打磨抛光机器人的工作原理 - 文章

打磨抛光机器人的工作原理

作者：沈阳莱茵机电有限公司周文宝

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为什么需要打磨机器人

很多铸件要人工打毛刺，不仅费时，打磨效果不好，效率低，而且操作者的手还常常受伤。打毛刺工作现场的空气染污和噪声会损害操作者的身心健康。各种材质和形状物体的打磨，抛光等工作在德国早已由机器人来完成。本方案所介绍的打磨机器人就是为一著名德国企业设计生产的。

打磨机器人的工作原理

图1是沈阳莱茵机电(15840142090)给用户设计的打磨机器人功能性原理图。整个打磨机器人有双工作台和一台三维直角坐标机器人组成。其中双工作台的工作原理和加工中心的双工作台原理相似。当一个工位上的毛坯件被打磨过程中，操作员可以把另一工位上已打磨完的零件取下，然后装上另一毛坯。每个工作台上的工装可以把零件转动180度，这样能对毛坯的四个面进行打磨。

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图1：打磨机器人功能性原理图

图2是所用的三维机器人，其中Z轴（上下运动轴）上带有气动砂轮。通过编程可以使沙轮按要求的轨迹和速度对毛坯进行打磨。也可以采用示教方式编程，通过手动运动打磨，系统自动记录下运行的轨迹和速度。以后就用通过示教方式所产生的程序来对同样零件打磨去毛刺。

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图2：实际采用的打磨机器人

打磨机器人的Z轴采用滚珠丝杠传动的两根PAS43BB直线运动单元，其有效行程为300mm。Y轴采用滚珠丝杠传动的两根PAS43BB直线运动单元, 其有效行程为800mm。X轴也采用滚珠丝杠传动的两根PAS43BB直线运动单元, 其有效行程800mm。这是在中德合资企业沈阳百格机器人有限公司生产的。驱动电机也采用德国百格拉公司的交流伺服。减速机是采用德国Neugart公司的PLE系列精密行星减速机。控制系统采用德国Engelhardt公司F44数控系统。

在打磨和抛光等过程中对机器人的各个轴都有较强的持续性冲击和震动。为此对单根直线运动单元的滑块，各个轴间的连接板等都采用加强措施，采用抗震和抗冲击措施。所用的连接螺丝也采用防震措施，避免松动。

五轴五联动打磨机器人

对应一些复杂形状零件的打磨和抛光，需要砂轮工作面能在水平面和垂直面转动。为此我们采用了为激光喷丸和激光淬火用的五轴机器人。在如图3所示的五个运动轴中，两个旋转轴A轴和C轴采用德国Neugart超精密型法兰输出减速机PLF64-40和百格拉配17位绝对值编码器的TLD系列伺服电机。而X，Y和Z轴也采用精密滚珠丝杠传动。

五轴五联动机器人最关键的是其高度开放的机器人控制系统。我们采用的五轴五联动数控系统带有RCTP功能。就是说编程时仅给出最后运动轨迹的坐标（X, Y, Z, A, C），其中(X, Y, Z)是运动轨迹点的坐标值，而（A, C）是砂轮在该点的两个方向。通过常见的CAM软件，就能自动产生机器人的运动轨迹。也可以通过示教和内插来自动生成运动轨迹。

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图3：五轴五联动机器人

安全防护措施

直角坐标机器人必须有防尘保护措施，以防打磨过程中产生的粉尘进入直线运动单元内部。为此我们采用多种防护措施，比如加防护钢带和加防护罩。所用防护罩与机床的防护罩相同，能防尘和防水。

此外就是采用安全隔离措施，吸走打磨过程中产生的粉尘。机器人工作空间与操作者之间采取很好的隔离措施，保证机器人不会撞击到操作者，砂轮等损坏后也飞不出隔离板，不会伤到操作者。

结论

机器人的工作空间可以按用户要求定制，来满足一次卡一个零件，或多个零件的要求。可以生产五轴或更多轴的机器人。这类机器人不仅可以提高工作效率和质量，避免了操作者的受伤，还可以完成很多手工无法完成的大磨和抛光工作。特别是对各种规格，各种复杂形状的钢类铸件进行打磨。采用我们的机器人可以对飞机玻璃，大型异型零件，各种金属类居家生活用品（银、金器具，炊具，灯具，工艺品），飞机、摩托车及汽车零部件进行抛光。

文章内容仅供参考 (投稿) (5/26/2011)


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