一种可检测磨料损耗的自动打磨系统的制作方法

本实用新型属于汽车零部件制造生产打磨技术领域，涉及一种可检测磨料损耗的自动打磨系统。

背景技术：

一般情况下，汽车门框生产过程采用人工打磨消除焊缝余高，较大的打磨粉尘和噪音严重影响工人的身体健康，而且人员技能熟练程度对打磨质量有很大影响。为了节省人力以及提高产品质量稳定性，需要开发一种效果稳定的自动打磨系统。其中，由于打磨过程中磨料是不断损耗的，解决磨料损耗补偿问题是自动化系统打磨效果稳定性的技术关键,现有人工打磨方式存在对工人技能熟练度依赖性大、设备损耗大及对人员身体健康造成影响的问题:1、打磨设备使用寿命≈1月，碳刷更换频繁；自动化程度低，工人技能熟练度对打磨质量影响大，磨料耗损无法进行补偿，未封闭，无法隔尘隔音，对工人身体健康造成影响，环保性差，并且现有打磨设备一般由打磨电机直接与磨料刚性联接，没有相应的浮动功能，这样在运用于自动打磨时，随着磨料的耗损，磨料与待打磨工件的接触量会越来越小，会导致打磨效果不稳定，即现有打磨设备无法满足自动打磨工况的使用需求。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，而提供一种能够节省人力，提高产品质量稳定性，避免人员职业病，改善车间环境，当磨料耗损后，浮动机构能使磨料可以自动适应磨料的耗损的可检测磨料损耗的自动打磨系统。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种可检测磨料损耗的自动打磨系统，其特征在于，包括工业机器人、打磨动力头、打磨治具、磨料位置检测装置以及打磨机构，待打磨的工件固定在打磨治具上，所述的打磨动力头设置在工业机器人上，所述的打磨机构设置在打磨动力头上，所述的工业机器人带动打磨动力头工作进而带动打磨机构进行打磨动作，所述的磨料位置检测装置对着打磨机构，所述的磨料位置检测装置检测打磨机构中的磨料耗损量并存储数据，并通过工业机器人调取此数据并进行位置补偿，确保打磨机构与待打磨工件接触状态始终一致，实现该自动打磨系统补偿磨料损耗。

在上述的一种可检测磨料损耗的自动打磨系统中，所述的打磨机构包括有打磨电机以及磨料，在所述的打磨电机与磨料之间还设置有弹簧式浮动组件，所述的弹簧式浮动组件的一端与打磨电机的输出端联接，所述的弹簧式浮动组件的另一端与磨料联接，所述的磨料位置检测装置上具有位置传感器，位置传感器对准磨料并检测磨料耗损量。

在上述的一种可检测磨料损耗的自动打磨系统中，所述的弹簧式浮动组件包括导向杆、压缩弹簧、花键轴以及花键套，所述的导向杆与花键套之间具有螺纹连接部，导向杆与花键套通过螺纹连接部形成一个刚性整体，所述的花键轴与花键套通过花键联接并传递径向扭矩，所述的导向杆通过螺纹与打磨电机的输出端联接，所述的花键轴通过螺纹与磨料联接，导向杆与花键轴之间间安装压缩弹簧并传递轴向力，所述的压缩弹簧的一端顶靠在导向杆上，另一端顶靠在花键轴上，在导向杆与花键轴之间具有浮动活动空间。

在上述的一种可检测磨料损耗的自动打磨系统中，所述的压缩弹簧的弹性系数为k，在标准打磨状态时压缩量为X0，打磨预压力为F0＝k*X0。

在上述的一种可检测磨料损耗的自动打磨系统中，当磨料耗损△X时，弹簧向右伸出△X，压缩量X1＝X0-△X，打磨压力为F1＝k*X1。

在上述的一种可检测磨料损耗的自动打磨系统中，所述的打磨电机扭矩传递方向为由打磨电机到导向杆，导向杆到花键套，花键套到花键轴，花键轴到磨料。

在上述的一种可检测磨料损耗的自动打磨系统中，所述的花键轴包括有浮动部以及前端固定部，在所述的花键套上开设有联接套口，所述的前端固定部穿出联接套口后与磨料联接，所述的浮动部上具有浮动活动槽，所述的导向杆一端套设压缩弹簧后位于浮动活动槽来回浮动。

在上述的一种可检测磨料损耗的自动打磨系统中，自动打磨系统外具有防尘防噪框架。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本系统能实现长期稳定实现自动打磨动作；

2、打磨动力设备额定转速≥10000r/min；负载持续率≥90％；使用寿命≥1年；

3、本系统能自动检测并补偿磨料的损耗，提高打磨产品时的质量稳定性；

4、本系统具备防尘防噪功能，环保性强。

附图说明

图1是打磨机构整体结构示意图；

图2是弹簧式浮动组件的结构示意图；

图3是可检测磨料损耗的自动打磨系统整体结构示意图。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

图中，打磨电机1；磨料2；弹簧式浮动组件3；导向杆4；压缩弹簧5；花键轴6；浮动部61；前端固定部62；花键套7；联接套口71；螺纹连接部8；浮动活动槽9；工业机器人10；打磨动力头11；打磨治具12；磨料位置检测装置13；打磨机构14；工件15；

如图3所示，本可检测磨料损耗的自动打磨系统，包括工业机器人10、打磨动力头11、打磨治具12、磨料位置检测装置13以及打磨机构14，自动打磨系统外具有防尘防噪框架，这样更具有环保性，待打磨的工件15固定在打磨治具12上，打磨动力头11设置在工业机器人10上，打磨机构14 设置在打磨动力头11上，工业机器人10带动打磨动力头11工作进而带动打磨机构14进行打磨动作，磨料位置检测装置13对着打磨机构14，磨料位置检测装置13检测打磨机构14中的磨料耗损量并存储数据，并通过工业机器人10调取此数据并进行位置补偿，确保打磨机构14与待打磨工件 15接触状态始终一致，实现该自动打磨系统补偿磨料损耗，磨料位置检测装置13上具有位置传感器，工作时按以下步骤进行检测：

一、将工业机器人TCP点设置在安装在工业机器人上且实用标准磨料的打磨工具上，此时工具坐标原点为P(0,0,0,0,0,0)；

二、通过工业机器人程序将TCP点移动到靠近位置传感器，确保磨料耗损方向与位置测量传感器测量方向一致，规定为工具坐标x方向；

三、通过工业机器人程序使TCP点向x方向移动固定值a；位置传感器测量值为b，PLC记录b值；

四、使用标准磨料的工具坐标P(0,0,0,0,0,0)进行工业机器人轨迹编程；

五、当磨料磨损时通过重复上述2-3布，位置传感器会得到b1，PLC 运算出磨料磨损量为c＝b-b1；

六、PLC将c值传输到工业机器人，并平移工具坐标原点，得出P(c， 0,0,0,0,0)；

七、工业机器人自动使用新的工具坐标P(c，0,0,0,0,0)，并平移第五步编程的所有轨迹，即可达到与标准磨料相同的打磨效果。

针对打磨机构14具体来说，本打磨机构14，包括有打磨电机1以及磨料2，在打磨电机1与磨料2之间还设置有弹簧式浮动组件3，弹簧式浮动组件3的一端与打磨电机1的输出端联接，弹簧式浮动组件3的另一端与磨料2联接，这里磨料2在工作时时高速旋转的，要实现浮动打磨，磨料位置检测装置13上具有位置传感器，位置传感器对准磨料并检测磨料耗损量，在实现浮动打磨时需解决以下关键技术问题，1、径向传递转矩，也就是磨料2在打磨过程中高速旋转，浮动打磨机构需要能够传递转矩；2、轴向恒力浮动，也就是当磨料2耗损后，浮动机构能使磨料2始终恒力接触工件15；相比普通的打磨设备，由于在打磨电机1和磨料2间增加了弹簧式浮动组件3，这样可确保磨料2耗损后磨料2始终与工件15接触，且打磨压力在需求范围内，实现浮动打磨的功能。

弹簧式浮动组件3包括导向杆4、压缩弹簧5、花键轴6以及花键套7，导向杆4与花键套7之间具有螺纹连接部8，导向杆4与花键套7通过螺纹连接部8形成一个刚性整体，花键轴6与花键套7通过花键联接并传递径向扭矩，导向杆4通过螺纹与打磨电机1的输出端联接，花键轴6通过螺纹与磨料2联接，导向杆4与花键轴6之间间安装压缩弹簧5并传递轴向力，压缩弹簧5的一端顶靠在导向杆4上，另一端顶靠在花键轴6上，在导向杆4与花键轴6之间具有浮动活动空间，这里当打磨电机1转动时就带动导向杆4转动，导向杆4由于和花键套7联接，就带动花键套7转动，花键套7又由于与花键轴6联接就带动花键轴6转动，花键轴6由于与磨料2联接，这样就使得磨料2转动，从而实现磨料2在高速旋转，又由于压缩弹簧5的存在，又可以使得磨料2在高速旋转同时轴向浮动，使自动打磨系统可以自动适应磨料2的耗损。

压缩弹簧5的弹性系数为k，在标准打磨状态时压缩量为X0，打磨预压力为F0＝k*X0，当磨料2耗损△X时，弹簧向右伸出△X，压缩量X1＝X0- △X，打磨压力为F1＝k*X1，打磨电机1扭矩传递方向为由打磨电机1到导向杆4，导向杆4到花键套7，花键套7到花键轴6，花键轴6到磨料2，花键轴6包括有浮动部61以及前端固定部62，在花键套7上开设有联接套口71，前端固定部62穿出联接套口71后与磨料2联接，浮动部61上具有浮动活动槽9，导向杆4的一端套设压缩弹簧5后位于浮动活动槽9来回浮动，这里通过选择合适的弹簧，可确保磨料2耗损后磨料2始终与工件15 接触，且打磨压力在需求范围内，实现浮动打磨的功能。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神所定义的范围。