CN112775752B - 用于大型复杂工件外部与底部曲面联合自动打磨*** - Google Patents

用于大型复杂工件外部与底部曲面联合自动打磨*** Download PDF

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Abstract

一种用于大型复杂工件外部与底部曲面联合自动打磨***，联合自动打磨***主要包括用于大型复杂工件外部曲面自动打磨的机器人***和用于大型复杂工件底部曲面自动打磨的五轴联动机构，机器人***包括打磨机器人、垫高台、直线第七轴和打磨台，五轴联动机构，包括纵架、横架、横架上板、升降基座、升降架、三角架、转向架、转轴、电机、减速器、打磨头、转动连接块、丝杠螺母和滚珠丝杠等。整个机构用螺栓固定在地面上，机构通过电机带动各个位置移动和转动实现五轴联动，从而对大型复杂工件的底部曲面进行打磨。本发明高效实用，大大减少了人工成本，解决了大型复杂工件翻转困难的问题，可应用于多种大型复杂工件底部曲面打磨的工艺中。

Description

用于大型复杂工件外部与底部曲面联合自动打磨***
技术领域
本发明涉及自动化打磨领域，特别是一种用于大型复杂工件外部与底部曲面联合自动打磨***。
背景技术
某大型复杂工件机架尺寸大、结构复杂、内外表面都有大量毛刺，主要材料为球墨铸铁QT400。底部有一曲面槽，机加工孔的种类很多，一般需要先加工外表面，再对底部曲面槽的内表面进行加工。
大型复杂工件成型后，机架表面不平整，有大量的毛刺与飞边，不满足实际的工作需求，因此需要对表面进行处理后才能使用。目前，这种工件的表面处理都是由人工完成，工人手持打磨工具对工件表面进行打磨，底部曲面打磨工人还得爬到下面去打磨，这样打磨效率很低，精度也得不到保障。而且人工打磨时产生的大量粉尘，吸尘器无法完全吸除，打磨的环境十分恶劣，工人劳动强度大，这些都会对工人的身体产生极大的危害。因此亟需机器人打磨来提高打磨效率和打磨精度，为了进一步提高打磨效率，采用内外同时打磨，打磨机器人对工件外表面进行打磨，五轴联动机构对底部曲面进行打磨，这样能解决工件翻转困难的问题。
公开文件CN201410123244.9发明了一种大型自由曲面机器人打磨***，该专利提供的曲面机器人打磨***将工业机器人置于移动式龙门架上，能快速准确地到达目标曲面，采用气动柔顺装置和法向力控技术完成打磨；CN201621050114.8发明了一种适应曲面的六自由度打磨机器人，通过六个旋转臂，在末端连接盘刷，实现六自由度打磨。
公开文献报道中提到一些采用将工业机器人固定在移动式龙门架上的方式对曲面进行打磨；也有利用六个旋转臂，在末端连接一个盘刷进行曲面打磨的。然而大型复杂工件打磨困难，底部曲面的打磨更是麻烦，还需要用吊装把工件吊起进行翻面，这样费时费力，目前少有报道针对大型复杂工件底部曲面打磨的机构。
用本联合自动打磨***能有效解决大型复杂工件外部与底部曲面分开打磨工件翻转困难的问题，能做到外部与底部曲面联合打磨，故将此联合自动打磨***应用于大型复杂工件机器人自动打磨过程中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于大型复杂工件外部与底部曲面联合自动打磨***，以解决当前大型复杂工件底部曲面加工困难，工件翻转困难的问题。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是：
一种用于大型复杂工件外部与底部曲面加工的联合自动打磨***，其特征在于，主要包括用于大型复杂工件外部曲面自动打磨的机器人***和用于底部曲面自动打磨的五轴联动机构5。
进一步地，所述机器人***主要包括打磨机器人1、垫高台2、直线第七轴3和打磨台4。
进一步地，打磨机器人1为工业六自由度机器人。
进一步地，垫高台2主要用于抬高打磨机器人1，便于打磨机器人1对工件进行打磨。
进一步地，直线第七轴3上方固定垫高台、下方与地面连接，能带着打磨机器人1在一个方向上来回运动。
进一步地，打磨台4用于承载工件，其上方有一个方形槽，便于五轴联动机构5对工件底部曲面进行打磨。
进一步地，所述五轴联动机构5，其特征在于，主要包括纵架5-9、横架5-1、横架上板5-7、升降基座5-6、升降架5-5、三角架5-2、转向架5-3、转轴5-10、电机5-4、减速器5-8、打磨头5-11、转动连接块5-12、丝杠螺母5-13和滚珠丝杠5-14等。
进一步地，所述纵架5-9共有两个，用螺栓固定在地面，纵架5-9上都有电机5-4、减速器5-8、滚珠丝杠5-14和丝杠螺母5-13，可完成X向进行运动。
进一步地，所述横架5-1固定在两个纵架5-9之上，随着纵架5-9移动，横架5-1内部有电机5-4、减速器5-8、滚珠丝杠5-14和丝杠螺母5-13，可完成Y向运动。
进一步地，所述横架上板5-7下面与丝杠螺母5-13固定在一起，能随着丝杠螺母5-13一起在Y向移动。
进一步地，所述升降基座5-6固定在横架上板5-7上，与升降架5-5配合，内部有电机5-4、减速器5-8和滚珠丝杠5-14。
进一步地，所述升降架5-5与升降基座5-6配合，升降架5-5内部有滚珠丝杠5-14和丝杠螺母5-13，可完成Z向运动。
进一步地，所述三角架5-2与升降架5-5内的丝杠螺母5-13固定，能随着丝杠螺母5-13一起在Z向移动，三角架5-2内部固定有电机5-4和减速器5-8。
进一步地，所述转向架5-3在三角架5-2上方，与电机5-4的输出端相连接，能随着电机5-4的转动在X-Y平面内实现360°转动。
进一步地，所述转轴5-10安装在转向架5-3上，一端与电机5-4和减速器5-8相连接，另一端与轴承配合，转轴5-10随着电机5-4的转动在X-Z平面内实现120°转动。
进一步地，所述转动连接块5-12一端与转轴5-10向连接，另一端固定打磨头5-11，可随着转轴5-10在X-Z平面内实现120°转动。
进一步地，所述打磨头5-11是大功率的气动打磨头5-11。
本专利的优势在于：1、联合自动打磨***能对大型复杂工件外部与底部曲面进行联合打磨，从而不用对工件进行翻转，解决了工件翻转困难的问题；2、对工件外部和底部曲面进行联合打磨极大的提高了打磨效率；3、设计的五轴联动机构5能在底部非常狭小的空间正常使用。
附图说明
下面结合附图对发明作进一步说明：
图1为本发明实施例提供的用于大型复杂工件外部与底部曲面联合自动打磨***的示意图；
图2为本发明实施例提供的五轴联动机构全局示意图；
图3为本发明实施例提供的五轴联动机构局部示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种用于大型复杂工件外部与底部曲面联合自动打磨***作进一步详细说明。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非常精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示，用于大型复杂工件外部与底部曲面联合自动打磨***主要包括：机器人***和五轴联动机构5。机器人***主要包括打磨机器人1、垫高台2、直线第七轴3和打磨台4。直线第七轴3固定在地面上，上方固定有垫高台2，垫高台2上又固定着打磨机器人1。直线第七轴3带动打磨机器人1在一个方向上来回移动，垫高台2抬高打磨机器人1，使得打磨机器人1能对大型复杂工件外部进行打磨。大型复杂工件放置在打磨台4上，打磨台4中间有开槽，五轴联动机构5的打磨头5-11从槽中探出对大型复杂工件底部曲面进行打磨，从而解决了对大型复杂工件翻转困难的问题。
如图2、图3所示，五轴联动机构5主要包括纵架5-9、横架5-1、横架上板5-7、升降基座5-6、升降架5-5、三角架5-2、转向架5-3、转轴5-10、电机5-4、减速器5-8、打磨头5-11、转动连接块5-12、丝杠螺母5-13和滚珠丝杠5-14等。纵架5-9用螺栓固定在地面上，一侧装有电机5-4与减速器5-8，中间是滚珠丝杠5-14，将横架5-1与丝杠螺母5-13连接，通过滚珠丝杠5-14的转动带动横架5-1在X方向移动。横架5-1内也有电机5-4、减速器5-8、滚珠丝杠5-14和丝杠螺母5-13，横架上板5-7与丝杠螺母5-13连接，实现横架上板5-7在Y方向上的移动。升降基座5-6固定在横架上板5-7上，升降基座5-6内部固定有电机5-4、减速器5-8和滚珠丝杠5-14，与升降架5-5固定在一起。升降架5-5中的丝杠螺母5-13与三角架5-2连接在一起，三角架5-2可实现在Z方向上的运动。三角架5-2内的电机5-4、减速器5-8与转向架5-3连接，这样随着电机5-4的转动，转向架5-3能实现在X-Y平面上的360°转动。转向架5-3侧面固定有电机5-4、减速器5-8，中间有转轴5-10。转动连接块5-12一端与转轴5-10相连接，另一端固定打磨头5-11，这样打磨头5-11能随着电机5-4的转动在X-Z平面上完成120°的转动。三个平移加两个转动，就能将大型复杂工件底部的曲面完全覆盖，每个点都能保证打磨到。
本发明提供的一种用于大型复杂工件外部与底部曲面联合自动打磨***根据现场多次打磨试验，被证明是实用可靠的。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。

Claims (3)

1.一种用于大型复杂工件外部与底部曲面联合自动打磨***，其特征在于，包括用于大型复杂工件外部曲面自动打磨的机器人***和用于底部曲面自动打磨的五轴联动机构(5)，
所述机器人***包括打磨机器人(1)、垫高台(2)、直线第七轴(3)和打磨台(4)，所述的直线第七轴(3)置于地面上，所述的垫高台(2)置于所述的直线第七轴(3)上，所述的打磨机器人(1)置于所述的垫高台(2)上，所述的直线第七轴(3)能带着打磨机器人(1)在一个方向上来回运动；
所述的打磨台(4)用于承载工件，该打磨台(4)的上方有一个方形槽，便于所述的五轴联动机构(5)置放并对工件底部曲面进行打磨；
所述的五轴联动机构(5)包括纵架(5-9)、横架(5-1)、横架上板(5-7)、升降基座(5-6)、升降架(5-5)、三角架(5-2)、转向架(5-3)、转轴(5-10)、电机(5-4)、减速器(5-8)、打磨头(5-11)、转动连接块(5-12)、丝杠螺母(5-13)和滚珠丝杠(5-14)；
所述纵架(5-9)共有两个，用螺栓固定在地面上，每个纵架(5-9)上都有电机(5-4)、减速器(5-8)、滚珠丝杠(5-14)和丝杠螺母(5-13)，以实现所述的打磨头(5-11)的X向运动；
所述的横架(5-1)固定在所述的两个纵架(5-9)之上，所述的横架(5-1)内部有电机(5-4)、减速器(5-8)、滚珠丝杠(5-14)和丝杠螺母(5-13)，以实现所述的打磨头(5-11)的Y向运动；
所述横架上板(5-7)的下面与所述的横架(5-1)的丝杠螺母(5-13)固定在一起，所述的升降基座(5-6)固定在所述的横架上板(5-7)上，与上方的升降架(5-5)配合，内部有电机(5-4)、减速器(5-8)和滚珠丝杠(5-14)；
所述的升降架(5-5)与所述的升降基座(5-6)配合，所述的升降架(5-5)内部有滚珠丝杠(5-14)和丝杠螺母(5-13)，完成Z向运动；
所述的三角架(5-2)与所述的升降架(5-5)内的丝杠螺母(5-13)固定，随着所述的丝杠螺母(5-13)一起在Z向移动，所述的三角架(5-2)内部固定有电机(5-4)和减速器(5-8)；
所述的转向架(5-3)在所述的三角架(5-2)的上方，与所述的电机(5-4)的输出轴相连接，随着所述的电机(5-4)的转动在X-Y平面内实现360°转动；
所述的转轴(5-10)安装在所述的转向架(5-3)上，一端与所述的电机(5-4)和减速器(5-8)相连接，另一端与轴承配合，所述的转轴(5-10)随着所述的电机(5-4)的转动在X-Z平面内实现120°转动；
所述转动连接块(5-12)的一端与所述的转轴(5-10)连接，另一端固定所述的打磨头(5-11)，所述的转动连接块(5-12)随着所述的转轴(5-10)在X-Z平面内实现120°转动。
2.如权利要求1所述的用于大型复杂工件外部与底部曲面联合自动打磨***，其特征在于，所述打磨头(5-11)是大功率的气动打磨头。
3.如权利要求1所述的用于大型复杂工件外部与底部曲面联合自动打磨***，其特征在于，所述的打磨机器人(1)为工业六自由度机器人。
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