轮毂自动化打磨工作站的制作方法

本发明涉及一种打磨机器人领域的打磨工作站，特别是一种打磨机器人具有力控功能的轮毂自动化打磨工作站。

背景技术：

随着工业4.0的时代的到来，将实际生产的物质世界与信息技术的虚拟世界结合，成为人类促进生产的一个重点努力方向。汽车是世界经济发展的支柱产业之一，每年有大量的汽车被生产，其中，轮毂的打磨是汽车生产中一个必要的环节。传统的轮毂打磨主要依靠人力完成，存在着环境恶劣、效率低、人工成本高等问题，由于轮毂的打磨面大多是曲面，将自动化技术运用到轮毂打磨上存在一定的技术门槛，这需要打磨的机器人存在至少六自由度，且在机器人打磨过程中，对打磨力的控制，避免力冲击是保证加工质量的核心技术。现有的打磨机器人大多采用在机器人末端加上六维力传感器和浮动装置来实现力控，但这中方案一方面无法发挥传感器的精度，另一方面也提高了打磨系统的整体成本。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供是一种轮毂自动化打磨工作站。本发明通过对轮毂工位的特殊布置，运用简易的机构对轮毂实现装夹和翻转，再通过机械臂与打磨头的配合，通过电流环力控的原理实现对轮毂各个面的去毛刺、打磨、抛光，实现打磨过程的全自动化。电流环力控的方法能够检测到打磨头在空间三坐标方向上的承受力，并根据内部算法进行力控调整，使机器人末端输出稳定的打磨力。该方案相应速度快，控制精度高，且能够最大化的适应复杂的曲面，该方案不采用六维力传感器，不采用浮动头，保证了打磨的质量，也最大化的降低了设备的成本。

本发明是通过以下技术来实现的，本发明包括机器人底座、流水线传输台、轮毂安装底座、轮毂、一号打磨机器人、二号打磨机器人、打磨头、凸起锁扣、轮毂翻转机构，器人底座固定于地面上，一号打磨机器人、二号打磨机器人分别固定于两个机器人底座的上表面；流水线传输台固定安装在地面上，处于一号打磨机器人、二号打磨机器人的中间位置；轮毂安装底座处于流水线传输台的上表面，轮毂安装底座的上表面有凹槽，能够适应轮毂的轮廓将轮毂固定，并随着传输带的运动传送轮毂；轮毂翻转机构由伸长杆、旋转杆、立柱组成，立柱固定于地面，旋转杆与立柱的侧面形成转动连接，伸长杆与旋转杆形成移动副连接，伸长杆的末端含有凸起锁扣；打磨头固定于一号打磨机器人、二号打磨机器人的末端。

进一步地，在本发明中，轮毂翻转机构有多个，分别处于打磨机器人和流水线传输台附近的合适位置。

更进一步地，在本发明中，凸起锁扣含有凸起和凹进两种状态，在伸长杆需要穿过轮毂中心轴孔的时候，凸起锁扣为凹进状态；在伸长杆需要固定轮毂并移动的时候，凸起锁扣为凸起状态，在伸长杆的圆周面上凸起一部分来对轮毂进行轴向和径向固定。

更进一步地，在本发明中，一号打磨机器人、二号打磨机器人的末端均具备空间的六个自由度；打磨头通过驱动输出轴旋转，在工件表面摩擦来完成工作任务，通过更换打磨头的类型，能够让打磨机器人适应不同的工序，如去毛刺、打磨、抛光。

更进一步地，在本发明中，一号打磨机器人、二号打磨机器人的功能一致，二者分别打磨轮毂的两个面。打磨机器人的打磨轨迹通过在控制系统中导入轮毂的3d数模，通过计算自动生成。打磨机器人具有力控的功能，通过电流环原理实时将电流数据传输到控制系统中，经过运动学和动力学计算，能够实时的计算出机器人末端打磨头在空间三坐标方向上的承受力，在该输出力超过预设的力范围的时候，系统控制机器人末端打磨头进行实时力控调整，进而使打磨力恢复到预设的力范围之内，达到使机器人输出恒定的打磨力的效果。

更进一步地，在本发明中，流水线传输台与轮毂翻转机构、一号打磨机器人、二号打磨机器人配合协同工作，三者的时间间隔可供使用者调节。

本发明的有益效果是：

第一，本发明通过检测系统内部电流环来计算机械臂末端打磨头在空间三坐标方向上的受力的大小，在受力超过预设的力范围的时候进行力控调整，保证输出的打磨力近似为恒定打磨力。该方案响应速度快，控制精度高，且能够最大化的适应轮毂上各种复杂的曲面。该方案不采用六维力传感器，不采用浮动头，保证了打磨的质量，也最大化的降低了设备的成本。

第二，本发明通过对轮毂工位的特殊布置，运用简易的机构对轮毂实现装夹和翻转，再通过机械臂与打磨头的配合，通过电流环力控的原理实现对轮毂各个面的去毛刺、打磨、抛光，实现打磨过程的全自动化。

附图说明

图1是本发明的在预备阶段的示意图；

图2是本发明中翻转机构对轮毂的装夹过程示意图；

图3是本发明中打磨机器人打磨过程的示意图；

图4是本发明中轮毂翻转机构的局部放大示意图；

图5是本发明中打磨机器人的局部放大示意图；

图6是本发明中轮毂传输流水线的局部放大示意图；

附图中的标号分别为：1、机器人底座，2、流水线传输台，3、轮毂安装底座，4、轮毂，5、伸长杆，6、旋转杆，7、立柱，8、一号打磨机器人，9、二号打磨机器人，10、打磨头，11、凸起锁扣，12、轮毂翻转机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

本发明的实施例如图1至图6所示，本发明包括机器人底座1、流水线传输台2、轮毂安装底座3、轮毂4、一号打磨机器人5、二号打磨机器人6、打磨头10、凸起锁扣11、轮毂翻转机构12，器人底座1固定于地面上，一号打磨机器人5、二号打磨机器人6分别固定于两个机器人底座1的上表面；流水线传输台2固定安装在地面上，处于一号打磨机器人8、二号打磨机器人9的中间位置；轮毂安装底座3处于流水线传输台2的上表面，轮毂安装底座3的上表面有凹槽，能够适应轮毂4的轮廓将轮毂4固定，并随着传输带的运动传送轮毂4；轮毂翻转机构12由伸长杆5、旋转杆6、立柱7组成，立柱7固定于地面，旋转杆6与立柱7的侧面形成转动连接，伸长杆5与旋转杆6形成移动副连接，伸长杆5的末端含有凸起锁扣11；打磨头10固定于一号打磨机器人8、二号打磨机器人9的末端。

在本发明实施的过程中，流水线传输台2与轮毂翻转机构12、一号打磨机器人8、二号打磨机器人9配合协同工作，三者的时间间隔可供使用者调节。系统自带的控制方案是：在传输带传送轮毂4到达合适的位置时停止传送，由传送带两侧的两个轮毂翻转机构12同时驱动伸长杆5伸长并穿过轮毂4的中心轴孔，然后控制凸起锁扣11切换为凸起状态，完成对轮毂4的装夹，然后驱动旋转杆6转动，带动轮毂4到一号打磨机器人8、二号打磨机器人9的附近开始打磨工作，在完成打磨任务后，由两个轮毂翻转机构12装夹轮毂4并放回到流水线传输台2上对应的轮毂安装底座3上，再由系统控制凸起锁扣11切换为凹进状态，轮毂翻转机构12收回伸长杆5，流水线传输台2再次启动，向前传输到下一个工位时再次停止，重复以上的打磨工作。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。