CN113714542A - 一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置,属于玻璃钢管道加工技术领域,包括工业机器人和铣削头,所述工业机器人通过控制柜控制,所述铣削头设置在工业机器人的工作末端部,所述工业机器人的底部设置有工作台,所述铣削头包括电主轴,所述电主轴上设置有铣刀,旁边设置有真空吸尘口和水冷头,所述铣刀包括铣削和打磨刃部;所述工作台设置有刀库,上面设置有水平仪,底部设置有移动轮;本发明使用工业机器人带动铣削装置,对玻璃钢管道进行相贯线的自动切割,替代人工铣削;铣刀同时具备打磨功能,能够打磨铣削完成的相贯线开口边缘,减小粗糙度,利于后期的管道插接;铣削刀具能够及时更换,确保切削效率和质量。

Description

一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置
技术领域
本发明涉及玻璃钢管道加工技术领域,尤其是一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置。
背景技术
玻璃钢管道是环氧树脂与玻璃纤维的复合材料制品,具有诸多优点,如:耐磨性能好、温度适应性强、轻质易安装、耐腐蚀性强、流体阻力小和机械强度大等,故而在石油、化工、船舶、市政给排水等领域中得到越来越广泛的应用。
在实际的玻璃钢管道的施工中,大量存在管道插接形成的相贯结构,因此需要对缠绕成型后的玻璃钢管道进行插接相贯线的切割开口,从而完成不同管道的插接工作,而玻璃钢管道相贯线切割目前普遍采用传统的手工方式进行加工,手工方式存在切割质量差、精度误差大及加工效率低等劣势,此外施工现场工作环境恶劣,劳动强度高,切割产生的尘粒极易损害操作人员的身体健康。因此提供一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置,来替代手工铣削,提高铣削质量和效率,是极其有必要的。
由于玻璃钢管道相贯线上的铣削厚度均因偏转角度、偏差距离和坡口角度等参数的变化而发生变化,故采用高柔性和高智能化工业机器人来进行铣削工作,其能够根据具体的工艺要求,通过计算主管内径、主管壁厚、支管外径、偏转角度、偏差距离和坡口角度等加工参数,确定管道相贯线上各轨迹点铣削厚度,根据铣削厚度选择铣刀深入的合适长度,提高了玻璃钢管道相贯线的铣削质量和效率。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置,其可替代传统的人工手动铣削,减少玻璃钢尘粒对人体的损害,基于工业机器人实现对玻璃钢管道相贯线的自动化铣削。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置,其特征在于:包括工业机器人和铣削头,所述工业机器人通过控制柜控制,所述铣削头设置在工业机器人的工作末端部,所述工业机器人的底部设置有工作台,所述铣削头包括电主轴,所述电主轴的旋动端设置有铣刀,所述电主轴旁设置有真空吸尘口和水冷头,所述铣刀包括刀柄,所述刀柄的首端与电主轴相连,所述刀柄的末端设置有铣削刃部,所述铣削刃部与刀柄的首端之间设置有打磨刃部。
进一步地,所述工作台靠近工业机器人工作端的侧边设置有刀库,所述刀库内设置有铣刀收纳槽,所述工作台上设置有水平仪,所述工作台的底部设置有若干个长度可调的支脚,所述支脚的底部设置有移动轮,所述若干个支脚之间设置有配重盘,所述配重盘内设置有配重块,所述配重块通过螺栓与配重盘连接。
进一步地,所述铣削头和工业机器人之间连接有工装夹具,所述真空吸尘口和水冷头与电主轴之间连接有固定架,所述真空吸尘口的后端连接真空吸尘系统,所述水冷头的后端连接水冷系统。
进一步地,所述铣刀的主体材质为钨钛合金,所述铣削刃部和打磨刃部的长度比例为1:1~1:2。
进一步地,所述工业机器人为六轴工业机器人或七轴工业机器人。
进一步地,所述电主轴的电机额定最高转速≥20000RPM。
进一步地,所述真空吸尘口和水冷头后端均连接有万向可调式竹节管,所述竹节管连接真空吸尘系统和水冷系统。
采用本发明技术方案的有益效果如下:
1、本发明的一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置,通过使用工业机器人带动铣削装置,实现了对玻璃钢管道进行插接相贯线的自动化切割开口,替代传统的人工手动铣削,减少了玻璃钢尘粒对人体的损害,提高了铣削质量和效率。
2、本发明的一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置,通过设置与铣刀相匹配的真空吸尘口和水冷头,在铣削工程中进行吸尘和降温工作,避免玻璃钢尘粒在环境中飞散以及铣削头温度过高,保持了工作环境清洁也延长了刀具的使用寿命。
3、本发明的一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置,通过设置可移动并可调整水平的工作台,便于对工业机器人进行位置设置和姿态调整。
4、本发明的一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置,通过在铣刀上设置打磨刃部,使得铣刀同时具备打磨功能,从而能够直接用其对铣削完成的相贯线开口边缘进行打磨工作,减小表面粗糙度,有利于后期的管道插接施工;此外,刀具的铣削范围和打磨范围比例适中,有效避免铣削未切透和过切碰撞的问题。
5、本发明的一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置,通过设置换刀库,使得在工作过程中,刀具损耗过多的情况下,能够及时更换,确保切削效率和质量。
附图说明
图1是本发明一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置的立体结构示意图。
图2是本发明一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置的铣削头的示意图。
图3是本发明一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置的铣刀的示意图。
图4是本发明一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置的竹节管的示意图。
附图标记说明:1:工业机器人,1a:控制柜,2:铣削头,2a:电主轴,2b:铣刀,2b-1:刀柄,2b-2:打磨刃部,2b-3:铣削刃部,2c:真空吸尘口,2d:水冷头,3:工作台,3a:刀库,3a-1:铣刀收纳槽,3b:支脚,3c:移动轮,3d:配重盘,3d-1:配重块,3e:水平仪,4:工装夹具,5:固定架,6:竹节管。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案、目的及优点更加清楚明白,下面结合附图,对本发明进行进一步的详细说明。
如图1~图4所示,一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置,包括工业机器人1和铣削头2,工业机器人1通过控制柜1a控制,控制柜1a精确控制机器人运动,从而铣削玻璃钢管道相贯线;铣削头2设置在工业机器人1的工作末端部,工业机器人1的底部设置有工作台3,工作台3用于支撑固定工业机器人1的底座;铣削头2包括电主轴2a,电主轴2a的固定端连接工业机器人1的工作关节末端,电主轴2a的旋动端设置有铣刀2b,并带动其旋转;因为在铣削的过程中会产生大量的玻璃钢尘粒飞散,所以在电主轴2a旁设置真空吸尘口2c,通过负压吸去尘粒,因为在铣削的过程中会产生大量的热量,所以在电主轴2a旁设置水冷头2d,通过喷水进行冲刷冷却;铣刀2b包括刀柄2b-1,刀柄2b-1的首端与电主轴2a相连,刀柄2b-1的末端设置有铣削刃部2b-3,铣削刃部2b-3用于铣削,铣削刃部2b-3与刀柄2b-1的首端之间设置有打磨刃部2b-2,用于打磨玻璃钢管道上铣削出的开口边缘。
控制柜1a内设置有PLC和变频器,PLC负责控制柜1a内的操作按钮控制,变频器用于发出速度指令,控制电主轴2a带动铣刀2b转动,控制系统能够确定相贯线各轨迹点的铣削厚度和工业机器人1上铣刀2b末端的位置和姿态。
其中,在铣削过程中铣刀2b会产生磨损消耗,为了保证玻璃钢管道相贯线铣削质量,需要及时更换铣刀2b,因此工作台3靠近工业机器人1工作端的侧边设置有刀库3a,刀库3a内设置有铣刀收纳槽3a-1,存放多个铣刀2b以备更换使用;工作台3上设置有水平仪3e,水平仪3e是一种测量小角度的常用量具,在机械行业和仪表制造中,用于测量相对于水平位置的倾斜角、机床类设备导轨的平面度和直线度、设备安装的水平位置和垂直位置等。工作台3的底部设置有若干个长度可调的支脚3b,支脚3b的底部设置有移动轮3c,在设置工作台3的位置时,移动轮3c方便移动位置,再借助水平仪3e,通过调整支脚3b来摆正工作台3的水平姿态,从而保证工业机器人1的铣削工作质量;因为工业机器人1的关节通常要伸出外部工作,因此固定其底座的工作台3下的若干个支脚3a之间设置有配重盘3d,配重盘3d内设置有配重块3d-1,起到保持平衡的作用,配重块3d-1通过螺栓与配重盘3d连接,连接牢固,避免抖动滑落等情况发生。
铣削头2和工业机器人1之间连接有工装夹具4,实现铣削头2和工业机器人1的牢固和快速连接,同时拆卸更换方便;真空吸尘口2c和水冷头2d与电主轴2a之间连接有固定架5,用于三者之间的安装连接,真空吸尘口2c的后端连接真空吸尘系统,水冷头2d的后端连接水冷系统,真空吸尘系统提供负压吸力,水冷系统提供冷却水。
由于刀具在铣削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用,故铣刀2b选用钨钛合金材质制造,其硬度为维氏10K,耐磨性强;铣削刃部2b-3和打磨刃部2b-2的长度比例为1:1~1:2,长度分配合理,既能有效防止未切透和过切碰撞现象,亦能保证足够的打磨性能,玻璃钢管道是环氧树脂与玻璃纤维复合材料制品,纤维排列方式复杂多样,且分布密度大,在铣削过程中极易发生纤维撕裂,毛刺过长和粗糙度过高等情况,造成加工缺陷,因此在铣刀2b上设置了打磨刃部2b-2,用于铣削后的打磨。
工业机器人1为六轴工业机器人或七轴工业机器人,具有很高的自由度,运动轨迹多样,完全满足玻璃钢相贯线铣削的需要,通过控制系统,控制铣刀2b末端的位置和姿态。
由于玻璃钢管道的型号繁多,管道壁厚、开孔尺寸以及偏转角度等因素均会影响铣刀的对应转速,所以电主轴2a需要有较大的转速调节范围,其内电机的额定最高转速≥20000RPM。
真空吸尘口2c和水冷头2d后端均连接有万向可调式竹节管6,实现对真空吸尘口2c和水冷头2d的朝向多角度调节,确保排屑和降温效率;所述竹节管6连接真空吸尘系统和水冷系统。
工作流程:将可移动的工作台3设置到指定位置,此位置需满足玻璃钢管道待开孔位置处于工业机器人1的工作范围之内,继而通过调节支脚3b和配重块3d-1来调正工业机器人1姿态以及对其进行平衡稳固,接着根据开孔需求通过控制系统完成对玻璃钢管道相贯线铣削轨迹的规划,待规划完成即可进行铣削工作,在铣削进行的同时,能够按照实际需求使用水冷系统和真空吸尘系统,对铣削工作端进行冷却降温或者吸尘清理工作,提高铣削的效率和质量,在铣削完成之后,工业机器人1继续控制铣削头2更深入开口,利用铣刀2b上的打磨刃部2b-2对相贯线开口边缘进行打磨工作;在以上的工作流程中,当铣刀2b出现磨损消耗过多时,可到刀库3a中进行更换,进一步确保铣削质量。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,但本发明的保护范围并不局限于此,通过上述的说明内容,相关技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。凡根据本发明精神实质所进行的修改、等同替换、改进等,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置,其特征在于:包括工业机器人(1)和铣削头(2),所述工业机器人(1)通过控制柜(1a)控制,所述铣削头(2)设置在工业机器人(1)的工作末端部,所述工业机器人(1)的底部设置有工作台(3),所述铣削头(2)包括电主轴(2a),所述电主轴(2a)的旋动端设置有铣刀(2b),所述电主轴(2a)旁设置有真空吸尘口(2c)和水冷头(2d),所述铣刀(2b)包括刀柄(2b-1),所述刀柄(2b-1)的首端与电主轴(2a)相连,所述刀柄(2b-1)的末端设置有铣削刃部(2b-3),所述铣削刃部(2b-3)与刀柄(2b-1)的首端之间设置有打磨刃部(2b-2)。
2.根据权利要求1所述的一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置,其特征在于:所述工作台(3)靠近工业机器人(1)工作端的侧边设置有刀库(3a),所述刀库(3a)内设置有铣刀收纳槽(3a-1),所述工作台(3)上设置有水平仪(3e),所述工作台(3)的底部设置有若干个长度可调的支脚(3b),所述支脚(3b)的底部设置有移动轮(3c),所述若干个支脚(3a)之间设置有配重盘(3d),所述配重盘(3d)内设置有配重块(3d-1),所述配重块(3d-1)通过螺栓与配重盘(3d)连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置,其特征在于:所述铣削头(2)和工业机器人(1)之间连接有工装夹具(4),所述真空吸尘口(2c)和水冷头(2d)与电主轴(2a)之间连接有固定架(5),所述真空吸尘口(2c)的后端连接真空吸尘系统,所述水冷头(2d)的后端连接水冷系统。
4.根据权利要求1所述的一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置,其特征在于:所述铣刀(2b)的主体材质为钨钛合金,所述铣削刃部(2b-3)和打磨刃部(2b-2)的长度比例为1:1~1:2。
5.根据权利要求1所述的一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置,其特征在于:所述工业机器人(1)为六轴工业机器人或七轴工业机器人。
6.根据权利要求1所述的一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置,其特征在于:所述电主轴(2a)的电机额定最高转速≥20000RPM。
7.根据权利要求1所述的一种基于工业机器人的玻璃钢管道相贯线铣削装置,其特征在于:所述真空吸尘口(2c)和水冷头(2d)后端均连接有万向可调式竹节管(6),所述竹节管(6)连接真空吸尘系统和水冷系统。
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