CN110355661A - 适用于机器人末端往复油石磨抛*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种适用于机器人末端往复油石磨抛***，包含机器人、打磨头、磨料库以及控制***；所述机器人、打磨头以及磨料库均连接至控制***上；所述打磨头安装在机器人上，打磨头包含油石夹持机构；所述磨料库上设置有存储柜，存储柜内部形成油石的存储空间；所述机器人驱动打磨头至磨料库所在位置进行油石的更换。本发明取代了传统作业中的人工换油石，从而提高了自动磨抛生产线的自动化程度，减少自动油石磨抛线对工人的依赖,同时也减少对磨抛线上工人的潜在健康伤害。
Description
技术领域
本发明涉及磨抛领域，具体地，涉及一种适用于机器人末端往复油石磨抛***。
背景技术
在制造业中，对零件表面进行打磨抛光，使其达到预定要求是一项重要的加工工艺，对于复杂外型零件，一般采用人工加工方法,然而人工加工零件存在产品一致性差、效率低等问题，更为严重的是在打磨过程中会产生大量粉尘，严重影响操作工人的身心健康。
在当前制造业升级过程中，大量的自动打磨线应运而生，但由于油石磨抛***的油石长度有限，当油石消耗一定长度后需要及时进位推进，或及时更换油石，才能保证被加工工件的加工速度和质量，当前多数自动打磨线仍然采用人工换油石，换油石前需要人工停机，换后需要开机，耗时费力；由于油石无法自动进给，加工过程无法保证恒力磨削，也有采用工业机器人更换油石的,虽然停开机实现了自动化，但换油石的速度太慢，严重影响自动打磨线的生产效率。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于机器人末端往复油石磨抛***。
根据本发明提供的适用于机器人末端往复油石磨抛***，包含机器人、打磨头、磨料库以及控制***；所述机器人、打磨头以及磨料库均连接至控制***上；
所述打磨头安装在机器人上，打磨头包含油石夹持机构；所述磨料库上设置有存储柜，存储柜内部形成油石的存储空间；
所述机器人驱动打磨头至磨料库所在位置进行油石的更换。
优选地，所述打磨头还包含主动接触法兰与伺服电机，伺服电机与油石夹持机构相连；
所述主动接触法兰与伺服电机均连接至控制***上；所述控制***包含以下模块：
油石临界判断模块：根据由于油石损耗导致的主动接触法兰的伸缩量判断油石的损耗量是否到达设置的临界值；
油石更换模块：当判定油石的损耗量到达设置的临界值时，令伺服电机停止转动，令油石夹持机构停在设定的零点位置。
优选地，所述打磨头还包含依次连接的保护罩壳、连接板、防尘罩壳；
所述伺服电机安装在保护罩壳中，防尘罩壳中安装有动力转换机构，伺服电机通过所述动力转换机构连接至油石夹持机构。
优选地，所述主动接触法兰与保护罩壳相连；
主动接触法兰通过设置的六轴安装法兰紧固连接在机器人上。
优选地，所述磨料库还包含检测装置，所述控制***包含以下模块：
柜门启闭控制模块：令存储柜打开或关闭；
抓取确认模块：根据来自检测装置的检测信号，判断油石夹持机构是否对油石抓取成功。
优选地，所述磨料库还包含库支架，库支架上设置有一个或多个所述存储柜；
所述检测装置安装在库支架上。
优选地，所述库支架上还设置有油石修形器与油石清灰刷。
优选地，所述油石清灰刷为铜刷；库支架上设置有斜面台，所述油石修形器与铜刷均安装在斜面台的斜面上；
库支架上还设置有粉尘收集柜与废料回收桶，所述粉尘收集柜位于斜面台的斜下方，，所述粉尘收集柜或者库支架顶部设置有网筛。
优选地，所述控制***还包含以下模块：
打磨力控制模块：根据设定的打磨力参数与来自主动接触法兰的实时打磨力信号，生成打磨调整指令；
夹爪控制模块：令油石夹持机构张开或闭合；
所述油石更换模块中，通过设置的绝对编码式电机控制箱使得石夹持机构停在设定的零点位置。
优选地，所述控制***包含机器人控制箱、ACF控制箱、电机控制箱以及磨料库控制箱；
机器人控制箱连接至机器人；ACF控制箱连接至打磨头所包含的主动接触法兰；电机控制箱连接至打磨头所包含的伺服电机；磨料库控制箱连接至磨料库。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、取代了传统作业中的人工换油石，从而提高了自动磨抛生产线的自动化程度，减少自动油石磨抛线对工人的依赖,同时也减少对磨抛线上工人的潜在健康伤害。
2、本发明使自动磨抛生产线中的油石磨抛机能够根据加工情况，控制打磨工艺参数力的大小，实时监控油石的磨损并进行相应的位移补偿保证打磨力恒定。
3、本发明能自动判定更换油石临界时刻，控制机器人实现油石的快速精准自动更换，保证油石的回收清理。
4、本发明能够提升换油石的速度，改善不能保证恒力磨削的现状，缩短生产线停机等待时间，实现长时间自动加工，大大地降低了企业的打磨抛光成本，有助于增强企业的社会竞争力。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的适用于机器人末端往复油石磨抛***的结构图。
图2为本发明打磨头立体结构图。
图3为本发明磨料库立体结构图。
图中示出：
打磨头100 防尘罩壳7
磨料库200 油石夹持机构8
控制***300 存储柜9
六轴安装法兰1 检测装置10
主动接触法兰2 粉尘收集柜11
保护罩壳3 油石修形器12
伺服电机4 库支架13
连接板5 废料回收桶14
动力转换机构6 铜刷15
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“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。
如图1所示，本发明提供的适用于机器人末端往复油石磨抛***，包含机器人、打磨头100、磨料库200以及控制***300；所述机器人、打磨头100以及磨料库200均连接至控制***300上；所述打磨头100安装在机器人上，打磨头100包含油石夹持机构8；所述磨料库200上设置有存储柜9，存储柜9内部形成油石的存储空间，油石存储在存储柜9内；所述机器人驱动打磨头100至磨料库200所在位置进行油石的更换。
所述打磨头100还包含主动接触法兰2与伺服电机4，伺服电机4与油石夹持机构8相连；所述主动接触法兰2与伺服电机4均连接至控制***300上；所述控制***300包含以下模块：油石临界判断模块：根据由于油石损耗导致的主动接触法兰2的伸缩量判断油石的损耗量是否到达设置的临界值；油石更换模块：当判定油石的损耗量到达设置的临界值时，令伺服电机4停止转动，令油石夹持机构8停在设定的零点位置。所述控制***300还包含以下模块：打磨力控制模块：根据设定的打磨力参数与来自主动接触法兰2的实时打磨力信号，生成打磨调整指令；夹爪控制模块：令油石夹持机构8张开或闭合。所述油石更换模块中，通过设置的绝对编码式电机控制箱使得石夹持机构停在设定的零点位置。上述结构在实体设备上连接关系的反应为：所述控制***300包含机器人控制箱、ACF控制箱、电机控制箱以及磨料库控制箱；机器人控制箱连接至机器人；ACF控制箱连接至打磨头100所包含的主动接触法兰2；电机控制箱连接至打磨头100所包含的伺服电机4；磨料库控制箱连接至磨料库200。
如图2所示，所述打磨头100还包含依次连接的保护罩壳3、连接板5、防尘罩壳7；所述伺服电机4安装在保护罩壳3中，防尘罩壳7中安装有动力转换机构6，伺服电机4通过所述动力转换机构6连接至油石夹持机构8。所述主动接触法兰2与保护罩壳3相连；主动接触法兰2通过设置的六轴安装法兰1紧固连接在机器人上。优选地，所述动力转换机构6是曲柄滑块机构，或者是类似激振器等能够产生直线往复运动的机构。
如图3所示，所述磨料库200还包含检测装置10，所述控制***300包含以下模块：柜门启闭控制模块：令存储柜9打开或关闭；抓取确认模块：根据来自检测装置10的检测信号，判断油石夹持机构8是否对油石抓取成功。所述磨料库200还包含库支架13，库支架13上设置有一个或多个所述存储柜9；所述检测装置10安装在库支架13上。所述库支架13上还设置有油石修形器12与油石清灰刷。优选地，所述油石清灰刷为铜刷15；库支架13上设置有斜面台，所述油石修形器12与铜刷15均安装在斜面台的斜面上；库支架13上还设置有粉尘收集柜11与废料回收桶14，所述粉尘收集柜11位于斜面台的斜下方，所述粉尘收集柜11或者库支架13顶部设置有网筛，打磨产生油石的粉尘通过网筛进入粉尘收集柜11。优选地，所述油石清灰刷还可以是其他金属材料、非金属材料或复合材料等制成的刷子。
优选实施方式：
如图1所示，本发明主要由柔性往复油石打磨头100、磨料库200和控制***300三大部分构成。通过柔性往复油石打磨头100与磨料库200联动实现磨料的自动更换，通过控制***300实现打磨头100、磨料库200与机器人之间的通讯，通过机器人实时控制打磨头100与磨料库200，实现打磨过程及打磨工艺参数的机器人控制。其中柔性往复油石打磨头100安装于机器人第六轴末端，如图2所示，柔性往复油石打磨头100主要由六轴安装法兰1、主动接触法兰(ACF)2、保护罩壳3、伺服电机4、连接板5、动力转换机构6、防尘罩壳7、油石夹持机构8组成。如图3所示，磨料库200主要由油石存储柜9、检测装置10、粉尘收集柜11、油石修形器12、铜刷15、废料回收桶14、库支架13组成。控制***300主要由机器人控制柜、ACF控制箱、电机控制箱和磨料库200控制箱组成。
其中柔性往复油石打磨头100与控制***300的ACF控制箱和电机控制箱组成一个柔性打磨头100***，通过控制***300的ACF控制箱控制柔性往复油石打磨头100的主动接触法兰2ACF的力的大小并实时反馈当前ACF的伸缩量，一方面可以控制打磨工艺参数力的大小，另一方面可以通过主动接触法兰ACF的伸缩实时监控油石的磨损并进行相应的位移补偿保证打磨力恒定，且根据ACF伸缩自动判定更换油石临界时刻，当达到更换油石状态时，ACF返回一个信号给ACF控制箱并传递给机器人，实行油石的自动更换。通过控制***300的电机控制箱控制柔性往复油石打磨头100的伺服电机4，根据ACF伸缩量判定油石的损耗量，当达到更换油石状态时，电机控制箱控制伺服电机4，使其停止旋转，电机控制箱为绝对编码式，每次都能保证柔性往复油石打磨头100的油石夹持机构8停在零点位置，从而方便油石夹持机构8的快速精确定位，进而保证油石的快速更换。
磨料库200与控制***300的磨料库控制箱组成一个磨料库***，通过主动接触法兰2的伸缩判定更换油石临界点，机器人控制箱控制柔性往复油石打磨头100的油石夹持机构8使气缸张开，油石落入磨料库200的废料回收桶14中，同时通过将需更换油石的信息传递给磨料库200控制箱，磨料控制箱通过控制磨料库200的油石存储柜9的自动开关实现机器人的自动抓取油石。抓取油石后通过检测装置10判定是否抓取成功，抓取成功后在油石修形器12上进行油石修形并在铜刷15上做油石清灰处理，油石粉末通过斜面收集到粉尘收集柜11中，从而实现了机器人的油石快速、精确自动更换
通过柔性往复油石打磨头100、磨料库200和控制***300组成一个模具机器人打磨的油石打磨***，控制***300保证了所有的控制都由机器人来控制，从而保证整个模具打磨的工艺参数可控可调整，且能实时油石的磨损并实时进行位移补偿，保证在打磨过程中的工艺法向力的稳定，从而保证打磨质量稳定。通过机器人实时监控油石的磨损并实现打磨头100与磨料库200的联动实现磨料的自动更换。提升整个模具打磨***的自动化与智能化。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种适用于机器人末端往复油石磨抛***，其特征在于，包含机器人、打磨头(100)、磨料库(200)以及控制***(300)；所述机器人、打磨头(100)以及磨料库(200)均连接至控制***(300)上；
所述打磨头(100)安装在机器人上，打磨头(100)包含油石夹持机构(8)；所述磨料库(200)上设置有存储柜(9)，存储柜(9)内部形成油石的存储空间；
所述机器人驱动打磨头(100)至磨料库(200)所在位置进行油石的更换。
2.根据权利要求1所述的适用于机器人末端往复油石磨抛***，其特征在于，所述打磨头(100)还包含主动接触法兰(2)与伺服电机(4)，伺服电机(4)与油石夹持机构(8)相连；
所述主动接触法兰(2)与伺服电机(4)均连接至控制***(300)上；所述控制***(300)包含以下模块：
油石临界判断模块：根据由于油石损耗导致的主动接触法兰(2)的伸缩量判断油石的损耗量是否到达设置的临界值；
油石更换模块：当判定油石的损耗量到达设置的临界值时，令伺服电机(4)停止转动，令油石夹持机构(8)停在设定的零点位置。
3.根据权利要求2所述的适用于机器人末端往复油石磨抛***，其特征在于，所述打磨头(100)还包含依次连接的保护罩壳(3)、连接板(5)、防尘罩壳(7)；
所述伺服电机(4)安装在保护罩壳(3)中，防尘罩壳(7)中安装有动力转换机构(6)，伺服电机(4)通过所述动力转换机构(6)连接至油石夹持机构(8)。
4.根据权利要求3所述的适用于机器人末端往复油石磨抛***，其特征在于，所述主动接触法兰(2)与保护罩壳(3)相连；
主动接触法兰(2)通过设置的六轴安装法兰(1)紧固连接在机器人上。
5.根据权利要求1所述的适用于机器人末端往复油石磨抛***，其特征在于，所述磨料库(200)还包含检测装置(10)，所述控制***(300)包含以下模块：
柜门启闭控制模块：令存储柜(9)打开或关闭；
抓取确认模块：根据来自检测装置(10)的检测信号，判断油石夹持机构(8)是否对油石抓取成功。
6.根据权利要求5所述的适用于机器人末端往复油石磨抛***，其特征在于，所述磨料库(200)还包含库支架(13)，库支架(13)上设置有一个或多个所述存储柜(9)；
所述检测装置(10)安装在库支架(13)上。
7.根据权利要求6所述的适用于机器人末端往复油石磨抛***，其特征在于，所述库支架(13)上还设置有油石修形器(12)与油石清灰刷。
8.根据权利要求7所述的适用于机器人末端往复油石磨抛***，其特征在于，所述油石清灰刷为铜刷(15)；库支架(13)上设置有斜面台，所述油石修形器(12)与铜刷(15)均安装在斜面台的斜面上；
库支架(13)上还设置有粉尘收集柜(11)与废料回收桶(14)，所述粉尘收集柜(11)位于斜面台的斜下方，所述粉尘收集柜(11)或者库支架(13)顶部设置有网筛。
9.根据权利要求2所述的适用于机器人末端往复油石磨抛***，其特征在于，所述控制***(300)还包含以下模块：
打磨力控制模块：根据设定的打磨力参数与来自主动接触法兰(2)的实时打磨力信号，生成打磨调整指令；
夹爪控制模块：令油石夹持机构(8)张开或闭合；
所述油石更换模块中，通过设置的绝对编码式电机控制箱使得石夹持机构停在设定的零点位置。
10.根据权利要求1所述的适用于机器人末端往复油石磨抛***，其特征在于，所述控制***(300)包含机器人控制箱、ACF控制箱、电机控制箱以及磨料库控制箱；
机器人控制箱连接至机器人；ACF控制箱连接至打磨头(100)所包含的主动接触法兰(2)；电机控制箱连接至打磨头(100)所包含的伺服电机(4)；磨料库控制箱连接至磨料库(200)。
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