一种铸铝件机器人打磨工作站的制作方法

本发明涉及自动化磨抛加工技术领域，特别涉及一种铸铝件机器人打磨工作站。

背景技术：

目前，压铸件等行业的绝大多数产品依赖人工进行打磨抛光，工人劳动强度大，且污染严重，产生的粉尘对工人具有极大伤害，自动化程度低，生产速度慢，已经不能满足生产需要，另外由于工人熟练度不同，导致产品一致性较差，不良率居高，随着工人数量的减少，用工成本的提高，企业迫切需要采用自动化设备替代人工作业。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明旨在提出一种铸铝件机器人打磨工作站，通过机器人与双工位滑台、抛光拉丝一体机、去毛刺机等辅助机的协调配合完成对工件的抛光拉丝去毛刺加工，具有自动化程度高，劳动强度小等优点。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种铸铝件机器人打磨工作站，包括安装于工作站主体内的双工位滑台、去毛刺机、抛光拉丝一体机以及工业机器人，所述双工位滑台上用于轮流输送铸铝件给工业机器人，所述工业机器人用于将铸铝件转送到去毛刺机、抛光拉丝一体机的指定工作位置，所述去毛刺机与工业机器人配合工作，用于将工业机器人送达到位的铸铝件进行去毛刺后翻转；所述抛光拉丝一体机与工业机器人配合工作，用于将工业机器人运送到位的翻转后的去毛刺的铸铝件进行抛光以及拉丝。

进一步的，所述工业机器人的机械手采用六自由度机械手，所述机械手安装有夹具，所述夹具包括依次连接的机器人法兰、夹紧气缸、手指以及夹紧板，所述工业机器人配设控制系统，所述控制系统用于驱动控制工业机器人到达指定工作位置，所述控制系统配设有主控plc、人机交互界面hmi、安全联锁模块、安全防护模块、数据采集模块、高速通讯模块以及砂带监控模块。

进一步的，所述工作站主体包括钣金房、工作站底座，所述钣金房安装于工作站底座上用于提供封闭式工作空间，所述工作站底座上设有若干设备安装板用于方便双工位滑台、去毛刺机、抛光拉丝一体机以及工业机器人的固定安装。

进一步的，所述双工位滑台包括机架、料盘、滑台机构、导轨、滑块、液压缓冲器、无杆气缸、接近开关以及伸缩防尘罩，所述机架上设有双工位，每个工位上均设有导轨、滑块、无杆气缸、接近开关、液压缓冲器、料盘以及滑台机构，所述滑台机构的顶部设有料盘，所述滑台机构的底部通过滑块与导轨配合滑动连接，所述无杆气缸、液压缓冲器安装于工位上用于驱动滑台机构前后移动，所述工位上设有接近开关用于检测滑台机构的位置，每个所述工位上均配设有伸缩防尘罩。

进一步的，所述滑台机构包括挡块、光电检测板、滑台板、等高螺栓以及浮动装置，所述滑台板与料盘通过四个等高螺栓进行限位安装，滑台板与料盘之间设有四个浮动装置，所述浮动装置包括从下到上依次安装的浮动定位销、浮动定位销支柱、压缩弹簧以及一字螺栓，所述光电检测板设有四个，分别设置于滑台板的四角用于与接近开关配合实现距离位置检测；两个所述挡块用于与料盘配合防止两者发生错位。

进一步的，所述去毛刺机包括焊接支架、电主轴单元、旋转夹紧单元以及废料回收盘，所述废料回收盘安装于焊接支架上，所述电主轴单元、旋转夹紧单元安装于焊接支架上部两端并位于废料回收盘上方，所述电主轴单元通过弹簧夹头连接磨具用于去除铸铝件的飞边和毛刺，所述旋转夹紧单元用于夹紧铸铝件进行翻转。

进一步的，所述旋转夹紧单元包括旋转气缸安装座、旋转气缸、旋转气缸连接板以及夹紧气缸，所述旋转气缸安装座上固定安装有旋转气缸，所述旋转气缸通过旋转气缸连接板连接夹紧气缸，所述夹紧气缸前端设有夹紧部用于夹紧铸铝件。

进一步的，所述抛光拉丝一体机包括一体机主体、砂带动力机构、抛光执行单元、拉丝轮动力机构以及拉丝执行单元，所述一体机主体的侧面错位安装有砂带动力机构、拉丝轮动力机构，所述抛光执行单元、拉丝执行单元分别安装于一体机主体的正面以及背面，所述砂带动力机构、拉丝轮动力机构分别驱动抛光执行单元、拉丝执行单元进行抛光以及拉丝。

进一步的，所述抛光执行单元包括砂带张紧机构、接触轮以及砂带，所述砂带由砂带动力机构驱动并与砂带张紧机构、接触轮配合用于执行压铸件抛光；

所述砂带张紧机构包括张紧气缸安装板、带导杆气缸、气缸连接板、鼓型轮安装第一侧板、鼓型轮安装第二侧板、芯轴以及鼓型轮，所述带导杆气缸通过张紧气缸安装板固定安装在所述一体机主体上，所述鼓型轮安装第一侧板、鼓型轮安装第二侧板与气缸连接板固定连接形成容置鼓型轮的空间，所述鼓型轮中心设有深沟球轴承，深沟球轴承通过芯轴转动连接在鼓型轮安装第一侧板、鼓型轮安装第二侧板之间，所述带导杆气缸的伸缩端与气缸连接板连接用于驱动鼓型轮的前后移动从而调节砂带的张紧度；

所述芯轴一端通过销轴铰接在鼓型轮安装第一侧板上，芯轴另一端限位在鼓型轮安装第一侧板的限位孔中，所述芯轴在限位孔中前后保留一定间隙用于小幅摆动；

还包括调节块，所述调节块位于限位孔后端，所述调节块设有调节螺母，通过调节螺母控制芯轴另一端在所述限位孔中的摆动空间从而进行砂带纠偏；

还包括横向调节板，所述接触轮为两个，每个接触轮均通过横向调节板固定安装在所述一体机主体上，所述横向调节板上均匀设有一排转轴安装孔，所述接触轮转动连接安装在所述转轴安装孔内。

进一步的，所述拉丝执行单元包括v带以及拉丝轮机构，所述拉丝轮机构包括安装底座、张紧调节板、张紧调整块、张紧挡块、检测光电模块、v型带轮、拉丝轮、转动轴以及拉丝轮夹紧盘，所述安装底座的底部固定在所述一体机主体上，安装底座的顶部设有与张紧调节板限位配合的伸缩轨道，所述张紧调节板的一端设有张紧挡块，安装底座的顶部末端设有与张紧挡块相配合的张紧调整块，所述张紧调整块通过调节螺栓驱使张紧挡块以及张紧调节板在伸缩轨道内前后移动，所述张紧挡块上设有与调节螺栓相配合的定位销，所述张紧调节板的另一端与转动轴通过轴承转动连接，所述转动轴一端固定有v型带轮，转动轴另一端固定有拉丝轮，拉丝轮外端通过拉丝轮夹紧盘进行限位固定，所述安装底座中间设有供v带穿过的空间，所述v带穿过安装底座与拉丝轮动力机构以及v型带轮相配合使用，所述检测光电模块固定安装于安装底座上用于检测v带是否断带；

所述砂带动力机构包括防爆电机、电机延长轴以及主动轮，所述防爆电机通过电机延长轴驱动主动轮转动，所述主动轮用于带动砂带高速运转，所述砂带动力机构、拉丝轮动力机构上均设有配重块用于调节一体机的平衡度；

所述一体机主体包括底座、支撑骨架，所述支撑骨架安装于底座上，所述砂带动力机构、拉丝轮动力机构均错位安装于支撑骨架的同一侧面；

还包括废料收集器，所述废料收集器设置在一体机主体远离砂带动力机构、拉丝轮动力机构的另一端用于收集抛光、拉丝产生的废料。

有益效果：本发明通过机器人与双工位滑台、抛光拉丝一体机、去毛刺机等辅助机的协调配合完成对工件的抛光拉丝去毛刺加工，自动化程度高，劳动强度小，生产效率高，可实现不同规格铸铝件的柔性加工。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的铸铝件机器人打磨工作站的立体结构示意图一；

图2为本发明实施例所述的本发明实施例所述的铸铝件机器人打磨工作站的立体结构示意图二；

图3为本发明实施例所述的本发明实施例所述的铸铝件机器人打磨工作站的双工位滑台的示意图；

图4为本发明实施例所述的铸铝件机器人打磨工作站的双工位滑台的立体结构示意图；

图5为本发明实施例所述的双工位滑台的滑台机构的结构示意图；

图6为本发明实施例所述的铸铝件机器人打磨工作站的去毛刺机的立体结构示意图；

图7为本发明实施例所述的去毛刺机的旋转夹紧单元的立体结构示意图；

图8为本发明实施例所述的铸铝件机器人打磨工作站的抛光拉丝一体机的正面结构示意图(去除钣金防护罩)；

图9为本发明实施例所述的铸铝件机器人打磨工作站的抛光拉丝一体机的背面结构示意图(去除钣金防护罩)；

图10为本发明实施例所述的抛光拉丝一体机的砂带张紧机构的立体结构示意图；

图11为本发明实施例所述的抛光拉丝一体机的拉丝轮机构的立体结构示意图；

图12为本发明实施例所述的抛光拉丝一体机的砂带动力机构的结构示意图；

图13为本发明实施例所述的工业机器人的结构示意图；

图14为本发明实施例所述的工作站系统的控制流程图。

附图标记说明：

1-双工位滑台，

10-机架，11-料盘，12-滑台机构，120-滑台板，121-浮动定位销，122-浮动定位销支柱，123-压缩弹簧，124-一字螺栓，125-挡块，126-光电检测板，13-导轨，14-滑块，15-液压缓冲器，16-无杆气缸，17-接近开关，18-伸缩防尘罩；

2-去毛刺机，

20-焊接支架，21-电主轴单元，22-旋转夹紧单元，220-旋转气缸安装座，221-旋转气缸，222-旋转气缸连接板，223-夹紧气缸，23-废料回收盘；

3-抛光拉丝一体机，

30-一体机主体，300-底座，301-支撑骨架，31-砂带动力机构，310-防爆电机，311-电机延长轴，312-主动轮，32-抛光执行单元，320-砂带张紧机构，3200-张紧气缸安装板，3201-带导杆气缸，3202-气缸连接板，3203-鼓型轮安装第一侧板，3204-鼓型轮安装第二侧板，3205-芯轴，3206-鼓型轮，3207-销轴，3208-调节块，321-接触轮，322-砂带，323-横向调节板，33-拉丝轮动力机构，34-拉丝执行单元，340-v带，341-拉丝轮机构，3410-安装底座，3411-张紧调节板，3412-张紧调整块，3413-张紧挡块，3414-检测光电模块，3415-v型带轮，3416-拉丝轮，3417-拉丝轮夹紧盘，35-废料收集器；

4-工业机器人，

40-机械手，41-机器人法兰，42-夹紧气缸，43-手指，44-夹紧板；

5-钣金房；

6-工作站底座。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

参见图1-14：一种铸铝件机器人打磨工作站，包括安装于工作站主体内的双工位滑台1、去毛刺机2、抛光拉丝一体机3以及工业机器人4，所述双工位滑台1上设有两组铸铝件用于轮流输送给工业机器人4，所述工业机器人4用于将铸铝件转送到去毛刺机2、抛光拉丝一体机3的指定工作位置，所述去毛刺机2与工业机器人4配合工作，用于将工业机器人4送达到位的铸铝件进行去毛刺后翻转；所述抛光拉丝一体机3与工业机器人4配合工作，用于将工业机器人4运送到位的翻转后的去毛刺的铸铝件进行抛光以及拉丝。

本实施例能够通过plc控制工业机器人配合双工位滑台、去毛刺机、抛光拉丝一体机，自动实现压铸件的上下料、去毛刺、抛光、拉丝等工艺，大大提高了生产效率，降低了人工成本，实现了压铸件的自动化打磨。

需要说明的是，本实施例的工业机器人会将抛光以及拉丝后的铸铝件根据设定程序要求放回到双工位滑台依次设定的指定位置，直至双工位滑台的一个工位全部加工完毕，双工位滑台的工位进行交替，继续工作作业，实现不间断打磨加工作业。

具体的，参见图13：所述工业机器人4的机械手40采用六自由度机械手，所述机械手40安装有夹具，所述夹具包括依次连接的机器人法兰41、夹紧气缸42、手指43以及夹紧板44，所述工业机器人4配设控制系统，所述控制系统用于驱动控制工业机器人4到达指定工作位置，所述控制系统配设有主控plc、人机交互界面hmi、安全联锁模块、安全防护模块、数据采集模块、高速通讯模块以及砂带监控模块。

需要说明的是，本实施例的机械手可以采用abbirb4600六轴机械手，并配备irc5控制系统，当打开钣金房的安全门时，安全防护模块启动，设备停机，可以进入工作区域检修，当更换产品时，可以切换hmi里的不同程序，实现柔性加工。

另外，需要说明的是，本系统为高自动化集成工作站系统，人工成本低。参见图14：工作站系统采用实时性高的profinet总线进行通信连接，确保通信的实时性，整个系统主要共分三层。

1、人机交互界面和主控plc；2、各类控制器；3、执行单元及采集单元

1、plc和hmi处于系统顶层，负责整个工作站数据处理及程序算法。hmi主要通过以太网连接与主控plc进行数据传输，接受所有采集单元上传的数据存储并处理。

主控plc是现场所有单元的中心，主要用于运动控制及数据采集、发送，例如通过profinet通信模式控制去毛刺机和打磨拉丝一体机，读取、发送机器人控制器的数据，设定磨抛加工工艺参数，采集现场各类传感器数据，

2、该层主要为控制器等，例如：机器人控制器，运动控制器，安全模块，数据采集卡，物联网远程模块；

3、执行单元主要包括：机器人，电主轴，各类电机，各类阀，物理按钮或led灯等；采集单元包含各类安全传感器，限位开关，激光传感器，计数模块等，主要负责现场数据采集。

具体的，所述工作站主体包括钣金房5、工作站底座6，所述钣金房5安装于工作站底座6上用于提供封闭式工作空间，所述工作站底座6上设有若干设备安装板用于方便双工位滑台1、去毛刺机2、抛光拉丝一体机3以及工业机器人4的固定安装。

需要说明的是，本实施例的钣金房为封闭式结构，四周留有玻璃视窗，一端留有安全门的进出口，上料工位留有升降门，物料进入工作站时，打开升降门，到位后关闭升降门，可有效减少粉尘外泄，实现封闭式打磨，同时内部含有照明系统，安全门可与内部设备实现互锁；工作站底座是由钢板与型材通过焊接工艺拼装而成，其内部结构留有电缆、气管走线槽，可实现隐蔽式走线，增加设备美观度，同时上表面留有设备安装板，方便设备安装。

在一具体的实例中，参见图4：所述双工位滑台1包括机架10、料盘11、滑台机构12、导轨13、滑块14、液压缓冲器15、无杆气缸16、接近开关17以及伸缩防尘罩18，所述机架10上设有双工位，每个工位上均设有导轨13、滑块14、无杆气缸16、接近开关17、液压缓冲器15、料盘11以及滑台机构12，所述滑台机构12的顶部设有料盘11，所述滑台机构12的底部通过滑块14与导轨13配合滑动连接，所述无杆气缸16、液压缓冲器15安装于工位上用于驱动滑台机构12前后移动，所述工位上设有接近开关17用于检测滑台机构12的位置，每个所述工位上均配设有伸缩防尘罩18。

本实施例当滑台机构到达指定位置，以此触发接近开关，通过工业机器人进行联动实现不间断上下料，方便快捷。

优选的，参见图5：所述滑台机构12包括挡块125、光电检测板126、滑台板120、等高螺栓(图未示)以及浮动装置，所述滑台板120与料盘11通过四个等高螺栓进行限位安装，滑台板120与料盘11之间设有四个浮动装置，所述浮动装置包括从下到上依次安装的浮动定位销121、浮动定位销支柱122、压缩弹簧123以及一字螺栓124，所述光电检测板126设有四个，分别设置于滑台板120的四角用于与接近开关17配合实现距离位置检测；两个所述挡块125用于与料盘11配合防止两者发生错位。

需要说明的是，本实施例的四个等高螺栓的四周设有安装间隙，滑台板与料盘之间可以左右作轻微的晃动以及上下浮动，实现机器人的柔性抓取。

本实施例的料盘数量有两个，工作时，两个料盘循环使用，当第一个料盘放料时，机器人可抓取第二个料盘的工件，当第二个料盘放料时，机器人可抓取第一个料盘的工件，以此循环往复可实现不停机连续操作，大大提高工作效率；另外，滑台机构上的浮动装置增加了系统的柔性，可补偿机器人抓取时的定位误差，实现柔性抓取，避免机器人抓手及工件的损坏。

在一具体的实例中，参见图6：所述去毛刺机2包括焊接支架20、电主轴单元21、旋转夹紧单元22以及废料回收盘23，所述废料回收盘23安装于焊接支架20上，所述电主轴单元21、旋转夹紧单元22安装于焊接支架20上部两端并位于废料回收盘23上方，所述电主轴单元21通过弹簧夹头连接磨具用于去除铸铝件上的飞边和毛刺，所述旋转夹紧单元22用于夹紧铸铝件进行翻转。

需要说明的是，本实施例的磨具可以为钢丝刷或者磨头或者其他磨具。

在具体实现中，参见图7：所述旋转夹紧单元22包括旋转气缸安装座220、旋转气缸221、旋转气缸连接板222以及夹紧气缸223，所述旋转气缸安装座220上固定安装有旋转气缸221，所述旋转气缸221通过旋转气缸连接板222连接夹紧气缸223，所述夹紧气缸223前端设有夹紧部224用于夹紧铸铝件。

本实施例的电主轴末端通过弹簧夹头连接钢丝刷等磨具，机器人夹取工件外表面由高速旋转的钢丝刷或磨头等工具实现工件内侧的去毛刺作业，毛刺去除后，通过旋转夹紧单元实现180°旋转，机器人夹取工件内表面，以此，进入下道工序的外表面抛光工作。

在一具体的实例中，参见图8-9：所述抛光拉丝一体机3包括一体机主体30、砂带动力机构31、抛光执行单元32、拉丝轮动力机构33以及拉丝执行单元34，所述一体机主体30的侧面错位安装有砂带动力机构31、拉丝轮动力机构34，所述抛光执行单元32、拉丝执行单元33分别安装于一体机主体30的正面以及背面，所述砂带动力机构31、拉丝轮动力机构33分别驱动抛光执行单元32、拉丝执行单元34进行抛光以及拉丝。

本实施例的一体机结构设计布局合理，通过抛光执行单元、拉丝执行单元既可以对压铸件抛光，又可以拉丝，方便实用。

在具体实现中，所述抛光执行单元32包括砂带张紧机构320、接触轮321以及砂带322，所述砂带322通过砂带动力机构31驱动并与砂带张紧机构320、接触轮321配合用于执行压铸件抛光；

参见图10：所述砂带张紧机构320包括张紧气缸安装板3200、带导杆气缸3201、气缸连接板3202、鼓型轮安装第一侧板3203、鼓型轮安装第二侧板3204、芯轴3205以及鼓型轮3206，所述带导杆气缸3201通过张紧气缸安装板3200固定安装在所述一体机主体30上，所述鼓型轮安装第一侧板3203、鼓型轮安装第二侧板3204与气缸连接板3202固定连接形成容置鼓型轮3206的空间，所述鼓型轮3206中心设有深沟球轴承，深沟球轴承通过芯轴3205转动连接在鼓型轮安装第一侧板3203、鼓型轮安装第二侧板3204之间，所述带导杆气缸3201的伸缩端与气缸连接板3202连接用于驱动鼓型轮3206的前后移动从而调节砂带322的张紧度；

本实施例通过带导杆气缸调节砂带的张紧度，当带导杆气缸伸出时，即可对砂带进行张紧，操作简单，易于实现。

所述芯轴3205一端通过销轴3207铰接在鼓型轮安装第二侧板3204上，芯轴3205另一端限位在鼓型轮安装第一侧板3203的限位孔中，所述芯轴3205在限位孔中前后保留一定间隙用于小幅摆动；

本实施例的芯轴可在限位孔保持适当的小幅摆动从而在砂带进行抛光时保留一定的浮动，防止砂带过于绷紧，抛光时产生崩裂。

还包括调节块3208，所述调节块3208位于限位孔后端，所述调节块3208设有调节螺母，通过调节螺母控制芯轴3205另一端在所述限位孔中的摆动空间从而进行砂带322纠偏；

本实施例通过调节螺母实现不同程度的砂带纠偏以及浮动距离，保持精度的前提保持一定浮动量，防止砂带发生损坏。

还包括横向调节板323，所述接触轮321为两个，每个接触轮321均通过横向调节板323固定安装在所述一体机主体30上，所述横向调节板323上均匀设有一排转轴安装孔，所述接触轮321转动连接安装在所述转轴安装孔内。

本实施例的接触轮通过选择不同的转轴安装孔来调节接触轮的位置，从而在一定程度上调节接触轮上的砂带转向以及位置关系。

在具体实现中，参见图11：所述拉丝执行单元34包括v带340以及拉丝轮机构341，所述拉丝轮机构341包括安装底座3410、张紧调节板3411、张紧调整块3412、张紧挡块3413、检测光电模块3414、v型带轮3415、拉丝轮3416、转动轴(图未示)以及拉丝轮夹紧盘3417，所述安装底座3410的底部固定在所述一体机主体30上，安装底座3410的顶部设有与张紧调节板3411限位配合的伸缩轨道，所述张紧调节板3411的一端设有张紧挡块3413，安装底座3410的顶部末端设有与张紧挡块3413相配合的张紧调整块3412，所述张紧调整块3412通过调节螺栓驱使张紧挡块3413以及张紧调节板3411在伸缩轨道内前后移动，所述张紧挡块3413上设有与调节螺栓相配合的定位销，所述张紧调节板3411的另一端与转动轴通过轴承转动连接，所述转动轴一端固定有v型带轮3415，转动轴另一端固定有拉丝轮3416，拉丝轮3416外端通过拉丝轮夹紧盘3417进行限位固定，所述安装底座3410中间设有供v带340穿过的空间，所述v带340穿过安装底座3410与拉丝轮动力机构33以及v型带轮3415相配合使用，所述检测光电模块3414固定安装于安装底座3410上用于检测v带340是否断带；

本实施例的张紧调整块通过调节螺栓驱使张紧挡块以及张紧调节板在伸缩轨道内前后移动从而调节v带的松紧度，另外，本实施例通过检测光电模块能够对v带是否断带进行检测，增加了拉丝执行机构的安全性。

参见图12：所述砂带动力机构31包括防爆电机310、电机延长轴311以及主动轮312，所述防爆电机310通过电机延长轴311驱动主动轮312转动，所述主动轮312用于带动砂带322高速运转，所述砂带动力机构31、拉丝轮动力机构33上均设有配重块用于调节一体机的平衡度；

所述一体机主体30包括底座300、支撑骨架301，所述支撑骨架301安装于底座300上，所述砂带动力机构31、拉丝轮动力机构33均错位安装于支撑骨架301的同一侧面；

本实施例的砂带动力机构、拉丝轮动力机构的设计布局合理，一体机的结构更加紧凑。

还包括废料收集器35，所述废料收集器35设置在一体机主体30远离砂带动力机构31、拉丝轮动力机构33的另一端用于收集抛光、拉丝产生的废料。

本实施例的废料收集器可以同时对抛光以及拉丝过程产生的废料进行收集以及回收利用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。