[發明專利]一種自由曲面機器人打磨系統

有效

• 申請號: 201410123106.0
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103878666A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 王健;劉漫賢
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: B24B27/00
• 分類號: B24B27/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及工業機器人技術領域，尤其涉及一種自由曲面機器人打磨系統。

背景技術

目前自由曲面的零件打磨拋光基本都是由人工手持作業工具靠經驗來完成，這很難保證自由曲面零件的形位精度、表面微觀物理屬性，且制造成本較高，制約了成型模具加工技術的發展；尤其是目前的人工作業難以保證質量的一致性及加工效率，據統計精整加工占整個模具制造工時的37～42%左右，繁重的作業任務及低效率使得某些裝備的研制周期受到嚴重的影響。因此，自由曲面的打磨加工是模具生產、制造中的薄弱環節，成為制約模具制造業發展的瓶頸。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明提出了一種自由曲面機器人打磨系統，本發明由固定在工業機器人末端的氣動主軸夾持打磨工具，通過氣動主軸的氣動柔順力控制功能使打磨工具始終壓緊被加工表面，且壓力大小保持恒定，同時工業機器人根據規劃路徑調整位姿，使打磨壓力在被加工表面的法線方向上，通過氣動主軸的氣動馬達使打磨工具高速轉動，再由工業機器人帶動打磨工具按照規劃路徑對零件進行打磨。本發明可以有效地保證自由曲面打磨的精度和質量一致性，并提高了生產效率，降低工人的勞動強度。

本發明提出的一種自由曲面機器人打磨系統包括：工作臺、工業機器人、機器人控制柜、打磨工具、氣動主軸、連接件、氣動控制柜和系統控制柜，其中：

所述工作臺用于固定待加工零件；

所述氣動主軸通過連接件固定在工業機器人的末端法蘭上；

所述打磨工具夾持在所述氣動主軸的底部，用于隨工業機器人一起按照控制指令執行指定運動軌跡，對固定在工作臺上的待加工零件的表面進行打磨或拋光；

氣動控制柜利用氣動回路來對所述氣動主軸進行控制；

所述系統控制柜用于進行機器人運動學與動力學的離線解算，同時實現氣動回路控制，以及與機器人控制柜進行通訊；

所述機器人控制柜用于控制工業機器人的運動，使工業機器人末端的打磨工具按照規劃軌跡運動。

本發明的有益效果包括：(1)氣動主軸具備柔順力控制功能，能保證打磨過程中打磨工具與被加工表面的壓力大小始終保持恒定，同時可以起到砂輪磨損自動補償作用，適用于復雜曲面的打磨拋光；(2)通過機器人位姿的實時調整使被加工表面壓力始終保持在被加工表面的法線方向上；(3)可根據不同的工藝要求、材料屬性選擇相應的打磨工具；(4)工業機器人根據路徑生成軟件生成的打磨路徑，帶動打磨工具對待加工零件的自由曲面進行打磨或拋光，生產效率和打磨精度明顯高于機器人示教打磨；（5）由路徑生成軟件生成的打磨路徑與數控加工路徑相正交，有效提高打磨質量。

附圖說明

圖1為根據本發明一實施例的打磨系統結構示意圖。

圖2為根據本發明一實施例的連接件結構示意圖。

圖3為根據本發明一實施例的打磨工具結構示意圖。

圖4為根據本發明一實施例的氣動主軸的內部結構圖。

圖5為根據本發明一實施例的氣動回路示意圖。

圖6為根據本發明一實施例的打磨流程圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

本發明提出了一種自由曲面機器人打磨系統，圖1為根據本發明一實施例的打磨系統結構示意圖，如圖1所示，所述打磨系統包括工作臺10、工業機器人3、機器人控制柜2、打磨工具6、氣動主軸5、連接件4、氣動控制柜7和系統控制柜1，其中：

所述工作臺10用于固定待加工零件8，在本發明一實施例中，所述待加工零件8通過固定部件9固定在所述工作臺10上。在本發明的另一實施例中，所述工作臺10的底部安裝有減振部件11，比如減振墊鐵，具備減振功能；

所述氣動主軸5通過連接件4固定在工業機器人3的末端法蘭上，根據本發明一實施例的連接件4的結構示意圖如圖2所示；

所述打磨工具6夾持在所述氣動主軸5的底部，比如由所述氣動主軸5底部的三爪卡盤式夾頭夾持，用于隨工業機器人3一起按照控制指令執行指定運動軌跡，對固定在工作臺10上的待加工零件8的表面進行打磨或拋光。如圖3所示，所述打磨工具6包括打磨介質6-2及配套的打磨夾具6-1，其中，所述打磨介質6-2可以是凹砂輪、蝶形砂輪、千葉輪或樹脂砂輪等打磨介質，在實際應用中，可根據不同的工藝要求、材料屬性進行打磨介質6-2和配套的打磨夾具6-1的選擇；