CN114043325A - 一种碳碳复合材料回转体机器人打磨工作站 - Google Patents

一种碳碳复合材料回转体机器人打磨工作站 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳碳复合材料回转体机器人打磨工作站，涉及到复合材料回转体打磨加工技术领域，包括工件放置区、成品放置区和设于工件放置区与成品放置区之间的若干打磨工作站，每一打磨工作站均包括：转动台；机器人、旋转台机构、防护挡板，转动台上设有防护挡板，且防护挡板位于两旋转台机构之间，其中，防护挡板靠近机器人的一侧为作业区，防护挡板远离机器人的一侧为上料区；还包括力控浮动磨机和量测轮。本发明中机器人手持力控浮动磨机配合量测滑轮对回转体(工件)内表面轮廓数据进行采集、计算，机器人通过编程完成打磨路径规划，更换工件后无需手工重复调整打磨路径，打磨效率更高。

Description

一种碳碳复合材料回转体机器人打磨工作站
技术领域
本发明涉及到复合材料回转体打磨加工技术领域，尤其涉及到一种碳碳复合材料回转体机器人打磨工作站。
背景技术
碳-碳复合材料回转体结构件产品在制备过程中易产生毛刺、碳粉等导致毛坯件表面粗糙，必须对回转体毛胚件表面打磨处理后才能使用。行业中碳-碳复合材料回转体打磨设备主要是定制化的专机，这种打磨专机是由底座平台、驱动电机、丝杠、气缸及角磨机等零部件组合而成，打磨过程主要是固定在气缸上的角磨机配合打磨盘完成。
这种组合成的简单运动机构只能对特定尺寸的回转体产品进行打磨，无法进行连续自动化打磨作业，打磨效率较低；此类设备没有工件轮廓检测补偿功能，兼容性较差，工件打磨的一致性效果不好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳碳复合材料回转体机器人打磨工作站，用于解决上述技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种碳碳复合材料回转体机器人打磨工作站，包括工件放置区、成品放置区和设于所述工件放置区与所述成品放置区之间的若干打磨工作站，每一所述打磨工作站均包括：
转动台；
机器人；所述机器人设于所述转动台的一侧；
旋转台机构，所述转动台上设有两所述旋转台机构，所述旋转台机构用于固定工件及切换工作区域；
防护挡板，所述转动台上设有所述防护挡板，且所述防护挡板位于两所述旋转台机构之间，其中，所述防护挡板靠近所述机器人的一侧为作业区，所述防护挡板远离所述机器人的一侧为上料区；
力控浮动磨机，所述机器人上设有所述力控浮动磨机；
量测轮，所述力控浮动磨机的一侧设有所述量测轮。
作为优选，还包括机器人控制柜，所述机器人的一侧设有所述机器人控制柜。
作为进一步的优选，还包括工作站控制柜，所述工作站控制柜位于所述机器人控制柜的上侧，且所述工作站控制柜与所述机器人控制柜电连接，所述机器人控制柜与所述机器人和所述力控浮动磨机通讯连接。
作为优选，还包括负压集尘箱，所述转动台的下侧设有所述负压集尘箱，且所述负压集尘箱与所述作业区相正对。
作为进一步的优选，还包括换刀库，所述机器人与所述机器人控制柜之间设有所述换刀库。
作为优选，还包括伺服电机，所述转动台的底部设有所述伺服电机，且所述伺服电机用于驱动所述转动台进行旋转。
作为进一步的优选，还包括打磨盘，所述换刀库上设有若干打磨盘。
作为优选，每一所述旋转台机构均包括四个呈矩形分布的丝杠卡盘机构；
每一所述丝杠卡盘机构均包括：
固定座，所述固定座设于所述转动台的上端；
工件卡盘，所述工件卡盘可滑动地设于所述固定座的上端；
丝杆，所述固定座内设有所述丝杆，且所述丝杆的一端与所述固定座的一端可转动地连接；
连接座，所述丝杆上设有所述连接座，且所述连接座与所述工件卡盘连接；
调节轮，所述丝杆的另一端伸出所述固定座并与所述调节轮连接。
作为进一步的优选，还包括锁紧销和标尺，所述固定座的上端设有所述锁紧销和所述标尺，所述标尺沿所述丝杆的长度方向设置，所述锁紧销设于所述标尺的一侧，且所述锁紧销可与所述丝杆相抵。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明中机器人手持力控浮动磨机配合量测滑轮对回转体(工件)内表面轮廓数据进行采集、计算，机器人通过编程完成打磨路径规划，更换工件后无需手工重复调整打磨路径，打磨效率更高。同时，工作站设计有多工位自动化换刀库，当所用的打磨耗材寿命到期后，机器人手持打磨机移动到刀库对应位置进行耗材的自动更换，提高回转体工件打磨节拍。
附图说明
图1是本发明中碳碳复合材料回转体机器人打磨工作站的结构示意图；
图2是本发明中的单个打磨工作站的正面结构示意图；
图3是本发明中的单个打磨工作站的俯视结构示意图；
图4是本发明中的丝杠卡盘机构的结构示意图。
图中：1、工件放置区；2、成品放置区；3、打磨工作站；31、转动台；311、机器人；32、旋转台机构；321、丝杠卡盘机构；322、固定座；323、工件卡盘；324、丝杆；325、连接座；326、调节轮；327、锁紧销；328、标尺；33、防护挡板；34、力控浮动磨机；36、机器人控制柜；37、工作站控制柜；38、负压集尘箱；39、换刀库；390、伺服电机；391、打磨盘；392、作业区；393、上料区；394、防护房。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所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。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1是本发明中碳碳复合材料回转体机器人打磨工作站的结构示意图；
图2是本发明中的单个打磨工作站的正面结构示意图；图3是本发明中的单个打磨工作站的俯视结构示意图；图4是本发明中的丝杠卡盘机构的结构示意图，请参见图1至图4所示，示出了一种较佳的实施例，示出的一种碳碳复合材料回转体机器人打磨工作站3，包括工件放置区1、成品放置区2和设于工件放置区1与成品放置区2之间的若干打磨工作站3，每一打磨工作站3均包括：
转动台31；
机器人311；机器人311设于转动台31的一侧；
旋转台机构32，转动台31上设有两旋转台机构32，旋转台机构32用于固定工件及切换工作区域；
防护挡板33，转动台31上设有防护挡板33，且防护挡板33位于两旋转台机构32之间，其中，防护挡板33靠近机器人311的一侧为作业区392，防护挡板33远离机器人311的一侧为上料区393；
力控浮动磨机34，机器人311上设有力控浮动磨机34；
量测轮35，力控浮动磨机34的一侧设有量测轮35。本实施例中的碳碳复合材料回转体机器人打磨工作站，机器人311(工业机器人)手持力控浮动磨机34对回转体表面进行打磨。机器人311通过编程完成打磨路径规划，更换工件后无需手工重复调整打磨路径，打磨效率更高。同时，打磨工作站3设计有多工位自动化的换刀库39，当所用的打磨耗材寿命到期后，机器人311手持打磨机移动到换刀库39对应位置进行耗材的自动更换，提高回转体工件打磨节拍。力控浮动磨机34与机器人控制柜36实时通信，具备工件轮廓数据采集反馈、计算功能，配合转动台31、旋转台机构32精密调整，实现工件轮廓中心补偿。力控浮动磨机34具有轴向伸缩及恒力控制功能，可以保证打磨盘391始终以恒定的力接触到回转体(工件)表面，有效解决回转体打磨不均匀问题，提升打磨成品效果的一致性。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括机器人控制柜36，机器人311的一侧设有机器人控制柜36。本实施例中，如图2所示，机器人控制柜36与机器人通讯连接，且与力控浮动磨机34也是通讯连接，便于工件轮廓数据采集反馈、计算功能。本实施例中的力控浮动磨机34与量测轮35相配合实现对工件内表面尺寸数据进行采集及补偿计算。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括工作站控制柜37，工作站控制柜37位于机器人控制柜36的上侧，且工作站控制柜37与机器人控制柜36电连接，机器人控制柜36与机器人311和力控浮动磨机34通讯连接。本实施例中，在机器人311的每个关节均设有编码器，用于反馈机器人311各关节位置数据信息，实现打磨轨迹精准控制。且编码器与机器人控制柜36电连接，通过编码器与机器人控制柜36的配合实现机器人311打磨轨迹的控制。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括负压集尘箱38，转动台31的下侧设有负压集尘箱38，且负压集尘箱38与作业区392相正对。本实施例中，负压集尘箱38为高功率负压集尘箱，收集回转体打磨过程中的粉尘，解决粉尘污染问题。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括换刀库39，机器人311与机器人控制柜36之间设有换刀库39。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括伺服电机390，转动台31的底部设有伺服电机390，且伺服电机390用于驱动转动台31进行旋转。本实施例中，换刀库39和伺服电机390分别与工作站控制柜37信号连接。机器人控制柜36、力控浮动磨机34、伺服电机390以及换刀库39之间的信号交互均通过工作站控制柜37完成。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括打磨盘391，换刀库39上设有若干打磨盘391。本实施例中的若干打磨盘391为不同类型的打磨盘，可以根据需要进行更换。
进一步，作为一种较佳的实施方式，每一旋转台机构32均包括四个呈矩形分布的丝杠卡盘机构321；
每一丝杠卡盘机构321均包括：
固定座322，固定座322设于转动台31的上端；
工件卡盘323，工件卡盘323可滑动地设于固定座322的上端；
丝杆324，固定座322内设有丝杆324，且丝杆324的一端与固定座322的一端可转动地连接；
连接座325，丝杆324上设有连接座325，且连接座325与工件卡盘323连接；
调节轮326，丝杆324的另一端伸出固定座322并与调节轮326连接。本实施例中，通过转动调节轮326，带动丝杆324旋转，而丝杆324的旋转运动转化为连接座325的直线移动，使得连接座325可以驱动工件卡盘323沿X轴或Y轴方向直线移动，实现工件位置的调整。其中，工件卡盘323用于卡紧固定工件。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括锁紧销327和标尺328，固定座322的上端设有锁紧销327和标尺328，标尺328沿丝杆324的长度方向设置，锁紧销327设于标尺328的一侧，且锁紧销327可与丝杆324相抵。锁紧销327用于限制丝杆324的旋转，当工件的位置调整完成后，可以通过旋转锁紧销327，使得锁紧销327的底端抵接丝杆324，限制丝杆324的旋转，而设置的标尺328便于测量工件的位置，实现工件位置的精确控制，便于工件轮廓中心的调整补偿。
本实施例中，共设有两个打磨工作站3，如图1所示，由左至右依次为第一打磨工作站和第二打磨工作站。在使用时，先将工件由工件放置区1上料至第一打磨工作站的上料区393中的丝杠卡盘机构321并装夹完成，然后启动第一打磨工作站，转动台31转动切换至作业区392，机器人311手持力控浮动磨机34配合量测轮35对工件内表面轮廓数据进行采集、计算；计算完成后，将工件切换至上料区393；人工确认补偿数据并调整第一打磨工作站中的丝杠卡盘机构321的位置，补偿工件旋转中心；调整完成后拧紧锁紧销327，卡紧工件。然后再将工件切换至作业区392，第一打磨工作站中的力控浮动磨机34的刀头切换为打磨盘391，对工件内表面进行打磨作业。工件内表面打磨作业完成后，力控浮动磨机34的刀头切换为量测轮35，打磨后的工件旋转至上料区393，然后将工件取下，打磨后的工件进入到第二打磨工作站中进行工件内表面轮廓数据进行采集、计算，然后调整位置进行旋转中心的补偿，最后再进行打磨等操作，完成工件打磨。最后打磨完成后的工件进入成品放置区2。
如图2所示，在打磨工作站3的外侧设有防护房394，用于保护打磨工作站3，其中，上料区393位于防护房394的外侧，作业区392位于防护房394的内侧。
其中，在打磨工作站3的底侧还设有底座，用于安装和支撑打磨工作站3。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种碳碳复合材料回转体机器人打磨工作站，其特征在于，包括工件放置区、成品放置区和设于所述工件放置区与所述成品放置区之间的若干打磨工作站，每一所述打磨工作站均包括：
转动台；
机器人；所述机器人设于所述转动台的一侧；
旋转台机构，所述转动台上设有两所述旋转台机构，所述旋转台机构用于固定工件及切换工作区域；
防护挡板，所述转动台上设有所述防护挡板，且所述防护挡板位于两所述旋转台机构之间，其中，所述防护挡板靠近所述机器人的一侧为作业区，所述防护挡板远离所述机器人的一侧为上料区；
力控浮动磨机，所述机器人上设有所述力控浮动磨机；
量测轮，所述力控浮动磨机的一侧设有所述量测轮。
2.如权利要求1所述的碳碳复合材料回转体机器人打磨工作站，其特征在于，还包括机器人控制柜，所述机器人的一侧设有所述机器人控制柜。
3.如权利要求2所述的碳碳复合材料回转体机器人打磨工作站，其特征在于，还包括工作站控制柜，所述工作站控制柜位于所述机器人控制柜的上侧，且所述工作站控制柜与所述机器人控制柜电连接，所述机器人控制柜与所述机器人和所述力控浮动磨机通讯连接。
4.如权利要求1所述的碳碳复合材料回转体机器人打磨工作站，其特征在于，还包括负压集尘箱，所述转动台的下侧设有所述负压集尘箱，且所述负压集尘箱与所述作业区相正对。
5.如权利要求2所述的碳碳复合材料回转体机器人打磨工作站，其特征在于，还包括换刀库，所述机器人与所述机器人控制柜之间设有所述换刀库。
6.如权利要求1所述的碳碳复合材料回转体机器人打磨工作站，其特征在于，还包括伺服电机，所述转动台的底部设有所述伺服电机，且所述伺服电机用于驱动所述转动台进行旋转。
7.如权利要求2所述的碳碳复合材料回转体机器人打磨工作站，其特征在于，还包括打磨盘，所述换刀库上设有若干打磨盘。
8.如权利要求1所述的碳碳复合材料回转体机器人打磨工作站，其特征在于，每一所述旋转台机构均包括四个呈矩形分布的丝杠卡盘机构；
每一所述丝杠卡盘机构均包括：
固定座，所述固定座设于所述转动台的上端；
工件卡盘，所述工件卡盘可滑动地设于所述固定座的上端；
丝杆，所述固定座内设有所述丝杆，且所述丝杆的一端与所述固定座的一端可转动地连接；
连接座，所述丝杆上设有所述连接座，且所述连接座与所述工件卡盘连接；
调节轮，所述丝杆的另一端伸出所述固定座并与所述调节轮连接。
9.如权利要求8所述的碳碳复合材料回转体机器人打磨工作站，其特征在于，还包括锁紧销和标尺，所述固定座的上端设有所述锁紧销和所述标尺，所述标尺沿所述丝杆的长度方向设置，所述锁紧销设于所述标尺的一侧，且所述锁紧销可与所述丝杆相抵。
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