CN115284113A - 一种碳纤维坩埚智能打磨***组合产线及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳纤维坩埚智能打磨***组合产线及其使用方法，包括：机器人手臂、换刀单元和工件夹持装置，其中，机器人手臂的前端设有一力控浮动磨机；换刀单元设于机器人手臂一侧，换刀单元包括：若干打磨耗材和万向探头，力控浮动磨机可操作地于换刀单元内装夹或放置打磨耗材，万向探头可操作地安装在机器人手臂的前端；工件夹持装置水平设置，工件夹持装置能够以其中轴线为轴转动。本发明使用机器人手臂进行打磨，保证打磨轨迹的精确度；***自带工件定位、调整功能，不同尺寸规格的碳纤维工件换产时，能够快速调整所装夹工件的同心度。
Description
技术领域
本发明涉及碳纤维坩埚打磨***的技术领域，尤其涉及一种碳纤维坩埚智能打磨***组合产线及其使用方法。
背景技术
碳纤维坩埚预制件生产成型时表面较为粗糙，无法直接作为成品工件使用。业界通常采用打磨工艺去除碳纤维坩埚预制件表面凸点、毛刺等缺陷，从而得到良好外观效果的碳纤维成品工件。
现有的碳纤维坩埚预制件加工技术主要有两种方式，分别是数控车床和定制化打磨专机。数控车床加工方式由数控加工软件配合电主轴完成，这种加工方式仅适用于小尺寸、轮廓简单的碳纤维坩埚预制件的加工。同时车床加工方式效率较低、加工表面质量较差，无法用于高端碳纤维坩埚预制件表面的加工。
定制化打磨专机方式是由底座平台、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。这种组合运动机构只能对特定尺寸的碳纤维工件进行打磨，无法自动更换打磨耗材、且不具备工件轮廓检测功能，设备兼容性较差，主要用于尺寸精度要求不高的工件打磨加工。
现有技术至少存在以下问题：
问题一：现有碳纤维坩埚预制件数控车床加工效率低、效果差。其原因是(1)数控车床加工方式受限于加工进给量限制，每次进给量小于2mm，单位时间的加工去除量较小；(2)打磨头每次进刀之间均存在接刀痕，导致最后成型表面效果不够光滑。
问题二：现有碳纤维坩埚预制件打磨专机兼容性较差。原因是打磨专机仅是一种简单的功能模块组合，无法自动兼容各尺寸碳纤维坩埚预制件的打磨；而碳纤维坩埚预制件行业，客户定制加工需求较多，属于小批量、多规格、高频次换产加工应用，简单机构的打磨专机无法兼容该行业的特殊需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种碳纤维坩埚智能打磨***及其组合产线。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种坩埚预制件智能打磨***，其中，包括：
机器人手臂，所述机器人手臂的前端设有一力控浮动磨机；
换刀单元，所述换刀单元设于所述机器人手臂一侧，所述换刀单元包括：若干打磨耗材和万向探头，所述打磨耗材为金刚石磨头或磨盘，所述力控浮动磨机可操作地于所述换刀单元内装夹或放置所述打磨耗材，所述万向探头可操作地安装在所述机器人手臂的前端；
工件夹持装置，所述工件夹持装置水平设置，所述工件夹持装置能够以其中轴线为轴转动。
上述的坩埚预制件智能打磨***，其中，还包括：
集尘箱体，所述集尘箱体设于所述工件夹持装置的一侧；
除尘管道，所述除尘管道连接所述集尘箱体至外部空间
顶部送风扇，所述顶部送风扇设于所述工件夹持装置的上方；
机器人底座，所述机器人手臂安装在所述机器人底座上；
公共连接底座，所述机器人底座和所述工件夹持装置均固定设置于所述公共连接底座上。
上述的坩埚预制件智能打磨***，其中，所述工件夹持装置包括：用于装夹工件的工件卡爪、至少一部分能够以自身轴线为轴转动的工件转台、连接在所述工件转台上的工件转盘以及用于调节工件卡爪的调节手轮，所述工件转盘水平设置，所述工件卡爪设于所述工件转盘上，所述工件卡爪包括呈“十”字状的四爪头，每一所述爪头均于所述工件卡盘上具有行程，所述工件转台固定设置于所述公共连接底座上，所述调节手轮设于所述工件转盘上。
上述的坩埚预制件智能打磨***，其中，还包括：
悬臂触控装置，所述悬臂触控装置分别至少与所述机器人手臂、所述工件夹持装置以及所述换刀单元电信号连接；
控制***柜，所述控制***柜分别至少与所述机器人手臂、所述工件夹持装置以及所述换刀单元电信号连接，所述悬臂触控装置和所述控制***柜形成双路控制。
上述的坩埚预制件智能打磨***，其中，还包括：
框架，所述框架内至少形成用于打磨的施工区域、用于放置机器人手臂主体的主体区域、用于换刀的换刀区域、用于除尘的除尘区域以及用于放置***控制柜的电控区域；
其中，所述施工区域分别与所述除尘区域以及所述主体区域连通，所述机器人手臂的至少一部分伸入所述施工区域；所述主体区域和所述换刀区域可操作地连通；所述悬臂触控屏安装在所述施工区域的框架的外侧。
上述的坩埚预制件智能打磨***，其中，所述框架位于所述打磨施工区域处设有一用于开启打磨施工区域的L型滑动门以及一固定L型滑动门的安全门锁，所述框架的顶部设有顶部送风口。
上述的坩埚预制件智能打磨***，其中，所述除尘区域内还设有粉尘检测仪，所述粉尘检测仪设于所述集尘箱体的上方。
上述的坩埚预制件智能打磨***，其中，所述除尘管道包括：一端连接所述除尘区域、另一端经过主体区域与外部空间连接的第一管路以及一端连接所述主体区域、另一端与所述第一管路的中部连接的第二管路，所述第二管路设于所述主体区域内。
一种坩埚预制件智能打磨***的组合产线，其中，使用两个上述坩埚预制件智能打磨***，所述组合产线包括：用于放置待加工预制工件的坩埚预制件放置区域、对工件的一面进行加工的一序打磨区域、翻转工件的半成品中转区域、对工件的另一面进行加工的二序打磨区域以及摆放成品的成品放置区域；其中，所述一序打磨区域包括一所述坩埚预制件智能打磨***；所述二序打磨区域包括另一所述坩埚预制件智能打磨***；所述一序打磨区域设于所述坩埚预制件放置区域和所述半成品中转区域之间，所述二序打磨区域设于所述半成品中转区域和所述成品放置区域之间。
一种坩埚预制件智能打磨***的组合产线的使用方法，其中，使用上述坩埚预制件智能打磨***的组合产线，所述使用方法包括：
步骤S1：打磨作业开始前，先开启外部除尘设备，通过所述除尘管道和所述集尘箱体除尘；
步骤S2：工人用天车将预制工件从所述坩埚预制件放置区域上料至一序打磨区域对应的工件夹持装置上，夹紧工件；
步骤S3：操作所述机器人手臂于所述换刀单元内更换合适的打磨耗材并安装所述万向探头，所述机器人手臂回到所述施工区域，所述万向探头对所述工件夹持装置上的工件进行测量；
步骤S4：所述机器人手臂驱动所述打磨耗材配合所述万向探头对工件的中心位置进行校核；
步骤S5：机器人手臂更换所述打磨耗材，对工件外表面进行打磨；
步骤S6：使用所述万向探头再次测量打磨后的工件的尺寸数据；
步骤S7：工人操作天车将工件吊出至半成品中转区进行翻转；
步骤S8：翻转后，用天车将工件吊至二序打磨区域，再次重复上述夹紧、扫描、校核、打磨以及再测量的工序
步骤S9：取出工件，工人将工件置于成品放置区域。
本发明由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：
(1)本发明使用机器人手臂进行打磨，保证打磨轨迹的精确度；工件卡盘上具有四条长行程、可调节的精密丝杠组成，可兼容多种规格的碳纤维坩埚、埚邦、圆胚等坩埚预制件的夹持；***自带工件定位、调整功能，不同尺寸规格的碳纤维工件换产时，能够快速调整所装夹工件的同心度。
(2)本发明悬臂触控屏的设计方便工人对设备的操作、工件装夹中心的调整及预览，触控屏上的参数化管理界面，可实现不同规格碳纤维坩埚预制件打磨的快速切换、方便工人查询工件加工信息。
(3)本发明刀库与打磨主体区域分离式设计方案，方便工人对于打磨耗材的更换，同时有效降低了更换耗材时所受粉尘污染的影响。
(4)本发明采用顶部送风及多方位除尘管道设计方案配合外部大功率除尘***，保证碳纤维工件打磨时产生的粉尘及时消除。
附图说明
图1是本发明的坩埚预制件智能打磨***的左视图的示意图。
图2是本发明的坩埚预制件智能打磨***的俯视图的示意图。
图3是本发明的坩埚预制件智能打磨***的正视图的示意图。
图4是本发明的坩埚预制件智能打磨***的内部结构的示意图。
图5是本发明的坩埚预制件智能打磨***的内部结构的示意图。
图6是本发明的坩埚预制件智能打磨***的使用方法的示意图。
附图中：1、机器人手臂；2、换刀单元；3、工件夹持装置；4、集尘箱体；6、除尘管道；7、顶部送风扇；8、机器人底座；9、公共连接底座；10、控制***柜；11、悬臂触控装置；12、框架；31、工件转台；32、工件转盘；33、工件卡爪；34、调节手轮；121、L型滑动门；122、安全门锁。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定，图1是本发明的坩埚预制件智能打磨***的左视图的示意图；图2是本发明的坩埚预制件智能打磨***的俯视图的示意图；
图3是本发明的坩埚预制件智能打磨***的正视图的示意图；图4是本发明的坩埚预制件智能打磨***的内部结构的示意图；图5是本发明的坩埚预制件智能打磨***的内部结构的示意图，参见图1至图5所示，示出较佳实施例的一种智能打磨***，包括：机器人手臂1、换刀单元2和工件夹持装置3，其中，机器人手臂1的前端设有一力控浮动磨机；换刀单元2设于机器人手臂1一侧，换刀单元2包括：若干打磨耗材和万向探头，打磨耗材为金刚石磨头或磨盘，力控浮动磨机可操作地于换刀单元2内装夹或放置打磨耗材，万向探头可操作地安装在机器人手臂1的前端；工件夹持装置3水平设置，工件夹持装置3能够以其中轴线为轴转动。
在一种优选的实施例中，力控浮动磨机具备自动换刀功能，力控浮动磨机能够配合各型号打磨盘可以快速磨削工件表面，磨盘的往复运动轨迹可以有效解决坩埚预制件数控机床加工方式存在的表面接刀痕问题，工件打磨后的外观整洁、光滑。
在一种优选的实施例中，机器人手臂1自带的编码器，保证打磨轨迹的精确度。
进一步，由于采用机器人手臂1和高精度的力控浮动磨机配合各型号打磨盘有效提高了碳纤维坩埚预制件打磨加工的磨削效率，碳纤维去除量可达180g/s，工件打磨后的表面效果也得到较大提升。
在一种优选的实施例中，还包括：
集尘箱体4，集尘箱体4设于工件夹持装置3的一侧；
除尘管道6，除尘管道6连接集尘箱体4至外部空间
顶部送风扇7，顶部送风扇7设于工件夹持装置3的上方；
机器人底座8，机器人手臂1安装在机器人底座8上；
公共连接底座9，机器人底座8和工件夹持装置3均固定设置于公共连接底座9上。
在一种优选的实施例中，工件夹持装置3包括：用于装夹工件的工件卡爪33、至少一部分能够以自身轴线为轴转动的工件转台31、连接在工件转台31上的工件转盘32以及用于调节工件卡爪33的调节手轮34，工件转盘32水平设置，工件卡爪33设于工件转盘32上，工件卡爪33包括呈“十”字状的四爪头，每一爪头均于工件卡盘上具有行程，工件转台31固定设置于公共连接底座9上，调节手轮34设于工件转盘32上。
在一种优选的实施例中，工件转盘32具有有长行程、易调节的工件卡爪33，可兼容多种规格尺寸的碳纤维坩埚、埚邦、圆胚等坩埚预制件的夹持；同时***自带工件定位软件及参数化管理界面，工件定位软件可保证不同尺寸工件装夹时与转台之间的同心度，消除工件定位精度差导致的打磨尺寸偏差问题。
进一步，工件转盘32具有有长行程、易调节的工件卡爪33可兼容多种型号、尺寸的碳纤维坩埚预制件，直径600mm～1200mm的碳纤维坩埚、埚邦坩埚预制件均可用此***打磨加工。
在一种优选的实施例中，还包括：
悬臂触控装置11，悬臂触控装置11分别至少与机器人手臂1、工件夹持装置3以及换刀单元2电信号连接；
控制***柜10，控制***柜10分别至少与机器人手臂1、工件夹持装置3以及换刀单元2电信号连接，悬臂触控装置11和控制***柜10形成双路控制。
在一种优选的实施例中，悬臂触控装置11和控制***柜10均为将加工进程参数化的装置，参数化管理界面可以根据换产工件的尺寸，输入对应的点位参数，实现不同规格碳纤维坩埚预制件打磨的快速切换；在保证打磨成品效果一致性的同时，解决了该行业小批量、多规格、高频次换产加工应用难题。
进一步，上述的双路控制是指：悬臂触控装置11和控制***柜10均能独立的控制机器人手臂1、工件夹持装置3以及换刀单元2。
更进一步，控制***柜10自带工件定位、调整功能，不同尺寸规格的碳纤维工件换产时，能够快速调整所装夹工件的同心度。
在一种优选的实施例中，悬臂触控屏的设计方便工人对设备的操作、工件装夹中心的调整及预览，触控屏上的参数化管理界面，可实现不同规格碳纤维坩埚预制件打磨的快速切换、方便工人查询工件加工信息。
进一步，悬臂触控屏的参数化界面可以快速设定不同规格碳纤维坩埚预制件的打磨点位参数，工件换产效率提升50％左右。
在一种优选的实施例中，还包括：
框架12，框架12内至少形成用于打磨的施工区域、用于放置机器人手臂1主体的主体区域、用于换刀的换刀区域、用于除尘的除尘区域以及用于放置***控制柜的电控区域；
其中，施工区域分别与除尘区域以及主体区域连通，机器人手臂1的至少一部分伸入施工区域；主体区域和换刀区域可操作地连通；悬臂触控屏安装在施工区域的框架12的外侧。
进一步，换刀区域与施工区域分离式设计方案，方便工人对于打磨耗材的更换，同时有效降低了更换耗材时所受粉尘污染的影响。
以上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。
本发明在上述基础上还具有如下实施方式：
本发明的进一步实施例中，框架12位于打磨施工区域处设有一用于开启打磨施工区域的L型滑动门121以及一固定L型滑动门121的安全门锁122，框架12的顶部设有顶部送风口。
进一步，本装置为全封闭设计，房体前开门采用L型滑动门121滑动对开方案，方便大尺寸碳纤维坩埚预制件的上、下料作业；前开门中间位置及打磨房两前侧面位置均采用透明视窗结构，方便打磨作业流程的检测。
进一步，采用顶部送风及多方位除尘管道6设计方案配合外部大功率除尘***，保证碳纤维工件打磨时产生的粉尘及时消除。
本发明的进一步实施例中，除尘区域内还设有粉尘检测仪，粉尘检测仪设于集尘箱体4的上方。
进一步，粉尘检测仪具备碳纤维粉尘检测及报警功能，能够实时监测打磨房内碳纤维粉尘浓度。
本发明的进一步实施例中，除尘管道6包括：一端连接除尘区域、另一端经过主体区域与外部空间连接的第一管路以及一端连接主体区域、另一端与第一管路的中部连接的第二管路，第二管路设于主体区域内。
图6是本发明的坩埚预制件智能打磨***的使用方法的示意图，参见图1至图6所示，示出较佳实施例的一种坩埚预制件智能打磨***的组合产线，其中，使用两个上述坩埚预制件智能打磨***，该组合产线包括：用于放置待加工的预制工件的坩埚预制件放置区域、对工件的一面进行加工的一序打磨区域、翻转工件的半成品中转区域、对工件的另一面进行加工的二序打磨区域以及摆放成品的成品放置区域；其中，一序打磨区域包括一智能打磨装置；二序打磨区域包括另一坩埚预制件智能打磨***；一序打磨区域设于坩埚预制件放置区域和半成品中转区域之间，二序打磨区域设于半成品中转区域和成品放置区域之间。
一种坩埚预制件智能打磨***的组合产线的使用方法，其中，使用上述的坩埚预制件智能打磨***的组合产线，使用方法包括：
步骤S1：打磨作业开始前，先开启外部除尘设备，通过除尘管道6和集尘箱体4除尘；
步骤S2：工人用天车将预制工件从坩埚预制件放置区域上料至一序打磨区域对应的工件夹持装置3上，夹紧工件；
步骤S3：操作机器人手臂1于换刀单元2内更换合适的打磨耗材并安装万向探头，机器人手臂1回到施工区域，万向探头对工件夹持装置3上的工件进行测量；
步骤S4：机器人手臂1驱动打磨耗材配合万向探头对工件的中心位置进行校核；
步骤S5：机器人手臂1更换打磨耗材，对工件外表面进行打磨；
步骤S6：使用万向探头再次测量打磨后的工件的尺寸数据；
步骤S7：工人操作天车将工件吊出至半成品中转区进行翻转；
步骤S8：翻转后，用天车将工件吊至二序打磨区域，再次重复上述夹紧、扫描、校核、打磨以及再测量的工序
步骤S9：取出工件，工人将工件置于成品放置区域。
具体地讲，在本***的生产线包括：工件放置区和打磨***工作区，如图4所示，工件放置区按照作业流程划分包括：坩埚预制件放置区、半成品中转区和成品放置区；
进一步，打磨***作业区可以包括两套本***，按照先后工序分为上述的一序打磨区域和二序打磨区域；
更进一步，打磨***作业区也可以是一套本***，按照打磨工件正反面的次序分为一序打磨和二序打磨。
在一种优选的实施例中，步骤S2中夹紧工件的具体过程包括：打开L型滑动门121，工人依据触控屏上显示的X、Y方向数据调整调节手轮34，直到将工件轮廓中心与转台中心调整重合为止，最后拧紧并锁死调节手轮34；关闭L型滑动门121，按下悬臂触控屏启动键，开启下一步。
以上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 (10)
1.一种碳纤维坩埚智能打磨***，其特征在于，包括：
机器人手臂，所述机器人手臂的前端设有一力控浮动磨机；
换刀单元，所述换刀单元设于所述机器人手臂一侧，所述换刀单元包括：若干打磨耗材和万向探头，所述打磨耗材为金刚石磨头或磨盘，所述力控浮动磨机可操作地于所述换刀单元内装夹或放置所述打磨耗材，所述万向探头可操作地安装在所述机器人手臂的前端；
工件夹持***，所述工件夹持***水平设置，所述工件夹持***能够以其中轴线为轴转动。
2.根据权利要求1中所述的碳纤维坩埚智能打磨***，其特征在于，还包括：
集尘箱体，所述集尘箱体设于所述工件夹持***的一侧；
除尘管道，所述除尘管道连接所述集尘箱体至外部空间
顶部送风扇，所述顶部送风扇设于所述工件夹持***的上方；
机器人底座，所述机器人手臂安装在所述机器人底座上；
公共连接底座，所述机器人底座和所述工件夹持***均固定设置于所述公共连接底座上。
3.根据权利要求2中所述的碳纤维坩埚智能打磨***，其特征在于，所述工件夹持***包括：用于装夹工件的工件卡爪、至少一部分能够以自身轴线为轴转动的工件转台、连接在所述工件转台上的工件转盘以及用于调节工件卡爪的调节手轮，所述工件转盘水平设置，所述工件卡爪设于所述工件转盘上，所述工件卡爪包括四爪头，每一所述爪头均于所述工件卡盘上具有行程，所述工件转台固定设置于所述公共连接底座上，所述调节手轮设于所述工件转盘上。
4.根据权利要求1中所述的碳纤维坩埚智能打磨***，其特征在于，还包括：
悬臂触控***，所述悬臂触控***分别至少与所述机器人手臂、所述工件夹持***以及所述换刀单元电信号连接；
控制***柜，所述控制***柜分别至少与所述机器人手臂、所述工件夹持***以及所述换刀单元电信号连接，所述悬臂触控***和所述控制***柜形成双路控制。
5.根据权利要求4中所述的碳纤维坩埚智能打磨***，其特征在于，还包括：
框架，所述框架内至少形成用于打磨的施工区域、用于放置机器人手臂主体的主体区域、用于换刀的换刀区域、用于除尘的除尘区域以及用于放置***控制柜的电控区域；
其中，所述施工区域分别与所述除尘区域以及所述主体区域连通，所述机器人手臂的至少一部分伸入所述施工区域；所述主体区域和所述换刀区域可操作地连通；所述悬臂触控屏安装在所述施工区域的框架的外侧。
6.根据权利要求5中所述的碳纤维坩埚智能打磨***，其特征在于，所述框架位于所述打磨施工区域处设有一用于开启打磨施工区域的L型滑动门以及一固定L型滑动门的安全门锁，所述框架的顶部设有顶部送风口。
7.根据权利要求6中所述的碳纤维坩埚智能打磨***，其特征在于，所述除尘区域内还设有粉尘检测仪，所述粉尘检测仪设于所述集尘箱体的上方。
8.根据权利要求5中所述的碳纤维坩埚智能打磨***，其特征在于，所述除尘管道包括：一端连接所述除尘区域、另一端经过主体区域与外部空间连接的第一管路以及一端连接所述主体区域、另一端与所述第一管路的中部连接的第二管路，所述第二管路设于所述主体区域内。
9.一种碳纤维坩埚智能打磨***的组合产线，其特征在于，使用两个上述权利要求1至9中任一所述碳纤维坩埚智能打磨***，所述组合产线包括：用于放置待加工预制件的预制件放置区域、对工件的一面进行加工的一序打磨区域、翻转工件的半成品中转区域、对工件的另一面进行加工的二序打磨区域以及摆放成品的成品放置区域；其中，所述一序打磨区域包括一所述碳纤维坩埚智能打磨***；所述二序打磨区域包括另一所述碳纤维坩埚智能打磨***；所述一序打磨区域设于所述预制件放置区域和所述半成品中转区域之间，所述二序打磨区域设于所述半成品中转区域和所述成品放置区域之间。
10.一种智能打磨***的组合产线的使用方法，其特征在于，使用上述权利要求9中的所述坩埚预制件智能打磨***的组合产线，所述使用方法包括：
步骤S1：打磨作业开始前，先开启外部除尘设备，通过所述除尘管道和所述集尘箱体除尘；
步骤S2：工人用天车将预制工件从所述坩埚预制件放置区域上料至一序打磨区域对应的工件夹持装置上，夹紧工件；
步骤S3：操作所述机器人手臂于所述换刀单元内更换合适的打磨耗材并安装所述万向探头，所述机器人手臂回到所述施工区域，所述万向探头对所述工件夹持装置上的工件进行测量；
步骤S4：所述机器人手臂驱动所述打磨耗材配合所述万向探头对工件的中心位置进行校核；
步骤S5：机器人手臂更换所述打磨耗材，对工件外表面进行打磨；
步骤S6：使用所述万向探头再次测量打磨后的工件的尺寸数据；
步骤S7：工人操作天车将工件吊出至半成品中转区进行翻转；
步骤S8：翻转后，用天车将工件吊至二序打磨区域，再次重复上述夹紧、扫描、校核、打磨以及再测量的工序
步骤S9：取出工件，工人将工件置于成品放置区域。
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