激光焊縫打磨的智能打磨系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及一種智能打磨系統(tǒng)，具體地，涉及一種激光焊縫打磨的智能打磨系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，汽車生產(chǎn)制造尤其是車身車間自動(dòng)化水平要求高，目前主要車企生產(chǎn)節(jié)拍為50-60秒/輛，且對品質(zhì)要求也在逐步提高。汽車車頂及后蓋的焊接由弧焊轉(zhuǎn)變?yōu)榧す夂附?，焊縫的打磨由人工打磨轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器人自動(dòng)化打磨。當(dāng)前汽車車頂激光焊縫打磨主要采用老式機(jī)械打磨頭。打磨力、打磨砂輪線速度等打磨工藝參數(shù)難以控制，從而導(dǎo)致打磨質(zhì)量難以保證；由于工藝參數(shù)難以實(shí)時(shí)調(diào)整，導(dǎo)致砂輪耗損大，需頻繁更換打磨砂輪片，每次更換砂輪片整個(gè)工位需停機(jī)15-20分鐘且每半小時(shí)更換一次；傳統(tǒng)的機(jī)械打磨頭無法進(jìn)行砂輪片自動(dòng)更換，需要人工手工不定時(shí)進(jìn)行砂輪片的更換；打磨工藝參數(shù)未能實(shí)時(shí)更新，導(dǎo)致打磨粉塵顆粒不均勻，加上使用傳統(tǒng)老式罩殼，整個(gè)設(shè)備除塵效果差，除塵效果為30％左右；傳統(tǒng)的機(jī)械打磨頭無法實(shí)現(xiàn)位移補(bǔ)償，對機(jī)器人打磨軌跡及整個(gè)裝夾定位精度要求高。傳統(tǒng)的機(jī)械打磨頭設(shè)備難以滿足車身車間對節(jié)拍及車身焊接品質(zhì)要求，嚴(yán)重影響整個(gè)打磨工位的自動(dòng)化、智能化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種激光焊縫打磨的智能打磨系統(tǒng)，其能實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)備的機(jī)電一體化控制，能實(shí)現(xiàn)打磨力、打磨砂輪線速度等打磨工藝參數(shù)可控可調(diào)整從而保證打磨質(zhì)量優(yōu)異且穩(wěn)定；實(shí)時(shí)檢測砂輪的消耗，實(shí)時(shí)的調(diào)整對應(yīng)的打磨工藝參數(shù)，保證砂輪消耗平穩(wěn)穩(wěn)定，砂輪的使用壽命提升為傳統(tǒng)機(jī)械打磨頭壽命的3-4倍；通過使用快換磨具，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)砂輪片的更換，提升整個(gè)打磨裝備的自動(dòng)化水平；打磨工藝參數(shù)根據(jù)砂輪的消耗實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)整，保證打磨粉塵顆粒大小均勻統(tǒng)一，加上使用改進(jìn)后的新型罩殼可以保證整個(gè)打磨工位的除塵效果達(dá)到90％以上；通過柔性法蘭的自動(dòng)伸縮和采用柔性尼龍粘結(jié)砂輪，可以實(shí)現(xiàn)打磨法向力方向上的位移補(bǔ)償，能自動(dòng)適應(yīng)焊縫及車身工藝的公差變化，大大降低機(jī)器人軌跡調(diào)試難度，提升整個(gè)設(shè)備的智能化水平；通過本發(fā)明裝置可以很好彌補(bǔ)傳統(tǒng)機(jī)械力控打磨裝置的不足，大大提升汽車激光焊縫打磨的自動(dòng)化與智能化。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種激光焊縫打磨的智能打磨系統(tǒng)，其特征在于，主要由力控打磨工具、磨具庫和打磨控制柜組成，其中力控打磨工具與一個(gè)機(jī)器人進(jìn)行物理連接，磨具庫安放在機(jī)器人可達(dá)范圍內(nèi)，打磨控制柜與一個(gè)機(jī)器人控制柜之間進(jìn)行通訊，機(jī)器人控制柜控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)；其中打磨控制柜控制力控打磨工具與磨具庫，打磨控制柜反饋信號(hào)給機(jī)器人控制柜，機(jī)器人控制柜控制打磨控制柜進(jìn)而間接控制力控打磨工具與磨具庫。

優(yōu)選地，所述力控打磨工具主要包括相互連接的柔性法蘭和電主軸，其中柔性法蘭的氣源開合通過打磨控制柜進(jìn)行控制；電主軸的氣源開合通過打磨控制柜進(jìn)行控制。

優(yōu)選地，所述力控打磨工具還包括安裝固定板左側(cè)連接板、柔性法蘭連接板、安裝固定板右側(cè)連接板，安裝固定板左側(cè)連接板和安裝固定板右側(cè)連接板之間通過柔性法蘭連接板連接。

優(yōu)選地，所述力控打磨工具還包括機(jī)器人連接法蘭、安裝固定板、連接卡環(huán)、鋁型材支，機(jī)器人連接法蘭固定在安裝固定板的一側(cè)，連接卡環(huán)位于安裝固定板的上方，鋁型材支架固定在連接卡環(huán)的一側(cè)，機(jī)器人連接法蘭位于電主軸的上方。

優(yōu)選地，所述力控打磨工具還包括安裝固定板上加強(qiáng)筋、安裝固定板下加強(qiáng)筋，安裝固定板下加強(qiáng)筋位于安裝固定板上加強(qiáng)筋的上方，安裝固定板上加強(qiáng)筋、安裝固定板下加強(qiáng)筋都位于安裝固定板左側(cè)連接板和安裝固定板右側(cè)連接板之間。

優(yōu)選地，所述力控打磨工具還包括除塵管、除塵罩殼、快換磨具、九十度連接塊右側(cè)板、九十度連接塊電主軸固定板、九十度連接塊左側(cè)板、固定塊，除塵管位于安裝固定板右側(cè)連接板的下方，除塵罩殼位于除塵管和柔性法蘭之間，快換磨具位于除塵管的下方，九十度連接塊右側(cè)板位于快換磨具和電主軸之間，九十度連接塊右側(cè)板和九十度連接塊左側(cè)板之間通過九十度連接塊電主軸固定板連接，固定塊位于九十度連接塊電主軸固定板的上方。

優(yōu)選地，所述鋁型材支架的形狀為正方形。

優(yōu)選地，所述除塵管與除塵罩殼之間通過一個(gè)罩殼卡箍連接。

優(yōu)選地，所述磨具庫主要包括快換磨具、轉(zhuǎn)簾門、轉(zhuǎn)簾門傳感器、刀柄傳感器和電機(jī)，快換磨具位于轉(zhuǎn)簾門傳感器和刀柄傳感器之間，轉(zhuǎn)簾門、電機(jī)都位于快換磨具的上方。

優(yōu)選地，所述電機(jī)的啟停及正反轉(zhuǎn)通過打磨控制柜控制，轉(zhuǎn)簾門傳感器和刀柄傳感器將信號(hào)實(shí)時(shí)反饋給打磨控制柜；機(jī)器人控制柜通過控制打磨控制柜進(jìn)而間接控制電機(jī)的啟停和正反轉(zhuǎn)控制轉(zhuǎn)簾門的開合，轉(zhuǎn)簾門傳感器將檢測反饋信號(hào)反饋給打磨控制柜進(jìn)而傳送給機(jī)器人控制柜判定轉(zhuǎn)簾門是否開合到位；當(dāng)轉(zhuǎn)簾門開合到位后才可進(jìn)行快換磨具的自動(dòng)更換，通過刀柄傳感器檢測當(dāng)前刀位是否有快換磨具和當(dāng)前快換磨具是否滿足打磨要求進(jìn)而傳遞給機(jī)器人控制柜作出判定從而決定是否能正常進(jìn)行快換磨具的自動(dòng)更換。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：一，通過本裝置可以實(shí)現(xiàn)車頂激光焊縫打磨的全自動(dòng)化與智能化；二，本裝置的自動(dòng)更換打磨砂輪片可以克服傳統(tǒng)機(jī)械力控打磨頭人工更換砂輪片帶來的生產(chǎn)流水線的停機(jī)事故，提升整個(gè)汽車生產(chǎn)流水線的使用效率與自動(dòng)化水平，將傳統(tǒng)機(jī)械打磨頭人工每次更換砂輪片15-20分鐘縮短為機(jī)器人自動(dòng)更換砂輪片10-15秒；三，本裝置可以大幅提高砂輪片的使用壽命，大幅提高設(shè)備的投入產(chǎn)出比，將砂輪使用壽命從從前30分鐘/片提升為3小時(shí)/片，每個(gè)砂輪片打磨車輛數(shù)量由50-70輛/片提升為400-500輛/片；四，本裝置工藝參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控并可實(shí)時(shí)更新，工藝參數(shù)更改方便，能適應(yīng)汽車流水線不同車型變更對工藝快速變更的需求；五，本裝置可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)更換砂輪片，減少人對工位的干預(yù)，大幅提升工位的穩(wěn)定性與可控性同時(shí)降低工位的人工成本，通過刀具庫可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)更換砂輪片三次，每個(gè)砂輪片使用壽命三小時(shí)，整個(gè)打磨工位砂輪片人工更換周期由原來半小時(shí)提升為9小時(shí)，且由原來在生產(chǎn)制造中停機(jī)更換轉(zhuǎn)變?yōu)閾Q班更換；六，本裝置可以大幅提高除塵效果，提升整體工位的潔凈性并減少工位對除塵設(shè)備的投入，除塵效果由傳統(tǒng)老式機(jī)械打磨頭30％提升為90％；七，本裝置可實(shí)現(xiàn)打磨力方向上的位移補(bǔ)償，能降低打磨工位對上一道激光焊接工位的技術(shù)要求，并降低對車身定位安裝精度，有利于降低上道工序的硬件投入。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明激光焊縫打磨的智能打磨系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中力控打磨工具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明中磨具庫的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，本發(fā)明激光焊縫打磨的智能打磨系統(tǒng)主要由力控打磨工具1、磨具庫2和打磨控制柜3組成，其中力控打磨工具1與一個(gè)機(jī)器人5進(jìn)行物理連接，磨具庫2安放在機(jī)器人5的側(cè)面，即磨具庫2安放在機(jī)器人5可達(dá)范圍內(nèi)，磨具庫2、機(jī)器人5、一個(gè)機(jī)器人控制柜4都與打磨控制柜3連接，打磨控制柜3與機(jī)器人控制柜4之間進(jìn)行通訊，機(jī)器人控制柜4控制機(jī)器人5運(yùn)動(dòng)。其中打磨控制柜3控制打磨工具1與磨具庫2，打磨控制柜3反饋信號(hào)給機(jī)器人控制柜4，機(jī)器人控制柜4控制打磨控制柜3進(jìn)而間接控制力控打磨工具1與磨具庫2。通過機(jī)器人控制柜4可以控制整體打磨系統(tǒng)與機(jī)器人5。

力控打磨工具1包括相互連接的柔性法蘭22和電主軸25，其中柔性法蘭的氣源開合通過打磨控制柜進(jìn)行控制，從而控制柔性法蘭的工作開合；電主軸的氣源開合通過打磨控制柜進(jìn)行控制，從而控制電主軸的打拉刀與冷卻。

力控打磨工具1還包括安裝固定板左側(cè)連接板17、柔性法蘭連接板18、安裝固定板右側(cè)連接板19，安裝固定板左側(cè)連接板17和安裝固定板右側(cè)連接板19之間通過柔性法蘭連接板18連接，這樣方便安裝其他元件。

力控打磨工具1還包括機(jī)器人連接法蘭11、安裝固定板12、連接卡環(huán)13、鋁型材支架14，機(jī)器人連接法蘭11固定在安裝固定板12的一側(cè)，連接卡環(huán)13位于安裝固定板12的上方，鋁型材支架14固定在連接卡環(huán)13的一側(cè)，機(jī)器人連接法蘭11位于電主軸25的上方，機(jī)器人連接法蘭方便與其他元件連接。

力控打磨工具1還包括安裝固定板上加強(qiáng)筋15、安裝固定板下加強(qiáng)筋16，安裝固定板下加強(qiáng)筋16位于安裝固定板上加強(qiáng)筋15的上方，安裝固定板上加強(qiáng)筋15、安裝固定板下加強(qiáng)筋16都位于安裝固定板左側(cè)連接板17和安裝固定板右側(cè)連接板19之間。

力控打磨工具1還包括除塵管20、除塵罩殼21、快換磨具23、九十度連接塊右側(cè)板24、九十度連接塊電主軸固定板26、九十度連接塊左側(cè)板27、固定塊28，除塵管20位于安裝固定板右側(cè)連接板19的下方，除塵罩殼21位于除塵管20和柔性法蘭22之間，快換磨具23位于除塵管20的下方，九十度連接塊右側(cè)板24位于快換磨具23和電主軸25之間，九十度連接塊右側(cè)板24和九十度連接塊左側(cè)板27之間通過九十度連接塊電主軸固定板26連接，固定塊28位于九十度連接塊電主軸固定板26的上方。

九十度連接塊右側(cè)板、九十度連接塊電主軸固定板、九十度連接塊左側(cè)板和固定塊之間通過焊接連接，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)更換刀具而無需開合罩殼，將傳統(tǒng)人工更換砂輪片時(shí)長十五至二十分鐘縮短為十至十五秒，且無需停機(jī)；除塵罩殼與安裝固定板左側(cè)連接板、安裝固定板右側(cè)連接板之間通過一個(gè)螺栓連接，機(jī)器人連接法蘭、安裝固定板、安裝固定板上加強(qiáng)筋、安裝固定板下加強(qiáng)筋、安裝固定板左側(cè)連接板、柔性法蘭連接板和安裝固定板右側(cè)連接板之間通過焊接組成安裝固定板保證機(jī)器人六軸與柔性法蘭保持垂直，并起到支撐相關(guān)氣管作用，通過九十度連接塊電主軸固定板和固定塊保證電主軸軸線與柔性法蘭之間的軸線保持垂直，從而保證打磨法向力與柔性法蘭伸縮在同一水平線，方便實(shí)時(shí)調(diào)整打磨法向力與對磨具磨料磨損進(jìn)行實(shí)時(shí)位移補(bǔ)償，通過除塵罩殼實(shí)現(xiàn)罩殼無需手動(dòng)開合即可進(jìn)行換刀，實(shí)現(xiàn)換刀的自動(dòng)化，通過九十度連接塊右側(cè)板、九十度連接塊電主軸固定板、九十度連接塊左側(cè)板和固定塊組成九十度連接裝置保證柔性法蘭下端裝置重心與柔性法蘭軸線在同一水平線，從而保證柔性法蘭承受扭矩小，通過電主軸和柔性法蘭實(shí)現(xiàn)打磨法向力、打磨轉(zhuǎn)速、打磨壓縮量可控可調(diào)整，保證整體打磨質(zhì)量，通過除塵罩殼可以實(shí)現(xiàn)打磨粉塵的有效搜集，并通過其端部毛刷自動(dòng)貼合工件表面能達(dá)到除塵效果90％以上。柔性法蘭通過與打磨控制柜通信，可以實(shí)現(xiàn)控制柜柔性法蘭的打磨法向力、打磨位移補(bǔ)償、打磨法向力反應(yīng)時(shí)間等，同時(shí)柔性法蘭實(shí)時(shí)反饋當(dāng)前打磨法向力和打磨位移伸縮量等給打磨控制柜。打磨控制柜將得到信息反饋給機(jī)器人控制柜進(jìn)行算法控制，實(shí)時(shí)對打磨法向力進(jìn)行調(diào)整并實(shí)時(shí)判斷快換磨具磨損狀態(tài)并及時(shí)進(jìn)行快換磨具自動(dòng)更換，保證整個(gè)打磨過程中打磨法向力實(shí)時(shí)可控可調(diào)整并能自動(dòng)補(bǔ)償快換磨具的磨損并及時(shí)快換磨具的自動(dòng)更換。電主軸的電源啟停通過打磨控制柜進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)電主軸的啟停由打磨控制柜控制。電主軸通過與打磨控制柜通信，從而實(shí)現(xiàn)打磨控制柜控制電主軸正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速大小，機(jī)器人控制柜通過控制打磨控制柜可以實(shí)現(xiàn)電主軸啟停、正反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速大小和打拉刀的間接控制。同時(shí)電主軸將當(dāng)前轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)反饋給打磨控制柜進(jìn)而反饋給機(jī)器人控制柜，實(shí)現(xiàn)打磨轉(zhuǎn)速的可控可調(diào)節(jié)，當(dāng)機(jī)器人控制柜收到自動(dòng)更換快換磨具的信號(hào)后，機(jī)器人控制柜控制電主軸的打拉刀進(jìn)行快換磨具的自動(dòng)更換。通過機(jī)器人控制柜可以實(shí)現(xiàn)打磨法向力、打磨轉(zhuǎn)速和打磨位移補(bǔ)償?shù)裙に噮?shù)實(shí)時(shí)控制調(diào)整從而保證打磨質(zhì)量并使整個(gè)打磨過程自動(dòng)化與智能化。

所述鋁型材支架的形狀為正方形，這樣便于制造。

所述除塵管與除塵罩殼之間通過一個(gè)罩殼卡箍連接，這樣便于固定。

磨具庫2主要包括快換磨具38、轉(zhuǎn)簾門39、轉(zhuǎn)簾門傳感器40、刀柄傳感器41和電機(jī)42，快換磨具38位于轉(zhuǎn)簾門傳感器40和刀柄傳感器41之間，轉(zhuǎn)簾門39、電機(jī)42都位于快換磨具38的上方。其中電機(jī)42的啟停及正反轉(zhuǎn)通過打磨控制柜3控制，轉(zhuǎn)簾門傳感器40和刀柄傳感器41將信號(hào)實(shí)時(shí)反饋給打磨控制柜3；機(jī)器人控制柜5通過控制打磨控制柜3進(jìn)而間接控制電機(jī)42的啟停和正反轉(zhuǎn)控制轉(zhuǎn)簾門39的開合，轉(zhuǎn)簾門傳感器40將檢測反饋信號(hào)反饋給打磨控制柜3進(jìn)而傳送給機(jī)器人控制柜5判定轉(zhuǎn)簾門是否開合到位；當(dāng)轉(zhuǎn)簾門39開合到位后才可進(jìn)行快換磨具38的自動(dòng)更換，通過刀柄傳感器42檢測當(dāng)前刀位是否有快換磨具38和當(dāng)前快換磨具38是否滿足打磨要求進(jìn)而傳遞給機(jī)器人控制柜54作出判定從而決定是否能正常進(jìn)行快換磨具38的自動(dòng)更換。當(dāng)磨具庫2上無可使用快換磨具38進(jìn)行自動(dòng)更換時(shí)，刀柄傳感器41將信息反饋給機(jī)器人控制柜4，從而機(jī)器人控制柜4控制機(jī)器人5停止工作并發(fā)出警報(bào)，提示進(jìn)行快換磨具38的人工更換。

其中，柔性法蘭(ACF，Active Contact Flange)也稱自適應(yīng)接觸法蘭，是一款能夠保持機(jī)器人末端工具與工件加工接觸面接觸力恒定的設(shè)備，基于氣動(dòng)、模擬量控制，其高精度與高靈敏度的控制，能夠保證工具與加工面之間的接觸力控制在士1N以內(nèi)，特別適用于打磨、拋光等應(yīng)用場合。根據(jù)不同選型，其壓力范圍可選為0-100N或0-500N，伸縮行程可選35.5mm，48mm，98mm等，可選帶重力感應(yīng)傳感器以克服自身重力，從而適應(yīng)任意加工角度的應(yīng)用。

以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。