CN114211403A - 一种六自由度机械手数控喷砂机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种六自由度机械手数控喷砂机，包括：机箱，其内部形成有安装空间；操作台，包括圆盘工装和安装件，圆盘工装转动安装于安装件上；六自由度机械手安装于安装空间内，六自由度机械手可于喷砂区域内全方位活动；喷砂枪头包括喷砂管、导砂组件及调节组件；集砂组件，安装于安装空间内以收集漏孔所漏出的砂砾，且将所收集的砂砾再次输至喷砂管内喷砂；液晶操纵***，安装于机箱上且分别控制六自由度机械手、导砂组件、调节组件的工作状态。通过该数控喷砂机可对工件进行持续的全方位自动化喷砂加工，实现灵活加工路径的同时也能改变喷砂参数，显著提高了企业的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及喷砂设备技术领域，尤其涉及一种六自由度机械手数控喷砂机。
背景技术
喷砂是以压缩空气为动力让砂材高速射向工件表面，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，以实现粗化金属表面或去除金属表面的锈蚀物、氧化皮与其它脏污等达到装饰目的以及提高工件抗疲劳性的一种表面处理方法。
喷砂机即可对工件进行喷砂处理的机器，目前多数喷砂机主要采用单工位或多工位，固定或移动喷砂头的喷砂方式对工件进行加工。此种方式往往只能达到工件表面某一方向或某些方向的喷砂钝化效果，欲对整个工件表面进行全方位无死角喷砂时，则必须在加工过程中不断对工件的摆放位置或方向进行调整。显然，采用现有设备对工件进行喷砂钝化，不仅加工过程繁琐，生产连续性差，而且加工效率较低。并且，目前多数喷砂机往往是采用设计单一的喷砂口，在喷砂加工时喷砂料只能沿着平行于圆柱状喷嘴的单一方向喷出，并不能满足多方向喷涂的使用需求和使用场景。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种六自由度机械手数控喷砂机，用以解决上述背景技术所涉及的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种六自由度机械手数控喷砂机，包括：
机箱，其内部形成有安装空间；
操作台，包括圆盘工装和安装件，所述安装件的相对两端分别与所述机箱的相对两侧固定连接，以所述安装件的延伸方向为分割面以将所述安装空间分为喷砂区域和集砂区域，所述圆盘工装转动安装于所述安装件上，所述圆盘工装可沿所述安装件延伸方向往返滑动，所述圆盘工装上设有多个用于漏掉砂砾的漏孔和承载工件的安装部；
六自由度机械手，安装于喷砂区域内，所述六自由度机械手可于所述喷砂区域内全方位活动；
喷砂枪头，包括喷砂管、导砂组件及调节组件，所述喷砂管拆卸式安装于所述六自由度机械手的输出端，所述调节组件安装于所述喷砂管的进气口以调节进气的气压，所述导砂组件安装于所述喷砂管的输出端以调节喷砂方向；
集砂组件，安装于所述集砂区域以收集所述漏孔所漏出的砂砾，且将所收集的砂砾再次输至所述喷砂管内喷砂；
液晶操纵***，安装于所述机箱上且分别控制所述六自由度机械手、导砂组件、调节组件的工作状态；
根据一些实施例，所述液晶操纵***的输出端分别与所述六自由度机械手的输入端、导砂组件的输入端、调节组件的输入端电或通信连接，以分别控制所述六自由度机械手的运行轨迹和运行速度、导砂组件的偏转方向、调节组件的工作状态。
根据一些实施例，所述操作台还包括均与液晶操纵***连接的转动组件和伸缩组件，所述转动组件安装于所述安装件底部以驱动所述圆盘工装转动，所述伸缩组件安装于所述安装件上以驱动所述圆盘工装沿所述安装件的延伸方向往返移动。
根据一些实施例，所述操作台还包轴承和滑块，所述安装件上设有滑槽，所述滑块与所述滑槽配合滑动连接，所述轴承包括相对转动的内圈和外圈，所述滑块与所述外圈的外周壁固定连接，所述内圈的顶端与所述圆盘工装的底部固定连接，所述转动组件的输出端与所述内圈的底端连接以驱动所述圆盘工装转动，所述伸缩组件的输出端与所述滑块固定连接以驱动所述圆盘工装滑动。
根据一些实施例，所述圆盘工装为圆板状，多个所述漏孔均呈弧形长圆孔状，弧长相等的所述漏孔呈环形阵列设于所述圆盘工装上，所述安装部设于相邻且弧长相等两个漏孔之间。
根据一些实施例，所述集砂组件包括集砂仓、集砂器、输砂管及泵砂机，所述集砂仓呈漏斗状安装于所述安装空间内且位于所述操作台下方，以承接所述漏孔所漏掉的砂砾，所述集砂器设于所述集砂仓底部以分散堆积于所述集砂仓底部的砂砾，所述输砂管与的一端与所述集砂器的输出端连接，另一端与所述喷砂管的进砂口连通，所述泵砂机安装于所述输砂管上以将砂砾泵入所述喷砂管的进砂口。
根据一些实施例，所述六自由度机械手数控喷砂机手包括支架、主臂、大臂、中臂、小臂、手腕及手爪，所述支架顶部安装于所述机箱内顶部，所述支架与所述主臂之间转动连接以形成腰关节，主臂与所述大臂之间转动连接构成肩关节，所述大臂与所述中臂之间转动连接以形成肘关节，所述中臂与所述小臂之间转动连接以形成第一腕关节，所述小臂与所述手腕之间转动连接以形成第二腕关节，所述手腕与所述手爪之间转动连接以形成第三腕关节，所述喷砂管拆卸式安装于所述手爪上。
根据一些实施例，所述进砂口的管径与所述进气口的管径相等，所述进砂口的管径小于喷砂口的管径；
所述进砂口倾斜设于所述喷砂管的周壁上，且所述进砂口的中心轴与所述进气口的中心轴之间的夹角为锐角。
根据一些实施例，所述导砂组件包括固定横杆、多个导砂板及调节组件，多个所述导砂板平行间隔设置，且多个所述导砂板的相对两端分别转动安装于所述喷砂口的内壁上，所述固定横杆依次固定连接多个导砂板，所述调节组件安装于所述喷砂口的周壁上与其中一个所述导砂板连接，以调节多个导砂板转动。
根据一些实施例，调节组件包括微型电机和螺杆，所述喷砂管的喷砂口处的周壁上设有螺孔，所述螺杆与所述螺孔螺纹连接且其一端延伸至所述喷砂管内与其中一个导砂板连接，所述微型电机安装于所述喷砂管的喷砂口处且其输出端与所述螺杆螺纹连接以驱动所述螺杆转动。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
通过机械手与数控***的联合控制，通过调节六自由度机械手的运行轨迹和运行速度和导砂组件在喷砂管偏转方向实现对圆盘工装上的工件可进行持续的全方位自动化喷砂加工，可根据工件自身的材质来控制调节组件调节喷砂的强度实现灵活加工路径的同时也能改变喷砂参数，同时集砂组件将所漏孔所漏出的砂砾再次输至喷砂管内喷砂，以实现砂砾循环再利用。从而通过该六自由度机械手数控喷砂机实现设备操纵简单可靠，整体上显著提高了企业的生产效率和产品的合格率的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种六自由度机械手数控喷砂机的结构示意图；
图2为本发明提供的一种六自由度机械手数控喷砂机的部分结构示意图；
图3为本发明提供的一种六自由度机械手数控喷砂机六自由度机械的结构示意图；
图4为本发明提供的一种六自由度机械手数控喷砂机喷砂枪头的平面结构示意图；
图5为本发明提供的一种六自由度机械手数控喷砂机喷砂枪头的立体结构示意图。
图中：机箱100、安装空间110、喷砂区域111、集砂区域112、操作台200、圆盘工装210、安装件220、转动组件230、滑块240、六自由度机械手300、腰关节310、肩关节320、肘关节330、第一腕关节340、第二腕关节350、第三腕关节360、机械手电控箱370、喷砂枪头400、喷砂管410、进气口411、喷砂口412、进砂口413、导砂组件420、固定横杆421、导砂板422、调节组件430、集砂组件500、集砂仓510、集砂器520、输砂管530、液晶操纵***600。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-5所示，本发明提供一种六自由度机械手300数控喷砂机，该机械手数控喷砂机包括机箱100、操作台200、六自由度机械手300、喷砂枪头400、集砂组件500及液晶操纵***600，通过该数控喷砂机可对工件进行持续的全方位自动化喷砂加工，实现灵活加工路径的同时也能改变喷砂参数，显著提高了企业的生产效率，同时设备操纵简单可靠，其具体方案如下。
其中，机箱100其内部形成有安装空间110。操作台200包括圆盘工装210和安装件220，安装件220的相对两端分别与机箱100的相对两侧固定连接，以安装件220的延伸方向为分割面以将安装空间110分为喷砂区域111和集砂区域112，圆盘工装210转动安装于安装件220上，圆盘工装210可沿安装件220延伸方向往返滑动，圆盘工装210上设有多个用于漏掉砂砾的漏孔(未在图中示出)和承载工件的安装部(未在图中示出)。
六自由度机械手300安装于喷砂区域111内，六自由度机械手300可于喷砂区域111内全方位活动。喷砂枪头400包括喷砂管410、导砂组件420及调节组件430，喷砂管410拆卸式安装于六自由度机械手300的输出端，调节组件430安装于喷砂管410的进气口411以调节进气的气压，导砂组件420安装于喷砂管410的输出端以调节喷砂方向。
集砂组件500安装于集砂区域112以收集漏孔所漏出的砂砾，且将所收集的砂砾再次输至喷砂管410内喷砂。
液晶操纵***600安装于机箱100上且分别控制六自由度机械手300、导砂组件420及调节组件430工作状态。具体的，液晶操纵***600的输出端分别与六自由度机械手300的输入端、导砂组件420的输入端、调节组件430的输入端及集砂组件500电或通信连接，液晶操纵***600包括控制模块、控制按钮以及触摸屏，通过控制按钮及触摸屏的方式通过控制模块以分别控制六自由度机械手300的运行轨迹和运行速度、导砂组件420的偏转方向、调节组件430的气压强度调节。
上述方案中，通过机械手与数控***的联合控制，通过调节六自由度机械手300的运行轨迹和运行速度和导砂组件420在喷砂管410偏转方向实现对圆盘工装210上的工件可进行持续的全方位自动化喷砂加工，可根据工件自身的材质来控制调节组件430调节喷砂的强度实现灵活加工路径的同时也能改变喷砂参数，同时集砂组件500将所漏孔所漏出的砂砾再次输至喷砂管410内喷砂，以实现砂砾循环再利用。从而通过该六自由度机械手300数控喷砂机实现设备操纵简单可靠，整体上显著提高了企业的生产效率和产品的合格率的效果。
具体地以喷砂对象拉刀为例，拉刀齿因钝化值不同可划分为粗切齿、过度齿及精切齿三种类型，在使用六自由度机械手300数控喷砂机的过程中可通过液晶操纵***600改变喷砂工艺参数，从而能实现不同齿的多层次钝化。
根据一些实施例，操作台200还包括均与液晶操纵***600电或通信连接的转动组件230和伸缩组件(未在图中示出)，转动组件230安装于安装件220底部以驱动圆盘工装210转动，伸缩组件安装于安装件220上以驱动圆盘工装210沿安装件220的延伸方向往返移动。转动组件230可具体为电机或具有转动效果的结构，伸缩组件可具体为气缸、油缸、电动推杆或其他具有伸缩效果的结构。
进一步地，操作台200还包轴承(未在图中示出)和滑块240，安装件220上设有滑槽，滑块240与滑槽配合滑动连接，轴承包括相对转动的内圈和外圈，滑块240与外圈的外周壁固定连接，内圈的顶端与圆盘工装210的底部固定连接，转动组件230的输出端与内圈的底端连接以驱动圆盘工装210转动，伸缩组件的输出端与滑块240固定连接以驱动圆盘工装210滑动。
图2所示，圆盘工装210为圆板状，多个漏孔均呈弧形长圆孔状，弧长相等的漏孔呈环形阵列设于圆盘工装210上，安装部设于相邻且弧长相等两个漏孔之间，其中漏孔用于漏砂，安装部用于拆卸式安装工件，安装部可具体为夹具、螺纹孔或卡槽，工件可对应的通过夹持、螺纹连接或卡接等方式安装于安装部上。
如图3所示，六自由度机械手300数控喷砂机手包括机械手电控箱370、支架、主臂、大臂、中臂、小臂、手腕及手爪，械手电控箱安装于机箱100的顶部且与液晶操纵***600电连接，支架顶部安装于机箱100内壁的顶部，支架与主臂之间转动连接以形成腰关节310，主臂与大臂之间转动连接构成肩关节320，大臂与中臂之间转动连接以形成肘关节330，中臂与小臂之间转动连接以形成第一腕关节340，小臂与手腕之间转动连接以形成第二腕关节350，手腕与手爪之间转动连接以形成第三腕关节360，其中液晶操纵***600用于控制械手电控箱以控制各个关节转动。另外，喷砂管410拆卸式安装于手爪上。
值得注意的是，六自由度机械手300相比其他的机械臂具有更多的行动自由度。六轴机械手的腰关节310能在水平面自由旋转，肩关节320和肘关节330能在垂直平面移动。此外，六自由度机械手300具有七个连杆与六个关节，其中三个腕关节，这让它具有人类的手臂和手腕类似的能力。六轴机器人更多的关节意味着他们可以拿起水平面上任意朝向的部件，以特殊的角度放入产品里。由此使得，六自由度机械臂使得结构紧凑，具有很高可达性和优异的运动能力，可同时满足上下左右、水平弯曲等一系列动作。使得该喷砂机通过六自由度机械臂结合喷砂枪头400对圆盘工装210上的工件能够进行全方位喷砂加工，同时无需设计工装夹，执行许多由熟练工人才能完成的操作。
如图4所示，喷砂管410的相对两端分别形成有用于进气的进气口411和用于喷砂的喷砂口412，喷砂管410的周壁上形成有用于进砂的进砂口413，导砂组件420安装于喷砂口412以调节喷砂方向。
其中，进砂口413的管径与进气口411的管径相等，进砂口413的管径小于喷砂口412的管径。使得通过进气口411所通入的高流速气体在喷砂管410内产生负压，而通过进砂口413吸入砂砾，使得砂砾在高速气流中充分均匀，经由喷砂口412喷出，以对工件本体上的毛刺进行抛光处理。
进砂口413倾斜设于喷砂管410的周壁上，且进砂口413的中心轴与进气口411的中心轴之间的夹角为锐角。使得砂砾通过喷砂管410内的负压更易于吸入砂砾。
根据一些实施例，集砂组件500包括集砂仓510、集砂器520、输砂管530及泵砂机，集砂仓510呈漏斗状安装于安装空间110内且位于操作台200下方，以承接漏孔所漏掉的砂砾，集砂器520设于集砂仓510底部以分散堆积于集砂仓510底部的砂砾，输砂管530与的一端与集砂器520的输出端连接，另一端与喷砂管410的进砂口413连通，泵砂机安装于输砂管530上以将砂砾泵入喷砂管410的进砂口413，实现沙砾的循环再利用。
另外，如图5所示，导砂组件420包括固定横杆421和多个导砂板422，多个导砂板422平行间隔设置，且多个导砂板422的相对两端分别转动安装于喷砂口412的内壁上，固定横杆421依次固定连接多个导砂板422，调节组件430安装于喷砂口412的周壁上与其中一个导砂板422连接，以调节多个导砂板422转。
进一步地，调节组件430包括微型电机和螺杆，喷砂管410的喷砂口412处的周壁上设有螺孔，螺杆与螺孔螺纹连接且其一端延伸至喷砂管410内与其中一个导砂板422连接，液晶操纵***600的输出端与微型电机电或通信连接，微型电机安装于喷砂管410的喷砂口412处且其输出端与螺杆螺纹连接以驱动螺杆转动，从而调整多个导砂板422的偏转方向，以实现改变喷砂方向。
由此，通过机械手与数控***的联合控制，通过调节六自由度机械手300的运行轨迹和运行速度和导砂组件420在喷砂管410偏转方向实现对圆盘工装210上的工件可进行持续的全方位自动化喷砂加工，可根据工件自身的材质来控制调节组件430调节喷砂的强度实现灵活加工路径的同时也能改变喷砂参数，同时集砂组件500将所漏孔所漏出的砂砾再次输至喷砂管410内喷砂，以实现砂砾循环再利用。从而通过该六自由度机械手300数控喷砂机实现设备操纵简单可靠，整体上显著提高了企业的生产效率和产品的合格率的效果。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
Claims (10)
1.一种六自由度机械手数控喷砂机，其特征在于，包括：
机箱，其内部形成有安装空间；
操作台，包括圆盘工装和安装件，所述安装件的相对两端分别与所述机箱的相对两侧固定连接，以所述安装件的顶面延伸方向为分割面将所述安装空间分为喷砂区域和集砂区域，所述圆盘工装转动安装于所述安装件上，所述圆盘工装可沿所述安装件延伸方向往返滑动，所述圆盘工装上设有多个用于漏掉砂砾的漏孔和承载工件的安装部；
六自由度机械手，安装于喷砂区域内，所述六自由度机械手可在所述喷砂区域内全方位活动；
喷砂枪头，包括喷砂管、导砂组件及调节组件，所述喷砂管拆卸式安装于所述六自由度机械手的输出端，所述调节组件安装于所述喷砂管的进气口以调节进气的气压，所述导砂组件安装于所述喷砂管的输出端以调节喷砂方向；
集砂组件，安装于所述集砂区域以收集所述漏孔所漏出的砂砾，且将所收集的砂砾循环输送至所述喷砂管内喷砂；
液晶操纵***，安装于所述机箱上且分别控制所述六自由度机械手、导砂组件、调节组件的工作状态。
2.根据权利要求1所述的一种六自由度机械手数控喷砂机，其特征在于，
所述液晶操纵***的输出端分别与所述六自由度机械手的输入端、导砂组件的输入端、调节组件的输入端电或通信连接，以分别控制所述六自由度机械手的运行轨迹和运行速度、导砂组件的偏转方向、调节组件的工作状态。
3.根据权利要求2所述的一种六自由度机械手数控喷砂机，其特征在于，
所述六自由度机械手数控喷砂机手包括支架、主臂、大臂、中臂、小臂、手腕、手爪及机械手电控箱，所述械手电控箱安装于所述机箱的顶部且与所述液晶操纵***电连接，所述支架顶部安装于所述机箱内壁的顶部，所述支架与所述主臂之间转动连接以形成腰关节，所述主臂与所述大臂之间转动连接构成肩关节，所述大臂与所述中臂之间转动连接以形成肘关节，所述中臂与所述小臂之间转动连接以形成第一腕关节，所述小臂与所述手腕之间转动连接以形成第二腕关节，所述手腕与所述手爪之间转动连接以形成第三腕关节，所述械手电控箱分别与所述腰关节、肩关节、肘关节、第一腕关节、第二腕关节及第三腕关节电性连接，所述喷砂管拆卸式安装于所述手爪上。
4.根据权利要求3所述的一种六自由度机械手数控喷砂机，其特征在于，
所述操作台还包括均与液晶操纵***连接的转动组件和伸缩组件，所述转动组件安装于所述安装件底部以驱动所述圆盘工装转动，所述伸缩组件安装于所述安装件上以驱动所述圆盘工装沿所述安装件的延伸方向往返移动。
5.根据权利要求4所述的一种六自由度机械手数控喷砂机，其特征在于，
所述操作台还包轴承和滑块，所述安装件上设有滑槽，所述滑块与所述滑槽配合滑动连接，所述轴承包括相对转动的内圈和外圈，所述滑块与所述外圈的外周壁固定连接，所述内圈的顶端与所述圆盘工装的底部固定连接，所述转动组件的输出端与所述内圈的底端连接以驱动所述圆盘工装转动，所述伸缩组件的输出端与所述滑块固定连接以驱动所述圆盘工装滑动。
6.根据权利要求5所述的一种六自由度机械手数控喷砂机，其特征在于，
所述圆盘工装为圆板状，多个所述漏孔均呈弧形长圆孔状，弧长相等的所述漏孔呈环形阵列设于所述圆盘工装上，所述安装部设于相邻且弧长相等两个漏孔之间。
7.根据权利要求6所述的一种六自由度机械手数控喷砂机，其特征在于，
所述喷砂管的相对两端形成有进气口和喷砂口，所述喷砂管的管壁上设有进砂口；
所述集砂组件包括集砂仓、集砂器、输砂管及泵砂机，所述集砂仓呈漏斗状安装于所述安装空间内且位于所述操作台下方，以承接所述漏孔所漏掉的砂砾，所述集砂器设于所述集砂仓底部以分散堆积于所述集砂仓底部的砂砾，所述输砂管与的一端与所述集砂器的输出端连接，另一端与所述进砂口连通，所述泵砂机安装于所述输砂管上以将砂砾泵入所述进砂口。
8.根据权利要求7所述的一种六自由度机械手数控喷砂机，其特征在于，
所述进砂口的管径与所述进气口的管径相等，所述进砂口的管径小于喷砂口的管径；
所述进砂口倾斜设于所述喷砂管的周壁上，且所述进砂口的中心轴与所述进气口的中心轴之间的夹角为锐角。
9.根据权利要求8所述的一种六自由度机械手数控喷砂机，其特征在于，
所述导砂组件包括固定横杆和多个导砂板，多个所述导砂板平行间隔设置，且多个所述导砂板的相对两端分别转动安装于所述喷砂口的内壁上，所述固定横杆依次固定连接多个导砂板，所述调节组件安装于所述喷砂口的周壁上且其输出端与其中一个所述导砂板连接，以调节多个导砂板转动。
10.根据权利要求9所述的一种六自由度机械手数控喷砂机，其特征在于，
所述调节组件包括微型电机和螺杆，所述喷砂管的喷砂口处的周壁上设有螺孔，所述螺杆与所述螺孔螺纹连接且其一端延伸至所述喷砂管内与其中一个导砂板连接，所述液晶操纵***的输出端与所述微型电机电或通信连接，所述微型电机安装于所述喷砂管的喷砂口处且其输出端与所述螺杆螺纹连接以驱动所述螺杆转动。
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