CN114536160A - 一种打磨半封闭型腔的装备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种打磨半封闭型腔的装备，所述装备包括升降工作台、称重台、柔性夹具、主轴组件和打磨机器人；所述称重台设置在底座上表面中部区域；所述柔性夹具设置在第一零点定位系统顶部；所述主轴组件设置在打磨器人的工作端；所述打磨机器人设置在升降工作台的一侧。通过升降工作台和称重台来完成对工件的称重；由前端夹具、后端夹具和夹紧组件组成的柔性夹具可对半封闭型腔类的工件进行夹紧；多种角度的连接杆组成的主轴组件可根据复杂型腔内部的不同位置采用不同角度的连接杆进行加工，以此来满足复杂型腔的去重量打磨加工。

Description

一种打磨半封闭型腔的装备
技术领域
本发明涉及半封闭型腔打磨技术领域，尤其涉及一种打磨半封闭型腔的装备。
背景技术
目前，针对半封闭型腔类的铸件，由于铸造时产品外形尺寸留有的余量较大，导致型腔的重量不符合实际的设计技术要求，为了将多余的余量去除，目前主要是通过对型腔内的一些不重要的位置进行打磨来减轻重量，一般通过人工对型腔内部进行手动打磨。由于型腔的外表面是先加工出来的，如果进行二次加工会对工件造成不可逆的损伤，甚至可能报废，而采用人工打磨，由于复杂型腔内的空间小，当工人拿着打磨装备进行作业时，有些空间位置比较小，不能被打磨，并且人工不能控制打磨的进给量，有可能会将型腔壁打磨过薄，导致工件报废。这些方法不仅效率低，而且浪费大量的时间和人力。
通过铸造工艺形成的复杂型腔工件，其内壁打磨工作会遇到的主要问题如下：1、复杂型腔的内部的空间较小，能够让打磨设备或者工人作业的空间相对较小，而且目前的打磨工具相对较大，对于需要进行打磨作业的位置不能完全打磨，这样会造成整体工件的质量分布不均匀，影响工件后续的使用性能；2、铸造的复杂型腔不同地方的余量不同，如果人工进行打磨，对其对打磨余量不能进行控制，可能会造成局部过薄，使产品存在隐患；3、在打磨过程中，对打磨后工件的重量测量时需要将工件拿下来，但重复的装夹会使其定位基准发生较大的改变对后续的加工产生影响；4、复杂型腔类的工件外表面大多数为不规则的曲面，如何将工件进行装夹固定且保证其能适合不同曲面的工件也是主要问题。
因此有必要设计一种打磨半封闭型腔的装备，能够对复杂型腔工件的内部进行打磨，并对工件进行安装固定，同时避免或消除人工称重带来的影响。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种打磨半封闭型腔的装备，可有效解决复杂型腔打磨时的工件固定、称重以及复杂内壁的打磨工作等问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明所提出的一种打磨半封闭型腔的装备，包括升降工作台、称重台、柔性夹具、主轴组件和打磨机器人；
所述升降工作台包括底座、机架、丝杠、第一伺服电机、第二伺服电机、燕尾槽、轴套、液压卡紧装置、导向台、装配台、旋转工作台、第一零点定位系统、第二零点定位系统、定位器、燕尾槽导向块和导向连接块；所述底座四角区域内侧分别纵向设置有机架；所述丝杠分别纵向设置在底座四角；所述丝杠底部设置有第一伺服电机，用于驱动丝杠转动；所述导向台四角分别通过轴套与丝杠滑动连接；所述装配台设置在导向台上方；所述导向台中部设置有通槽，所述装配台呈凸型结构，其凸起端与通槽对应；所述通槽的四周上部设置有第二零点定位系统，所述第二零点定位系统上端与装配台下端面四角区域对应接触；所述旋转工作台转动连接在装配台上端面中部区域内；所述第一零点定位系统圆周均布在旋转工作台的上端面；所述定位器设置在装配台上端面的一侧；所述燕尾槽分别设置在机架的内侧；所述液压卡紧装置分别设置在机架外侧的上部；所述燕尾槽导向块一端与燕尾槽滑动连接，另一端与导向连接块连接；所述导向连接块与导向台的外侧连接；所述液压卡紧装置的固定销穿过燕尾槽与燕尾槽导向块连接；
所述称重台设置在底座上表面中部区域；所述柔性夹具设置在第一零点定位系统顶部；所述主轴组件设置在打磨器人的工作端；所述打磨机器人设置在升降工作台的一侧。
进一步的，所述称重台包括固定架、辅助支撑、压力传感器和承重板；所述固定架设置在底座上表面中部区域；所述承重板设置在固定架正上方，且所述固定架和承重板的四周之间通过辅助支撑连接；所述压力传感器均布在承重板上端面内部；所述装配台突起端位于承重板正上方。
进一步的，所述柔性夹具包括限位板、前端夹具、后端夹具和夹紧组件；所述限位板对应设置在第一零点定位系统的顶端；所述前端夹具和后端夹具对应设置在限位板上端面中部区域的前侧和后侧；所述夹紧组件分别对应在前端夹具和后端夹具的顶端。
进一步的，所述前端夹具包括前端支架和柔性支撑模组；所述前端支架固连在限位板中部区域前侧；所述柔性支撑模组分别设置在前端支架上端面的左、中和右部区域。
进一步的，所述后端夹具包括拉紧块、导轨、导轨滑块、后端支架、基准限位板、导向销和气缸；所述后端支架固连在限位板中部区域后侧；所述基准限位板设置在后端支架的后端上部区域；所述导向销设置在基准限位板前端面上部的左右两侧；所述导轨设置在后端支架前端中部；所述导轨滑块与导轨滑动连接；所述拉紧块前侧与导轨滑块后侧连接；所述气缸设置后端支架上端面中部后侧并与后端支架固连，所述气缸的活塞杆与拉紧块后侧固连。
进一步的，所述夹紧组件包括压紧螺钉、锁紧螺母、光面压块和压紧环；所述压紧环为拱形结构；所述压紧环分别对应设置在前端支架和后端支架的顶部；所述压紧螺钉沿压紧环轮廓线均匀布置；所述压紧螺钉的内端垂直穿过压紧环并与光面压块固连；所述锁紧螺母设置在压紧螺钉与压紧环外端面的连接处。
进一步的，所述主轴组件包括气动主轴、法兰盘、卡套式管接头、连接杆和气动接头；所述连接杆后端通过气动接头与打磨机器人工作端连接；所述连接杆前端依次通过卡套式管接头和法兰盘与气动主轴连接。
进一步的，所述连接杆前端为0°或90°或135°。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明采用分离式称重方法，满足打磨过程中的重量控制检测并减少人为对工件装夹的干预，提高工作效率的同时减少打磨称重过程时造成的定位误差。
2、本发明通过柔性夹具，利用螺钉与夹紧环之间的配合来完成复杂型腔工件的定位需求，并且可满足多种型面的工件，具有通用性。
3、针对半封闭型腔类工件的结构特点，对于不同的区域采用不同角度的连接杆，提高打磨效率的同时也满足减少人为干预。
4、本发明为市场上尚不存在的一种打磨半封闭型腔的装备，装置功能新颖高效，工作时可有效去除半封闭类型腔的残留余量，并进行称重，可减少人工成本，提高效率，大幅度降低人工作业强度。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明中升降工作台的结构示意图；
图3是本发明中升降工作台的俯视结构示意图；
图4是本发明中升降工作台的滑块定位结构示意图；
图5是本发明中称重台的结构示意图；
图6是本发明中柔性夹具的结构示意图；
图7是本发明中前端夹具的结构示意图；
图8是本发明中后端夹具的结构示意图；
图9是本发明中夹紧组件的结构示意图；
图10是本发明中主轴组件即不同角度连接杆的结构示意图。
其中，附图标记：1-升降工作台；11-底座；12-机架；13-丝杠；14-伺服电机；15-燕尾槽；16-轴套；17-液压卡紧装置；18-导向台；19-装配台；110-旋转工作台；111-第一零点定位系统；112-定位器；113-燕尾槽导向块；114-导向连接块；115-第二零点定位系统；116-第二伺服电机；2-称重台；21-固定架；22-辅助支撑；23-压力传感器；24-承重板；3-前端夹具；31-前端支架；32-柔性支撑模组；4-后端夹具；41-拉紧块；42-导轨滑块；43-后端支架；44-基准限位板；45-导向销；46-气缸；47-导轨；5-夹紧组件；51-压紧螺钉；52-锁紧螺母；53-光面压块；54-压紧环；6-主轴组件；61-气动主轴；62-法兰盘；63-卡套式管接头；64-连接杆；65-气动接头；7-打磨机器人；8-限位板。
具体实施方式
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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”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和简化描述，而不是指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。
参见附图1至6，给出了本发明所提出的一种打磨半封闭型腔的装备的一个实施例的具体结构，所述设备包括升降工作台1、称重台2、柔性夹具、主轴组件6和打磨机器人7；
所述升降工作台1包括底座11、机架12、丝杠13、第一伺服电机14、燕尾槽15、轴套16、液压卡紧装置17、导向台18、装配台19、旋转工作台110、第一零点定位系统111、定位器112、燕尾槽导向块113、导向连接块114、第二零点定位系统115和第二伺服电机116；所述底座11为矩形结构，其四角区域内侧分别纵向设置有机架12，两侧机架12相互对称；所述丝杠13分别纵向设置在底座11的四角，且与机架12一一对应；所述丝杠13底部设置有第一伺服电机14，用于驱动丝杠13转动；所述导向台18四角分别通过轴套16与各丝杠13滑动连接；所述装配台19设置在导向台18上方；所述导向台18中部设置有通槽，所述装配台19呈凸型结构，其凸起端与通槽对应；所述通槽的四角区域上部分别设置有第二零点定位系统115，四个第二零点定位系统115的上端分别与装配台19下端面四角区域对应接触；所述旋转工作台110转动连接在装配台19上端面中部区域内；所述第一零点定位系统111圆周均布在旋转工作台110的上端面；所述定位器112设置在装配台19上端面的一侧；所述燕尾槽15分别设置在机架12的内侧；所述液压卡紧装置17分别固连在机架12外侧的上部；所述燕尾槽导向块113一端与燕尾槽15滑动连接，另一端与导向连接块114连接；所述导向连接块114与导向台18的外侧连接；所述液压卡紧装置17的固定销穿过燕尾槽15与燕尾槽导向块113对接。
所述称重台2设置在底座11上表面中部区域；所述柔性夹具设置在第一零点定位系统111顶部；所述主轴组件6设置在打磨器人7的工作端；所述打磨机器人7设置在升降工作台1的一侧。
所述称重台2包括固定架21、辅助支撑22、压力传感器23和承重板24；所述固定架21为矩形框架，其设置在底座11上表面中部区域；所述承重板24设置在固定架21的正上方，且所述固定架21和承重板24的四周之间通过辅助支撑22连接；所述压力传感器23均布在承重板24上端面内部；所述装配台19的突起端位于承重板24的正上方。
当需要对工件进行称重时，打磨机器人7停止工作，液压卡紧装置17将插入燕尾槽导向块113内的固定销拔出，通过第一伺服电机14驱动固定在机架12上的丝杠13来使得导向台18向下运动，到达指定位置时，装配台19与称重台2上的压力传感器23接触，连接导向台18与装配台19的第二零点定位系统115断开，导向台18由丝杠13带动继续下移动，导向台18与装配台19完全分离，装配台19完全落在称重台2的承重板24上，之后导向台18向上移动，装配台19与导向台48之间通过第二零点定位系统115重新连接，到达指定高度时，液压卡紧装置17将固定销穿过燕尾槽15与燕尾槽导向块113对接，将导向台18固定，继续完成加工。当工件需要更换加工角度时，旋转工作台110通过安装在装配台19上的第二伺服电机116驱动进行旋转。
所述柔性夹具包括前端夹具3、后端夹具4、夹紧组件5和限位板8；所述限位板8对应设置在第一零点定位系统111的顶端；所述前端夹具3和后端夹具4对应设置在限位板8上端面中部区域的前侧和后侧；所述夹紧组件5分别对应在前端夹具3和后端夹具4的顶端。
其中，所述前端夹具3包括前端支架31和柔性支撑模组32；所述前端支架31固连在限位板8中部区域前侧；所述柔性支撑模组32分别设置在前端支架31上端面的左、中和右部区域；所述柔性支撑模组用来支撑外型面比较复杂的工件。
所述后端夹具4包括拉紧块41、导轨滑块42、后端支架43、基准限位板44、导向销45、气缸46和导轨47；所述后端支架43固连在限位板8中部区域后侧并与前端支架31相互对应；所述基准限位板44设置在后端支架43的后端面上部区域；所述导向销45固连在基准限位板44前端面上部的左右两侧；所述导轨47设置在后端支架43前端面中部；所述导轨滑块42与导轨47滑动连接；所述拉紧块41前侧与导轨滑块42后侧连接；所述气缸46设置后端支架43上端面中部后侧并与后端支架43固连，所述气缸46的活塞杆与拉紧块41后侧固连；所述拉紧块41由气缸46进行驱动，拉紧块41安装在导轨滑块42上可前后滑动，拉紧块41将工件后端封闭的型腔抓住，并通过气缸46将工件夹紧并固定，基准限位板44和导向销45对工件起到定位和限位的作用。
所述夹紧组件5包括压紧螺钉51、锁紧螺母52、光面压块53和压紧环54；所述压紧环54为拱形结构；所述压紧环54分别对应设置在前端支架31和后端支架43的顶部；所述前端支架31上端面左右两侧分别与压紧环54左右两端底部对应固连；所述后端支架43上端面左右两侧分别与压紧环54左右两端底部对应固连；所述压紧螺钉51设置有多组，沿压紧环54拱形轮廓线均匀布置；所述压紧螺钉51的内端垂直贯穿压紧环并与光面压块53固连；所述锁紧螺母52分别设置在各压紧螺钉51与压紧环54外端面的连接处；当工装放置到前端夹具3和后端夹具4上后，通过调节压紧螺钉51带动光面压块53将工件进行外围固定，压紧螺钉51有多组，可以调节不同位置上的压紧螺钉51来让对应的光面压块53紧贴工件外表面来固定工件。
所述主轴组件6包括气动主轴61、法兰盘62、卡套式管接头63、连接杆64和气动接头65；所述连接杆64后端通过气动接头65与打磨机器人7的工作端连接；所述连接杆64前端依次通过卡套式管接头63和法兰盘62与气动主轴61连接；所述气动接头65与气源连接，通过连接杆64来驱动气动主轴61旋转，对工件进行加工；其中，所述连接杆64的前端为0°或90°或135°。
本发明的作用原理在于：先将半封闭型腔类零件放到前端夹具3和后端夹具4上，再通过夹紧组件5将工件完全固定，所述主轴组件6安装在打磨机器人6上进行打磨作业，所述主轴组件6连接杆64的前端为0°或90°或135°，针对型腔底部位置，可采用0°连接杆；对于型腔侧壁可采用90°连接杆和135°连接杆；在负压工作环境下，打磨后的铁屑会随气流带走，当需要对工件进行称重时，打磨机器人7停止工作，液压卡紧装置17将插入燕尾槽导向块113内的固定销拔出，通过第一伺服电机14驱动固定在机架12上的丝杠13来使得导向台18向下运动，到达规定位置时，装配台19与称重台2上的压力传感器23接触，连接导向台18与装配台19的第二零点定位系统115断开，导向台18由丝杠13带动继续下移动，导向台18与装配台19完全分离，装配台19完全落在承重板24上，之后导向台18向上移动，装配台19与导向台18之间通过第二零点定位系统115重新连接，到指定高度时，液压卡紧装置17将固定销穿过燕尾槽15重新与燕尾槽导向块113对接，将导向台18固定，继续完成加工。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种打磨半封闭型腔的装备，其特征在于：所述装备包括升降工作台、称重台、柔性夹具、主轴组件和打磨机器人；
所述升降工作台包括底座、机架、丝杠、第一伺服电机、第二伺服电机、燕尾槽、轴套、液压卡紧装置、导向台、装配台、旋转工作台、第一零点定位系统、第二零点定位系统、定位器、燕尾槽导向块和导向连接块；所述底座四角区域内侧分别纵向设置有机架；所述丝杠分别纵向设置在底座四角；所述丝杠底部设置有第一伺服电机，用于驱动丝杠转动；所述导向台四角分别通过轴套与丝杠滑动连接；所述装配台设置在导向台上方；所述导向台中部设置有通槽，所述装配台呈凸型结构，其凸起端与通槽对应；所述通槽的四周上部设置有第二零点定位系统，所述第二零点定位系统上端与装配台下端面四角区域对应接触；所述旋转工作台转动连接在装配台上端面中部区域内；所述第一零点定位系统圆周均布在旋转工作台的上端面；所述定位器设置在装配台上端面的一侧；所述燕尾槽分别设置在机架的内侧；所述液压卡紧装置分别设置在机架外侧的上部；所述燕尾槽导向块一端与燕尾槽滑动连接，另一端与导向连接块连接；所述导向连接块与导向台的外侧连接；所述液压卡紧装置的固定销穿过燕尾槽与燕尾槽导向块连接；
所述称重台设置在底座上表面中部区域；所述柔性夹具设置在第一零点定位系统顶部；所述主轴组件设置在打磨器人的工作端；所述打磨机器人设置在升降工作台的一侧。
2.根据权利要求1所述的一种打磨半封闭型腔的装备，其特征在于：所述称重台包括固定架、辅助支撑、压力传感器和承重板；所述固定架设置在底座上表面中部区域；所述承重板设置在固定架正上方，且所述固定架和承重板的四周之间通过辅助支撑连接；所述压力传感器均布在承重板上端面内部；所述装配台突起端位于承重板正上方。
3.根据权利要求1所述的一种打磨半封闭型腔的装备，其特征在于：所述柔性夹具包括限位板、前端夹具、后端夹具和夹紧组件；所述限位板对应设置在第一零点定位系统的顶端；所述前端夹具和后端夹具对应设置在限位板上端面中部区域的前侧和后侧；所述夹紧组件分别对应在前端夹具和后端夹具的顶端。
4.根据权利要求3所述的一种打磨半封闭型腔的装备，其特征在于：所述前端夹具包括前端支架和柔性支撑模组；所述前端支架固连在限位板中部区域前侧；所述柔性支撑模组分别设置在前端支架上端面的左、中和右部区域。
5.根据权利要求4所述的一种打磨半封闭型腔的装备，其特征在于：所述后端夹具包括拉紧块、导轨、导轨滑块、后端支架、基准限位板、导向销和气缸；所述后端支架固连在限位板中部区域后侧；所述基准限位板设置在后端支架的后端上部区域；所述导向销设置在基准限位板前端面上部的左右两侧；所述导轨设置在后端支架前端中部；所述导轨滑块与导轨滑动连接；所述拉紧块前侧与导轨滑块后侧连接；所述气缸设置后端支架上端面中部后侧并与后端支架固连，所述气缸的活塞杆与拉紧块后侧固连。
6.根据权利要求5所述的一种打磨半封闭型腔的装备，其特征在于：所述夹紧组件包括压紧螺钉、锁紧螺母、光面压块和压紧环；所述压紧环为拱形结构；所述压紧环分别对应设置在前端支架和后端支架的顶部；所述压紧螺钉沿压紧环轮廓线均匀布置；所述压紧螺钉的内端垂直穿过压紧环并与光面压块固连；所述锁紧螺母设置在压紧螺钉与压紧环外端面的连接处。
7.根据权利要求1所述的一种打磨半封闭型腔的装备，其特征在于：所述主轴组件包括气动主轴、法兰盘、卡套式管接头、连接杆和气动接头；所述连接杆后端通过气动接头与打磨机器人工作端连接；所述连接杆前端依次通过卡套式管接头和法兰盘与气动主轴连接。
8.根据权利要求4所述的一种打磨半封闭型腔的装备，其特征在于：所述连接杆前端为0°或90°或135°。
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