机器人自动打磨线

1、机器人 自动打磨线一、用途说明打磨机在我们实际工作中的用途很广，它有着体积小，重量轻、外型美观、 外出安装时携带方便、操作安全可靠，广泛用于各大、中、小型企业的生产制造领域中。 对诸多的大、中、小型工程的零件在加工过程和对零件最终的表面处理无不扮演着极其重 要的角色。如对各种规格型号的板料开割方孔、开割缺口及机架、护边、轴类等焊接后焊 缝的修磨，对金属、木材、混泥土、石材等诸多方面的切割和对零件表面粗磨和精抛等。 为提高工作效率、缩短制作周期，在时间上将得到了有效的保障。二、结构说明1、主要技术参数(1)打磨机名称：GWS6-100 (2)输入功率：670W (3)输出功率：340W (4)

2、无负载时转速： 11000 转/分。 (5)砂轮片允许最大直径： 1 00MM。 ( 6 )机体绝缘等级： E。(7)噪声分贝值：不得大于 102Db(A). (8)机身重量： 约 1.4KG。 2、主要结构( 1)启 停开关。( 2)辅助手把。( 3)转轴闭锁按扭。 ( 4)砂轮定位套。( 5)防护防罩、法兰、紧 定螺钉。( 6)砂轮托圈。( 7)护手片。( 8)砂轮夹紧螺母。 ( 9)后手把防护罩。三、相关 附件( 1)砂轮托圈松紧扳手。 (2)砂轮夹紧螺母锁定扳手。 (3)地拖线。(4)碳刷、端子。( 5)钻石锯片、打磨片、切割片。 ( 6)环形钢丝轮( 7)抛光片( 8)防护眼镜。(

3、9)口罩 (防尘护罩等) 。 ( 10)专用拆卸、仪表检测等工具。四、使用与保养1 、正确的使用方法( 1 )使用打磨机前请仔细检查保护罩、辅助手柄，必须完好无松动。( 2)装好砂轮片前注意是否出现有受潮现象和缺角等现象，并且安装必须牢靠无松动，严禁不用专用工具而用 其他外力工具敲打砂轮夹紧螺母。 ( 3)使用的电源插座必须装有漏电开关装置，并检查电 源线有无破损现象。 ( 4)打磨机在使用前必须要开机试转，看打磨片运行是否平稳正常， 检查对碳刷的磨损程度由专业人员适时更换，确认无误后方可正常使用。( 5)打磨机在操作时的磨切方向严禁对着周围的工作人员及一切易燃易爆危险物品，以免造成不必要的伤

4、 害。保持工作场地干净、整洁。正确使用，确保人身及财产安全。( 6)使用打磨机时要切记不可用力过猛，要徐徐均匀用力，以免发生打磨片撞碎的现象切割V 带，如出现打磨片卡阻现象，应立即将打磨机提起，以免烧坏打磨机或因打磨片破碎，造成不安全隐患。一、打磨任务简介1焊缝打磨在工程机械和容器类等设备上有很多零件要接焊在一起。例如图1就是两块平钢板从两面焊 接在一起，由人工对部分焊口进行打磨。还有挖掘机大臂上焊口要部分打磨， 汽车车门焊接 后要精密打磨和抛光。图1:平钢板间对焊、压力容器焊接、工程机械焊接件2、铸件表面打磨很多铸件的实际几何尺寸与设计值误差较大， 还有料口、冒口和合模线等，如几吨重的发电

5、机组转动叶轮等。要控制砂带机把这些多余部分打磨掉，使得铸件的几何尺寸尽可能接近其 CAD莫型的尺寸。图2:发动机叶轮等两种要打磨抛光铸件例子3、堆焊表面打磨一些密炼机转子等关键性零件的整个外表面要堆焊一层耐磨合金。在堆焊前要对外表面进行 打磨，去掉多余的铸钢，使其几何尺寸误差在一定范围内。 在堆焊后要对外表面进行打磨和 抛光，保证其几何尺寸误差和表面光洁度等满足设计要求。图6该零件内孔焊合金后需要打磨 图7该零件椭圆区域内的弧面及斜平面焊后需要打磨二、打磨要求及特点1、这类要打磨的工件都几吨重，要吊到打磨对应的工装上。这就要求打磨机器人不能影响 吊放工件操作。2、工件太重，所以必须采用高效砂带

6、机运动，对工件表面进行打磨。3、工件的整个外表面或至少两个面要打磨，需要带变位功能的精确定位工装。有些工装要 能带动工件精密转动，与砂带机一起数控联动才能完成打磨抛光。4、平面的打磨需要三维机器人就可以，而转轴类需要四轴和五轴机器人带动砂带机打磨面 可以转动和摆动、实时调整砂带机打磨面的法线方向使其与整打磨处工件曲面法线方向相 同。5、砂带机打磨轮及砂带宽度等的选择要精确，转动和摆动精度要高，保证适合所要求的打 磨面。6、通常轴类件的直径范围可大于 © 2000mm长度方向打磨范围可达 8000mn以上，所以机 器人的行程要大，刚性要好，运动速度要快，精度要高。7、有时要可换打磨工具

7、，如不同尺寸的砂带机和不同的打磨工件，检测工件等。&要能利用CAM和示教两种方法生产打磨程序。三、推荐方案简介随着要打磨抛光工件的差异，其打磨机器人方案和工装也不同。下面就是几个典型的方案：1三轴打磨机器人本方案是针对大型平板类件焊口的打磨抛光，为此计划采用如图8所示的一台悬臂式三轴机 器人，带动砂带机对焊口进行打磨抛光。整体设备包含：1三轴打磨机器人1台，2、桁架一套，3、角度位置检测传感器（测量对转台转动停止后所停止的角度）， 4、打磨砂带机1台套,5、控制系统1套，6、安全防护网和吸气排尘屑机构1套。图8:左图是三轴悬臂式打磨机器人处于停靠位置图，右图是打磨焊缝示意图。2、五轴五

8、联动机器人本方案是针对转子类件的打磨抛光，为此计划采用如图9所示的一台五轴机器人，带动砂带 机对毛坯件进行打磨和抛光。整体设备包含：5D机器人1台，桁架一套，重载卧式旋转平台1台套，打磨砂带机1台套，精密激光位置检测传感器1套，安全防护网和吹吸气自动排 尘屑机构1套。工作过程是机器人及砂带机处于安全停靠位置，毛坯件被人工吊放在重载卧式旋转平台上 面，重载卧式旋转平台尾部顶尖以一端轴心顶尖孔为基准把整个毛坯顶到理想位置。然后人工夹紧毛坯件，接着机器人将根据工序要求对所要加工面进行打磨。根据不同的打磨和抛光工序需要人工换上对应的砂带。完成打磨抛光后机器人运动到安全的停靠位置，人工吊走零 件。下面是

9、整套系统的各个主要部分介绍：图9:悬臂式五轴打磨机器人方案，通过砂带机的转动和摆动可以对任何曲面打磨抛光。在图10中砂带机以Z轴中心为轴转动和摆动。这样就能保证砂带机打磨面与要打磨曲面局 部法线矢量方向相同。重载卧式旋转平台上的转动轴叫 A轴，它带动工件转动。其中B轴是 砂带机以Z轴为轴心的转动轴，在土 180度范围内转动砂带面。C轴是摆动轴，带动砂带以 做俯仰升降运动。ABC三个轴都是由精密伺服电机（配19位绝对值式高分辨率编码器）和 关节机器人专用谐波减速机来驱动，定位精度非常高，重复定位精度高于土0.05mm A轴的转动，BC两个轴的联动就能保证砂带机上砂带面与要打磨面平行接触。X轴是沿

10、A轴方向水平运动轴，丫轴是与X轴相互垂直的水平运动轴，两个轴的运动就能覆盖一个长方向平面区 域。Z轴就是带动砂带机上下垂直运动轴。在打磨抛光过程中这六个轴可以联动，也可以是 A轴转动一个角度停止后，其它五轴联动。3、大型龙门式五轴五联动机器人图10：悬臂式和龙门式工作台、定位工装、吸尘系统及电气控制系统。四、打磨机器人主要部件介绍 1控制系统简介为此我们选择德国Trimeta公司的（软件）六轴六联动高档数控系统，其功能上可以与西门 子840D相比美，但更开放的高档控制系统。它具有常见六轴六联动数控系统的全部功能。它适合大跨度龙门机床两轴同步控制，具有龙门轴下沉倾斜补偿功能，3D刀具补偿，复合轴

11、功能，多通道功能和RCTP功能。对于精密运动控制可以接收光栅尺和编码器反馈信号。 该系统适合高速高精设备的控制，能以每秒10000次位置环PID调节周期精密控制确保位置 精度。该系统能运行来自CAM所生成的程序，不仅编程简单，而且这个程序是以被打磨抛光 物体的3D数据为基础，精度高。而关节型机器人主要靠示教编程，是以目前零件的表面为 基准，偏差大，一致性不好。图10六轴六联动多通道控制系统1）示教编程采用示教方式编程。通过手动操作器控制各个轴独立运动， 然后把目前点存起来，自动生成 打磨轨迹。这些轨迹由空间直线段和3D圆弧组成。可以对生成的程序进行图示和各种编辑， 可以单步执行和连续运行等。可

12、以把生产的程序与 CAM产的程序组合为完整的打磨程序。2）RCTPS程方式常见的关节机器人控制系统主要是控制机器人末端走空间直线和空间曲线，但没有RCTP功能。RCTP功能就是刀尖轨迹编程功能，就是说只要给出要加工物体表面上各个点的五轴坐 标（X,Y,Z,A,C ），其中XYZ表达刀具（这里是砂带中心）位置，而 AC是刀的方向。那么数 控系统就能自动分析成各个轴的运动量。就是说只要从CAM合出要打磨物体各点上砂带机打 磨面的XYZ坐标和砂带机的打磨角度（打磨面法线方向）就可以自动生产打磨程序。3）CAMS程方式有了要打磨物体的3D数据模型（IGS格式和STP格式两种等），再输入一下打磨相关的参

13、 数等就用常见的CAM软件，如UG自动生产打磨抛光运动轨迹。对生产的程序可以编辑，打 磨速度可以修改，可以图示等。细节见生产程序例子及在 Editasc离线仿真运行录像。4）力矩和位置方式控制由于不知道毛刺，飞边的大小，有些面要采用力矩控制方式进给。 就是说机器人控制系统保 证被打磨件以一定的力压向砂带机。避免不知毛刺飞边尺寸而浪费时间或进给太快发生危 险。工作时被打磨工件会快速运动到砂带机及开始打磨。打磨的压力可事先设置好。在快打磨结束前一种采用力矩控制方式来进给。 在力矩控制方式下如果料口小进给速度快， 否则进 给速度慢。当主要部分打磨完就剩下根部时就要精确控制，这时转给位置控制方式慢速进

14、给到打磨完。5）自动测量功能用一个高速输入口输入探针，或通过串口把测量的高度值直接记录下来。同时记录下目前XYZAB（各种轴对应的坐标值，这样就能得到物体的 3D数据。利用该数量可以快速产生打磨 程序。如果采用精密激光3D测量仪，每秒能测量3000个点，很快就能完成一个零件主要位 置的测量。这些测量值也可以用于指导打磨的结果，判断打磨的状态及给出后续要打磨的量。2力传感器计划安装力传感器，以避免空打磨和打磨量太少来浪费时间，以避免打磨量太大会对设备造 成损失的问题。我们采用力矩控制方式和额外的力传感器（安装在砂带机上）。图11：力传感器装在电主轴上。3、重载卧式旋转平台其结构类似于大型卧式车床

15、，由高精度主轴箱转轴，手动锁紧卡盘（也可以选择液压），带 顶杆的尾座，两组托轮，主轴箱侧顶紧机构等组成。由松下2KW司服电机配德国产减速机组 来驱动工件转动。减速机组的第一级是一台蜗轮蜗杆减速机，蜗轮蜗杆减速机的输出驱动下 两级齿轮减速，总减速比大约 900。这样减速机组的总体效率大于 30%其额定输出扭矩大 于2700Nm就能精确驱动主轴转动，可以正转，反转及停止。伺服电机带有抱闸，转动一 个角度就可以精确停止及抱紧，也可以联系慢慢转动，参与插补。该轴作为一个数控轴一A轴，由机器人控制系统控制，与其它四个轴一起组成五轴五联动设备。在主轴的输出端安装一个17位高分辨率编码器，每转可以分为 13

16、万分以上。如果工件转动直径为1500mm那么周长为4713mm编码器对应园周面上分辨率高于 0.037mm重载卧式旋转平台的额定承受 负载能力大于10吨。由于尾座和两组托轮的位置（在轴心方向）可调节，所以能装夹工件 的长度范围：1000mm4000mn允许装夹工件的最大转动直径为 1600mm主轴的转速范围： -2.5 +2.5 转/分，工件转动直径为1500mm寸对应的线速度为196mm秒。按照我公司以前 配织布机电子送径系统减速比的经验，可以把减速比加大到2000:1 0图12:转子类件定位转动工装结构示意图4、砂带机选择正确的砂带能大幅提高打磨效率及打磨质量。为此我们选择世界顶级产品，德

17、国VSM公司的砂带。砂带机我们请一专业公司为我们设计。 同一砂带机可以更换不同的砂带， 来完 成初打磨，精打磨和抛光操作。图13:机器人配套砂带机例子5、精密测量传感器（作为选项）：零件自身尺寸有误差，放置到工装上角度也无法精确确定。所以在打磨前先测量一下工件的 相对位置，以便校对工件位置偏差。也可以采用精密激光测距仪来精确测量打磨精度。这里 采购德国产精密激光测距仪，精度高于 0.05mm能每秒测量3000个点以上。图14:采用精密激光测距仪来测量要打磨位置及打磨过程中的打磨质量（选配）。6、机器人防护机构：1、物理级防护网和机床式防护罩，2、传感器信号互锁，确保每步以传感器信号为基准，3、安全锁，急停按钮，蜂鸣器，工作状态指示灯等安全措施，4、光电安全幕墙，确保人机安全，5、软件限位，软件位置互锁等。6、安全培训和全面细致的安全操作手册 7、更换其它型号打磨件定位工装要设计成能适应贵公司几乎全部的轴类件（待具体化），然后选择对应的打磨程序 就可以。8电控箱等电器部分1数控系统：德国Trimeta公司产品，详见前面介绍或联系供方。2、安全与环保设备整体安全考虑包括：双手启动、设备防护罩、紧急停止开关、警示