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一、為什么需要打磨機(jī)器人

很多鑄件要人工打毛刺，不僅費(fèi)時(shí)，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(xiàn)場(chǎng)的空氣染污和噪聲會(huì)損害操作者的身心健康。各種材質(zhì)和形狀物體的打磨，拋光等工作在德國(guó)早已由機(jī)器人來(lái)完成。本方案所介紹的打磨機(jī)器人就是為一著名德國(guó)企業(yè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的。

二、打磨機(jī)器人的工作原理

圖1 是沈陽(yáng)萊茵機(jī)電(15840142090)給用戶(hù)設(shè)計(jì)的打磨機(jī)器人功能性原理圖。

圖1：打磨機(jī)器人功能性原理圖

整個(gè)打磨機(jī)器人有雙工作臺(tái)和一臺(tái)三維直角坐標(biāo)機(jī)器人組成。其中雙工作臺(tái)的工作原理和加工中心的雙工作臺(tái)原理相似。當(dāng)一個(gè)工位上的毛坯件被打磨過(guò)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(gè)工作臺(tái)上的工裝可以把零件轉(zhuǎn)動(dòng)180 度，這樣能對(duì)毛坯的四個(gè)面進(jìn)行打磨。圖2 是所用的三維機(jī)器人，其中Z 軸（上下運(yùn)動(dòng)軸）上帶有氣動(dòng)砂輪。通過(guò)編程可以使沙輪按要求的軌跡和速度對(duì)毛坯進(jìn)行打磨。也可以采用示教方式編程，通過(guò)手動(dòng)運(yùn)動(dòng)打磨，系統(tǒng)自動(dòng)記錄下運(yùn)行的軌跡和速度。以后就用通過(guò)示教方式所產(chǎn)生的程序來(lái)對(duì)同樣零件打磨去毛刺。

圖2：實(shí)際采用的打磨機(jī)器人

打磨機(jī)器人的Z 軸采用滾珠絲杠傳動(dòng)的兩根PAS43BB 直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元，其有效行程為300mm。Y 軸采用滾珠絲杠傳動(dòng)的兩根PAS43BB 直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元, 其有效行程為800mm。X 軸也采用滾珠絲杠傳動(dòng)的兩根PAS43BB 直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元, 其有效行程800mm。這是在中德合資企業(yè)沈陽(yáng)百格機(jī)器人有限公司生產(chǎn)的。驅(qū)動(dòng)電機(jī)也采用德國(guó)百格拉公司的交流伺服。減速機(jī)是采用德國(guó)Neugart 公司的PLE 系列精密行星減速機(jī)。控制系統(tǒng)采用德國(guó)Engelhardt 公司F44 數(shù)控系統(tǒng)。

在打磨和拋光等過(guò)程中對(duì)機(jī)器人的各個(gè)軸都有較強(qiáng)的持續(xù)性沖擊和震動(dòng)。為此對(duì)單根直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元的滑塊，各個(gè)軸間的連接板等都采用加強(qiáng)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(dòng)。

三、五軸五聯(lián)動(dòng)打磨機(jī)器人

對(duì)應(yīng)一些復(fù)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(zhuǎn)動(dòng)。為此我們采用了為激光噴丸和激光淬火用的五軸機(jī)器人。在如圖3 所示的五個(gè)運(yùn)動(dòng)軸中，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸A 軸和C 軸采用德國(guó)Neugart 超精密型法蘭輸出減速機(jī)PLF64-40 和百格拉配17 位絕對(duì)值編碼器的TLD 系列伺服電機(jī)。而X，Y 和Z 軸也采用精密滾珠絲杠傳動(dòng)。

五軸五聯(lián)動(dòng)機(jī)器人最關(guān)鍵的是其高度開(kāi)放的機(jī)器人控制系統(tǒng)。我們采用的五軸五聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)帶有RCTP 功能。就是說(shuō)編程時(shí)僅給出最后運(yùn)動(dòng)軌跡的坐標(biāo)（X, Y, Z, A, C），其中(X, Y, Z)是運(yùn)動(dòng)軌跡點(diǎn)的坐標(biāo)值，而（A, C）是砂輪在該點(diǎn)的兩個(gè)方向。通過(guò)常見(jiàn)的CAM 軟件，就能自動(dòng)產(chǎn)生機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡。也可以通過(guò)示教和內(nèi)插來(lái)自動(dòng)生成運(yùn)動(dòng)軌跡。

圖3：五軸五聯(lián)動(dòng)機(jī)器人

四、安全防護(hù)措施

直角坐標(biāo)機(jī)器人必須有防塵保護(hù)措施，以防打磨過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵進(jìn)入直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單元內(nèi)部。為此我們采用多種防護(hù)措施，比如加防護(hù)鋼帶和加防護(hù)罩。所用防護(hù)罩與機(jī)床的防護(hù)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(guò)程中產(chǎn)生的粉塵。機(jī)器人工作空間與操作者之間采取很好的隔離措施，保證機(jī)器人不會(huì)撞擊到操作者，砂輪等損壞后也飛不出隔離板，不會(huì)傷到操作者。

五、結(jié)論

機(jī)器人的工作空間可以按用戶(hù)要求定制，來(lái)滿(mǎn)足一次卡一個(gè)零件，或多個(gè)零件的要求。可以生產(chǎn)五軸或更多軸的機(jī)器人。這類(lèi)機(jī)器人不僅可以提高工作效率和質(zhì)量，避免了操作者的受傷，還可以完成很多手工無(wú)法完成的大磨和拋光工作。特別是對(duì)各種規(guī)格，各種復(fù)雜形狀的鋼類(lèi)鑄件進(jìn)行打磨。采用我們的機(jī)器人可以對(duì)飛機(jī)玻璃，大型異型零件，各種金屬類(lèi)居家生活用品（銀、金器具，炊具，燈具，工藝品），飛機(jī)、摩托車(chē)及汽車(chē)零部件進(jìn)行拋光。