CN113857965A - 工件焊缝检铣磨装备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种工件焊缝检铣磨装备，属于大余量焊缝的铣削领域，具体包括：机器手；以及打磨部，连接在机器手本体的头端，用于在机器手本体带动下对工件表面进行打磨，从而控制焊缝的去除深度，其中，打磨部包括打磨机构和防护机构；打磨机构包括：机架；工件探测组件，用于探测工件表面；铣削组件，用于根据工件探测组件的探测结果铣削工件表面；砂带打磨组件，用于根据工件探测组件的探测结果打磨工件表面；链条转动组件，用于根据工件探测组件的探测结果实时驱动砂带打磨组件。通过本申请的处理方案，对大余量焊缝针对性进行精细化铣磨。

Description

工件焊缝检铣磨装备

技术领域

本发明涉及大余量焊缝的铣削领域，具体涉及一种工件焊缝检铣磨装备。

背景技术

在高铁、重工及造船等大型制造行业，存在大量大型构件焊接。虽然当前大型构件的焊接已逐步实现自动化，但因大型构件本身的加工公差、装夹定位误差、焊接热变形及焊接工艺不稳定等，导致大型构件焊接后焊缝位置及余量存在较大的偏差。当前针对该类型的焊缝，一般的专机设备难以胜任，主要依靠人工手工进行相关焊缝的打磨。

而人工打磨，存在打磨工作量大、环境恶劣、效率低下、产品质量难以保证及产品一致性差等弊端；即使强行采用气缸浮动方式对焊缝铣削，但因装备一般需要设置在构件上再对构件铣磨，磨削参数难以控制(磨削力、磨盘耗损插补及磨盘接触压强等)及大余量焊缝本身磨削余量不一致，导致磨削质量差、一致性差，最终依旧需人工进行大量修补工作。

发明内容

因此，为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种对大余量焊缝针对性进行精细化铣磨的工件焊缝检铣磨装备。

为了实现上述目的，本发明提供一种工件焊缝检铣磨装备，包括：机器手，具有数控基座和设置在所述数控基座上的机器手本体，且所述机器手本体的尾端与所述数控基座连接；以及打磨部，连接在所述机器手本体的头端，用于在所述机器手本体带动下对工件表面进行打磨，从而控制焊缝的去除深度，其中，所述打磨部包括连接所述机器手本体的头端的打磨机构和套设所述打磨机构外部的防护机构；打磨机构包括：机架；工件探测组件，固定在所述机架上且位于打磨路径的前端，用于探测所述工件表面；铣削组件，固定在所述机架上且设置在所述工件探测组件的后端，用于根据所述工件探测组件的探测结果铣削所述工件表面；砂带打磨组件，固定在所述机架上且设置在所述铣削组件的后端，用于根据所述工件探测组件的探测结果打磨所述工件表面；链条转动组件，固定在所述机架上且设置在所述铣削组件的后端且与所述砂带打磨组件齐平，用于根据所述工件探测组件的探测结果实时驱动所述砂带打磨组件。

在其中一个实施例中，所述工件探测组件包括视觉探测传感器和控制芯片，所述视觉探测传感器位于打磨路径的前端，探测即将打磨区域的表面状况实时生成探测结果，所述控制芯片根据所述探测结果动态控制所述铣削组件和所述砂带打磨组件的运动。

在其中一个实施例中，所述铣削组件包括固定在所述机架上的动力主轴、与所述动力主轴连接用于铣削所述工件表面的铣刀头。

在其中一个实施例中，所述铣削组件还包括位于所述铣刀头侧边的铣刀限位滑轮以及与所述动力主轴连接的铣削力控单元，所述铣刀限位滑轮用于保护铣刀头在铣削时不被损坏，所述铣削力控单元用于根据工件的表面复杂情况，实现柔性曲面铣削。

在其中一个实施例中，所述铣削力控单元包括：数据处理器，用于接收探测结果并生成控制信号；压力件，用于根据控制信号施加所述铣刀头向下铣削的压力；铣削力控弹性件，用于调整铣削的力度。

在其中一个实施例中，所述砂带打磨组件包括：随动轮，轮轴心固定在所述机架的上端，与所述链条转动组件通过链条联动；打磨轮，轮轴心固定在所述随动轮的下端，用于在砂带的带动下对所述工件表面进行打磨；张紧轮单元，轴心固定在所述机架上，用于张紧砂带；打磨力控单元，设置在所述随动轮和所述打磨轮之间，用于根据所述工件探测组件的探测结果控制施加给所述打磨轮的力，从而实现柔性曲面打磨。

在其中一个实施例中，所述张紧轮单元包括张紧气缸以及压轮，所述张紧气缸带动所述压轮向前运动，所述压轮与所述砂带的背面紧密接触，从而让所述砂带始终保持绑紧状态。

在其中一个实施例中，所述链条转动组件包括：传动电机，电机输出轴与主动轮连接，所述主动轮通过链条与所述砂带打磨组件的随动轮连接；惰轮组件，设置在所述链条的上端，用于张紧所述链条。

在其中一个实施例中，所述防护机构包括：罩体，用于容纳所述打磨机构，具有可升降前罩以及与所述可升降前罩配合的后盖；罩盖升降气缸，用于升降罩盖；罩盖升降直线导轨，设置在所述可升降前罩和所述后盖之间，用于控制所述可升降前罩在上下升降时，相对运动方向不偏移；毛刷防尘挡边，设置在所述罩体的下沿，用于防止粉尘以及颗粒物外溢出工位底部。

与现有技术相比，本发明的优点在于：针对大余量焊缝的磨削工作量大、焊缝磨削余量不均匀及焊缝位置偏差等，通过装备前端的工件探测组件进行焊缝余量(焊缝高度、宽度及错边信息提取)与焊缝位置偏差信息提取，而后通过调整机器手的位置从而实现机器人轨迹自适应纠偏，从而克服焊缝位置不一致带来的难以磨削及磨削不稳定的难题；并且通过工件探测组件的探测结果对铣磨过程进行实时在线智能调整，使用铣削组件和砂带打磨组件实现不同余量焊缝的定制化磨削，从而实现铣削及磨削精准的工艺控制。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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它的附图。

图1是本发明的实施例中工件焊缝检铣磨装备的结构示意图；

图2是本发明的实施例中打磨部的结构示意图；

图3是本发明的实施例中打磨机构的结构示意图；

图4是本发明的实施例中铣削组件的结构示意图；

图5是本发明的实施例中砂带打磨组件的结构示意图；

图6是本发明的实施例中张紧轮单元的结构示意图；

图7是本发明的实施例中链条转动组件的结构示意图；

图8是本发明的实施例中防护机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践方面。

如图1所示，本申请实施例提供一种工件焊缝检铣磨装备，包括机器手1和打磨部2。

机器手1，具有数控基座和设置在数控基座上的机器手本体，且机器手本体的尾端与数控基座连接。数控基座与打磨部2中的工件探测组件12通信连接，数控基座可以通过无线模块与工件探测组件12通信连接，也可以通过设置在机器手本体内的电线与工件探测组件12通信连接。无线模块可以是蓝牙模块、红外模块、wifi模块、zigbee模块等。数控基座根据工件探测组件12的检测结果移动机器手本体，带动打磨部2自由运动，进而保证打磨部2与待铣磨的大余量焊缝位置实时对应。

打磨部2，连接在机器手本体的头端，用于在机器手本体带动下对工件表面进行打磨，从而控制焊缝的去除深度。

如图2所示，打磨部2包括连接机器手本体的头端的打磨机构4和套设打磨机构外部的防护机构3。

防护机构3设置在打磨机构4的外围，可以保护打磨机构4不被外部的杂物干扰，保证打磨机构4的正常工作。防护机构3还可以避免打磨机构4进行铣磨工作时产生的颗粒物或粉尘等外溢到打磨工位的外侧，减少粉尘或颗粒物扩散。在一个实施例中，防护机构3还可以是透明外壳，以便使用者对打磨机构4的工作进行实时观测。如图2所示，打磨机构4除了工件探测组件12未被防护机构3，其余组件均被防护机构3保护。

如图3所示，打磨机构4包括机架、工件探测组件12、铣削组件11、砂带打磨组件10和链条转动组件9。

机架通过防护机构3上端的通孔与机器手本体连接，工件探测组件12、铣削组件11、砂带打磨组件10和链条转动组件9均固定在机架上。

工件探测组件12，固定在机架上且位于打磨路径的前端，用于探测工件表面。在其中一个实施例中，工件探测组件12可以包括视觉探测传感器和控制芯片。视觉探测传感器位于打磨路径的前端，探测即将打磨区域的表面状况实时生成探测结果，视觉探测传感器可以是激光视觉探测传感器、照相元件或者红外视觉探测传感器等。控制芯片根据探测结果动态控制铣削组件和砂带打磨组件的运动。控制芯片可以根据探测结果生成焊缝的尺寸数据以及位置数据等。控制芯片可以存储事先训练好的识别模型，识别模型可以根据预先拍摄的样本焊缝图片进行学习训练得到的。控制芯片可以是FPGA、CPU、GPU等具有运算功能的电子元件。

铣削组件11，固定在机架上且设置在工件探测组件12的后端，用于根据工件探测组件的探测结果铣削工件表面。工件探测组件12中的控制芯片存储铣削组件11和视觉探测传感器之间的距离坐标以便准确生成铣削组件11对焊缝的铣削路径。铣削组件11可以包括铣刀或者铣削盘等。

砂带打磨组件10，固定在机架上且设置在铣削组件的后端，用于根据工件探测组件的探测结果打磨工件表面。工件探测组件12中的控制芯片可以在铣削组件11对焊缝铣削后，再控制砂带打磨组件10对工件表面进行打磨，从而保证最终的工件表面光滑。

链条转动组件9，固定在机架上且设置在铣削组件的后端且与砂带打磨组件齐平，用于根据工件探测组件的探测结果实时驱动砂带打磨组件。链条转动组件9可以包括传动电机等。

上述工件焊缝检铣磨装备，针对大余量焊缝的磨削工作量大、焊缝磨削余量不均匀及焊缝位置偏差等，通过装备前端的工件探测组件进行焊缝余量(焊缝高度、宽度及错边信息提取)与焊缝位置偏差信息提取，而后通过调整机器手的位置从而实现机器人轨迹自适应纠偏，从而克服焊缝位置不一致带来的难以磨削及磨削不稳定的难题；并且通过工件探测组件的探测结果对铣磨过程进行实时在线智能调整，使用铣削组件和砂带打磨组件实现不同余量焊缝的定制化磨削，从而实现铣削及磨削精准的工艺控制。

如图4所示，在其中一个实施例中，铣削组件11包括固定在机架上的动力主轴13、与动力主轴13连接用于铣削工件表面的铣刀头14。在其中一个实施例中，铣削组件11还包括位于铣刀头侧边的铣刀限位滑轮15以及与动力主轴连接的铣削力控单元16，铣刀限位滑轮15用于保护铣刀头在铣削时不被损坏。铣削力控单元16用于根据工件的表面复杂情况，实现柔性曲面铣削。

在其中一个实施例中，铣削力控单元16包括数据处理器、压力件和铣削力控弹性件。

数据处理器，用于接收探测结果并生成控制信号。数据处理器可以接收控制芯片生成的电控信号，也可以直接接收视觉探测传感器生成的检测结果。数据处理器根据接收的探测结果并生成控制铣刀头施力的控制信号。

压力件，用于根据控制信号施加铣刀头向下铣削的压力。

铣削力控弹性件，用于调整铣削的力度。铣削力控弹性件可以弹簧或是具有记忆功能的塑料。

如图5所示，在其中一个实施例中，砂带打磨组件10包括随动轮20、打磨轮22、砂带24、张紧轮单元23和打磨力控单元25。

随动轮20，轮轴心固定在机架的上端，与链条转动组件通过链条联动。随动轮20通过砂带24将动力传动到打磨轮22上。

打磨轮22，轮轴心固定在随动轮的下端，用于在砂带24的带动下对工件表面进行打磨。打磨轮22接触工件表面开始打磨。

张紧轮单元23，轴心固定在机架上，用于张紧砂带24，使得打磨动作正常运行。张紧轮单元23位于随动轮20与打磨轮22的中间。

打磨力控单元25，设置在随动轮和打磨轮之间，用于根据工件探测组件的探测结果控制施加给打磨轮的力，从而实现柔性曲面打磨。打磨力控单元25连接整个砂带打磨装置10中的各个部件或单元。它可以提高打磨质量，并且根据工件的表面复杂情况，实现柔性曲面打磨。

如图6所示，在其中一个实施例中，张紧轮单元23包括张紧气缸26以及压轮27，张紧气缸26带动压轮27向前运动，压轮27与砂带24的背面紧密接触，从而让砂带24始终保持绑紧状态。

在其中一个实施例中，打磨力控单元25可以和铣削力控单元16的结构类似，包括数据处理器、压力件和打磨力控弹性件。打磨力控单元25对打磨轮22施加的压力可以弱于铣削力控单元16对铣削头14施加的压力。

数据处理器，用于接收探测结果并生成控制信号。数据处理器可以接收控制芯片生成的电控信号，也可以直接接收视觉探测传感器生成的检测结果。数据处理器根据接收的探测结果并生成控制打磨轮22施力的控制信号。

压力件，用于根据控制信号施加打磨轮22向下打磨的压力。

打磨力控弹性件，用于调整打磨的力度。打磨力控弹性件可以弹簧或是具有记忆功能的塑料。

如图7所示，在其中一个实施例中，链条转动组件9包括传动电机17和惰轮组件19。

传动电机17，电机输出轴与主动轮18连接，主动轮18通过链条21与砂带打磨组件的随动轮20连接。传动电机17带动主动轮18以及链条21做循环旋转运动。传动电机17被安装在机架的正下方，且位于远离工件探测组件12的一侧。

惰轮组件19，设置在链条的上端，用于张紧链条。惰轮组件19包括惰轮以及将惰轮固定在机架上的安装构件。惰轮压在链条21上方，它可以张紧链条21，保证链条21的正常循环。

如图8所示，在其中一个实施例中，防护机构3包括罩体、罩盖升降气缸7、罩盖升降直线导轨8和毛刷防尘挡边5。

罩体，用于容纳打磨机构，具有可升降前罩6以及与可升降前罩配合的后盖。

罩盖升降气缸7，用于升降罩盖。

罩盖升降直线导轨8，设置在可升降前罩6和后盖之间，用于控制可升降前罩6在上下升降时，相对运动方向不偏移。

毛刷防尘挡边5，设置在罩体的下沿，用于防止粉尘以及颗粒物外溢出工位底部。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种工件焊缝检铣磨装备，其特征在于，包括：

机器手，具有数控基座和设置在所述数控基座上的机器手本体，且所述机器手本体的尾端与所述数控基座连接；以及

打磨部，连接在所述机器手本体的头端，用于在所述机器手本体带动下对工件表面进行打磨，从而控制焊缝的去除深度，

其中，所述打磨部包括连接所述机器手本体的头端的打磨机构和套设所述打磨机构外部的防护机构；

打磨机构包括：

机架；

工件探测组件，固定在所述机架上且位于打磨路径的前端，用于探测所述工件表面；

铣削组件，固定在所述机架上且设置在所述工件探测组件的后端，用于根据所述工件探测组件的探测结果铣削所述工件表面；

砂带打磨组件，固定在所述机架上且设置在所述铣削组件的后端，用于根据所述工件探测组件的探测结果打磨所述工件表面；

链条转动组件，固定在所述机架上且设置在所述铣削组件的后端且与所述砂带打磨组件齐平，用于根据所述工件探测组件的探测结果实时驱动所述砂带打磨组件。

2.根据权利要求1所述的工件焊缝检铣磨装备，其特征在于，所述工件探测组件包括视觉探测传感器和控制芯片，所述视觉探测传感器位于打磨路径的前端，探测即将打磨区域的表面状况实时生成探测结果，所述控制芯片根据所述探测结果动态控制所述铣削组件和所述砂带打磨组件的运动。

3.根据权利要求1所述的工件焊缝检铣磨装备，其特征在于，所述铣削组件包括固定在所述机架上的动力主轴、与所述动力主轴连接用于铣削所述工件表面的铣刀头。

4.根据权利要求3所述的工件焊缝检铣磨装备，其特征在于，所述铣削组件还包括位于所述铣刀头侧边的铣刀限位滑轮以及与所述动力主轴连接的铣削力控单元，所述铣刀限位滑轮用于保护铣刀头在铣削时不被损坏，所述铣削力控单元用于根据工件的表面复杂情况，实现柔性曲面铣削。

5.根据权利要求4所述的工件焊缝检铣磨装备，其特征在于，所述铣削力控单元包括：

数据处理器，用于接收探测结果并生成控制信号；

压力件，用于根据控制信号施加所述铣刀头向下铣削的压力；

铣削力控弹性件，用于调整铣削的力度。

6.根据权利要求1所述的工件焊缝检铣磨装备，其特征在于，所述砂带打磨组件包括：

随动轮，轮轴心固定在所述机架的上端，与所述链条转动组件通过链条联动；

打磨轮，轮轴心固定在所述随动轮的下端，用于在砂带的带动下对所述工件表面进行打磨；

张紧轮单元，轴心固定在所述机架上，用于张紧砂带；

打磨力控单元，设置在所述随动轮和所述打磨轮之间，用于根据所述工件探测组件的探测结果控制施加给所述打磨轮的力，从而实现柔性曲面打磨。

7.根据权利要求6所述的工件焊缝检铣磨装备，其特征在于，所述张紧轮单元包括张紧气缸以及压轮，所述张紧气缸带动所述压轮向前运动，所述压轮与所述砂带的背面紧密接触，从而让所述砂带始终保持绑紧状态。

8.根据权利要求1所述的工件焊缝检铣磨装备，其特征在于，所述链条转动组件包括：

传动电机，电机输出轴与主动轮连接，所述主动轮通过链条与所述砂带打磨组件的随动轮连接；

惰轮组件，设置在所述链条的上端，用于张紧所述链条。

9.根据权利要求1所述的工件焊缝检铣磨装备，其特征在于，所述防护机构包括：

罩体，用于容纳所述打磨机构，具有可升降前罩以及与所述可升降前罩配合的后盖；

罩盖升降气缸，用于升降罩盖；

罩盖升降直线导轨，设置在所述可升降前罩和所述后盖之间，用于控制所述可升降前罩在上下升降时，相对运动方向不偏移；

毛刷防尘挡边，设置在所述罩体的下沿，用于防止粉尘以及颗粒物外溢出工位底部。

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