CN110842688A - 车顶焊缝自动打磨*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车顶焊缝自动打磨***，包括工业机器人、打磨单元和打磨片消耗监测单元，打磨单元安装在工业机器人上，打磨片消耗监测单元和工业机器人电连接；工业机器人带动打磨单元进行焊缝打磨，完成焊缝打磨后，打磨片监测单元对打磨单元上的打磨片进行打磨消耗量检测，与打磨片的初始数据进行比较，当打磨片消耗量超过标定的阈值时，工业机器人自动更换打磨片。本发明通过优化设计的浮动模块，能输出恒定而稳定的压力与扭矩，较好的保证打磨质量；打磨片检测装置可以在线测出砂轮的消耗量，并能实现自动更换打磨片；除尘装置可以采集并清除打磨粉尘，保证了焊缝的整洁美观，还可以避免粉尘散溢到空气中对人体产生影响。

Description

车顶焊缝自动打磨***
技术领域
本发明涉及车顶打磨设备，尤其涉及一种车顶焊缝自动打磨***。
背景技术
在白车身车顶用激光焊接后，由于焊接过程中会产生少量飞溅，从而引起焊缝凹凸不平及焊后焊缝稍有不均匀等现象，进而影响下一道程序的加工，导致焊缝成型不美观，所以焊后焊缝的打磨处理是必要的一道工序。目前，现有的打磨设备及打磨***，其打磨力，打磨速度等工艺参数难以控制，则打磨质量难以保证；其次，在打磨过程中，不能实现打磨位置的实时补偿，对机器人的调试要求及工装夹具的装夹定位要求较高。另外，现有打磨***中中除尘罩不能根据打磨片的损耗量而实现Z轴的自适应调整，不但影响打磨片的使用频率，增加成本，降低生产效率，而且难以控制粉尘弥散，对人体造成伤害。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种能够实时检测打磨片状态并且能够自动更换打磨片的车顶焊缝自动打磨***。
技术方案：一种车顶焊缝自动打磨***，包括工业机器人、打磨单元和打磨片消耗监测单元，打磨单元安装在工业机器人上，打磨片消耗监测单元和工业机器人电连接；工业机器人带动打磨单元进行焊缝打磨，完成焊缝打磨后，打磨片监测单元对打磨单元上的打磨片进行打磨消耗量检测，与打磨片的初始数据进行比较，当打磨片消耗量超过标定的阈值时，工业机器人自动更换打磨片。
进一步的，所述打磨片消耗监测单元包括光电传感器，该光电传感器和工业机器人电连接；打磨单元每完成一道工序，工业机器人将打磨片靠近光电传感器，检测打磨片的位置，光电传感器将检测数据发送至工业机器人，工业机器人将其与打磨片的初始位置进行比较，当打磨片位置差超过标定的阈值时，工业机器人自动更换打磨片。
进一步的，所述打磨单元包括打磨模块、恒力浮动模块和除尘模块；
所述打磨模块包括伺服电机，转化机构，自动夹头和打磨片，转化机构连接伺服电机与自动夹头，自动夹头自动加紧打磨片，伺服电机控制打磨片旋转。所述恒力浮动模块包括设备壳体，设备壳体内部安装有压力传感器、气缸I、气缸II和垂直布置的直线滑轨；直线滑轨上设有滑块，滑块上安装有一连接板，气缸I与该连接板连接，连接板通过连接部件和打磨模块固定连接；连接板由气缸I推动，沿直线导轨上下滑动，带动打磨模块上下移动，与恒力浮动模块产生相对运动；所述气缸II和打磨模块连接，气缸II由比例阀控制供气，通过比例阀内部的闭环调节，将输出气压控制为恒定的值；压力传感器安装在气缸II一侧，用于检测打磨压力。所述除尘模块包括除尘风罩和除尘设备，除尘风罩的罩壳架置于整个打磨片的上方，罩壳两侧设有除尘吸风口，所述除尘吸风口连接除尘设备，罩壳两侧的底部分别安装有毛刷，打磨片打磨后形成的粉尘经除尘吸风口排出。
进一步的，所述除尘模块包括风道切换模块，风道切换模块设有与除尘吸风口对应的风道，除尘吸风口通过管路与风道切换模块的风道连接，风道切换模块的另一端连接所述除尘设备。
进一步的，所述除尘模块还包括用于调整除尘风罩上下位置的罩壳调整模块。具体的：所述罩壳调整模块包括固定部件、滑动部件和罩壳连接部件，固定部件安装在打磨单元上，固定部件上设有导轨，滑动部件和该固定部件活动连接，可沿着导轨上下移动，除尘风罩通过罩壳连接部件安装在固定部件上，滑动部件上安装有电机模块，电机模块和工业机器人电连接；工业机器人通过驱动电机模块调整除尘风罩的上下位置。优选的，所述电机模块的外侧安装有接近开关，用于检测电机的行程。
进一步的，所述伺服电机和工业机器人电连接，打磨片消耗监测单元检测打磨片数据后，将检测值反馈至工业机器人，工业机器人实时调整伺服电机的转速，维持打磨线速度的恒定。
进一步的，所述恒力浮动模块设有位置传感器，位置传感器和工业机器人电连接，用于监测打磨单元的上下位移是否处于安全行程范围内。
进一步的，所述设备壳体的侧边设有标尺，连接板的一侧设有与之对应的指针。
和现有技术相比，本发明具有如下显著优点：优化设计的恒力浮动装置，可以对打磨过程实现位移补偿，既能输出恒定而稳定的压力与扭矩，较好的保证打磨质量，又能缓解焊缝轨迹波动与打磨片消耗所带来的影响，同时还能缓解打磨力过大造成的砂轮损耗加剧；增设的打磨片检测装置可以在线测出砂轮的消耗量，并能实现自动更换打磨片；完善的随动除尘装置可以将打磨过程的粉尘采集并清除，从而避免散溢到空气中或者残留在焊缝上，既保证了焊缝的整洁美观，又避免了粉尘吸入对于人体的影响。
附图说明
图1为本发明的车顶焊缝自动打磨***结构；
图2为打磨设备的结构示意图；
图3为恒力浮动模块的结构示意图；
图4为打磨模块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
如图1所示，一种车顶焊缝自动打磨***，包括工业机器人1、打磨单元2和打磨片消耗监测单元3，打磨单元2包括“倒L”形的静臂201，静臂201上端通过机器人法兰盘101和工业机器人1连接，打磨片消耗监测单元3置于工业机器人1一侧的地面上，和工业机器人1电连接；工业机器人1带动打磨单元2进行焊缝打磨，完成焊缝打磨后，打磨片监测单元3对打磨单元2上的打磨片进行打磨消耗量检测，与打磨片的初始数据进行比较，当打磨片消耗量超过标定的阈值时，工业机器人1自动更换打磨片。
打磨片消耗监测单元3包括主体支架301，光电传感器302安装在主体支架301顶端，优选采用叉型光电传感器，光电传感器302和工业机器人电连接；打磨机器人每完成一道工序，将打磨砂轮靠近叉型光电传感器的中间缺口处进行打磨消耗量检测，将检测到的位置，与初始的位置进行比较，当位置差超过标定的阈值时，工业机器人自动更换打磨片。
静臂201内侧，安装有恒力浮动模块6，恒力浮动模块6主要有两个功能：1、实现打磨模块的重力补偿、平衡重力；2、施加恒定的打磨压力。
如图2、图3所示，恒力浮动模块6包括设备壳体608，设备壳体608固定在静臂201上，设备壳体的一面为开口，壳体内设有直线滑轨601、压力传感器602、气缸I 603、气缸II604，气缸I 603用于平衡打磨单元重力，气缸II 604用于提供恒定打磨压力。具体的，两条直线滑轨601对称竖向铺设，直线滑轨601上设有滑块，连接板605固定在直线滑轨601的滑块上，一方面，作为盖板设于壳体开口的一侧，另一方面，连接板605的下端，通过连接部件606和打磨模块4固定连接，气缸I 603和连接板605连接，连接板605在气缸I 603的推动下，沿直线导轨601滑动，从而带动打磨模块4上下移动，与设备壳体608可产生相对运动，实现了打磨模块4在Z方向直线轨迹的精确控制。安装在气缸连接座上的气缸II 604和打磨模块4连接，气缸II 604由比例阀控制供气，通过比例阀内部的闭环调节，将输出气压控制为恒定的值，压力传感器602设于气缸II 604一侧，用于检测打磨压力。
进一步的，恒力浮动模块6还设有用于检测打磨模块的上下位移处于安全行程范围内的位置传感器607。位置传感器至少包括上限位置传感器和下限位置传感器，上限位置传感器用于检测打磨模块的上限位置，下限位置传感器用于检测打磨模块的下限位置。当打磨模块超出上下位移极限，即上限、下限位置传感器检测到信号时，即会启动报警信号，设备工作停止。此外，还可以在上下限位置传感器中间设一安全位置传感器，用于表示打磨模块位于正常的行程范围内。具体的，传感器可采用接触式或者非接触式的。接触式：在设备壳体内安装行程开关，与其相对运动的固定点上安装极限位置的挡块，或者是相反安装位置。当行程开关的机械触头碰上挡块时，切断了(或改变了)控制电路，就停止运行。非接触式：可采用常见的干簧管、光电式、感应式等。
更进一步的，在设备壳体608的侧边刻有标尺，连接板605的一侧设有与标尺对应的指针，标尺的量程范围为正负10mm，标尺用于直观体现打磨模块的上下行程。
打磨模块4包括伺服电机401，转化机构402，自动夹头403和打磨片404，转化机构402连接伺服电机401与自动夹头403，自动夹头403自动加紧打磨片404，伺服电机401控制打磨片404旋转。伺服电机401和工业机器人电连接，打磨片消耗监测单元检测打磨片数据后，将检测值反馈至工业机器人，工业机器人实时调整伺服电机的转速，维持打磨线速度的恒定。
除尘模块5包括除尘风罩501、风道切换模块502和除尘设备，除尘风罩501的罩壳架置于整个打磨片404的上方，罩壳两侧设有除尘吸风口504，罩壳两侧的底部分别安装有毛刷505，风道切换模块502有两个风道，除尘吸风口504通过管路与风道切换模块502的对应的风道连接(如图2曲线所指的连接关系)，风道切换模块502通过连接件503连接除尘设备。打磨片打磨后形成的粉尘经除尘吸风口504排出。此外，当砂轮磨损后，为了保证***正常工作，需要适应调整除尘风罩的高度，因此除尘模块5还优选包括罩壳调整模块，用于自动调整除尘风罩的上下位置，具体的，罩壳调整模块包括固定部件506、滑动部件507和罩壳连接部件508，固定部件安装在静臂201上，固定部件上设有导轨，滑动部件和该固定部件活动连接，可沿着导轨上下移动，除尘风罩通过罩壳连接部件安装在固定部件上，滑动部件上安装有电机模块，电机模块和工业机器人电连接；工业机器人通过驱动电机模块调整除尘风罩的上下位置。优选的，电机外侧安装有接近开关，用于检测电机的行程。
为了进一步的方便机器人自动更换打磨片，***还设有打磨片放置架7，可安装多个打磨片。
工作原理：
进入打磨状态之前需先对未打磨的打磨片的位置做标定，给气缸II通入一定气压，此时连接板上的指针对准浮动模块外壳侧面的零刻度位置，即为标定状态；在此状态下，机器人引导打磨头移至到叉型光电传感器的位置，打磨片在未接触到光电传感器时，触感器输出的信号始终为0，当砂轮片接触到传感器时，则输出信号为1，此时记下机器人六轴的坐标位置，即(x,y,z,A,B,C)，工业机器人带动打磨头实现白车身车顶自动化焊缝打磨工序，每完成一道焊缝打磨时，重复此操作，获得当时状态的(x’,y’,z’,A’,B’,C’)，每次记录的数值只有z值存在差值，通过机器人程序中的公式，即每次得出一个差值竖直Δz＝z-z’，此差值分别传输给控制除尘风罩的电机及控制打磨片的电机，控制除尘风罩的电机根据差值使除尘风罩向上移动相同差值数值的位移；控制打磨片的电机通过位移差来改变其转速，从而控制其线速度不变，使打磨状态得以控制。
综上，打磨片消耗检测工位通过检测砂轮片(打磨片)的位置，并由工业机器人的控制中心反馈其与首次检测未使用的砂轮片的位置差值(打磨一次检测到的数值与未打磨时的数值的差值)，以此反映在每一次打磨后砂轮片的使用情况，当所检测的数值差大于标定的数值，则更换砂轮片。本发明的打磨过程恒扭矩、恒压力，可以高效除尘，还可以根据使用后砂轮片消耗量而自动调整伺服电机的转速及除尘风罩的位置高度，以增加砂轮片的使用频率。在各单元共同工作下，可以实现车顶焊缝的双向自动打磨，及打磨片的自动更换。

Claims (10)

1.一种车顶焊缝自动打磨***，其特征在于：包括工业机器人、打磨单元和打磨片消耗监测单元，打磨单元安装在工业机器人上，打磨片消耗监测单元和工业机器人电连接；工业机器人带动打磨单元进行焊缝打磨，完成焊缝打磨后，打磨片监测单元对打磨单元上的打磨片进行打磨消耗量检测，与打磨片的初始数据进行比较，当打磨片消耗量超过标定的阈值时，工业机器人自动更换打磨片。
2.根据权利要求1所述的车顶焊缝自动打磨***，其特征在于：所述打磨片消耗监测单元包括光电传感器，该光电传感器和工业机器人电连接；打磨单元每完成一道工序，工业机器人将打磨片靠近光电传感器，检测打磨片的位置，光电传感器将检测数据发送至工业机器人，工业机器人将其与打磨片的初始位置进行比较，当打磨片位置差超过标定的阈值时，工业机器人自动更换打磨片。
3.根据权利要求1或2所述的车顶焊缝自动打磨***，其特征在于：所述打磨单元包括打磨模块、恒力浮动模块和除尘模块；
所述打磨模块包括伺服电机，转化机构，自动夹头和打磨片，转化机构连接伺服电机与自动夹头，自动夹头自动加紧打磨片，伺服电机控制打磨片旋转；
所述恒力浮动模块包括设备壳体，设备壳体内部安装有压力传感器、气缸I、气缸II和垂直布置的直线滑轨；直线滑轨上设有滑块，滑块上安装有一连接板，气缸I与该连接板连接，连接板通过连接部件和打磨模块固定连接；连接板由气缸I推动，沿直线导轨上下滑动，带动打磨模块上下移动；所述气缸II和打磨模块连接，气缸II由比例阀控制供气，通过比例阀内部的闭环调节，将输出气压控制为恒定的值；压力传感器安装在气缸II一侧，用于检测打磨压力；
所述除尘模块包括除尘风罩和除尘设备，除尘风罩的罩壳架置于整个打磨片的上方，罩壳两侧设有除尘吸风口，所述除尘吸风口连接除尘设备，罩壳两侧的底部分别安装有毛刷，打磨片打磨后形成的粉尘经除尘吸风口排出。
4.根据权利要求3所述的车顶焊缝自动打磨***，其特征在于：所述除尘模块包括风道切换模块，风道切换模块设有与除尘吸风口对应的风道，除尘吸风口通过管路与风道切换模块的风道连接，风道切换模块的另一端连接所述除尘设备。
5.根据权利要求3所述的车顶焊缝自动打磨***，其特征在于：所述除尘模块还包括用于调整除尘风罩上下位置的罩壳调整模块。
6.根据权利要求5所述的车顶焊缝自动打磨***，其特征在于：所述罩壳调整模块包括固定部件、滑动部件和罩壳连接部件，固定部件安装在打磨单元上，固定部件上设有导轨，滑动部件和该固定部件活动连接，可沿着导轨上下移动，除尘风罩通过罩壳连接部件安装在固定部件上，滑动部件上安装有电机模块，电机模块和工业机器人电连接；工业机器人通过驱动电机模块调整除尘风罩的上下位置。
7.根据权利要求6所述的车顶焊缝自动打磨***，其特征在于：所述电机模块的外侧安装有接近开关，用于检测电机的行程。
8.根据权利要求3所述的车顶焊缝自动打磨***，其特征在于：所述伺服电机和工业机器人电连接，打磨片消耗监测单元检测打磨片数据后，将检测值反馈至工业机器人，工业机器人实时调整伺服电机的转速，维持打磨线速度的恒定。
9.根据权利要求1所述的车顶焊缝自动打磨***，其特征在于：所述恒力浮动模块上设有位置传感器，用于检测连接板相对于设备壳体的位移，位置传感器和工业机器人电连接。
10.根据权利要求1所述的车顶焊缝自动打磨***，其特征在于：所述设备壳体的侧边设有标尺，连接板的一侧设有与之对应的指针。
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