一種基于力補償?shù)姆菆A零件去毛刺機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于力補償?shù)姆菆A零件去毛刺機器人，屬于液壓傳動檢測技術(shù)領(lǐng)域。該機器人包括機架、工件裝夾工裝以及控制電路，機架上安裝垂向移動安裝板，導(dǎo)向立柱與垂向移動安裝板構(gòu)成垂向移動副，垂向移動安裝板上安置水平移動安裝板，控制電路的軌跡控制輸出端分別接Y軸和X軸伺服運動裝置的受控端；水平移動安裝板上安置可伸縮磨頭以及補償軸運動裝置，磨頭的伸縮方向朝工件裝夾工裝方向且與水平移動安裝板的移動方向垂直；補償軸運動裝置包括伺服電缸，伺服電缸的伸出端與彈簧導(dǎo)桿同軸，安裝座的兩側(cè)分別裝有前彈簧和后彈簧，前彈簧的前端裝有預(yù)緊件，后彈簧與伺服電缸的伸出端銜接；拉壓力傳感器的信號輸出端通過控制電路接伺服電缸的受控端。
【專利說明】
一種基于力補償?shù)姆菆A零件去毛刺機器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種自動去毛刺設(shè)備，尤其是一種基于力補償?shù)姆菆A零件去毛刺機器人，屬于機械加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]機械零件上的毛刺、凸起不僅導(dǎo)致形狀誤差、影響零件表面質(zhì)量，而且給零件的后續(xù)加工、裝配帶來麻煩。所以及時去除毛刺是機械制造過程中的重要工序。
[0003]長期以來，擺線液壓馬達(dá)殼體的去毛刺工作由人工完成，先由工人從堆放擺線液壓馬達(dá)殼體的小推車上搬到操作臺上，再用銼刀在擺線液壓馬達(dá)殼體的主法蘭面和油口面的輪廓邊緣輕挫去掉毛刺，然后再放回運輸小推車上。迄今為止，人工去毛刺的效率與質(zhì)量始終難以兼顧，并且勞作強度較大，效果不穩(wěn)定。
[0004]為了改變這一落后狀況，有些地方已采用機械自動去毛刺。對于具有兩面非圓輪廓的擺線液壓馬達(dá)殼體而言，機械去毛刺需要刀具沿輪廓軌跡切削一周，可以采用X-Y數(shù)控平臺，通過兩軸位置插補運動完成。并且，擺線液壓馬達(dá)殼體為鑄件毛坯，不同廠家提供的毛坯質(zhì)量不盡相同，實踐中由于毛坯制造誤差，只是開環(huán)走輪廓軌跡并不能保證去毛刺的質(zhì)量，難以實現(xiàn)均勻去毛刺的效果。
[0005]檢索可知，已有去毛刺專利文獻(xiàn)公開的技術(shù)方案基本是采用刀具旋轉(zhuǎn)的方式去除軸類零件端面毛刺，或是采用線性進(jìn)給方式去除板材棱邊毛刺。例如，公開號為CN103084947A的中國專利文獻(xiàn)記載了一種涉及軸類零件外圓去毛刺機床，可以同時去除多個被加工零件環(huán)槽、直槽及斜槽處的毛刺;又如，公開號為CN103029017A的中國專利文獻(xiàn)公開一種機器人去毛刺機，包括上料滾道、去毛刺裝置、機器人、機械手夾持裝置、下料滾道、機體及支架和防護(hù)，可實現(xiàn)汽車發(fā)動機零件表面及內(nèi)孔大批量柔性化去毛刺，這些技術(shù)方案沒有切削力控制，均不適用于擺線液壓馬達(dá)殼體這種非圓零件均勻去毛刺及倒鈍加工。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的首要目的在于:針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提出一種基于力補償?shù)姆菆A零件去毛刺機器人，從而通過控制切削力實現(xiàn)自動控制均勻去毛刺，保證去毛刺質(zhì)量。
[0007]本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于:提出一種可以連續(xù)去毛刺的基于力補償?shù)姆菆A零件去毛刺機器人，從而顯著提高工作效率。
[0008]為了達(dá)到首要目的，本發(fā)明基于力補償?shù)姆菆A零件去毛刺機器人基本技術(shù)方案為:包括具有導(dǎo)向立柱的機架、安置在機架上的工件裝夾工裝以及控制電路，所述機架上安裝Y軸伺服運動裝置驅(qū)動的垂向移動安裝板，所述導(dǎo)向立柱與垂向移動安裝板構(gòu)成垂向移動副，所述垂向移動安裝板上安置X軸伺服運動裝置驅(qū)動的水平移動安裝板，所述控制電路的軌跡控制輸出端分別接Y軸伺服運動裝置和X軸伺服運動裝置的受控端;其特征在于:所述水平移動安裝板上安置通過滑動座板與之構(gòu)成水平移動副的可伸縮磨頭以及補償軸運動裝置，所述磨頭的伸縮方向朝工件裝夾工裝方向且與所述水平移動安裝板的移動方向垂直;所述補償軸運動裝置包括安置在水平移動安裝板上的伺服電缸，所述伺服電缸的伸出端與通過安裝座滑動支撐在滑動座板上的彈簧導(dǎo)桿同軸，所述安裝座的兩側(cè)分別裝有套在彈簧導(dǎo)桿上的前彈簧和后彈簧，所述前彈簧的前端裝有預(yù)緊件，所述后彈簧通過拉壓力傳感器與伺服電缸的伸出端銜接;所述拉壓力傳感器的信號輸出端通過控制電路接伺服電缸的受控端。
[0009]工作前，通過預(yù)緊件調(diào)節(jié)前彈簧與后彈簧的壓縮量相互平衡，此后當(dāng)電缸前推時后彈簧壓縮量增大，拉壓力傳感器所受壓力增大；回拉時前彈簧壓縮量增大，拉壓力傳感器所受壓力減小。工作時，Y軸伺服運動裝置和X軸伺服運動裝置受控驅(qū)使磨頭做復(fù)合運動，按預(yù)定輪廓軌跡進(jìn)行去毛刺切削。同時，對由于毛坯誤差、安裝誤差等引起的加工偏差進(jìn)行補償，若磨頭切削的棱邊倒角比預(yù)設(shè)的倒角大，則拉壓力傳感器反饋到控制電路的軸向切削力將大于預(yù)定切削力，于是控制電路將控制電缸輸出端縮回而將磨頭相應(yīng)回拉;反之，則將磨頭相應(yīng)推出，從而實現(xiàn)均勻去毛刺切削，保證去毛刺質(zhì)量。并且補償軸運動裝置中的雙彈簧結(jié)構(gòu)還可緩解去毛刺過程中因未知環(huán)境發(fā)生的碰撞，避免傳感器所測數(shù)據(jù)跳變而控制系統(tǒng)反映不及，起到緩沖保護(hù)作用。
[0010]為了達(dá)到進(jìn)一步的目的，本發(fā)明的工件裝夾工裝由安置在垂向軸分度盤上的對稱工裝構(gòu)成，所述對稱工裝包括與垂向軸垂直的水平心軸，所述心軸位于垂向軸的兩側(cè)分別具有對稱的工件裝夾位置。因此，當(dāng)一個工件裝夾位置上的工件在去毛刺時，另一工件裝夾位置可以卸下已去毛刺的工件，換上未去毛刺的工件，之后轉(zhuǎn)位180°，即可實現(xiàn)無裝夾時間間隔的連續(xù)去毛刺加工，使工作效率明顯提高。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是本發(fā)明一個實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是圖1實施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2(A)是圖2的A處局部放大圖。
[0014]圖2(B)是圖3的B處局部放大圖。
[0015]圖3是圖1實施例的Y軸伺服運動裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4是圖1實施例的X軸伺服運動裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖5是圖1實施例的補償軸運動裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖6是圖1實施例R軸旋轉(zhuǎn)裝置和對稱工裝的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖7是圖1實施例R軸旋轉(zhuǎn)裝置和對稱工裝的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖8是圖1實施例的電控系統(tǒng)組成方框圖。
【具體實施方式】
[0021]下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。
[0022]本發(fā)明基于力補償?shù)姆菆A零件去毛刺機器人基本構(gòu)成參見圖1、圖2，機架I中部的基板2上通過固定導(dǎo)向架4安裝四根導(dǎo)向立柱，該機架I的基板2還裝有位于固定導(dǎo)向架4 一側(cè)作為工件裝夾工裝的對稱工裝11，以及Y軸伺服運動裝置5驅(qū)動的垂向移動安裝板6，導(dǎo)向立柱穿過垂向移動安裝板6，與之構(gòu)成垂向移動副。垂向移動安裝板6上安置X軸伺服運動裝置7驅(qū)動的水平移動安裝板8。水平移動安裝板8上安置通過滑動座板5-7與之構(gòu)成水平移動副的可伸縮磨頭組件5-9以及補償軸運動裝置9，磨頭組件5-9的伸縮方向朝工件裝夾工裝11方向且與水平移動安裝板8的移動方向垂直。補償軸運動裝置9包括安置在水平移動安裝板8上的伺服電缸5-3，該伺服電缸5-3的伸出端與通過安裝座24滑動支撐在滑動座板5-7上的彈簧導(dǎo)桿20同軸，安裝座24的兩側(cè)分別裝有套在彈簧導(dǎo)桿20上的前彈簧19和后彈簧21，前彈簧19的前端裝有螺母預(yù)緊件，后彈簧21通過拉壓力傳感器5-5與伺服電缸5-3的伸出端銜接(參見圖5)。機架I下部安置控制電路，該控制電路的軌跡控制輸出端分別接作為Y軸伺服運動裝置5和X軸伺服運動裝置7的Y軸伺服電缸和X軸伺服電缸的受控端，拉壓力傳感器5-5的信號輸出端通過控制電路接伺服電缸的受控端。
[0023]具體而言，如圖1、圖2所示，本實施例的非圓零件去毛刺機器人包括:機架1、基板
2、臺面防塵罩3、固定導(dǎo)柱架4、Y軸伺服運動裝置5、垂向移動安裝板6、X軸伺服運動裝置7、水平移動安裝板8、補償軸運動裝置9、垂向軸分度盤(又稱R軸旋轉(zhuǎn)裝置)10、對稱工裝11 ο其中，機架I頂部與基板2底部相連，基板2作為一個安裝平臺，其頂部與臺面防塵罩3、固定導(dǎo)柱架4、R軸旋轉(zhuǎn)裝置10相連，其底部與Y軸伺服運動裝置5相連，Y軸伺服運動裝置5頂部與垂向移動安裝板6相連，垂向移動安裝板6頂部安裝X軸伺服運動裝置7，同時垂向移動安裝板6與光軸導(dǎo)柱15構(gòu)成移動副實現(xiàn)Y軸導(dǎo)向，X軸伺服運動裝置7與水平移動安裝板8相連，水平移動安裝板8的頂部安裝補償軸運動裝置9，而對稱工裝11的底部與R軸旋轉(zhuǎn)裝置10頂部相連。
[0024]機架I為焊接式結(jié)構(gòu)，直接與基板2通過螺栓進(jìn)行連接。整個機架上的運動裝置均以基板2為平臺進(jìn)行安裝，故只需對基板2進(jìn)行機加工即可，減小了機架的加工難度。
[0025]臺面防塵罩3的底部與基板2的頂部相連，主要由鋁型材搭建，其兩側(cè)小拉門、頂部、后面均嵌入安裝透明亞克力板，前面留空方便工人安裝、拆卸被加工件，并在前面另行安裝方便迅速開關(guān)的拉門，防止外部灰塵進(jìn)入與內(nèi)部加工飛肩，為工業(yè)吸塵器構(gòu)成一個吸塵空間。
[0026]固定導(dǎo)柱架4與基板2相連，主要包括:立柱12、加固連桿13、導(dǎo)柱頂部連接板14、光軸導(dǎo)柱15、調(diào)整墊片16、鎖緊螺母18。如圖2(B)所示，其中立柱12通過方鋼和鋼板焊接后加工而成，與基板2通過螺釘直接相連，光軸導(dǎo)柱15是由40Cr熱處理、精加工后的精制軸，通過基板2上精加工的孔定位，并在基板2底部用鎖緊螺母18進(jìn)行鎖緊，精制軸的頂部同樣通過導(dǎo)柱頂部連接板14和鎖緊螺母18固定安裝，并可通過微調(diào)調(diào)整墊片16保證四根精制軸安裝的平行度。
[0027]如圖3所示，Y軸伺服運動裝置5包括:伺服電機3-1、電缸3-2、墊鐵3_3、浮動接頭3_4，該運動裝置5通過墊鐵3-3與基板2上的定位孔配合，由螺栓直接與基板2相連，并通過浮動接頭3_4與垂向移動安裝板6相連。浮動接頭3-4可適應(yīng)加工過程中的重;L.、偏移，防止Y軸伺服運動裝置5卡住。
[0028]如圖4所示，垂向移動安裝板6和X軸伺服運動裝置7的具體結(jié)構(gòu)為:垂向移動安裝板6的底部與Y軸伺服運動裝置5中的浮動接頭3-4相連，其頂部安裝的X軸伺服運動裝置7采用絲杠螺母傳動機構(gòu)，主要包括伺服電機4-7、電機傳動座4-8、彈性聯(lián)軸器4-9、絲杠支撐座固定側(cè)4-10、絲杠4-11、螺母4-12、螺母座4-13、絲杠支撐座支撐側(cè)4-1LX軸運動采用雙導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)向，導(dǎo)軌墊鐵4-3與垂向移動安裝板6的頂部相連，導(dǎo)軌4-4上的滑塊4-5與螺母座4-13等高，同時和水平移動安裝板相連。自潤滑軸承4-2作為導(dǎo)向套，通過法蘭方式與垂向移動安裝板6相連，與光軸導(dǎo)柱形成移動副起導(dǎo)向作用。
[0029]如圖5所示，水平移動安裝板6和補償軸運動裝置9的具體結(jié)構(gòu)為:水平移動安裝板8的底部與X軸伺服運動裝置7的螺母座、滑塊相連，其頂部安裝補償軸運動裝置9。補償軸運動裝置9采用電缸軸驅(qū)動，電缸座5-4的底部與水平移動安裝板8的頂部相連，其上安裝伺服電缸5-3，該電缸5-3的伸出端通過螺紋連接件與拉壓力傳感器5-5的一端相連，拉壓力傳感器5-5的另一端與彈簧裝置5-6相連。彈簧裝置5-6的構(gòu)成如圖2(A)所示，為對稱安裝的雙彈簧結(jié)構(gòu)，彈簧安裝座24的底部與滑動座板5-7的頂部相連，彈簧安裝座24與銅套23過盈配合，彈簧導(dǎo)桿20與伺服電缸5-3的伸出端同軸，且該導(dǎo)桿20中間為光軸，兩端螺紋分與拉壓力傳感器5-5和鎖緊螺母25相連，可通過鎖緊螺母調(diào)整彈簧的預(yù)緊量，靜止時前彈簧19與后彈簧21壓縮量相同，伺服電缸5-3往前推時后彈簧21壓縮量增大，拉壓力傳感器5-5所受壓力增大，伺服電缸5-3往回拉時前彈簧19壓縮量增大，拉壓力傳感器5-5所受壓力減小。該雙彈簧結(jié)構(gòu)可緩解去毛刺過程中因未知環(huán)境發(fā)生的碰撞，保護(hù)傳感器5-5，避免了其所測數(shù)據(jù)發(fā)生跳變而導(dǎo)致控制系統(tǒng)跟蹤不及。磨頭組件5-9的底部與滑動座板5-7的頂部相連，滑動座板5-7的底部與雙導(dǎo)軌5-8上的滑塊相連，磨頭電機軸與伺服電缸5-3伸出端同軸，喇機罩5-10由緊定螺釘安裝與磨頭組件5-9上，可防止飛肩，配重塊5-11直接與水平移動安裝板8通過螺紋連接固定，平衡補償軸的重心分配，并在一定程度阻止飛肩進(jìn)入X軸。
[0030]如圖6、圖7所示，R軸運動裝置和對稱工裝11的具體結(jié)構(gòu)為，R軸運動裝置實質(zhì)為可四等分的氣動分度盤10，俯視圖順時針旋轉(zhuǎn)。氣動分度盤10與基板2固連，其頂面與過度安裝板6-2的底部相連，過度安裝板6-2的頂部與對稱工裝11相連，對稱工裝11的主體包括左側(cè)板6-6、立板6-7、底板6-8、右側(cè)板6-9，均采用螺紋連接，立板6-7上裝配一根對稱加工的心軸6-11、兩根削邊銷6-10，兩個擺線液壓馬達(dá)殼體件采用一面兩銷的安裝方式對稱裝在工裝上，端部用開口墊片和螺母鎖緊。Z形隔板6-3通過螺釘緊固在立板6-7上，可防止飛肩傷害到操作工。加工過程中，氣動分度盤10帶動工裝旋轉(zhuǎn)一個90°，即可換一個面加工，以滿足擺線液壓馬達(dá)殼體非圓輪廓的連續(xù)去毛刺加工。
[0031]如圖8所示，電控系統(tǒng)的控制電路基于歐姆龍PLC搭建，可控終端觸摸屏作為上位機，下位機主要包括PLC主體CPU以及數(shù)字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊以及運動控制模塊。其中顯示屏實時顯示XY跟蹤的軌跡及切削力等，并在調(diào)試時給技術(shù)人員提供操作端口；X軸和Y軸由運動模塊控制進(jìn)行插補運動來跟蹤被試件的輪廓軌跡;補償軸由模擬量控制實現(xiàn)力閉環(huán)結(jié)構(gòu)，R軸的控制由數(shù)字量輸出模塊控制氣動電磁閥來實現(xiàn)，另有若干開關(guān)?目號輸入等。
[0032]本實施例的非圓零件去毛刺機器人在運行過程中，當(dāng)將第一個擺線液壓馬達(dá)殼體裝到對稱工裝后，R軸旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)180°達(dá)到第一個擺線液壓馬達(dá)殼體的主法蘭面加工位，X軸伺服運動裝置、Y軸伺服運動裝置聯(lián)動進(jìn)刀完畢后，補償軸運動裝置開始推動其磨頭向法蘭面理想加工位置運動，然后X軸、Y軸開始按照擺線液壓馬達(dá)殼體的理想輪廓軌跡進(jìn)行去毛刺，同時補償軸根據(jù)拉壓力傳感器反饋的軸向切削力信號進(jìn)行PID力閉環(huán)控制，對擺線液壓馬達(dá)殼體的毛坯誤差、機構(gòu)的安裝誤差等引起的加工偏差進(jìn)行補償，若磨頭切削的棱邊倒角比預(yù)設(shè)的倒角要大，則此時拉壓力傳感器采集的軸向切削力比期望切削力要大，電缸將磨頭相應(yīng)拉回，若磨頭切削的棱邊倒角比預(yù)設(shè)的倒角要小甚至切削不到時，電缸將磨頭相應(yīng)推出，以此實現(xiàn)均勻去毛刺切削的目標(biāo)。在加工第一個擺線液壓馬達(dá)殼體的主法蘭面時可安裝第二個擺線液壓馬達(dá)殼體，然后在第一個擺線液壓馬達(dá)殼體的主法蘭面加工完畢后，補償軸運動裝置退回原點，R軸旋轉(zhuǎn)90°，補償軸、X軸、Y軸開始聯(lián)動進(jìn)刀并在力閉環(huán)控制下加工第一個擺線液壓馬達(dá)殼體的油口面，該面去毛刺完成后，補償軸退回，R軸旋轉(zhuǎn)90°，然后開始加工第二個擺線液壓馬達(dá)殼體的主法蘭面，同時操作工可拆下第一個擺線液壓馬達(dá)殼體，并安裝下一個擺線液壓馬達(dá)殼體，實現(xiàn)擺線液壓馬達(dá)主法蘭面和油口面輪廓連續(xù)、均勻去毛刺加工?？傊谳喞壽E跟蹤的基礎(chǔ)上，采用力反饋，結(jié)合常規(guī)PID控制軸向切削力即可實現(xiàn)液壓馬達(dá)主法蘭面和油口面輪廓連續(xù)、均勻去毛刺加工，操作工只需要上下工件，啟停開關(guān)即可，加工效率顯著提高，連續(xù)加工一個擺線液壓馬達(dá)殼體的法蘭面和油口面只需約50秒。
【主權(quán)項】
1.一種基于力補償?shù)姆菆A零件去毛刺機器人，包括具有導(dǎo)向立柱的機架、安置在機架上的工件裝夾工裝以及控制電路，所述機架上安裝Y軸伺服運動裝置驅(qū)動的垂向移動安裝板，所述導(dǎo)向立柱與垂向移動安裝板構(gòu)成垂向移動副，所述垂向移動安裝板上安置X軸伺服運動裝置驅(qū)動的水平移動安裝板，所述控制電路的軌跡控制輸出端分別接Y軸伺服運動裝置和X軸伺服運動裝置的受控端;其特征在于:所述水平移動安裝板上安置通過滑動座板與之構(gòu)成水平移動副的可伸縮磨頭以及補償軸運動裝置，所述磨頭的伸縮方向朝工件裝夾工裝方向且與所述水平移動安裝板的移動方向垂直;所述補償軸運動裝置包括安置在水平移動安裝板上的伺服電缸，所述伺服電缸的伸出端與通過安裝座滑動支撐在滑動座板上的彈簧導(dǎo)桿同軸，所述安裝座的兩側(cè)分別裝有套在彈簧導(dǎo)桿上的前彈簧和后彈簧，所述前彈簧的前端裝有預(yù)緊件，所述后彈簧通過拉壓力傳感器與伺服電缸的伸出端銜接;所述拉壓力傳感器的信號輸出端通過控制電路接伺服電缸的受控端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于力補償?shù)姆菆A零件去毛刺機器人，其特征在于:所述工件裝夾工裝由安置在垂向軸分度盤上的對稱工裝構(gòu)成，所述對稱工裝包括與垂向軸垂直的水平心軸，所述心軸位于垂向軸的兩側(cè)分別具有對稱的工件裝夾位置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于力補償?shù)姆菆A零件去毛刺機器人，其特征在于:所述機架中部的基板上通過固定導(dǎo)向架安裝導(dǎo)向立柱，所述導(dǎo)向立柱穿過垂向移動安裝板與之構(gòu)成垂向移動副。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于力補償?shù)姆菆A零件去毛刺機器人，其特征在于:所述Y軸伺服運動裝置通過墊鐵與基板借助緊固件連接，并通過浮動接頭與垂向移動安裝板相連。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于力補償?shù)姆菆A零件去毛刺機器人，其特征在于:所述分度盤的頂面與過度安裝板的底部相連，所述過度安裝板的頂部與對稱工裝相連，所述對稱工裝的主體包括采用緊固件倆接的左側(cè)板、立板、底板、右側(cè)板，所述立板上裝配一根對稱加工的心軸。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于力補償?shù)姆菆A零件去毛刺機器人，其特征在于:所述立板上固定Z形隔板。
【文檔編號】B24B41/06GK105856014SQ201610384837
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月2日
【發(fā)明人】施光林, 張智敏, 楊麗華, 周峰, 翁愛光, 王志生
【申請人】鎮(zhèn)江大力液壓馬達(dá)股份有限公司