CN212351491U - 一种风扇叶片打磨设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风扇叶片打磨设备，其包括砂轮动力滑台，与打磨机器人连接的叶片夹具和智能控制系统；所述砂轮动力滑台包括第一砂轮动力滑台和第二砂轮动力滑台；所述叶片夹具连接在打磨机器人的末端执行器上，用于夹持风扇叶片；在驱动作用下，所述打磨机器人工作，以使被叶片夹具夹持的风扇叶片的不同部位分别与所述第一砂轮动力滑台的砂轮、第二砂轮动力滑台的砂轮接触打磨。本实用新型的风扇叶片打磨设备是能够适应各种规格风扇叶片表面处理的大、中型打磨设备，不仅能够对风扇叶片自动打磨，并且抛光表面均匀、光滑，不需要人工再整理。

Description

一种风扇叶片打磨设备

技术领域

本实用新型涉及打磨抛光设备技术领域，尤其涉及一种风扇叶片打磨设备。

背景技术

我国是设备制造大国，随着制造技术的不断发展，已经涉足大规模制造商用飞机、舰船和汽轮机等大型装备，其中风扇叶片是涡轮发动机的重要组成部件，为了能保证在高温高压的极端环境下稳定长时间工作，风扇叶片往往采用高温合金或钛合金锻造。同时，为提高涡轮效率，风扇叶片的表面形状通常设计成扭曲的变截面曲面的复杂形状，并且要求风扇叶片的加工精度很高。叶片经切削加工后均需要进行打磨抛光，但目前仍然大多依靠手工作业，效率低下、叶片质量和一致性差，并易造成工人伤害。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种风扇叶片打磨设备，该设备不仅能够对风扇叶片边缘轮廓自动打磨，并且打磨表面均匀、光滑，不需要人工再整理。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种风扇叶片打磨设备，其包括：

砂轮动力滑台，与打磨机器人连接的叶片夹具和智能控制系统；

所述砂轮动力滑台包括第一砂轮动力滑台和第二砂轮动力滑台；

所述叶片夹具连接在打磨机器人的末端执行器上，用于夹持风扇叶片；

在驱动作用下，所述打磨机器人工作，以使被叶片夹具夹持的风扇叶片的不同部位分别与所述第一砂轮动力滑台的砂轮、第二砂轮动力滑台的砂轮接触打磨。

进一步地，该设备还包括六维力传感器组件，所述六维力传感器组件包括六维力传感器、以及连接在六维力传感器两端的法兰，所述六维力传感器两端的法兰分别与所述叶片夹具、打磨机器人的末端执行器连接，用以获取风扇叶片与砂轮之间的实时接触压力值。

进一步地，所述智能控制系统与所述六维力传感器组件、第一砂轮动力滑台、第二砂轮动力滑台信号连接，用以根据所述实时接触压力值，控制第一砂轮动力滑台、第二砂轮动力滑台动作，以维持风扇叶片与砂轮之间的实时接触压力值与预设接触压力值相同。

进一步地，该设备还包括第一视觉检测装置；

所述第一视觉检测装置包括支架，以及固定在所述支架上的视觉传感器，所述视觉传感器用于检测并显示所述风扇叶片在打磨过程中的叶片边缘轮廓曲线；

所述智能控制系统还用于在检测到的所述风扇叶片的边缘轮廓曲线留有加工余量时，控制第一砂轮动力滑台、第二砂轮动力滑台、打磨机器人继续对叶片进行打磨。

进一步地，所述第一视觉检测装置包括两个2D视觉传感器，所述两个2D 视觉传感器互成90°设置。

进一步地，该设备还包括第二视觉检测装置，其包括，

所述第二视觉检测装置包括安装框架，以及设置在安装框架上的视觉传感器，所述视觉传感器用于检测所述风扇叶片在打磨完成后的整个叶片边缘轮廓尺寸。

进一步地，所述安装框架包括首尾连接的上、左、下、右边框，以形成一风扇叶片过道；

所述视觉传感器包括四个视觉传感器，所述四个视觉传感器分别设置在所述安装框架的四个角，且所述四个视觉传感器的采集器与所述风扇叶片过道的中央位置正对。

进一步地，所述砂轮动力滑台包括：

滑台底座；

设置在滑台底座上的滑台、限位挡板和缓冲气缸；

设置在滑台上的驱动电机和砂轮；

其中，所述缓冲气缸的活塞杆与所述滑台连接，所述限位挡板设置在滑台底座的第一位置，所述第一位置在所述活塞杆的运动轨迹上；

所述滑台在被叶片夹具夹持的风扇叶片与砂轮接触且打磨机器人继续施加作用力时滑动；

所述活塞杆在滑台滑动且带动所述活塞杆到第一位置时被所述限位挡板挡住；

所述智能控制系统还用于当所述活塞杆被限位挡板挡住，且风扇叶片与砂轮之间的实时接触压力值与预设接触压力值相同时，控制所述滑台锁定。

进一步地，所述第一砂轮动力滑台包括滑台底座、设置在所述滑台底座上的第一驱动电机和第一砂轮，所述第一砂轮在第一驱动电机驱动下对风扇叶片的一侧进行打磨；

所述第二砂轮动力滑台包括滑台底座、设置在所述滑台底座上的第二驱动电机和第二砂轮，所述第二砂轮在第二驱动电机驱动下对风扇叶片的另一侧进行打磨。

进一步地，该风扇叶片打磨设备还包括：叶片料槽。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果为：

1、本实用新型是一种适应各种规格风扇叶片定型和修型的大、中型柔性打磨设备，其打磨叶片表面接触压力可预先设定；当接触压力达到设定值时，砂轮动力滑台停止旋转牢固定位，维持打磨叶片的实时接触压力恒定；在连续柔性打磨过程中，通过消除人的主观性来提高产品质量和一致性，保证打磨叶片边缘轮廓均匀、光滑，不需要人工再整理。

2、本实用新型采用以2D视觉传感器为核心的两个检测装置，可在线检测并显示打磨过程叶片边缘轮廓曲线、在线检测并显示打磨后整个叶片边缘轮廓尺寸，前述在线检测功能把自动打磨过程提高到全新的水平。

3、本实用新型采用六维力传感器组件实现砂轮动力滑台运动位置闭环和打磨力-力矩闭环控制，实现打磨叶片的实时接触压力恒定控制和补偿打砂轮磨损，减少磨料消耗，从而降低生产成本。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1是本实用新型的风扇叶片打磨设备结构示意图；

图2是本实用新型的第一砂轮动力滑台的结构示意图；

图3是本实用新型的第二砂轮动力滑台的结构示意图；

图4是图1中A处放大图；

图5是本实用新型的第一视觉检测装置的结构示意图；

图6是本实用新型的第二视觉检测装置的结构示意图；

图7是本实用新型的六维力传感器组件的结构示意图；

图8是本实用新型的智能控制系统结构框图。

具体实施方式

为了更好地阐述本实用新型，下面参照附图1-8对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1所示，一种风扇叶片打磨设备，其包括：

底座1，设置在底座上的砂轮动力滑台，第一视觉检测装置4，第二视觉检测装置5，六维力传感器组件6，打磨机器人7，与打磨机器人7连接的叶片夹具8，吸尘器9(图中仅示出了与吸尘器连接的吸尘收集结构部分)，以及叶片料槽10和智能控制系统11。

所述叶片夹具8连接在打磨机器人的末端执行器上，用于夹持风扇叶片；

在驱动作用下，所述打磨机器人工作，以使被叶片夹具夹持的风扇叶片的不同部位分别与所述第一砂轮动力滑台的砂轮、第二砂轮动力滑台的砂轮接触打磨。

其中，如图2和3所示，所述砂轮动力滑台包括：滑台底座20和30；设置在滑台底座上的滑台21和31、限位挡板23和33和缓冲气缸22和32；设置在滑台上的驱动电机24和34和砂轮25和35；

其中，如图4所示，所述缓冲气缸的活塞杆与所述滑台连接，所述限位挡板设置在滑台底座的第一位置，所述第一位置在所述活塞杆的运动轨迹上；如图1-4所示，所述限位挡板和缓冲气缸分别设置在滑台底座的两侧。

所述滑台在被叶片夹具夹持的风扇叶片与砂轮接触且打磨机器人继续施加作用力时滑动；所述活塞杆在滑台滑动且带动所述活塞杆到第一位置时被所述限位挡板挡住；在打磨机器人的作用力下，滑台向后滑动，缓冲气缸通过与滑台连接的活塞杆，形成一反向的缓冲作用力，从而使风扇叶片和砂轮接触时，缓慢向后滑动，通过滑台滑动、缓冲气缸使得风扇叶片在与砂轮接触时有效避免了刚性接触，损坏风扇叶片的情况。

所述智能控制系统用于当所述活塞杆被限位挡板挡住，且风扇叶片与砂轮之间的实时接触压力值与预设接触压力值相同时，控制所述滑台锁定。

具体地，所述砂轮动力滑台包括第一砂轮动力滑台2和第二砂轮动力滑台3。如图1所示，所述第一、第二砂轮动力滑台分别设置在底座的两侧，优选地，第一、第二砂轮动力滑台在两侧正对设置，当打磨机器人带动风扇叶片与第一、第二砂轮动力滑台接触打磨时，能够分别对风扇叶片的两侧进行打磨。

如图2所示，所述第一砂轮动力滑台2包括滑台底座20、设置在所述滑台底座20上的第一驱动电机24和第一砂轮25，所述第一砂轮在第一驱动电机24 驱动下对风扇叶片的一侧进行打磨；优选地，在本实用新型实施例中，第一砂轮动力滑台的滑台底座上设置有两组砂轮以及分别与两组砂轮对应的第一驱动电机24、第一滑台、第一缓冲气缸和第一限位挡板。进一步还包括与第一砂轮对应设置的吸尘收集结构，用于收集第一砂轮与风扇叶片接触打磨时产生的灰尘。

如图3所示，所述第二砂轮动力滑台包括滑台底座、设置在所述滑台底座上的第二驱动电机和第二砂轮，所述第二砂轮在第二驱动电机34驱动下对风扇叶片的另一侧进行打磨。优选地，在本实用新型实施例中，第二砂轮动力滑台的滑台底座上设置有两组砂轮以及分别与两组砂轮对应的第二驱动电机34、第二滑台、第二缓冲气缸和第二限位挡板。进一步还包括与第二砂轮对应设置的吸尘收集结构，用于收集第二砂轮与风扇叶片接触打磨时产生的灰尘。

其中，如图5所示，所述第一视觉检测装置4包括支架43，以及固定在所述支架上的视觉传感器41和42，所述视觉传感器用于检测并显示所述风扇叶片在打磨过程中的叶片边缘轮廓曲线；

所述智能控制系统与所述第一视觉检测装置4信号连接，用于在第一视觉检测装置4检测到的所述风扇叶片的边缘轮廓曲线留有加工余量时，控制第一砂轮动力滑台、第二砂轮动力滑台、打磨机器人继续对叶片进行打磨。

具体地，当打磨机器人7带动整个叶片边缘接近并沿水平方向缓慢通过其 2D视觉传感器41、42中央位置时，该检测装置与所述智能控制系统11配合，检测并显示打磨过程叶片边缘轮廓曲线。如叶片边缘轮廓仍有加工余量，则将偏差补偿后、继续前述打磨过程至预定形状完成加工。

在一些具体的实施方式中，可以通过采集在打磨过程中的叶片的边缘轮廓曲线，与预设加工工艺要求的叶片边缘轮廓曲线进行图形重叠的方式等方式，识别出仍有加工余量的部分以及计算出加工余量，进而继续进行打磨。

如图5所示，所述第一视觉检测装置4包括两个2D视觉传感器41和42，所述两个2D视觉传感器互成90°设置，分别设置在支架43的两个安装面上，两个安装面相互垂直。两个视觉传感器交错90°设置进行采集形成所述叶片的三维边缘轮廓曲线。所述支架43安装在该设备的天花板上。

其中，如图6所示，所述第二视觉检测装置5包括安装框架53，以及设置在安装框架上的视觉传感器51和52，所述视觉传感器用于检测并显示所述风扇叶片在打磨完成后的整个叶片边缘轮廓尺寸。优选地的，所述视觉传感器为2D 视觉传感器。

所述安装框架53包括首尾连接的上、左、下、右边框，以形成一风扇叶片过道54；所述视觉传感器包括四个视觉传感器，所述四个视觉传感器分别设置在所述安装框架的四个角，且所述四个视觉传感器的采集器与所述风扇叶片过道的中央位置正对。所述安装框架53安装在天花板上。

当打磨机器人带动风扇叶片从所述风扇叶片过道的中央位置缓慢穿过时，四个视觉传感器工作对风扇叶片的不同方位的进行采集，以获得打磨完成后的整个叶片边缘轮廓尺寸。

其中，如图7所示，所述六维力传感器组件6包括六维力传感器61、以及连接在六维力传感器两端的法兰62和63，所述六维力传感器两端的法兰分别与所述叶片夹具8、打磨机器人7的末端执行器连接，用以获取风扇叶片与砂轮之间的实时接触压力值。

所述智能控制系统与所述六维力传感器组件、第一砂轮动力滑台、第二砂轮动力滑台信号连接，用以根据所述实时接触压力值，控制第一砂轮动力滑台、第二砂轮动力滑台动作，以维持风扇叶片与砂轮之间的实时接触压力值与预设接触压力值相同。使得打磨叶片的实时接触压力恒定，进而自动完成柔性打磨过程。所述六维力传感器组件6与所述智能控制系统11信号连接，实现所述第一砂轮动力滑台2或第二砂轮动力滑台3运动位置闭环控制，以及打磨力-力矩闭环控制，实现打磨叶片的实时接触压力恒定控制和补偿打砂轮磨损。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，对如何根据所述实时接触压力值，判断叶片与砂轮之间的实时接触压力值与预设接触压力值相同的方法不做限制。例如，在实际使用过程中，可以通过预设接触压力值，然后进行阈值判断的方式。

具体地，在本实用新型实施例中，当风扇叶片与砂轮接触时，在打磨机器人继续施加的作用力作用下，砂轮所在的滑台向后滑动，直至与滑台连接的缓冲气缸的活塞杆与限位挡板接触，滑台被挡住；进而打磨机器人继续施加作用下，风扇叶片与砂轮之间的接触压力逐渐增大，与风扇叶片和打磨机器人末端执行器连接的六维力传感器实时获取两者之间的接触压力值，当两者接触压力值相同时，智能控制系统控制滑台锁定，维持风扇叶片在恒定接触压力作用下进行打磨，完成自动的柔性打磨。

其中，如图8所示，所述智能控制系统11包括工业平板电脑-人机界面显示单元111，中央逻辑控制单元112，第一视觉检测信号单元113，第二视觉检测信号单元114，第一砂轮动力滑台驱动控制单元115，第二砂轮动力滑台驱动控制单元116和六维力控传感器信号处理单元117。

所述工业平板电脑-人机界面显示单元111用于预设接触压力值，显示所述实时接触压力值；接收处理第一视觉检测信号单元113的信号，显示打磨过程叶片边缘轮廓曲线；接收第二处理视觉检测信号单元114的信号，显示打磨后整个叶片边缘轮廓尺寸。

进一步地，所述工业平板电脑-人机界面显示单元111通过以太网络接收六维力传感器组件信号处理单元117的信号，根据用户通过工业平板电脑-人机界面显示单元111预设的接触压力值进行判断，当接触压力等于预设接触压力值时，通过中央逻辑控制单元112发送驱动信号至第一砂轮动力滑台驱动控制单元115，或第二砂轮动力滑台驱动控制单元116，进而控制所述砂轮动力滑台的缓冲气缸22或32旋转定位，维持抛光叶片的实时接触压力恒定。

所述中央逻辑控制单元112分别通过以太网络，分别与第一砂轮动力滑台驱动控制单元115、第二砂轮动力滑台驱动控制单元116连接，分别驱动电机 24和34。所述中央逻辑控制单元112还与吸尘器连接等。

所述工业平板电脑-人机界面显示单元111还用于输入其他工艺参数和力- 力矩闭环控制，并显示其它工艺参数等。

具体地，在本实用新型实施例中，通过以太网TCP/IP与所述工业平板电脑 -人机界面显示单元111、六维力传感器组件信号处理单元117、第一视觉检测信号单元113、第二视觉检测信号单元114和中央逻辑控制单元112外部通信接口连接；所述智能控制系统以嵌入式工业平板电脑-人机界面显示单元111和中央逻辑控制单元112为核心，经以太网网络完成所述控制单元的信号连接。

本实用新型是一种适应各种规格风扇叶片抛光的大、中型柔性打磨设备，其表面接触压力可预先设定；当接触压力等于设定值时，设备能够维持打磨叶片的实时接触压力恒定，实现砂轮动力滑台运动位置闭环和打磨力-力矩闭环控制，补偿砂轮磨损、减少磨料消耗，从而降低生产成本。

优选地，在连续柔性抛光过程中实现在线检测，通过消除人的主观性来提高产品质量和一致性，保证抛光叶片均匀、光滑，不需要人工再整理。

本实用新型采用以2D视觉传感器为核心的两个检测装置，可在线检测并显示打磨过程叶片边缘轮廓曲线、在线检测并显示打磨后整个叶片边缘轮廓尺寸，前述在线检测功能把自动打磨过程提高到全新的水平。

本实用新型采用六维力传感器组件实现砂轮动力滑台运动位置闭环和打磨力-力矩闭环控制，实现打磨叶片的实时接触压力恒定控制和补偿打砂轮磨损，减少磨料消耗，从而降低生产成本。

在一些实施方式中，例如，将智能控制系统外设，采用通信连接或远程连接的方式连接控制。

另外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“竖向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本实用新型保护内容的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。

本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变形不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种风扇叶片打磨设备，其特征在于，包括：

砂轮动力滑台，与打磨机器人连接的叶片夹具和智能控制系统；

所述砂轮动力滑台包括第一砂轮动力滑台和第二砂轮动力滑台；

所述叶片夹具连接在打磨机器人的末端执行器上，用于夹持风扇叶片；

在驱动作用下，所述打磨机器人工作，以使被叶片夹具夹持的风扇叶片的不同部位分别与所述第一砂轮动力滑台的砂轮、第二砂轮动力滑台的砂轮接触打磨。

2.根据权利要求1所述的风扇叶片打磨设备，其特征在于，该设备还包括六维力传感器组件，

所述六维力传感器组件包括六维力传感器、以及连接在六维力传感器两端的法兰，所述六维力传感器两端的法兰分别与所述叶片夹具、打磨机器人的末端执行器连接，用以获取风扇叶片与砂轮之间的实时接触压力值。

3.根据权利要求2所述的风扇叶片打磨设备，其特征在于，

所述智能控制系统与所述六维力传感器组件、第一砂轮动力滑台、第二砂轮动力滑台信号连接，用以根据所述实时接触压力值，控制第一砂轮动力滑台、第二砂轮动力滑台动作，以维持风扇叶片与砂轮之间的实时接触压力值与预设接触压力值相同。

4.根据权利要求1所述的风扇叶片打磨设备，其特征在于，该设备还包括第一视觉检测装置，

所述第一视觉检测装置包括支架，以及固定在所述支架上的视觉传感器，所述视觉传感器用于检测所述风扇叶片在打磨过程中的叶片边缘轮廓曲线；

所述智能控制系统还用于在检测到的所述风扇叶片的边缘轮廓曲线留有加工余量时，控制第一砂轮动力滑台、第二砂轮动力滑台、打磨机器人继续对叶片进行打磨。

5.根据权利要求4所述的风扇叶片打磨设备，其特征在于，所述第一视觉检测装置包括两个2D视觉传感器，所述两个2D视觉传感器互成90°设置。

6.根据权利要求1所述的风扇叶片打磨设备，其特征在于，该设备还包括第二视觉检测装置，其包括：

所述第二视觉检测装置包括安装框架，以及设置在安装框架上的视觉传感器，所述视觉传感器用于检测所述风扇叶片在打磨完成后的整个叶片边缘轮廓尺寸。

7.根据权利要求6所述的风扇叶片打磨设备，其特征在于：

所述安装框架包括首尾连接的上、左、下、右边框，以形成一风扇叶片过道；

所述视觉传感器包括四个视觉传感器，所述四个视觉传感器分别设置在所述安装框架的四个角，且所述四个视觉传感器的采集器与所述风扇叶片过道的中央位置正对。

8.根据权利要求1所述的风扇叶片打磨设备，其特征在于，所述砂轮动力滑台包括：

滑台底座；

设置在滑台底座上的滑台、限位挡板和缓冲气缸；

设置在滑台上的驱动电机和砂轮；

其中，所述缓冲气缸的活塞杆与所述滑台连接，所述限位挡板设置在滑台底座的第一位置，所述第一位置在所述活塞杆的运动轨迹上；

所述滑台在被叶片夹具夹持的风扇叶片与砂轮接触且打磨机器人继续施加作用力时滑动；

所述活塞杆在滑台滑动且带动所述活塞杆到第一位置时被所述限位挡板挡住；

所述智能控制系统还用于当所述活塞杆被限位挡板挡住，且风扇叶片与砂轮之间的实时接触压力值与预设接触压力值相同时，控制所述滑台锁定。

9.根据权利要求1所述的风扇叶片打磨设备，其特征在于：

所述第一砂轮动力滑台包括滑台底座、设置在所述滑台底座上的第一驱动电机和第一砂轮，所述第一砂轮在第一驱动电机驱动下对风扇叶片的一侧进行打磨；

所述第二砂轮动力滑台包括滑台底座、设置在所述滑台底座上的第二驱动电机和第二砂轮，所述第二砂轮在第二驱动电机驱动下对风扇叶片的另一侧进行打磨。

10.根据权利要求1所述的风扇叶片打磨设备，其特征在于：

该风扇叶片打磨设备还包括：叶片料槽。

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