CN106335007B - 用于内孔喷砂的机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供了一种用于内孔喷砂的机器人，包括架台和放置在架台上的升降台移动车，架台包括两侧的导轨，导轨固定在支撑横梁上，两个导轨之间固定齿条，齿条固定在支撑横梁上；升降台移动车包括车架，车架的下端安装有与导轨配合的轮子，与齿条对应的车架上固接有与第一伺服电机连接的第一减速机，第一减速机上设置有与齿条啮合的齿轮；车架上固接有丝杠升降机，丝杠升降机与第二减速机连接，第二减速机与第二伺服电机连接，丝杠升降机的上端设置有升降平台；升降平台上设置有可以旋转的喷砂装置，所述喷砂装置包括内孔喷管，内孔喷管的自由端连接有内孔喷头。本发明创造可以自动完成喷砂作业，一次性完全覆盖，喷砂精度高，同时保证人身安全。
Description
技术领域
本发明创造属于自动化喷砂技术领域，尤其是涉及一种用于内孔喷砂的机器人。
背景技术
喷砂工艺是采用压缩空气将砂料形成高速喷射砂流，作用于工件表面，通过砂流的冲击和磨削作用，使工件表面获得一定的清洁度不同的粗糙度。喷砂工艺通常用于工件表面除锈、去氧化皮等，是喷漆、机加工前的处理工艺。
现有技术常常采用人工喷砂方法。由于喷砂过程会产生大量的粉尘和噪音，而且人往往在密闭的空间内操作，所以对健康威胁很大。尤其零件内孔表面，人工很难深入孔内部进行喷砂作业，喷砂倾斜角度过大，导致喷砂质量不稳定，出现表面质量不一，达不到要求标准等缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种用于内孔喷砂的机器人，以解决人工内孔喷砂质量不稳定、次品率高，以及粉尘和噪音损害人体健康的技术问题。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种用于内孔喷砂的机器人，包括架台和放置在架台上的升降台移动车；
所述架台为框架结构，架台包括两侧的导轨，导轨固定在若干支撑横梁上，两个导轨之间固定有齿顶朝向其中一个导轨的齿条，所述齿条固定在支撑横梁上；
所述升降台移动车包括车架，车架的下端两侧对称安装有与导轨配合的轮子，与齿条对应的车架上固接有与第一伺服电机连接的第一减速机，第一减速机的输出轴的端部穿过车架后固接有与所述齿条啮合的齿轮；
所述车架上固接有丝杠升降机，丝杠升降机与第二减速机连接，第二减速机与第二伺服电机连接，丝杠升降机的上端设置有升降平台；
所述升降平台上设置有可以旋转的喷砂装置，所述喷砂装置包括内孔喷管，内孔喷管的自由端连接有内孔喷头。
进一步的，所述喷砂装置还包括设置在升降平台上的与第三伺服电机连接的第三减速机，第三减速机的输出轴固接有第一同步带轮，第一同步带轮通过同步带与第二同步带轮连接，第二同步带轮固定的套装在空心轴上，所述空心轴的一端与内孔喷管固接，空心轴的另外一端与回转接头的转动端固接。
进一步的，所述车架上设置有第一电机支架，第三减速机固接在第一电机支架上，第一电机支架上设置有长圆孔，长圆孔沿着与内孔喷管垂直的方向延伸，固定螺栓的自由端穿过长圆孔后与车架螺纹配合，靠近第一电机支架靠近第二同步带轮的一端的车架上设置有电机调整挡块，电机调整挡块上设置有水平设置的与第一电机支架垂直的调整螺栓，调整螺栓与电机调整挡块螺纹配合，调整螺栓的自由端穿过电机调整挡块后与第一电机支架的侧壁抵接。
进一步的，所述升降平台的相对的两端分别穿过第一导向轴，升降平台沿着第一导向轴上下运动，第一导向轴的下端分别固定在车架上，第一导向轴的上端设置有升降挡板。
进一步的，所述内孔喷管设置在升降托架装置上，所述升降托架装置和升降平台同时升降。
进一步的，所述升降托架装置包括竖直设置的固定板，固定板的一侧上方设置有第二电机支架，所述第二电机支架上固接有与第四伺服电机连接的第四减速机，第四减速机的输出轴通过联轴器与丝杠的一端连接，丝杠上设置有丝母，所述丝母固定在水平设置的用于支撑内孔喷管的喷管托架上，喷管托架的两端分别穿过竖直设置的第二导向轴，第二导向轴的两端分别通过上支架和下支架固定在固定板上，丝杠的一端通过轴承固定在上支架上，丝杠的另外一端穿过喷管托架后通过轴承固定在下支架上，所述喷管托架上与内孔喷管相对应的位置上设置有两个相邻的包胶轴承，两个包胶轴承沿喷管托架的长度方向分布，两个包胶轴承之间形成一个凹槽，内孔喷管嵌在凹槽内。
进一步的，所述架台的一侧并排设置有与架台平行的拖链架台，拖链架台上设置有其内部用于放置导线的拖链，拖链的一端固定在拖链架台上，拖链的自由端与车架通过连接板固定连接。
进一步的，所述升降平台一侧的车架上设置有升降传感器支架，升降传感器支架上固接有两个用于检测升降平台位置的位置传感器，所述位置传感器与PLC控制器连接，PLC控制器与第二伺服电机连接。
进一步的，所述导轨的两侧分别设置有用于缓冲升降台移动车的缓冲支架，所述缓冲支架的内壁设置有缓冲块，所述缓冲块的内壁上依次设置有缓冲衬套和缓冲垫片。
进一步的，所述内孔喷头的侧壁上设置有两个沿径向分布的喷砂口，所述喷砂口相对设置，两个喷砂口同轴心。
相对于现有技术，本发明创造所述的一种用于内孔喷砂的机器人具有以下优势：
(1)本发明所述的用于内孔喷砂的机器人，可根据工件内孔的尺寸进行轨迹规划和参数设定，实现工件喷砂工艺的自动化、智能化，以替代人工喷砂，可提高生产效率和质量，并维护人体健康；
(2)本发明所述的用于内孔喷砂的机器人增加了升降托架装置，防止内孔喷管由于自重的原因弯曲，提高了喷砂质量，喷砂精度高。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造实施例的立体图；
图2为本发明创造实施例的主视图；
图3为本发明创造实施例的俯视图；
图4为本发明创造实施例的左视图；
图5为图2中的A-A处的剖视图。
附图标记说明：
1-架台；101-导轨；102-支撑横梁；1021-高度调整座；1022-地面固定座；103-齿条；2-内孔喷管；3-第二同步带轮；4-空心轴；5-第一导向轴；501-升降挡板；6-回转接头；7-升降传感器支架；701-位置传感器；8-第三伺服电机；9-第二伺服电机；10-车架；11-丝杠升降机；12-轮子；13-连接板；14-升降平台；15-调整螺栓；16-第一电机支架；161-长圆孔；17-电机调整挡块；18-拖链；19-拖链架台；20-第二导向轴；21-上支架；22-固定板；23-内控喷头；231-喷砂口；24-第四伺服电机；25-第四减速机；26-第二电机支架；27-丝杠；28-丝母；29-喷管托架；30-下支架；31-缓冲支架；32-第一伺服电机；33-第一减速机；34-第一同步带轮；35-包胶轴承；36-齿轮。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“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，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，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创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
如图1至图5所示，一种用于内孔喷砂的机器人，包括架台1和放置在架台1上的升降台移动车。架台1为焊接的框架结构，架台1包括两侧的角钢导轨101，导轨101固定在五根等距沿导轨101长度方向并排分布的支撑横梁102上，两个导轨101之间固定有齿顶朝向其中一个导轨101的齿条103，齿条103固定在支撑横梁102上。
如图4所示，升降台移动车包括车架10，车架10的下端的四个角对称安装有与导轨101配合的轮子12，轮子12为V型槽轮。与齿条103对应的车架10上固接有与第一伺服电机32连接的第一减速机33，第一减速机33的输出轴的端部穿过车架10后固接有与齿条103啮合的齿轮36。第一伺服电机32带动第一减速机33转动，第一减速机33带动齿轮36转动，从而带动升降台移动车沿着导轨101做往复运动。
如图1所示，车架10上固接有丝杠升降机11，丝杠升降机11与第二减速机连接，第二减速机通过电机支架固定在车架10上。第二减速机与第二伺服电机9连接，丝杠升降机11的上端设置有升降平台14。升降平台14的相对的两端分别穿过第一导向轴5，升降平台14和第一导向轴5通过直角轴承连接，升降平台14在丝杠升降机11的带动下可以沿着第一导向轴5做上下往复运动。第一导向轴5的下端分别通过导向轴支座固定在车架10上，第一导向轴5的上端设置有用于防止升降平台14滑脱的升降挡板501。
如图1和图3所示，升降平台14上设置有可以旋转的喷砂装置，喷砂装置包括内孔喷管2，内孔喷管2的自由端连接有内孔喷头23。内孔喷头23的侧壁上设置有两个沿径向分布的喷砂口231，两个喷砂口231相对设置，两个喷砂口231同轴心。喷砂装置还包括设置在升降平台14上的与第三伺服电机8连接的第三减速机，第三减速机的输出轴固接有与输出轴垂直的第一同步带轮34，第一同步带轮34通过同步带与第二同步带轮3连接，第二同步带轮3的直径大于第一同步带轮34的直径。第二同步带轮3固定的套装在空心轴4上，空心轴4的一端与内孔喷管2的一端固接，空心轴4的另外一端与回转接头6的转动端固接。回转接头6的固定端通过法兰与供砂装置连接。回转接头6通过回转接头支架和回转接头压盖固定在升降平台14上，回转接头支架和回转接头压盖将回转接头6压紧后用螺栓固定。车架10上设置有第一电机支架16，第三减速机固接在第一电机支架16上，第一电机支架16上设置有四个对称分布的长圆孔161，长圆孔161沿着与内孔喷管2垂直的方向延伸。固定螺栓的自由端穿过长圆孔161后与车架10螺纹配合，靠近第一电机支架16靠近第二同步带轮3的一端的车架10上设置有电机调整挡块17，电机调整挡块17上设置有水平设置的两个与第一电机支架16垂直的调整螺栓15，调整螺栓15与电机调整挡块17螺纹配合，调整螺栓15的自由端穿过电机调整挡块17后与第一电机支架16的侧壁抵接。调节调整螺栓15可以使同步带涨紧。调节时，拧松固定螺栓，然后旋转调整螺栓15，使得同步带涨紧，同步带涨紧后，拧紧固定螺栓，将第一电机支架16进行固定。
如图5所示，内孔喷管2设置在升降托架装置上，升降托架装置和升降平台14同时升降，这样升降托架装置防止长度较长的内孔喷管2因为重力的原因产生弯曲，从而影响喷砂效果。升降托架装置包括竖直设置的固定板22，固定板22的一侧上方设置有第二电机支架26。第二电机支架26上固接有与第四伺服电机24连接的第四减速机25，第四减速机25的输出轴通过联轴器与竖直设置的丝杠27的一端连接，丝杠27上设置有丝母28。丝母28固定在水平设置的用于支撑内孔喷管2的喷管托架29上。喷管托架29的两端分别穿过竖直设置的第二导向轴20，第二导向轴20通过直线轴承与喷管托架29连接。喷管托架29可以在第二导向轴20上做上、下往复动作。第二导向轴20的两端分别通过上支架21和下支架30固定在固定板22上，丝杠27的上端通过角接触球轴承固定在上支架21上，丝杠27的另外一端穿过喷管托架29后通过深沟球轴承固定在下支架30上。喷管托架29上与内孔喷管2相对应的位置上设置有两个相邻的包胶轴承35，两个包胶轴承35沿喷管托架29的长度方向分布，两个包胶轴承35之间形成一个凹槽，喷管托架29上也设置有与内孔喷管2对应的凹槽，内孔喷管2嵌在凹槽内。包胶轴承35在支撑内孔喷管2的同时，减少内孔喷管2在往复运动时的磨损量。
如图1和图3所示，架台1的一侧并排设置有与架台1平行的拖链架台19，拖链架台19上设置有其内部用于放置导线的拖链18，拖链18的一端固定在拖链架台19上，拖链18的自由端与车架10通过连接板13固定连接。拖链18随着升降台移动车的运动而运动。
如图1和图2所示，升降平台14一侧的车架10上设置有升降传感器支架7，升降传感器支架7上固接有两个用于检测升降平台14位置的位置传感器701，两个位置传感器701的位置与升降平台14的最上端和最下端的位置相对应。位置传感器701与PLC控制器连接，PLC控制器与第二伺服电机9连接。当升降平台14运动到最上或者最下的极限位置时，位置传感器701检测到升降平台14的位置，位置传感器701将信号传递给PLC控制器，PLC控制器控制第二伺服电机9停止运动。PLC控制器还分别与第一伺服电机32、第三伺服电机8和第四伺服电机24连接，并且控制它们的正转和反转。
如图5所示，导轨101的两侧分别设置有用于缓冲升降台移动车的缓冲支架31，缓冲支架31的内壁设置有缓冲块，缓冲块的内壁上依次设置有缓冲衬套和缓冲垫片。支撑横梁102的两端下侧分别设置有用于调节架台1高度的高度调整座1021，支撑横梁102的两端设置有L型的用于固定支撑横梁102的地面固定座1022，地面固定座1022设置有安装孔。
本发明创造的工作原理：
车架10通过第一伺服电机32带动齿轮36与齿条103相啮合，在轮子12和导轨101的支撑导向下，使整个升降台移动车带动内孔喷管2和内孔喷头23前后移动。
第三伺服电机8通过第一同步带轮34将动力传送到第二同步带轮3上，第二同步带轮3带动回转接头6的活动端转动，从而带动内孔喷管2和内孔喷头23旋转。内孔喷头23前端的两个喷砂口231，可以垂直方向对孔内表面喷砂，提高喷砂质量，同时两喷砂口231的喷砂方向相反，喷砂反冲力互相抵消。当内孔喷口旋转，升降台移动车向外移动，零件孔内壁即可被砂360°全部喷到，无喷砂死角。
升降平台14通过丝杠升降机11可以调节高度，在内孔喷管2的另一侧喷口托架也可通过丝杠27的转动调节高度，两机构同步升降即可消除较长的内孔喷管2由于自重产生的自然弯曲，可以深入零件较深的内孔进行喷砂。
喷砂前，将车架10移动到导轨101的最后部，调节喷口托架和升降平台14的高度，使内孔喷头23对准所喷零件内孔口的中心。按照内孔深度使车架10向前移动，到接近内孔末端位置停止。然后让内孔喷头23旋转，开始喷砂，同时车架10向外移动，使喷砂轨迹呈螺旋状向孔外前进，当内孔喷头23完全从零件内孔退出，即完成内孔喷砂作业。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (6)
1.用于内孔喷砂的机器人，其特征在于：包括架台(1)和放置在架台(1)上的升降台移动车；
所述架台(1)为框架结构，架台(1)包括两侧的导轨(101)，导轨(101)固定在若干支撑横梁(102)上，两个导轨(101)之间固定有齿顶朝向其中一个导轨(101)的齿条(103)，所述齿条(103)固定在支撑横梁(102)上；
所述升降台移动车包括车架(10)，车架(10)的下端两侧对称固结有与导轨(101)配合的轮子(12)，与齿条(103)对应的车架(10)上固接有与第一伺服电机(32)连接的第一减速机(33)，第一减速机(33)的输出轴的端部穿过车架(10)后固接有与所述齿条(103)啮合的齿轮(36)；
所述车架(10)上固接有丝杠升降机(11)，丝杠升降机(11)与第二减速机连接，第二减速机与第二伺服电机(9)连接，丝杠升降机(11)的上端设置有升降平台(14)；
所述升降平台(14)上设置有可以旋转的喷砂装置，所述喷砂装置包括内孔喷管(2)，内孔喷管(2)的自由端连接有内孔喷头(23)；
所述喷砂装置还包括设置在升降平台(14)上的与第三伺服电机(8)连接的第三减速机，第三减速机的输出轴固接有第一同步带轮(34)，第一同步带轮(34)通过同步带与第二同步带轮(3)连接，第二同步带轮(3)固定的套装在空心轴(4)上，所述空心轴(4)的一端与内孔喷管(2)固接，空心轴(4)的另外一端与回转接头(6)的转动端固接；
所述车架(10)上设置有第一电机支架(16)，第三减速机固接在第一电机支架(16)上，第一电机支架(16)上设置有长圆孔(161)，长圆孔(161)沿着与内孔喷管(2)垂直的方向延伸，固定螺栓穿过长圆孔(161)后与车架(10)螺纹配合，靠近第二同步带轮(3)的一端的车架(10)上设置有电机调整挡块(17)，电机调整挡块(17)上设置有水平设置的与第一电机支架(16)垂直的调整螺栓(15)，调整螺栓(15)与电机调整挡块(17)螺纹配合，调整螺栓(15)穿过电机调整挡块(17)后与第一电机支架(16)的侧壁抵接；
所述内孔喷管(2)设置在升降托架装置上，所述升降托架装置和升降平台(14)同时升降；所述升降托架装置包括竖直设置的固定板(22)，固定板(22)的一侧上方设置有第二电机支架(26)，所述第二电机支架(26)上固接有与第四伺服电机(24)连接的第四减速机(25)，第四减速机(25)的输出轴通过联轴器与丝杠(27)的一端连接，丝杠(27)上设置有丝母(28)，所述丝母(28)固定在水平设置的用于支撑内孔喷管(2)的喷管托架(29)上，喷管托架(29)的两端分别穿过竖直设置的第二导向轴(20)，第二导向轴(20)的两端分别通过上支架(21)和下支架(30)固定在固定板(22)上，丝杠(27)的一端通过轴承固定在上支架(21)上，丝杠(27)的另外一端穿过喷管托架(29)后通过轴承固定在下支架(30)上，所述喷管托架(29)上与内孔喷管(2)相对应的位置上设置有两个相邻的包胶轴承(35)，两个包胶轴承(35)沿垂直内孔喷管(2)的方向分布，两个包胶轴承(35)之间形成一个凹槽，内孔喷管(2)嵌在凹槽内。
2.根据权利要求1所述的用于内孔喷砂的机器人，其特征在于：所述升降平台(14)的相对的两端分别穿过第一导向轴(5)，升降平台(14)沿着第一导向轴(5)上下运动，第一导向轴(5)的下端分别固定在车架(10)上，第一导向轴(5)的上端设置有升降挡板(501)。
3.根据权利要求1所述的用于内孔喷砂的机器人，其特征在于：所述架台(1)的一侧并排设置有与架台(1)平行的拖链架台(19)，拖链架台(19)上设置有其内部用于放置导线的拖链(18)，拖链(18)的一端固定在拖链架台(19)上，拖链(18)的自由端与车架(10)通过连接板(13)固定连接。
4.根据权利要求1所述的用于内孔喷砂的机器人，其特征在于：所述升降平台(14)一侧的车架(10)上设置有升降传感器支架(7)，升降传感器支架(7)上固接有两个用于检测升降平台(14)上、下限位置的位置传感器(701)，所述位置传感器(701)与PLC控制器连接，PLC控制器与第二伺服电机(9)连接。
5.根据权利要求1所述的用于内孔喷砂的机器人，其特征在于：所述导轨(101)的两侧分别设置有用于缓冲升降台移动车的缓冲支架(31)，所述缓冲支架(31)的内壁设置有缓冲块，所述缓冲块的内壁上依次设置有缓冲衬套和缓冲垫片。
6.根据权利要求1所述的用于内孔喷砂的机器人，其特征在于：所述内孔喷头(23)的侧壁上设置有两个沿径向分布的喷砂口(231)，所述喷砂口(231)相对设置，两个喷砂口(231)同轴心。
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