機器人打磨的核心關鍵技術與恆力浮動工具

當前,機器人在更多的製造業細分領域發揮著越來越重要的作用,而

打磨、拋光、去毛刺,是製造業中不可缺少的基礎工序。隨著人口紅利的消失,以及降低成本和提高產品質量的要求等因素,市場對打磨拋光機器人的需求越發強烈,不僅在3C行業、五金傢俱、醫療器材、汽車零部件、小家電、重工行業、玻璃行業等諸多領域都有應用,尤其近些年來,工業機器人越來越多的用於打磨工作,用來替代人工。


機器人打磨一般從事的是稜角去毛刺,焊縫打磨,內腔內孔去毛刺等工作。使用機器人打磨對於提高打磨質量和產品光潔度、保證其一致性、提高生產率、改善工人勞動條件等具有良好的作用。但因其具有在高危環境下取代人工、降低工人技術要求、減少工人數量、提升產品一致性、提高生產效率等一系列優勢而備受關注。


壓力控制對機器人打磨至關重要


要想讓機器人代替人工去做一些打磨應用,就需要在機器人和打磨工具之間,有一個恆力浮動機構。這個恆力浮動機構,可以彌補綜合位置誤差,保證打磨工具和被打磨工件保持接觸,並保證接觸力是按照打磨工藝要求的壓力,從而保證打磨工藝穩定。


1. 什麼是恆力?機器人打磨為什麼需要恆力?


恆力指的是恆定的打磨壓力。打磨過程中,有幾個重要的參數,分別是磨具的形狀、硬度,旋轉的速度,磨具壓在工件上的壓力,磨具相對工件移動的速度等。當打磨工作,由機器人(機械臂)代替人工時,首先要考慮的是機械臂怎麼來控制打磨工具和工件之間的打磨壓力。只有控制好打磨壓力,才能保證工藝穩定,保證切削量、粗糙度等質量參數在控制範圍之內。機器人是六軸聯動位置執行機構,無法精確控制打磨時候的壓力,因此需要輔助機構,來提供恆壓力。

機器人打磨的核心關鍵技術與恆力浮動工具

(圖1:磨具受力分析圖)


打磨力一般都是法向力,不管機器人空間位置怎麼移動,磨具和工件的接觸都是垂直接觸的。打磨用磨具一般都是圓形的,裝在一個電動或氣動的旋轉軸上。如果是利用圓形磨具的端面打磨,那旋轉軸是軸向受力;如果利用圓形磨具的圓周面打磨,那旋轉軸是徑向受力。


2. 什麼是浮動?機器人打磨為什麼需要浮動?


上文提到機器人是六軸聯動位置執行機構,六個軸是串聯的。這樣的串聯機構的位置精度,比常見的CNC機床機構要低一些。一般用重複定位精度和絕對位置精度來衡量,機器人的一般的重複定位精度為0.02mm, 絕對定位精度為0.5mm。機器人的打磨特點請參考下圖。

機器人打磨的核心關鍵技術與恆力浮動工具

(圖2:機器人的精度及其打磨特點對比)


除此之外工件整體尺寸誤差,鑄造件的尺寸誤差比機加工後的零件要大。被去除的材料,比如機加工後的毛刺,毛邊,鑄造後的合模線、飛邊,都大小不一致。機器人工作站的工件裝夾工具也會有尺寸誤差。這些誤差累加起來,都會影響磨具和被打磨工件的接觸。要麼過切,要麼接觸不上。浮動就是解決這個問題,讓磨具始終和被打磨工件保持接觸。


機器人打磨的核心關鍵技術與恆力浮動工具

(圖3:浮動的作用)


ATI機器人浮動毛刺清理工具


成立於1989的美國ATI工業自動化公司,是世界領先的機器人末端執行工具研發製造商。ATI根據機器人的打磨特點,開發了恆力浮動機構和打磨主軸一體的機器人專用打磨工具。所提供的恆力浮動工具有兩大類:徑向浮動打磨工具和軸向浮動打磨工具。動力主軸是採用氣動馬達。


1. 徑向浮動打磨工具

徑向浮動工具上配合的磨具或刀頭,主要是徑向受力,利用圓周面打磨或切削。根據功率和轉速的不同,下圖所示系列。


機器人打磨的核心關鍵技術與恆力浮動工具

機器人打磨的核心關鍵技術與恆力浮動工具

(圖4:徑向浮動工具系列)


2.軸向浮動打磨工具

軸向浮動工具上配合的磨具或刀頭,主要是軸向受力,利用圓端面打磨或切削。根據功率和轉速的不同,有以下系列產品。

機器人打磨的核心關鍵技術與恆力浮動工具

(圖5:軸向浮動打磨工具系列)


機器人打磨的核心關鍵技術與恆力浮動工具


(圖6: ACT系列工具去毛刺和打磨案例)

另外軸向浮動機構,還有閉環的伺服控制。可以實時傳出數據,更精確,但成本要高一些。大部分的去毛刺應用,開環的浮動機構就夠用了。


分享到:


相關文章: