[发明专利]一种自由曲面机器人打磨系统

说明书

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，尤其涉及一种自由曲面机器人打磨系统。

背景技术

目前自由曲面的零件打磨抛光基本都是由人工手持作业工具靠经验来完成，这很难保证自由曲面零件的形位精度、表面微观物理属性，且制造成本较高，制约了成型模具加工技术的发展；尤其是目前的人工作业难以保证质量的一致性及加工效率，据统计精整加工占整个模具制造工时的37～42%左右，繁重的作业任务及低效率使得某些装备的研制周期受到严重的影响。因此，自由曲面的打磨加工是模具生产、制造中的薄弱环节，成为制约模具制造业发展的瓶颈。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种自由曲面机器人打磨系统，本发明由固定在工业机器人末端的气动主轴夹持打磨工具，通过气动主轴的气动柔顺力控制功能使打磨工具始终压紧被加工表面，且压力大小保持恒定，同时工业机器人根据规划路径调整位姿，使打磨压力在被加工表面的法线方向上，通过气动主轴的气动马达使打磨工具高速转动，再由工业机器人带动打磨工具按照规划路径对零件进行打磨。本发明可以有效地保证自由曲面打磨的精度和质量一致性，并提高了生产效率，降低工人的劳动强度。

本发明提出的一种自由曲面机器人打磨系统包括：工作台、工业机器人、机器人控制柜、打磨工具、气动主轴、连接件、气动控制柜和系统控制柜，其中：

所述工作台用于固定待加工零件；

所述气动主轴通过连接件固定在工业机器人的末端法兰上；

所述打磨工具夹持在所述气动主轴的底部，用于随工业机器人一起按照控制指令执行指定运动轨迹，对固定在工作台上的待加工零件的表面进行打磨或抛光；

气动控制柜利用气动回路来对所述气动主轴进行控制；

所述系统控制柜用于进行机器人运动学与动力学的离线解算，同时实现气动回路控制，以及与机器人控制柜进行通讯；

所述机器人控制柜用于控制工业机器人的运动，使工业机器人末端的打磨工具按照规划轨迹运动。

本发明的有益效果包括：(1)气动主轴具备柔顺力控制功能，能保证打磨过程中打磨工具与被加工表面的压力大小始终保持恒定，同时可以起到砂轮磨损自动补偿作用，适用于复杂曲面的打磨抛光；(2)通过机器人位姿的实时调整使被加工表面压力始终保持在被加工表面的法线方向上；(3)可根据不同的工艺要求、材料属性选择相应的打磨工具；(4)工业机器人根据路径生成软件生成的打磨路径，带动打磨工具对待加工零件的自由曲面进行打磨或抛光，生产效率和打磨精度明显高于机器人示教打磨；（5）由路径生成软件生成的打磨路径与数控加工路径相正交，有效提高打磨质量。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的打磨系统结构示意图。

图2为根据本发明一实施例的连接件结构示意图。

图3为根据本发明一实施例的打磨工具结构示意图。

图4为根据本发明一实施例的气动主轴的内部结构图。

图5为根据本发明一实施例的气动回路示意图。

图6为根据本发明一实施例的打磨流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提出了一种自由曲面机器人打磨系统，图1为根据本发明一实施例的打磨系统结构示意图，如图1所示，所述打磨系统包括工作台10、工业机器人3、机器人控制柜2、打磨工具6、气动主轴5、连接件4、气动控制柜7和系统控制柜1，其中：

所述工作台10用于固定待加工零件8，在本发明一实施例中，所述待加工零件8通过固定部件9固定在所述工作台10上。在本发明的另一实施例中，所述工作台10的底部安装有减振部件11，比如减振垫铁，具备减振功能；

所述气动主轴5通过连接件4固定在工业机器人3的末端法兰上，根据本发明一实施例的连接件4的结构示意图如图2所示；

所述打磨工具6夹持在所述气动主轴5的底部，比如由所述气动主轴5底部的三爪卡盘式夹头夹持，用于随工业机器人3一起按照控制指令执行指定运动轨迹，对固定在工作台10上的待加工零件8的表面进行打磨或抛光。如图3所示，所述打磨工具6包括打磨介质6-2及配套的打磨夹具6-1，其中，所述打磨介质6-2可以是凹砂轮、蝶形砂轮、千叶轮或树脂砂轮等打磨介质，在实际应用中，可根据不同的工艺要求、材料属性进行打磨介质6-2和配套的打磨夹具6-1的选择；