CN114012557A - 一种碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统及使用方法，涉及到复合材料回转体打磨加工技术领域，包括工件放置区和工件中转区，还包括设于工件放置区和工件中转区之间的打磨工作站；打磨工作站包括旋转台、工业机器人、丝杠卡盘机构、力控浮动磨机和量测滑轮，旋转台的上端设有用于固定回转体的丝杠卡盘机构，旋转台的一侧设有工业机器人，工业机器人上设有力控浮动磨机，力控浮动磨机上设有量测滑轮。本发明中的碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统可以在打磨过程中，对碳碳复合材料回转体的轮廓进行自动化测量、补偿，解决了回转体打磨时工件重复装夹精度不高及轮廓中心偏置补偿的难题，工件打磨效率提升约20％。

Description

一种碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统及使用方法

技术领域

本发明涉及到复合材料回转体打磨加工技术领域，尤其涉及到一种碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统及使用方法。

背景技术

碳-碳复合材料回转体结构件在制备过程易产生毛刺、碳粉等导致毛胚件表面粗糙，且毛胚件存在局部变形、壁厚不均等问题；必须对毛配件表面打磨、修缮圆滑后才能使用。业界常用碳-碳复合材料回转体打磨设备没有尺寸测量及补偿系统，主要靠人工反复调整工件装夹及后续手工打磨修复来完成回转体全部打磨流程，以获得整体质量较好的打磨成品。

这种回转体打磨方式效率较低，且打磨出来的成品整体圆度主要依赖工人的技术熟练度，批量生产时，打磨效果的一致性难以保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统及使用方法，用于解决上述技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统，包括工件放置区和工件中转区，还包括设于所述工件放置区和所述工件中转区之间的打磨工作站；

所述打磨工作站包括旋转台、工业机器人、丝杠卡盘机构、力控浮动磨机和量测滑轮，所述旋转台的上端设有用于固定回转体的所述丝杠卡盘机构，所述旋转台的一侧设有所述工业机器人，所述工业机器人上设有所述力控浮动磨机，所述力控浮动磨机上设有所述量测滑轮。

作为优选，所述丝杠卡盘机构设有若干个，且若干所述丝杠卡盘机构呈环形阵列，每相邻的两所述丝杠卡盘机构之间的夹角相同。

作为优选，所述丝杠卡盘机构包括安装座、调节轮、丝杆和回转体定位件，所述安装座设置在所述旋转台上，所述安装座的上端可滑动地设置所述回转体定位件，所述安装座的内部设有所述丝杆，且所述丝杆与所述回转体定位件连接，所述安装座的一端设有所述调节轮，所述调节轮与所述丝杆的一端连接。

作为进一步的优选，还包括锁紧销和刻度标尺，所述安装座的上端还设有所述锁紧销和刻度标尺，所述刻度标尺位于所述回转体定位件的一侧，所述锁紧销位于所述安装座的一端，且所述锁紧销的下端可与所述丝杆相抵。

作为优选，还包括转台支架和伺服电机，所述旋转台设于所述转台支架的上端，所述转台支架内侧设有所述伺服电机，且所述伺服电机驱动所述旋转台。

作为进一步的优选，还包括换刀库，所述旋转台与所述工业机器人之间设有所述换刀库。

作为优选，还包括打磨盘支架和打磨盘，所述工业机器人的一侧设有所述打磨盘支架，所述打磨盘支架上设有若干所述打磨盘。

作为进一步的优选，还包括系统控制柜和机器人控制柜，所述工业机器人的另一侧设有所述所述机器人控制柜，所述机器人控制柜的上端设有所述系统控制柜，且所述机器人控制柜、所述伺服电机、所述换刀库和所述力控浮动磨机分别与所述系统控制柜信号连接。

一种碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统的使用方法，所述使用方法包括：

S1、将坩埚毛胚件由所述工件放置区上料至所述丝杠卡盘机构中的回转体定位件上；

S2、启动伺服电机，所述伺服电机驱动所述旋转台旋转并切换至作业区，所述工业机器人手持所述力控浮动磨机配合所述量测滑轮对所述坩埚毛胚件内表面尺寸数据进行采集及补偿计算；

S3、对应调整所述旋转台上的所述丝杠卡盘机构位置补偿所述坩埚毛胚件旋转中心，调整完成后，拧紧锁紧销，卡紧所述坩埚毛胚件；

S4、所述力控浮动磨机刀头切换为打磨盘，对所述坩埚毛胚件内表面进行打磨作业；

S5、所述坩埚毛胚件打磨完成后，拧开所述锁紧销，所述丝杠卡盘机构回归原位，所述坩埚毛胚件下料至所述工件中转区；

S6、重复所述S1-S5。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明中的碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统可以在打磨过程中，对碳碳复合材料回转体的轮廓进行自动化测量、补偿，解决了回转体打磨时工件重复装夹精度不高及轮廓中心偏置补偿的难题，工件打磨效率提升约20％。

附图说明

图1是本发明中碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统的俯视图；

图2是本发明中碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统的正视图；

图3是本发明中碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统的侧视图；

图4是本发明中碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统的使用状态图；

图5是本发明中的丝杠卡盘机构的结构示意图；

图6是本发明中的转台支架的结构示意图。

图中：1、工件放置区；2、工件中转区；3、打磨工作站；4、旋转台；5、工业机器人；6、丝杠卡盘机构；7、力控浮动磨机；8、量测滑轮；9、安装座；10、调节轮；11、丝杆；12、回转体定位件；13、锁紧销；14、刻度标尺；15、转台支架；16、伺服电机；17、换刀库；18、打磨盘支架；19、打磨盘；20、系统控制柜；21、机器人控制柜；22、安装底座；23、连接座。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所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的限制。此外，如出现术语“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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“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，或一体地连接；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，可以是两个元件内部的连通。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中的具体含义。

图1是本发明中碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统的俯视图；图2是本发明中碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统的正视图；图3是本发明中碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统的侧视图；图4是本发明中碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统的使用状态图；图5是本发明中的丝杠卡盘机构的结构示意图；图6是本发明中的转台支架的结构示意图，请参见图1至图6所示，示出了一种较佳的实施例，示出的一种碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统，包括工件放置区1和工件中转区2，还包括设于工件放置区1和工件中转区2之间的打磨工作站3。本实施例中，工件放置区1上放置有若干待打磨的回转体(坩埚毛胚件)，坩埚毛胚件通过机器人运转至打磨工作站3进行打磨，打磨完成后，机器人将坩埚毛胚件运转至工件中转区2。

打磨工作站3包括旋转台4、工业机器人5、丝杠卡盘机构6、力控浮动磨机7和量测滑轮8，旋转台4的上端设有用于固定回转体的丝杠卡盘机构6，旋转台4的一侧设有工业机器人5，工业机器人5上设有力控浮动磨机7，力控浮动磨机7上设有量测滑轮8。本实施例中，工业机器人5每个关节内部均增加了一套编码器和探头，通过反馈编码器的数值实现闭环控制，精确控制机器人的运动轨迹。力控浮动磨机7安装在机器人末端法兰上，力控浮动磨机7具备自动换刀功能，可实现量测滑轮8和打磨盘19的自由切换，力控浮动磨机7轴向伸缩可达48mm，结构上集成了感知、控制与执行系统，与机器人控制柜21实时通信反馈位置及接触力数据信息。旋转台4可以进行轴向的360°旋转。其中打磨工作站3还包括安装底座22，而旋转台4、工业机器人5均是设置在安装底座22上。

进一步，作为一种较佳的实施方式，丝杠卡盘机构6设有若干个，且若干丝杠卡盘机构6呈环形阵列，每相邻的两丝杠卡盘机构6之间的夹角相同。本实施例中，丝杠卡盘机构6设有四个，且相邻的两个丝杠卡盘机构6之间的夹角为90°，旋转台4具有四个旋转工位，丝杠卡盘机构6安装在旋转工位上。

进一步，作为一种较佳的实施方式，丝杠卡盘机构6包括安装座9、调节轮10、丝杆11和回转体定位件12，安装座9设置在旋转台4上，安装座9的上端可滑动地设置回转体定位件12，安装座9的内部设有丝杆11，且丝杆11与回转体定位件12连接，安装座9的一端设有调节轮10，调节轮10与丝杆11的一端连接。本实施例中，回转体定位件12用于固定坩埚毛胚件，调节轮10用于控制丝杆11的转动，使得丝杆11可以驱动回转体定位件12直线移动，丝杆11上设有外螺纹，丝杆11与回转体定位件12之间通过连接座23连接，且丝杆11与连接座23之间螺纹连接。当工业机器人5手持力控浮动磨机7配合量测滑轮8完成坩埚毛胚件轮廓尺寸数据采集、计算；通过分别调节轮10调整X方向或Y方向上回转体定位件12位置完成尺寸数据补偿。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括锁紧销13和刻度标尺14，安装座9的上端还设有锁紧销13和刻度标尺14，刻度标尺14位于回转体定位件12的一侧，锁紧销13位于安装座9的一端，且锁紧销13的下端可与丝杆11相抵。本实施例中，设置的刻度标尺14便于精确的调整坩埚毛胚件的位置，而设置的锁紧销13用于抵住丝杆11，防止丝杆11转动，当坩埚毛胚件的位置调整完整后，可通过锁紧销13锁定坩埚毛胚件的位置。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括转台支架15和伺服电机16，旋转台4设于转台支架15的上端，转台支架15内侧设有伺服电机16，且伺服电机16驱动旋转台4。本实施例中，旋转台4可转动地设于转台支架15的上端，而伺服电机16用于驱动旋转台4旋转，每次旋转的角度均为90°。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括换刀库17，旋转台4与工业机器人5之间设有换刀库17。本实施例中，换刀库17中放置有不同类型的刀头，便于根据需要进行更换。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括打磨盘支架18和打磨盘19，工业机器人5的一侧设有打磨盘支架18，打磨盘支架18上设有若干打磨盘19。本实施例中，打磨盘19放置在打磨盘支架18上，且打磨盘19的类型设有若干，便于更换不同类型的打磨盘19。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括系统控制柜20和机器人控制柜21，工业机器人5的另一侧设有机器人控制柜21，机器人控制柜21的上端设有系统控制柜20，且机器人控制柜21、伺服电机16、换刀库17和力控浮动磨机7分别与系统控制柜20信号连接。本实施例中，机器人控制柜21、力控浮动磨机7、伺服电机16以及换刀库17之间的信号交互均通过系统控制柜20完成。

下面说明本申请的碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统的较佳的使用方法。

一种碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统的使用方法，使用方法包括：

S1、将坩埚毛胚件由工件放置区1上料至丝杠卡盘机构6中的回转体定位件12上。

S2、启动伺服电机16，伺服电机16驱动旋转台4旋转并切换至作业区，工业机器人5手持力控浮动磨机7配合量测滑轮8对坩埚毛胚件内表面尺寸数据进行采集及补偿计算。

S3、对应调整旋转台4上的丝杠卡盘机构6位置补偿坩埚毛胚件旋转中心，调整完成后，拧紧锁紧销13，卡紧坩埚毛胚件。

S4、力控浮动磨机7刀头切换为打磨盘19，对坩埚毛胚件内表面进行打磨作业。

S5、坩埚毛胚件打磨完成后，拧开锁紧销13，丝杠卡盘机构6回归原位，坩埚毛胚件下料至工件中转区2。

S6、重复S1-S5。本实施例中，坩埚毛胚件装夹到旋转台4后切换到打磨工作站3内部打磨区域，工业机器人5手持力控浮动磨机7先进行坩埚毛胚件轮廓数据采集计算；所得数据通过调节X/Y方向上的丝杠卡盘机构6进行补偿，再更换打磨盘19对坩埚毛胚件表面进行打磨修整。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统，包括工件放置区和工件中转区，其特征在于，还包括设于所述工件放置区和所述工件中转区之间的打磨工作站；

所述打磨工作站包括旋转台、工业机器人、丝杠卡盘机构、力控浮动磨机和量测滑轮，所述旋转台的上端设有用于固定回转体的所述丝杠卡盘机构，所述旋转台的一侧设有所述工业机器人，所述工业机器人上设有所述力控浮动磨机，所述力控浮动磨机上设有所述量测滑轮。

2.如权利要求1所述的碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统，其特征在于，所述丝杠卡盘机构设有若干个，且若干所述丝杠卡盘机构呈环形阵列，每相邻的两所述丝杠卡盘机构之间的夹角相同。

3.如权利要求1所述的碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统，其特征在于，所述丝杠卡盘机构包括安装座、调节轮、丝杆和回转体定位件，所述安装座设置在所述旋转台上，所述安装座的上端可滑动地设置所述回转体定位件，所述安装座的内部设有所述丝杆，且所述丝杆与所述回转体定位件连接，所述安装座的一端设有所述调节轮，所述调节轮与所述丝杆的一端连接。

4.如权利要求3所述的碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统，其特征在于，还包括锁紧销和刻度标尺，所述安装座的上端还设有所述锁紧销和刻度标尺，所述刻度标尺位于所述回转体定位件的一侧，所述锁紧销位于所述安装座的一端，且所述锁紧销的下端可与所述丝杆相抵。

5.如权利要求1所述的碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统，其特征在于，还包括转台支架和伺服电机，所述旋转台设于所述转台支架的上端，所述转台支架内侧设有所述伺服电机，且所述伺服电机驱动所述旋转台。

6.如权利要求5所述的碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统，其特征在于，还包括换刀库，所述旋转台与所述工业机器人之间设有所述换刀库。

7.如权利要求1所述的碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统，其特征在于，还包括打磨盘支架和打磨盘，所述工业机器人的一侧设有所述打磨盘支架，所述打磨盘支架上设有若干所述打磨盘。

8.如权利要求6所述的碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统，其特征在于，还包括系统控制柜和机器人控制柜，所述工业机器人的另一侧设有所述所述机器人控制柜，所述机器人控制柜的上端设有所述系统控制柜，且所述机器人控制柜、所述伺服电机、所述换刀库和所述力控浮动磨机分别与所述系统控制柜信号连接。

9.一种碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统的使用方法，其特征在于，包括权利要求1-8任意一项所述的碳碳复合材料回转体打磨测量补偿系统，所述使用方法包括：

S1、将坩埚毛胚件由所述工件放置区上料至所述丝杠卡盘机构中的回转体定位件上；

S2、启动伺服电机，所述伺服电机驱动所述旋转台旋转并切换至作业区，所述工业机器人手持所述力控浮动磨机配合所述量测滑轮对所述坩埚毛胚件内表面尺寸数据进行采集及补偿计算；

S3、对应调整所述旋转台上的所述丝杠卡盘机构位置补偿所述坩埚毛胚件旋转中心，调整完成后，拧紧锁紧销，卡紧所述坩埚毛胚件；

S4、所述力控浮动磨机刀头切换为打磨盘，对所述坩埚毛胚件内表面进行打磨作业；

S5、所述坩埚毛胚件打磨完成后，拧开所述锁紧销，所述丝杠卡盘机构回归原位，所述坩埚毛胚件下料至所述工件中转区；

S6、重复所述S1-S5。

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