打磨拋光機械人的工作原理

為什麼需要打磨機械人

很多鑄件要人工打毛刺，不僅費時，打磨效果不好，效率低，而且操作者的手還常常受傷。打毛刺工作現場的空氣染汙和雜訊會損害操作者的身心健康。各種材質和形狀物體的打磨，拋光等工作在德國早已由機械人來完成。

本方案所介紹的打磨機械人就是為一著名德國企業設計生產的。

打磨機械人的工作原理

圖1是給使用者設計的打磨機械人功能性原理圖。整個打磨機械人有雙工作台和一台三維直角座標機械人組成。其中雙工作台的工作原理和加工中心的雙工作台原理相似。

當乙個工位上的毛坯件被打磨過程中，操作員可以把另一工位上已打磨完的零件取下，然後裝上另一毛坯。每個工作台上的工裝可以把零件轉動180度，這樣能對毛坯的四個面進行打磨。

圖1：打磨機械人功能性原理圖

圖2是所用的三維機械人，其中z軸（上下運動軸）上帶有氣動砂輪。通過程式設計可以使沙輪按要求的軌跡和速度對毛坯進行打磨。也可以採用示教方式程式設計，通過手動運動打磨，系統自動記錄下執行的軌跡和速度。

以後就用通過示教方式所產生的程式來對同樣零件打磨去毛刺。

圖2：實際採用的打磨機械人

打磨機械人的z軸採用滾珠絲槓傳動的兩根pas43bb直線運動單元，其有效行程為300mm。y軸採用滾珠絲槓傳動的兩根pas43bb直線運動單元, 其有效行程為800mm。x軸也採用滾珠絲槓傳動的兩根pas43bb直線運動單元, 其有效行程800mm。

這是在中德合資企業瀋陽百格機械人****生產的。驅動電機也採用德國百格拉公司的交流伺服。減速機是採用德國neugart公司的ple系列精密行星減速機。

控制系統採用德國engelhardt公司f44數控系統。

在打磨和拋光等過程中對機械人的各個軸都有較強的持續性衝擊和震動。為此對單根直線運動單元的滑塊，各個軸間的連線板等都採用加強措施，採用抗震和抗衝擊措施。所用的連線螺絲也採用防震措施，避免鬆動。

五軸五聯動打磨機械人

對應一些複雜形狀零件的打磨和拋光，需要砂輪工作面能在水平面和垂直面轉動。為此我們採用了為雷射噴丸和雷射淬火用的五軸機械人。在如圖3所示的五個運動軸中，兩個旋轉軸a軸和c軸採用德國neugart超精密型法蘭輸出減速機plf64-40和百格拉配17位絕對值編碼器的tld系列伺服電機。

而x，y和z軸也採用精密滾珠絲槓傳動。

五軸五聯動機械人最關鍵的是其高度開放的機械人控制系統。我們採用的五軸五聯動數控系統帶有rctp功能。就是說程式設計時僅給出最後運動軌跡的座標（x, y, z, a, c），其中(x, y, z)是運動軌跡點的座標值，而（a, c）是砂輪在該點的兩個方向。

通過常見的cam軟體，就能自動產生機械人的運動軌跡。也可以通過示教和內插來自動生成運動軌跡。

圖3：五軸五聯動機械人

安全防護措施

直角座標機械人必須有防塵保護措施，以防打磨過程中產生的粉塵進入直線運動單元內部。為此我們採用多種防護措施，比如加防護鋼帶和加防護罩。所用防護罩與工具機的防護罩相同，能防塵和防水。

此外就是採用安全隔離措施，吸走打磨過程中產生的粉塵。機械人工作空間與操作者之間採取很好的隔離措施，保證機械人不會撞擊到操作者，砂輪等損壞後也飛不出隔離板，不會傷到操作者。

結論機械人的工作空間可以按使用者要求定製，來滿足一次卡乙個零件，或多個零件的要求。可以生產五軸或更多軸的機械人。這類機械人不僅可以提高工作效率和質量，避免了操作者的受傷，還可以完成很多手工無法完成的大磨和拋光工作。

特別是對各種規格，各種複雜形狀的鋼類鑄件進行打磨。採用我們的機械人可以對飛機玻璃，大型異型零件，各種金屬類居家生活用品（銀、金器具，炊具，燈具，工藝品），飛機、電單車及汽車零部件進行拋光。