打磨工作站系统认知 教学课件

工业机器人集成应用打磨工作站系统认知整个打磨工作站的功能模块主要由四部分组成,分别为产品原料区、打磨机器人、打磨装置、成品区。打磨工作站的布局形式主要有回转式和产线式两种。

（1）打磨机器人安装在打磨装置周边,可针对一个或多个打磨装置,输送线成本与占地面积小,通过自身转动可获取较大的灵活性并增加生产量。如下图所示。1．打磨工作站系统组成产线式:打磨机器人被集中安装在某一区域,将所有生产线集中在一起,可完成一批零件不同位置的打磨,输送线成本较高,但可减少生产区域资源浪费,降低人员维护成本。如下图所示。1．打磨工作站系统组成1．打磨工作站系统组成

本打磨工作站属于回转式工作站，主要由原料台、打磨工业机器人、纱布环带机、成品台、工件等组成。（1）打磨机器人分类

机器人打磨主要有两种方式:一种是通过机器人末端执行器夹持打磨工具，主动接触工件，工件相对固定不动，因此这种打磨方式可称为工具主动型打磨;另一种是机器人末端执行器夹持工件，通过工件贴近接触去毛刺机具设备，机具设备相对固定不动，因此这种打磨方式称为工件主动打磨。本工作站采用工件主动打磨方式。2．打磨工作站机械系统组成

根据打磨方式，打磨机器人可以分为夹持工具型打磨机器人和夹持工件型打磨机器人。其中工具夹持型打磨机器人的末端执行器可以连接不同打磨工具，根据生产需要，通过调换不同磨具，可以分别完成打磨、抛光等不同工艺工序加工，对于工件夹持型打磨机器人，通过配置不同爪手来夹持工件，分别在砂带、砂轮、抛光机等不同的机加工设备上，完成打磨、抛光、去毛刺的全部加工。1）夹持工具型打磨机器人

工具型打磨机器人，是机器人通过操纵末端执行器所安装的打磨工具，完成对工件打磨加工的自动化系统。一般要选用6关节工业机器人，可以通过改变机器人姿态，使打磨工具可以从各种角度，完成工件不同部位的打磨加工。主要用于大型工件的打磨加工，例如大型铸件、叶片、大型工模具等。2．打磨工作站机械系统组成

2）夹持工件型打磨机器人2．打磨工作站机械系统组成

通过机器人末端执行器夹持工件，把工件分别送达到各种位置固定的打磨机床设备，分别完成磨削、抛光等不同工序的自动化加工系统。采用工业机器人本体的选型，其负载和臂载，必须满足工件重量需要，要有足够的工作范围，防止工件在打磨过程中与机器人和打磨设备发生干涉，主要适用于中小零部件的自动化打磨加工。（2）打磨装置2打磨工作站机械系统组成打磨装置可以清洁底材、降低工件表面粗糙度及增强涂层的附着力。根据打磨机器人的打磨方式,打磨装置分为机器人末端执行器夹持式打磨工具和固定的打磨机床设备。1）夹持式打磨工具该类打磨工具一般由磨头和柄部组成，磨头结构有圆柱形、半球形、圆弧形、球形等，如图所示，也可根据打磨工件形状自行设计，材质一般为陶瓷、橡胶、砂布、金刚石，磨料的硬度要大于被加工材料的硬度两倍，可采用磨头进行周磨和端磨。（2）打磨装置2打磨工作站机械系统组成采用磨头的打磨方式有刚性打磨和柔性打磨，刚性打磨头的特点为成本低廉，工件外形复杂时加工效果不好，主要是使用在工件简单，要求不高的场合。随着工业机器人的高柔性、高自动化等优点融入打磨领域，研发出浮动打磨工具，即柔性打磨。目前主要是分为闭环浮动机构、开环浮动机构、轴向浮动打磨工具、径向浮动打磨工具与机器人加力传感器五大类。图为径向浮动打磨工具，进行打磨的过程中，需要用到磨具的圆周面，受力为主轴的径向。2）打磨机床设备2．打磨工作站机械系统组成按打磨工艺要求，分别配置砂带机、毛刷机、砂轮机、抛光机等，图为本打磨工作站中所用环形砂带打磨机，砂轮带通过2个支撑轮和1个张紧轮保持足够的张紧度，推杆通过气缸用于调节张紧轮伸出距离。该环形砂带打磨机电机转速为2800r/min,电机功率30KW，砂带规格为75×3200mm。（3）末端执行器2．打磨工作站机械系统组成工具型打磨机器人的末端执行器用于夹取磨头的柄部，通常为夹爪式和集成式，驱动方式一般采用电动或气动方式。图为配置力控制器的砂轮片末端执行器。（3）末端执行器2．打磨工作站机械系统组成工件型打磨机器人的末端执行器要根据被加工零件的形状、尺寸进行设计，本打磨工作站用于打磨轴套的外圆部分，采用三爪卡盘内撑于轴套内表面，如图所示。

（1）电气控制系统。本工作站中电气控制系统主要由线槽、电线、接线端子、主令电气、开关电源等组成。具有接地保护、断点保护、漏电保护功能、安全符合相关的国际标准。如图所示.3．打磨工作站电控系统组成

（2）工业机器人控制柜。

本控制柜型号为IRC5，支持DeviceNet，PROFINET，EtherNet/IP，PROFIBUS和CC-Link等网络协议的通信扩展，搭配基于DeviceNet的带有16个数字量输入和输出的板卡，它具有基于先进的动态建模，通过减少周期时间和提供精确路径精度自动优化机器人的性能。3．打磨工作站电控系统组成1516机器人输入信号备注机器人输出信号备注DI10_1启动按钮DO10_1启动指示灯DI10_2停止按钮DO10_2停止指示灯DI10_3复位按钮DO10_3复位指示灯DI10_4夹爪张开信号DO10_4三色灯红DI10_5夹爪闭合信号DO10_5三色灯绿DI10_6砂带底板推出信号DO10_6三色灯白DI10_7砂带底板缩回信号DO10_8夹爪DI10_8安全门开关信号DO10_9砂带底板气缸

DO10_10打磨电机（1）行走导轨

在其他打磨工作站中，为了完成相应的工作任务，还需设计一些辅助装置，同时考虑工作站的总体布局，通常有行走导轨、工件变位机等。

工业机器人可增加外部附加轴，在六轴机器人配套移动导轨形成机器人的第七轴，可以让工业机器人移动一定的距离从而增加其活动区域。可使用在多道机床之间移