器，2-17、腔体检测传感器，2-18、连接螺栓，2-19、夹头座，2-20、夹头，2-21、夹头法兰,2-23、环形凸起，2-24、环形凹槽,2-25、螺杆，2-26、弹性柱；
3-0、打磨机构；
3-1、电机，3-2、电机安装板，3-3、张紧块，3-4、打磨底板，3-5、主动带轮，3-6、从动带轮，3-7、同步带，3-8、同步带旋转轴，3-9、轴承座，3-10、轴承座安装板，3-11、转盘，3-12、打磨连接杆，3-13、打磨铰链座，3-14、肘夹，3-15、砂纸，3-16、砂纸压板，3-17、砂纸固定板，3-18、滑块，3-19、导杆，3-20、打磨防尘罩，3-21、吹扫软管；
4-0、三轴机器人；
4-1、X向组件，4-2、底座，4-3、电缸连接板，4-4、力传感器，4-5、传感器连接板，4-6、电爪连接板，4-7、电爪，4-8、电爪手指,4-9、Y向组件，1-10、Z向组件。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种用于陶瓷螺钉的打磨检测系统及方法作进一步详细说明。根据下面具体实施方式，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是：附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的；其次，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。
本发明一种用于陶瓷螺钉的打磨检测系统，结构图1、图2所示，包括三轴机器人4-0；三轴机器人4-0包括两个沿X轴方向设置且相互平行的X向组件4-1；X向组件4-1设置在底座4-2上；两个X向组件4-1上滑动连接有Y向组件4-9，Y向组件4-9能够在X向组件4-1上沿X轴方向滑动；Y向组件上滑动连接有Z向组件4-10，Z向组件4-10能够在Y向组件4-9上沿Y轴方向滑动；Z向组件4-10上滑动连接有抓取组件，抓取组件能够在Z向组件4-10沿Z轴方向滑动；抓取组件通过电缸连接板4-3与Z向组件滑动连接；本实施例中，X、Y、Z向组件均可采用滚珠丝杠副和直线导轨副结合的结构，也可采用其他可移动机构。
如图3所示，抓取组件包括电爪4-7、电爪连接板4-6、力传感器4-4以及电爪手指4-8；电爪连接板4-6安装于Z向组件上，电爪连接板4-6下端安装电爪4-7，电爪4-7的活动端设置三根电爪手指4-8，用于夹持陶瓷螺钉；电爪连接板4-6上端安装力传感器4-4，用于检测电爪4-7夹持力大小；力传感器4-4通过传感器连接板4-5与电爪连接板4-6连接；电缸连接板4-3上还设置有压力传感器；电爪手指4-8夹紧陶瓷螺钉进行打磨时，打磨的压力可由压力传感器检测和反馈。
在抓取组件的下方、两个X向组件4-1之间，设有用于打磨陶瓷螺钉的打磨机构3-0、用于检测陶瓷螺钉的检测机构2-0以及用于翻转陶瓷螺钉的翻转机构1-0。
下面分别对打磨机构3-0、检测机构2-0以及翻转机构1-0进行详细描述：
一、打磨机构3-0；
结合图4所示，打磨机构3-0包括打磨底板3-4；打磨底板3-4下方安装电机3-1，其上方设有转盘3-11打磨连接杆3-12以及两个导杆3-19；电机3-1的输出轴穿过打磨底板3-4通过同步带组件驱动转盘3-11转动；打磨连接杆3-12一端通过打磨铰链座3-13与转盘3-11边缘铰接，另一端通过打磨铰链座3-13与砂纸固定板3-17铰接；两个导杆3-19固定于打磨底板3-4上，分别位于打磨连接杆3-12两侧，且相互平行；每个导杆3-19均匀分布有两个滑块3-18(该滑块具体为直线轴承座)，两个滑块3-18均与砂纸固定板3-17固连；
砂纸固定板3-17上设有两个肘夹3-14；肘夹3-14的夹紧面上设有与砂纸固定板3-17平行的砂纸压板3-16。砂纸压板3-16将砂纸3-15压在砂纸固定板3-17的上方，由此使得砂纸3-15的更换更方便，砂纸压板3-16增大了压力接触面，使得砂纸3-15固定更牢靠。
如图5所示，同步带组件包括同步带旋转轴3-8、主动带轮3-5、从动带轮3-6以及同步带3-7；同步带旋转轴3-8与打磨底板3-4可旋转连接，并与转盘3-11固定连接；主动带轮3-5固定于电机3-1的输出轴上；从动带轮3-6固定于同步带旋转轴3-8上；同步带3-7套装在主动带轮3-5和从动带轮3-6上。
打磨底板3-4上设有长条孔，其下方还设有电机安装板3-2、张紧块3-3、调节螺钉和轴承座安装板3-10；打磨底板3-4上方还设有打磨防尘罩3-20；电机安装板3-2上设有腰形孔，腰形孔内设有紧定螺钉；紧定螺钉穿过腰形孔后与打磨底板3-4螺纹连接；电机3-1安装于电机安装板3-2下方，其输出轴穿过电机安装板3-2伸入长条孔内；张紧块3-3与电机安装板3-2间存有间隙，张紧块3-3上穿设调节螺钉；调节螺钉依次与张紧块3-3以及电机安装板3-2螺纹连接。轴承座安装板3-10上安装轴承座3-9；同步带旋转轴3-8下端安装于轴承座3-9的轴承内，其上端位于长条孔内；电机3-1和转盘3-11之间的动力传递由同步带3-7、主动带轮3-5、从动带轮3-6、同步带旋转轴3-8完成，通过打磨连接杆3-12传至打磨区域，同步带3-7可通过电机3-1侧的张紧块3-3进行调节。
打磨防尘罩3-20罩于砂纸固定板3-17的四周，防止灰尘飞扬。
为了及时清理打磨屑，打磨底板3-4和砂纸固定板3-17上均设有用于吸除残渣的12个落尘孔，打磨底板3-4的下方与12个落尘孔对应的真空腔体，真空腔体与外部抽真空装置连接，打磨底板3-4的上方设有用于吹扫打磨屑的吹扫软管3-21；吹扫软管3-21连接外部气源；打磨中，吹扫软管3-21吹扫打磨屑，真空腔体吸除打磨屑，实现即时清理打磨区域。
打磨机构的工作过程如下：打磨时，将工件移载至砂纸3-15正上方处恒力打磨，打磨时工件位置不动，打磨机构通过电机3-1带动转盘3-11及打磨连接杆3-12实现砂纸固定板3-17的直线往复运动，确保精确的打磨量，吹扫软管3-21和真空腔体通过砂纸固定板3-17上的落尘孔对打磨屑进行残渣处理。
二、检测机构2-0；
如图6所示，检测机构2-0包括检测单元、上压紧单元以及两个下夹紧单元；
上压紧单元包括安装于检测底板2-15下方的直线摆动气缸2-7和位于检测底板2-15上方的压板2-8；直线摆动气缸2-7的活塞杆穿过检测底板2-15与压板2-8连接，用于驱动压板2-8横向摆动和竖向移动；
下夹紧单元包括滤波器腔体、驱动机构和夹持组件；滤波器腔体包括滤波器上腔体2-1、滤波器下腔体2-2、滤波器上盒体2-3以及滤波器下盒体2-4(需要说明的是，滤波器上盒体2-3与滤波器下盒体2-4是滤波器上腔体2-1与滤波器下腔体2-2另一种设置形式，是针对不同规格、不同形状的陶瓷螺钉设定的两种测试工位。)；滤波器上腔体2-1和滤波器上盒体2-3均通过四个螺柱安装于压板2-8下方，使得滤波器上腔体2-1和滤波器上盒体2-3与压板2-8间均形成用于安装和便于调节弹性柱组件2-9的空间。滤波器下腔体2-2和滤波器下盒体2-4安装于检测底板2-15上方；滤波器上腔体2-1和滤波器上盒体2-3在直线摆动气缸2-7的驱动下可分别与滤波器下腔体2-2和滤波器下盒体2-4形成闭合腔体；滤波器上腔体2-1与滤波器下腔体2-2之间设有密封圈。
如图7所示，夹持组件安装于滤波器下腔体2-2的腔内底部；夹持组件包括夹头座2-19、夹头2-20和夹头法兰2-21；夹头座2-19上端设有大口端向上的锥孔，夹头座2-19的下端依次穿过滤波器下腔体2-2、检测底板2-15与双联直线气缸的活塞杆连接；夹头法兰2-21固定安装于滤波器下腔体2-2内；如8所示，夹头法兰2-21的内壁上设有环形凸起2-23；夹头2-20的外圆上设有环形凹槽2-24；环形凹槽2-24的轴向尺寸大于环形凸起2-23的轴向尺寸。环形凸起2-23与环形凹槽2-24配合使得夹头2-20上端与夹头法兰2-21卡接，夹头2-20下端位于锥孔内，夹头2-20的下端呈圆锥形，其侧壁上沿圆周方向设有多条胀紧槽。使得夹头2-20的圆锥形在锥孔的作用下夹紧待检测陶瓷螺钉。
滤波器上腔体2-1的腔内顶部设有弹性柱组件2-9；弹性柱组件2-9包括螺杆2-25和弹性柱2-26；螺杆2-25穿设于滤波器上腔体2-1上并与滤波器上腔体2-1螺纹连接；弹性柱2-26上端嵌入螺杆2-25，下端指向夹持组件。由此使得每个工位可检测同一种类而长度不同的陶瓷螺钉。
驱动机构安装于检测底板2-15下方，用于驱动夹持组件夹紧待检测陶瓷螺钉；驱动机构为双联直线气缸(即双联直线气缸a 2-10，双联直线气缸b 2-11)；检测底板2-15下方垂直连接有气缸安装板2-14；气缸连接板a 2-12和气缸连接板b 2-13的缸体分别安装于有气缸安装板2-14的两侧面，其活塞端顶部分别安装气缸连接板(即气缸连接板a 2-12、气缸连接板b 2-13)；气缸连接板a 2-12和气缸连接板b 2-13上分别通过连接螺栓2-18与夹头座2-19连接。双联直线气缸的活塞端通过气缸连接板和连接螺栓驱动夹头座上下运动，整体结构紧凑，方位布局平衡合理，节约空间。
检测底板2-15上还设有两个工装限位板(即工装限位板a 2-5、工装限位板b 2-6)；工装限位板a 2-5和工装限位板b 2-6之间的距离与压板2-8的尺寸相适配，用于对压板2-8竖向移动过程进行导向；工装限位板a 2-5和工装限位板b 2-6的上端面均为斜面。
检测单元包括两个检测传感器(即盒体检测传感器2-16、腔体检测传感器2-17)和一台计算机，腔体检测传感器2-17一端伸入滤波器下腔体2-2内，另一端与计算机连接；盒体检测传感器2-16一端伸入滤波器下盒体2-4内，另一端与计算机连接。
检测时，直线摆动气缸驱动压板2-8带动滤波器上腔体2-1和滤波器上盒体2-3向上运动，并向下夹紧单元一侧旋转，使得滤波器上腔体2-1和滤波器下腔体2-2分离、滤波器上盒体2-2与滤波器下盒体2-4分离；将陶瓷螺钉移载至滤波器下腔体2-2或者滤波器下盒体2-4内的夹头内后，左侧或者右侧的双联直线气缸驱动夹头座2-19向上运动，夹头座2-19利用自身的锥孔与夹头2-20的锥形结构配合，迫使夹头2-20夹紧陶瓷螺钉的螺纹端使其固定。直线摆动气缸驱动压板2-8向下夹紧单元旋转，并下运动，滤波器上腔体2-1和滤波器上盒体2-3通过工装限位板a 2-5、工装限位板b 2-6限位导向压紧各自对应的滤波器下腔体2-2和滤波器下盒体2-4，使得滤波器上腔体与滤波器下腔体闭合、滤波器上盒体与滤波器下盒体闭合，同时通过位于滤波器上腔体2-1和滤波器上盒体2-3中的弹性柱组件2-9确保陶瓷螺钉测试过程中的稳定性。之后，检测传感器进行检测，并将数据传输至计算机进行合格判定。
测试完成后滤波器上腔体2-1和滤波器上盒体2-3通过直线摆动气缸2-7作用旋转至另一侧，使得滤波器上腔体2-1与滤波器下腔体2-2分开、滤波器上盒体2-3与滤波器下盒体2-4分开，则三轴机器人4-0可将陶瓷螺钉取出进行下一步动作。
三、翻转机构1-0；
结合图9、图10所示，翻转机构包括平板1-1；
平板1-1上开设有顶升孔，平板1-1的上方设有托盘1-2、旋转气缸1-4以及调整组件，平板1-1的下方设有单轴驱动器1-14、沿X轴方向设置的两个平板导轨1-12和无杆缸1-11；
托盘1-2用来放置陶瓷螺钉，方便三轴机器人抓取，托盘1-2上划分有零件合格区与零件不合格区；
旋转气缸1-4安装于旋转气缸安装板1-3上，气爪1-7通过气爪安装板1-6和手爪安装板1-5安装于旋转气缸1-4的旋转轴上；气爪1-7的两个爪上分别设有一个翻转手指1-8，两个翻转手指1-8位于顶升孔上方；
单轴驱动器1-14连接至驱动器安装板1-15，拖链1-16连接至拖链支架1-17，拖链支架1-17连接至驱动器安装板1-15，单轴驱动器1-14的输出端安装有顶升块1-13；顶升块1-13的顶端与顶升孔对应，使得该顶端可穿过顶升孔；
调整组件包括输出端竖直向上的摆缸1-9和水平安装于摆缸1-9输出端的旋转台1-10，旋转台的上表面平面度≤0.02mm；由于陶瓷螺钉的规格形状各有不同，有的外周为圆形，有的外周为多边形，因此，当为多边形时，三根电爪手指4-8对其抓取时，可能接触的面刚好为多边形的棱角处，就会导致打磨时，一旦受力因为不稳定而掉落；因此，该调节组件可先将陶瓷螺钉放置于旋转台上，稍作旋转，使得三根电爪手指4-8抓于其平面处，同时电爪向下稍作移动，使得电爪手指4-8抓取陶瓷螺钉的过渡处，避免打磨时电爪手指4-8损伤螺杆。
平板1-1与无杆缸1-11的输出端连接；两个平板导轨1-12位于无杆缸1-11的两侧，并与平板1-1滑动连接。使得平板1-1可沿X轴方向移动，由无杆缸1-11提供动力实现直线往复运动，当人工上下料时，平板1-1滑出至外端，打磨或检测时，滑入至另一端靠近打磨机构3-0和检测机构2-0处。
打磨机构3-0设置于无杆缸1-11一端端头附近，无杆缸1-11另一端处为人工上料处，检测机构2-0设置于无杆缸1-11的侧方，并靠近打磨机构3-0设置，在工作中，一方面需要便于人工上料方便，另一方面由于陶瓷螺钉放置时通常为螺帽端向下，使得陶瓷螺钉比较稳，但检测时，陶瓷螺钉的螺帽端向上进行检测，因此需要多次移载、翻转，故而，无杆缸1-11的设置既便于人工上料方便，而且可减小三轴机器人的行程，缩短打磨检测周期，提高工作效率。
本发明的打磨系统使用时，首先进行上料，上料即将粗制的陶瓷螺钉以螺帽端向下放置于托盘上，螺帽端向下放置比较平稳，然后开始进行打磨工作，工作过程如下：
步骤1)第一次翻转；
三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺杆端送至翻转机构的两个翻转手指之间进行翻转，使得陶瓷螺钉螺帽端向上；
步骤2)第一次检测；
三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺帽端，送至检测机构的滤波器腔体内对其螺帽端进行检测；
若检测合格，执行步骤3)；
若检测不合格，三轴机器人抓取陶瓷螺钉的螺帽端，送至翻转机构进行翻转使其螺帽端朝下，之后三轴机器人抓取该不合格陶瓷螺钉螺杆端将其放置于托盘上的零件不合格区；
步骤3)第二次翻转；
三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺帽端，送至翻转机构进行翻转，使得陶瓷螺钉螺帽端向下；
步骤4)打磨；
三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺杆端，送至打磨机构，对螺帽端的端面进行打磨，打磨过程中三轴机器人的抓取组件始终夹紧陶瓷螺钉的过渡段；
步骤5)第三次翻转；
三轴机器人将打磨完的陶瓷螺钉送至翻转机构进行翻转，使得陶瓷螺钉螺帽端向上；
步骤6)第二次检测；
三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺帽端，送至检测机构对其螺帽端进行检测；
若合格，三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺帽端，送至翻转机构进行翻转后，三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺杆端将其以螺帽端向下放置于零件合格区；
若不合格，三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺帽端，送至翻转机构进行翻转后，三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺杆端将其以螺帽端向下放置于零件不合格。
由此完成整个打磨检测过程，该打磨系统，通过自动方式对陶瓷螺钉拾取、对位、检测、打磨、归置等工作，将陶瓷螺钉的成品率由50％提高到99％。

Claims (10)

1.一种用于陶瓷螺钉的打磨检测系统，其特征在于：
包括三轴机器人(4-0)；
所述三轴机器人(4-0)包括两个沿X轴方向设置且相互平行的X向组件(4-1)；两个所述X向组件(4-1)上滑动连接有Y向组件(4-9)，Y向组件(4-9)能够在X向组件(4-1)上沿X轴方向滑动；所述Y向组件(4-9)上滑动连接有Z向组件(4-10)，Z向组件(4-10)能够在Y向组件(4-9)上沿Y轴方向滑动；所述Z向组件(4-10)上滑动连接有抓取组件，所述抓取组件能够在Z向组件(4-10)沿Z轴方向滑动；
所述抓取组件包括电爪(4-7)、电爪连接板(4-6)、力传感器(4-4)以及电爪手指(4-8)；
所述电爪连接板(4-6)安装于Z向组件上，电爪连接板(4-6)下端安装电爪(4-7)，电爪(4-7)的活动端设置三根电爪手指(4-8)，用于夹持陶瓷螺钉；电爪连接板(4-6)上端安装力传感器(4-4)，用于检测电爪夹持力大小；
在所述抓取组件的下方、两个X向组件(4-1)之间，设有用于打磨陶瓷螺钉的打磨机构(3-0)、用于检测陶瓷螺钉的检测机构(2-0)以及用于翻转陶瓷螺钉的翻转机构(1-0)。
2.根据权利要求1所述的一种用于陶瓷螺钉的打磨检测系统，其特征在于：所述打磨机构(3-0)包括打磨底板(3-4)；
所述打磨底板(3-4)下方安装电机(3-1)，其上方设有转盘(3-11)打磨连接杆(3-12)、砂纸固定板(3-17)以及导杆(3-19)；
所述电机(3-1)驱动转盘(3-11)转动；
所述打磨连接杆(3-12)一端与转盘(3-11)边缘铰接，另一端与砂纸固定板(3-17)铰接；
所述导杆(3-19)固定于打磨底板(3-4)上；
所述砂纸固定板(3-17)下方设有滑块(3-18)；
所述滑块(3-18)与导杆(3-19)滑动连接；
所述砂纸固定板(3-17)的上方固定铺设砂纸(3-15)。
3.根据权利要求2所述的一种用于陶瓷螺钉的打磨检测系统，其特征在于：
所述打磨底板(3-4)和砂纸固定板(3-17)上均设有多个落尘孔，打磨底板(3-4)的下方设有与多个落尘孔对应的真空腔体，打磨底板(3-4)的上方设有用于吹扫打磨屑的吹扫软管(3-21)；
所述真空腔体与外部抽真空装置连接；
所述吹扫软管(3-21)连接外部气源；
所述电机(3-1)通过同步带组件驱动转盘(3-11)转动；
所述同步带组件包括同步带旋转轴(3-8)、主动带轮(3-5)、从动带轮(3-6)以及同步带(3-7)；
所述同步带旋转轴(3-8)与打磨底板(3-4)可旋转连接，并与转盘(3-11)固定连接；
所述主动带轮(3-5)固定套装于电机(3-1)的输出轴上；
所述从动带轮(3-6)固定套装于同步带旋转轴(3-8)上；
所述同步带(3-7)套装在主动带轮(3-5)和从动带轮(3-6)上。
4.根据权利要求3所述的一种用于陶瓷螺钉的打磨检测系统，其特征在于：
所述打磨底板(3-4)上设有长条孔，其下方还设有电机安装板(3-2)、张紧块(3-3)、调节螺钉以及轴承座安装板(3-10)；
所述电机安装板(3-2)上设有腰形孔，腰形孔内设有紧定螺钉；
所述紧定螺钉穿过腰形孔将电机安装板(3-2)安装于打磨底板(3-4)上；
所述电机(3-1)安装于电机安装板(3-2)下方，其输出轴依次穿过电机安装板(3-2)、所述长条孔后与主动带轮(3-5)连接；
所述张紧块(3-3)与电机安装板(3-2)间存有间隙；
所述调节螺钉依次与张紧块(3-3)以及电机安装板(3-2)螺纹连接；
所述轴承座安装板(3-10)上安装轴承座(3-9)；
所述同步带旋转轴(3-8)下端安装于轴承座(3-9)的轴承内，其上端安装从动带轮(3-6)以及转盘(3-11)。
5.根据权利要求1至4任一所述的一种用于陶瓷螺钉的打磨检测系统，其特征在于：所述检测机构(2-0)包括检测单元、上压紧单元以及至少一个下夹紧单元；
所述上压紧单元包括安装于检测底板(2-15)下方的直线摆动气缸(2-7)和位于检测底板(2-15)上方的压板(2-8)；所述直线摆动气缸(2-7)的活塞杆穿过检测底板(2-15)与压板(2-8)连接，用于驱动压板(2-8)横向摆动和竖向移动；
所述下夹紧单元包括滤波器腔体、驱动机构和夹持组件；
所述滤波器腔体包括安装于压板(2-8)下方的滤波器上腔体(2-1)和安装于检测底板(2-15)上方的滤波器下腔体(2-2)；所述滤波器上腔体(2-1)在直线摆动气缸(2-7)的驱动下可与滤波器下腔体(2-2)形成闭合腔体；
所述夹持组件安装于滤波器下腔体(2-2)的腔内底部；
所述驱动机构安装于检测底板(2-15)下方，用于驱动夹持组件夹紧待检测陶瓷螺钉；
所述检测单元包括检测传感器和计算机，所述检测传感器一端伸入滤波器下腔体(2-2)内，另一端与计算机连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于陶瓷螺钉的打磨检测系统，其特征在于：
所述驱动机构为双联直线气缸；
所述夹持组件包括夹头座(2-19)、夹头(2-20)和夹头法兰(2-21)；
所述夹头座(2-19)上端设有大口端向上的锥孔，夹头座(2-19)的下端依次穿过滤波器下腔体(2-2)、检测底板(2-15)与双联直线气缸的活塞杆连接；
所述夹头法兰(2-21)固定安装于滤波器下腔体(2-2)内；所述夹头法兰(2-21)的内壁上设有环形凸起(2-23)；
所述夹头(2-20)上端的外圆上设有与环形凸起(2-23)卡合连接的环形凹槽(2-24)，夹头(2-20)的下端呈圆锥形且位于所述锥孔内，其侧壁上沿圆周方向设有多条胀紧槽；
所述环形凹槽(2-24)的轴向尺寸大于环形凸起(2-23)的轴向尺寸。
7.根据权利要求6所述的一种用于陶瓷螺钉的打磨检测系统，其特征在于：
所述滤波器上腔体(2-1)的腔内顶部设有弹性柱组件(2-9)；
所述弹性柱组件(2-9)包括螺杆(2-25)和弹性柱(2-26)；
所述螺杆(2-25)穿设于滤波器上腔体(2-1)上并与滤波器上腔体(2-1)螺纹连接；
所述弹性柱(2-26)上端嵌入螺杆(2-25)，下端指向夹持组件；
所述检测底板(2-15)上还设有两个工装限位板；
两个工装限位板之间的距离与所述压板(2-8)的尺寸相适配，用于对压板(2-8)竖向移动过程进行导向；
所述工装限位板的上端面为斜面。
8.根据权利要求1所述的一种用于陶瓷螺钉的打磨检测系统，其特征在于：
所述翻转机构包括平板(1-1)；
所述平板(1-1)上开设有顶升孔，平板(1-1)的上方设有托盘(1-2)和旋转气缸(1-4)，平板(1-1)的下方设有单轴驱动器(1-14)，
所述托盘(1-2)上划分有零件合格区与零件不合格区；
所述旋转气缸(1-4)的旋转轴上设有气爪(1-7)；
所述气爪(1-7)的两个爪上分别设有一个翻转手指(1-8)，两个翻转手指(1-8)位于顶升孔上方；
所述单轴驱动器(1-14)的输出端安装有顶升块(1-13)；
所述顶升块(1-13)的顶端与顶升孔对应，使得该顶端可穿过顶升孔。
9.根据权利要求8所述的一种用于陶瓷螺钉的打磨检测系统，其特征在于：
所述平板(1-1)上方还设有调整组件；
所述调整组件包括输出端竖直向上的摆缸(1-9)和水平安装于摆缸(1-9)输出端的旋转台(1-10)，所述旋转台的上表面平面度≤0.02mm；
所述平板(1-1)下方还设有均沿X轴方向设置的两个平板导轨(1-12)和无杆缸(1-11)；
所述平板(1-1)与无杆缸(1-11)的输出端连接；
两个平板导轨(1-12)位于无杆缸(1-11)的两侧，并与平板(1-1)滑动连接。
10.一种用于陶瓷螺钉的打磨检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)第一次翻转；
三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺杆端送至翻转机构进行翻转，使得陶瓷螺钉螺帽端向上；
步骤2)第一次检测；
三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺帽端，送至检测机构对其螺帽端进行检测；
若检测合格，执行步骤3)；
若检测不合格，三轴机器人抓取陶瓷螺钉的螺帽端，送至翻转机构进行翻转使其螺帽端朝下，之后三轴机器人抓取该不合格陶瓷螺钉螺杆端将其放置于零件不合格区；
步骤3)第二次翻转；
三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺帽端，送至翻转机构进行翻转，使得陶瓷螺钉螺帽端向下；
步骤4)打磨；
三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺杆端，送至打磨机构，对螺帽端进行打磨，打磨过程中三轴机器人的抓取组件始终夹紧陶瓷螺钉；
步骤5)第三次翻转；
三轴机器人将打磨完的陶瓷螺钉送至翻转机构进行翻转，使得陶瓷螺钉螺帽端向上；
步骤6)第二次检测；
三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺帽端，送至检测机构对其螺帽端进行检测；
若合格，三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺帽端，送至翻转机构进行翻转后，三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺杆端将其放置于零件合格区；
若不合格，三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺帽端，送至翻转机构进行翻转后，三轴机器人抓取陶瓷螺钉螺杆端将其放置于零件不合格。
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