CN117283047A - 一种深孔径向和角度同时浮动去毛刺装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置，包括设置在底座上的载台组件和去毛刺组件；所述去毛刺组件包括可相对所述载台组件移动的底板，所述底板上设置有可相对其水平移动的移动板，所述移动板上设置第一伺服电机组件和自适应浮动组件，所述第一伺服电机组件通过万向联轴器连接有穿过所述自适应浮动组件的传动杆，所述传动杆的前端连接有铰刀。本发明还公开了一种深孔去毛刺方法。通过铰刀在径向和角度两个维度跟进孔道的情况进行实时自适应调节，使去毛刺的铰刀顺从于缸体的深孔，且去毛刺作业后铰刀复位，可以提高作业效率及产品品质的稳定性，同时避免了使用铰刀去除毛刺时损伤深孔以及铰刀卡死现象的发生。
Description
技术领域
本发明涉及一种深孔径向和角度同时浮动去毛刺装置及方法，属于自动化设备技术领域。
背景技术
当前，物体表面自动去除较小毛刺的实现方式，大多通过机器人末端安装浮动打磨头，更换不同的打磨工具实现，如专利申请号为：202310432878.1，专利名称为：一种角度和轴向向上浮动去毛刺刀柄的申请中公开的技术方案。
但是针对重卡发动机缸体的深油道孔，在带动铰刀伸入油道孔内进行去除大毛刺时，由于在深孔加工时，深孔相对于基准面存在的角度误差和位置误差，以及调试时深孔相对于铰刀的角度和位置误差，从而导致对于同一款产品的去毛刺作业，都会存在去毛刺工具与油道孔同时存在不同程度角度和径向偏差。而且油道孔的长度较长，一般的重卡发动机缸体上需要打磨的通孔长度在1米左右，盲孔长度在0.7米左右，且都是存在一定倾斜角度的孔。
如果采用传统的浮动打磨头不仅由于浮动打磨头转速过快，过载能力弱，在去除大毛刺时容易过载，导致打磨头损坏，而且去除毛刺时由于实时无法进行角度和径向的自适应调节，很容易造成损伤深孔以及铰刀卡死现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种深孔径向和角度同时浮动去毛刺装置及方法，通过铰刀在径向和角度两个维度跟进孔道的情况进行实时自适应调节，使去毛刺的铰刀顺从于缸体的深孔，且去毛刺作业后铰刀复位，可以提高作业效率及产品品质的稳定性，同时避免了使用铰刀去除毛刺时损伤深孔以及铰刀卡死现象的发生。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置，包括设置在底座上的载台组件和去毛刺组件；
所述去毛刺组件包括可相对所述载台组件移动的底板，所述底板上设置有可相对其水平移动的移动板，所述移动板上设置第一伺服电机组件和自适应浮动组件，所述第一伺服电机组件通过万向联轴器连接有穿过所述自适应浮动组件的传动杆，所述传动杆的前端连接有铰刀；
所述自适应浮动组件包括自润滑关节轴承，所述自润滑关节轴承外依次设置有内框体和外框体，所述自润滑关节轴承上连接有两个对称设置的、穿过所述内框体并连接至所述外框体的第一连杆，且所述外框体与所述第一连杆的连接处设置有腰型槽，所述内框体上连接有两个对称设置的、与所述第一连杆相垂直并连接至所述外框体的第二连杆，且所述自润滑关节轴承与所述内框体之间的第一连杆上、所述内框体与外框体之间的第二连杆上均设置有支撑弹簧组件。
前述的一种深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置，其特征在于：所述底板靠近所述载台组件的一端设置有用于定位所述传动杆的气动夹爪组件。
前述的一种深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置，其特征在于：所述载台组件包括支架，所述支架上设置有多个传动辊组和用于抬升工件的支撑件所述支架的底部还设置有用驱动其旋转的旋转组件。
前述的一种深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置，其特征在于：所述支架的一侧还设置有可相对其移动的滚动毛刷组件。
前述的一种深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置，其特征在于：所述气动夹爪组件的夹持部设置有圆弧状倾斜导角。
前述的一种深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置，其特征在于：所述底板上设置有用于驱动所述移动板水平移动的第二伺服电机组件。
前述的一种深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置，其特征在于：所述底板下方设置有用于驱动其上下移动的气缸组件、用于驱动其前后水平移动的第三伺服电机组件。
一种利用前述的深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置的去毛刺方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）通过传动辊组将前端输送线上待加工的工件移动至载台组件上，在移动到位后通过支撑件顶起并将工件定位；
（2）通过旋转组件将支架转动90°后，使工件待打磨的通孔和盲孔正对所述去毛刺组件；
（3）去毛刺组件控制铰刀对准并插入至通孔内后，控制气动夹爪组件松开，利用第二伺服电机组件驱动移动板向工件的方向移动，使铰刀插入至通孔中，同时通过第一伺服电机组件驱动铰刀转动进行去毛刺，同时在不断深入通孔的过程中铰刀利用自适应浮动组件根据通孔的倾斜情况进行自适应调节伸入的角度，确保其深入角度与通孔的倾斜角度一致；
（4）控制铰刀伸入至通孔一半的距离后，将铰刀退出至铰刀倒角与孔端面贴合处，并利用气动夹爪组件夹紧使其复位，控制铰刀对准并插入至盲孔后，控制气动夹爪组件松开，利用第二伺服电机组件驱动移动板向工件的方向移动，使铰刀插入至盲孔中，同时通过第一伺服电机组件驱动铰刀转动进行去毛刺，同时在不断深入盲孔的过程中铰刀利用自适应浮动组件根据盲孔的倾斜情况进行自适应调节伸入的角度，确保其深入角度与盲孔的倾斜角度一致；
（5）控制铰刀完全伸入盲孔后，将将铰刀退出至铰刀倒角与孔端面贴合处，并利用气动夹爪组件夹紧使其复位；
（6）通过旋转组件将支架转动180°后，使工件另一面正对所述去毛刺组件，重复步骤（3），完成对通孔另一半的去毛刺；
（7）将铰刀退出，并利用气动夹爪组件夹紧使其复位，同时控制支撑件下降，并利用传动辊组对完成加工的工件进行下料。
本发明的有益效果是：
1、通过控制用于安装铰刀的移动板可以在前后、上下、左右三个维度的移动，以及利用自润滑关节轴承实现传动杆在角度方向的自由调节，利用自润滑关节轴承外特殊的内外框体及连杆设计实现传动杆在径向的自由调节，从而实现了铰刀在五个维度可以根据待打磨孔道的角度和位置进行自适应的调节，确保完成顺利打磨的同时，不会损伤深孔以及铰刀卡死现象的发生；
2、在每次打磨完成后，利用气动夹爪组件使该浮动的铰刀可自动复位，满足去除毛刺前的重复定位精度要求。
附图说明
图1是本发明一种深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置的正视图；
图2是本发明一种深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置的主视图；
图3是本发明一种深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置的自适应浮动组件的正视图；
图4是本发明一种深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置的自适应浮动组件的主视图。
实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
如图1-图4所示，一种深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置，包括设置在底座上的载台组件10和去毛刺组件20；所述去毛刺组件20包括可相对所述载台组件10移动的底板21，所述底板21上设置有可相对其水平移动的移动板，所述移动板上设置第一伺服电机组件23和自适应浮动组件22，所述第一伺服电机组件23通过万向联轴器26连接有穿过所述自适应浮动组件22的传动杆24，所述传动杆24的前端连接有铰刀25；所述自适应浮动组件22包括自润滑关节轴承223，所述自润滑关节轴承223外依次设置有内框体222和外框体221，所述自润滑关节轴承223上连接有两个对称设置的、穿过所述内框体222并连接至所述外框体221的第一连杆227，且所述外框体221与所述第一连杆227的连接处设置有腰型槽226，所述内框体222上连接有两个对称设置的、与所述第一连杆227相垂直并连接至所述外框体221的第二连杆224，且所述自润滑关节轴承223与所述内框体222之间的第一连杆227上、所述内框体222与外框体221之间的第二连杆224上均设置有支撑弹簧组件225。
当待加工的工件通过载台组件10将位置调整到位后，通过底板21调整去毛刺组件20的位置，使铰刀25对准待打磨的孔道，控制移动板向工件方向移动，同时利用第一伺服电机组件23带动传动杆24转动，并带动铰刀25转动。在铰刀25不断深入孔道的过程中，利用自润滑关节轴承223可以根据孔道的角度变化自适应的调节其偏转角度，利用内外框体及连杆设计实现传动杆在径向的自由调节。
如图3所示，其中传动杆在径向的自由调节的过程具体为：自润滑关节轴承223的上下两端分别通过穿过内框体222的两个第一连杆227连接到外框体221上，从而实现自润滑关节轴承223在受到外力作用时可在上下方向相对外框体221移动；而内框体222的左右两端分别通过第二连杆224连接到外框体221上，且外框体221与所述第一连杆227的连接处设置有腰型槽226，因此实现内框体222可相对外框体221在受到外力作用时可在左右方向相对外框体221移动，而由于第一连杆227穿过内框体222，因此在内框体222相对外框体221左右移动时，会同步带动自润滑关节轴承223左右移动，从而最终实现了当传动杆24在受到外力作用时，可以根据外力的作用方向在径向进行自适应的调节。
需要说明的是，图3和图4中示出的内框体222和外框体221均为方形结构，在实际生产的过程中，也可以采用其他能够现实上述功能的几何结构，如圆形结构。
所述底板21靠近所述载台组件10的一端设置有用于定位所述传动杆24的气动夹爪组件27。为了确保铰刀在完成一次打磨后，进行下一次打磨之前可以通过驱动机构提前设定的路径行走到需要的位置，需要在每一次的铰刀打磨完成后对其进行复位。本实施例中，所述气动夹爪组件27的夹持部设置有圆弧状倾斜导角，铰刀25在完成一次孔道打磨时，传动杆偏移的位置相对较小，气动夹爪组件27夹紧的过程中，利用圆弧状倾斜导角即可将传动杆夹紧从而完成对铰刀25初始位置的复位，便于满足去除毛刺前的重复定位精度要求。
所述载台组件10包括支架，所述支架上设置有多个传动辊组14和用于抬升工件11的支撑件12所述支架的底部还设置有用驱动其旋转的旋转组件15。通过传动辊组14便于将工件移动到位，在移动到位后利用支撑件12的抬升将工件11定位，便于进行孔道打磨。在其中一面打磨完成后，利用旋转组件15控制工件11旋转，进行另一个面的加工。所述支架的一侧还设置有可相对其移动的滚动毛刷组件13，利用滚动毛刷组件13可以方便的去除工件表面的毛屑。
所述底板21上设置有用于驱动所述移动板水平移动的第二伺服电机组件29，通过第二伺服电机组件29可以精确的控制铰刀25进入孔道的距离。
所述底板21下方设置有用于驱动其上下移动的气缸组件30、用于驱动其前后水平移动的第三伺服电机组件31。通过第二伺服电机组件29、气缸组件30和第三伺服电机组件31实现了铰刀在上下、前后、左右三个维度的位置变化，以适应不同的孔道位置。
本发明开公开了一种深孔去毛刺的方法，包括如下步骤：
（1）通过传动辊组14将前端输送线上待加工的工件11移动至载台组件10上，在移动到位后通过支撑件12顶起并将工件11定位；
（2）通过旋转组件15将支架转动90°后，使工件11待打磨的通孔111和盲孔112正对所述去毛刺组件20；
（3）去毛刺组件20控制铰刀25对准并插入至通孔111内后，控制气动夹爪组件27松开，利用第二伺服电机组件29驱动移动板向工件11的方向移动，使铰刀25插入至通孔111中，同时通过第一伺服电机组件23驱动铰刀25转动进行去毛刺，同时在不断深入通孔111的过程中铰刀25利用自适应浮动组件22根据通孔111的倾斜情况进行自适应调节伸入的角度，确保其深入角度与通孔111的倾斜角度一致；
（4）控制铰刀25伸入至通孔111一半的距离后，将铰刀25退出至铰刀倒角与孔端面贴合处，并利用气动夹爪组件27夹紧使其复位，控制铰刀25对准并插入至盲孔112后，控制气动夹爪组件27松开，利用第二伺服电机组件29驱动移动板向工件11的方向移动，使铰刀25插入至盲孔112中，同时通过第一伺服电机组件23驱动铰刀25转动进行去毛刺，同时在不断深入盲孔112的过程中铰刀25利用自适应浮动组件22根据盲孔112的倾斜情况进行自适应调节伸入的角度，确保其深入角度与盲孔112的倾斜角度一致；
（5）控制铰刀25完全伸入盲孔112后，将铰刀25退出，并利用气动夹爪组件27夹紧使其复位；
（6）通过旋转组件15将支架转动180°后，使工件11另一面正对所述去毛刺组件20，重复步骤（3），完成对通孔111另一半的去毛刺；
（7）将铰刀25退出至铰刀倒角与孔端面贴合处，并利用气动夹爪组件27夹紧使其复位，同时控制支撑件12下降，并利用传动辊组14对完成加工的工件11进行下料。
首先，在机械加工缸体的通孔时，刀具分别从2个端面各加工缸体的一半长度，由于分别加工通孔时，刀具相对于缸体有位置误差和角度误差，故通孔中间贯穿处左右两侧的孔是有较大不同心度的，故本方法中，通过旋转工件，从两端分别进入通孔111中，将一个通孔111的打磨分为两次进行作业的方式。
其次， 由于通孔111的长度较长，一般在1米左右，而且是倾斜的结构，因此如果从单侧直接完成整个通孔111的打磨不仅需要很长的传动杆进行配合，而且在打磨过程中，传动杆的偏移量也会相应的增加，自润滑关节轴承223和万向联轴器26的浮动范围可能在影响到铰刀的浮动范围，而且在支撑弹簧组件被过分压缩的情况下，也很可能会影响到整个自适应浮动组件22的效果，从而导致如背景技术中提到的各种问题的出现。而本方法中，通过旋转工件，从两端分别进入通孔111中，将一个通孔111的打磨分为两次进行作业的方式，可以很好的解决上述问题。
需要说明的是，该方法中，在工件11旋转到位后，通过一个气缸将整个去毛刺组件20向载台组件10的方向推动，使铰刀25的倒角位于待打磨的孔道端面处，然后再松开气动夹爪组件27，确保铰刀25能够在第二伺服电机组件29的作用下，顺利进入孔道内。
综上所述，本发明提供的一种深孔径向和角度同时浮动去毛刺装置及方法，通过铰刀在径向和角度两个维度跟进孔道的情况进行实时自适应调节，使去毛刺的铰刀顺从于缸体的深孔，且去毛刺作业后铰刀复位，可以提高作业效率及产品品质的稳定性，同时避免了使用铰刀去除毛刺时损伤深孔以及铰刀卡死现象的发生。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。
Claims (8)
1.一种深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置，其特征在于：包括设置在底座上的载台组件（10）和去毛刺组件（20）；
所述去毛刺组件（20）包括可相对所述载台组件（10）移动的底板（21），所述底板（21）上设置有可相对其水平移动的移动板，所述移动板上设置第一伺服电机组件（23）和自适应浮动组件（22），所述第一伺服电机组件（23）通过万向联轴器（26）连接有穿过所述自适应浮动组件（22）的传动杆（24），所述传动杆（24）的前端连接有铰刀（25）；
所述自适应浮动组件（22）包括自润滑关节轴承（223），所述自润滑关节轴承（223）外依次设置有内框体（222）和外框体（221），所述自润滑关节轴承（223）上连接有两个对称设置的、穿过所述内框体（222）并连接至所述外框体（221）的第一连杆（227），且所述外框体（221）与所述第一连杆（227）的连接处设置有腰型槽（226），所述内框体（222）上连接有两个对称设置的、与所述第一连杆（227）相垂直并连接至所述外框体（221）的第二连杆（224），且所述自润滑关节轴承（223）与所述内框体（222）之间的第一连杆（227）上、所述内框体（222）与外框体（221）之间的第二连杆（224）上均设置有支撑弹簧组件（225）。
2.根据权利要求1所述的一种深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置，其特征在于：所述底板（21）靠近所述载台组件（10）的一端设置有用于定位所述传动杆（24）的气动夹爪组件（27）。
3.根据权利要求1或2所述的一种深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置，其特征在于：所述载台组件（10）包括支架，所述支架上设置有多个传动辊组（14）和用于抬升工件（11）的支撑件（12）所述支架的底部还设置有用驱动其旋转的旋转组件（15）。
4.根据权利要求3所述的一种深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置，其特征在于：所述支架的一侧还设置有可相对其移动的滚动毛刷组件（13）。
5.根据权利要求2所述的一种深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置，其特征在于：所述气动夹爪组件（27）的夹持部设置有圆弧状倾斜导角。
6.根据权利要求1所述的一种深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置，其特征在于：所述底板（21）上设置有用于驱动所述移动板水平移动的第二伺服电机组件（29）。
7.根据权利要求6所述的一种深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置，其特征在于：所述底板（21）下方设置有用于驱动其上下移动的气缸组件（30）、用于驱动其前后水平移动的第三伺服电机组件（31）。
8.一种利用如权利要求1-7中任意一项所述的深孔径向和角度同时浮动的去毛刺装置的去毛刺方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）通过传动辊组（14）将前端输送线上待加工的工件（11）移动至载台组件（10）上，在移动到位后通过支撑件（12）顶起并将工件（11）定位；
（2）通过旋转组件（15）将支架转动90°后，使工件（11）待打磨的通孔（111）和盲孔（112）正对所述去毛刺组件（20）；
（3）去毛刺组件（20）控制铰刀（25）对准并插入至通孔（111）内后，控制气动夹爪组件（27）松开，利用第二伺服电机组件（29）驱动移动板向工件（11）的方向移动，使铰刀（25）插入至通孔（111）中，同时通过第一伺服电机组件（23）驱动铰刀（25）转动进行去毛刺，同时在不断深入通孔（111）的过程中铰刀（25）利用自适应浮动组件（22）根据通孔（111）的倾斜情况进行自适应调节伸入的角度，确保其深入角度与通孔（111）的倾斜角度一致；
（4）控制铰刀（25）伸入至通孔（111）一半的距离后，将将铰刀（25）退出至铰刀倒角与孔端面贴合处，并利用气动夹爪组件（27）夹紧使其复位，控制铰刀（25）对准并插入至盲孔（112）后，控制气动夹爪组件（27）松开，利用第二伺服电机组件（29）驱动移动板向工件（11）的方向移动，使铰刀（25）插入至盲孔（112）中，同时通过第一伺服电机组件（23）驱动铰刀（25）转动进行去毛刺，同时在不断深入盲孔（112）的过程中铰刀（25）利用自适应浮动组件（22）根据盲孔（112）的倾斜情况进行自适应调节伸入的角度，确保其深入角度与盲孔（112）的倾斜角度一致；
（5）控制铰刀（25）完全伸入盲孔（112）后，将将铰刀（25）退出至铰刀倒角与孔端面贴合处退出，并利用气动夹爪组件（27）夹紧使其复位；
（6）通过旋转组件（15）将支架转动180°后，使工件（11）另一面正对所述去毛刺组件（20），重复步骤（3），完成对通孔（111）另一半的去毛刺；
（7）将铰刀（25）退出，并利用气动夹爪组件（27）夹紧使其复位，同时控制支撑件（12）下降，并利用传动辊组（14）对完成加工的工件（11）进行下料。
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