一、為什么需要打磨機器人

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污和噪聲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器人來完成。本方案所介紹的打磨機器人就是為一著名德國企業設計生產的。

二、打磨機器人的工作原理

圖1 是沈陽萊茵機電(15840142090)給用戶設計的打磨機器人功能性原理圖。

圖1：打磨機器人功能性原理圖

整個打磨機器人有雙工作臺和一臺三維直角坐標機器人組成。其中雙工作臺的工作原理和加工中心的雙工作臺原理相似。當一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，然后裝上另一毛坯。每個工作臺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2 是所用的三維機器人，其中Z 軸（上下運動軸）上帶有氣動砂輪。通過編程可以使沙輪按要求的軌跡和速度對毛坯進行打磨。也可以采用示教方式編程，通過手動運動打磨，系統自動記錄下運行的軌跡和速度。以后就用通過示教方式所產生的程序來對同樣零件打磨去毛刺。

圖2：實際采用的打磨機器人

打磨機器人的Z 軸采用滾珠絲杠傳動的兩根PAS43BB 直線運動單元，其有效行程為300mm。Y 軸采用滾珠絲杠傳動的兩根PAS43BB 直線運動單元, 其有效行程為800mm。X 軸也采用滾珠絲杠傳動的兩根PAS43BB 直線運動單元, 其有效行程800mm。這是在中德合資企業沈陽百格機器人有限公司生產的。驅動電機也采用德國百格拉公司的交流伺服。減速機是采用德國Neugart 公司的PLE 系列精密行星減速機?？刂葡到y采用德國Engelhardt 公司F44 數控系統。

在打磨和拋光等過程中對機器人的各個軸都有較強的持續性沖擊和震動。為此對單根直線運動單元的滑塊，各個軸間的連接板等都采用加強措施，采用抗震和抗沖擊措施。所用的連接螺絲也采用防震措施，避免松動。

三、五軸五聯動打磨機器人

對應一些復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。為此我們采用了為激光噴丸和激光淬火用的五軸機器人。在如圖3 所示的五個運動軸中，兩個旋轉軸A 軸和C 軸采用德國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 軸也采用精密滾珠絲杠傳動。

五軸五聯動機器人最關鍵的是其高度開放的機器人控制系統。我們采用的五軸五聯動數控系統帶有RCTP 功能。就是說編程時僅給出最后運動軌跡的坐標（X, Y, Z, A, C），其中(X, Y, Z)是運動軌跡點的坐標值，而（A, C）是砂輪在該點的兩個方向。通過常見的CAM 軟件，就能自動產生機器人的運動軌跡。也可以通過示教和內插來自動生成運動軌跡。

圖3：五軸五聯動機器人

四、安全防護措施

直角坐標機器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。為此我們采用多種防護措施，比如加防護鋼帶和加防護罩。所用防護罩與機床的防護罩相同，能防塵和防水。

此外就是采用安全隔離措施，吸走打磨過程中產生的粉塵。機器人工作空間與操作者之間采取很好的隔離措施，保證機器人不會撞擊到操作者，砂輪等損壞后也飛不出隔離板，不會傷到操作者。

五、結論

機器人的工作空間可以按用戶要求定制，來滿足一次卡一個零件，或多個零件的要求。可以生產五軸或更多軸的機器人。這類機器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，各種復雜形狀的鋼類鑄件進行打磨。采用我們的機器人可以對飛機玻璃，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、摩托車及汽車零部件進行拋光。