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機(jī)器人打磨恒力浮動(dòng)工具現(xiàn)狀概況

近年來隨著機(jī)器人在更多的制造業(yè)細(xì)分領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，而打磨、拋光、去毛刺是制造業(yè)中不可缺少的基礎(chǔ)工序，所以打磨機(jī)器人逐漸進(jìn)入人的視野中。為了讓大家更深入的了解打磨機(jī)器人，機(jī)器人大講堂特邀ATI中國區(qū)材料去除專家張志軍先生為我們分享《機(jī)器人打磨恒力浮動(dòng)工具及案例分享》。張志軍先生碩士畢業(yè)于北京理工大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，曾在3M公司從事十多年磨料磨具的應(yīng)用開發(fā)，參與組建了機(jī)器人打磨實(shí)驗(yàn)室?，F(xiàn)為ATI中國區(qū)材料去除專家、高級(jí)客戶經(jīng)理。本期分享要點(diǎn)如下 1.機(jī)器人打磨領(lǐng)域現(xiàn)狀分析 2.機(jī)器人打磨的關(guān)鍵核心技術(shù) 3.恒力浮動(dòng)對(duì)機(jī)器人打磨的必要性 4.ATI恒力浮動(dòng)打磨工具介紹 5.機(jī)器人打磨應(yīng)用案例分享以下內(nèi)容根據(jù)張志軍先生直播分享實(shí)錄整理什么是打磨機(jī)器人？打磨機(jī)器人是從事打磨的工業(yè)機(jī)器人，智能化代替人工打磨，提高工作效率以及保證產(chǎn)品優(yōu)品率。現(xiàn)在越來越多的機(jī)器人打磨中，機(jī)器人打磨一般從事的是棱角去毛刺，焊縫打磨，內(nèi)腔內(nèi)控去毛刺等工作。機(jī)器人打磨目前主要是分為兩種工作方式：一種是通過機(jī)器人末端執(zhí)行器夾持打磨工具，主動(dòng)接觸工件，工件相對(duì)固定，這種方式通常應(yīng)用在機(jī)器人負(fù)載能力較差，代加工工件質(zhì)量和體積均較大的情況下，稱為工具型打磨機(jī)器人；另一種是機(jī)器人末端執(zhí)行器夾持工件，通過工件貼近接觸打磨工具打磨，打磨工具相對(duì)固定，這種方式通常應(yīng)用在代加工工件體積小，對(duì)打磨精度要求較高的情況下，稱為工件型打磨機(jī)器人。目前，廣泛應(yīng)用于3C行業(yè)、五金家具、醫(yī)療器材、汽車零部件、小家電等許多行業(yè)。機(jī)器人打磨恒力浮動(dòng)工具現(xiàn)狀概況了解了什么是打磨機(jī)器人，接下來，讓我們走進(jìn)它的世界吧！ 1.工具型打磨機(jī)器人本文知識(shí)點(diǎn)主要是針對(duì)第一種方式，即機(jī)器人末端執(zhí)行器夾持打磨工具，首先我們先談一談傳統(tǒng)的打磨工具。傳統(tǒng)打磨工具傳統(tǒng)的打磨主要是有銑削、圓周磨、端面平磨、端面角打磨與平面偏心打磨這五種方式。其受力方向如圖1所示。圖1 傳統(tǒng)打磨方式浮動(dòng)打磨工具機(jī)械打磨方式只要是分為剛性打磨和柔性打磨，剛性打磨頭的特點(diǎn)為成本低廉，工件外形復(fù)雜時(shí)加工效果不好，主要是使用在工件簡單，要求不高的場合。根據(jù)五種傳統(tǒng)打磨方式，將機(jī)器人的高柔性、高自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)融入打磨領(lǐng)域，研發(fā)出浮動(dòng)打磨工具，即柔性打磨。目前主要是分為閉環(huán)浮動(dòng)機(jī)構(gòu)、開環(huán)浮動(dòng)機(jī)構(gòu)、軸向浮動(dòng)打磨工具、徑向浮動(dòng)打磨工具與機(jī)器人加力傳感器五大類。圖2 五種柔性打磨方法根據(jù)浮動(dòng)方向主要是分為軸向浮動(dòng)和徑向浮動(dòng)，下面將圍繞這兩種方式進(jìn)行展開分析。軸向浮動(dòng) 根據(jù)之前介紹的傳統(tǒng)打磨工具中，可以知道軸向受力的分別為銑削、圓周磨、端面平磨、平面偏心打磨四種方式。承受軸向壓力是磨具受力最為常見的方式，在實(shí)際打磨的過程中，為了打磨的穩(wěn)定性和一致性，要求壓力一致或者可控。所以為了獲得恒力，位置就需要浮動(dòng)，常用的方式主要是普通氣缸、伺服氣缸與伺服電缸三種方式。圖3 軸向浮動(dòng)實(shí)現(xiàn)方式如何實(shí)現(xiàn)恒力？以伺服氣缸為例，主要是建立閉環(huán)控制回路，執(zhí)行機(jī)構(gòu)末端放置壓力傳感器，電氣比例閥控制氣路的閥口大小，從而得到氣缸設(shè)定的輸出壓力，如圖4所示。圖4 恒力控制示意圖此外，伺服電缸通過伺服電機(jī)來控制絲杠，從而達(dá)到浮動(dòng)和恒力控制，其中伺服電機(jī)一般分為三個(gè)閉環(huán)負(fù)反饋PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)，三個(gè)閉環(huán)分別為電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)，具體詳細(xì)控制方式此處不詳細(xì)敘述！徑向浮動(dòng) 在進(jìn)行打磨的過程中，需要用到磨具或者刀具的圓周面，受力為主軸的徑向，如下圖5所示。圖5 徑向受力圖在實(shí)現(xiàn)徑向浮動(dòng)的方法中，一種是通過杠桿原理，另外一種主要是通過在主軸尾部安裝浮動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)整體浮動(dòng)，如下圖6所示。圖6 徑向浮動(dòng)解決方案如何實(shí)現(xiàn)徑向浮動(dòng)？在實(shí)現(xiàn)打磨工具浮動(dòng)的方法中，以銼刀為例，下圖7為ATI工業(yè)自動(dòng)化解決方案，主要使用支點(diǎn)球面軸承和順從圓形活塞，使得不管在打磨的過程中刀頭偏向哪兒都可以使得其在工作范圍內(nèi)。圖7 ATI實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)方案示意圖 ATI 工業(yè)自動(dòng)化是世界領(lǐng)先的機(jī)器人附屬產(chǎn)品和機(jī)械手臂工具的工程研發(fā)公司，產(chǎn)品包括自動(dòng)工具快換裝置，多軸力與力矩傳感器系統(tǒng)，機(jī)器人毛刺清理工具，機(jī)器人防碰撞傳感器，旋轉(zhuǎn)連接器和順從裝置。 2.工件型打磨機(jī)器人工件型打磨機(jī)器人通過機(jī)器人抓手夾持工件，把工件分別送達(dá)到各種位置固定的打磨機(jī)床設(shè)備，分別完成磨削、拋光等不同工藝和各種工序的打磨加工的打磨機(jī)器人自動(dòng)化加工系統(tǒng)。圖8 工件型打磨機(jī)器人主要是有機(jī)器人本體、配備的打磨設(shè)備、夾具、力控技術(shù)四部分組成。機(jī)器人打磨關(guān)鍵核心技術(shù)及其案例應(yīng)用如何實(shí)現(xiàn)恒力？打磨機(jī)器人如何實(shí)現(xiàn)感知？不管指工具型或工件型打磨機(jī)器人實(shí)現(xiàn)其相應(yīng)的功能都需要一個(gè)重要器件—力/力矩傳感器。如下圖9所示，ATI的六軸力/力矩傳感器，采用的是硅應(yīng)變片原理，扭力梁上貼硅應(yīng)變片，硅應(yīng)變片應(yīng)外力后產(chǎn)生阻值變化，再轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，之后根據(jù)電壓變化，對(duì)應(yīng)出力和力矩的數(shù)值。圖9 ATI的六維力/力矩傳感器傳感器輸出六個(gè)數(shù)值 Fx , Fy ,Fz ,Tx ,Ty ,Tz給機(jī)器人控制器，不同的機(jī)器人是根據(jù)自己的機(jī)器人控制系統(tǒng)，開發(fā)自己相適應(yīng)的軟件包，通過計(jì)算后，變成可執(zhí)行程序，從而改變機(jī)器人工具和工件的接觸力。使用傳感器如何打磨？原則為工具前端不與工件接觸，保持一定的距離，描繪工件的形狀，之后通過力控制功能的觸碰動(dòng)作靠近，直至與表面接觸。圖10 打磨作業(yè)示例圖10展示了磨具工作路線與工件表面之間的關(guān)系： 1為需要打磨的曲面工件 2為在工件表面上方粗略的軌跡 3為記錄三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)： a.記錄觸碰動(dòng)作開始位置（P1） b.研磨結(jié)束位置（P2） c.作業(yè)結(jié)束位置 4展示了打磨的實(shí)際軌跡應(yīng)用案例圖11 應(yīng)用示例機(jī)器人打磨的未來趨勢(shì) 機(jī)器人打磨的主要優(yōu)勢(shì)為可以提高打磨質(zhì)量和產(chǎn)品光潔度，保證其一致性，提高生產(chǎn)率，一天可連續(xù)生產(chǎn)，改善工人勞動(dòng)條件，提高工人生活質(zhì)量，可在有害環(huán)境下長期工作，降低對(duì)工人操作技術(shù)的要求，縮短產(chǎn)品改型換代的周期，減少相應(yīng)的投資設(shè)備。使用打磨機(jī)器人具有可長期進(jìn)行打磨作業(yè)、保證產(chǎn)品的高生產(chǎn)率、高質(zhì)量和高穩(wěn)定性等特點(diǎn)。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)現(xiàn)代化的生產(chǎn)需求，我國越來越重視打磨機(jī)器人的應(yīng)用，根據(jù)GGII預(yù)計(jì)未來幾年中國拋光打磨市場規(guī)模平均增速將超過30%，到2020年市場規(guī)模將超過85億元。

標(biāo)簽：麗江蕪湖濱州吉林承德內(nèi)蒙古四平咸陽

巨人網(wǎng)絡(luò)通訊聲明：本文標(biāo)題《機(jī)器人打磨恒力浮動(dòng)工具現(xiàn)狀概況》，本文關(guān)鍵詞機(jī)器人,打磨,恒力,浮動(dòng),；如發(fā)現(xiàn)本文內(nèi)容存在版權(quán)問題，煩請(qǐng)?zhí)峁┫嚓P(guān)信息告之我們，我們將及時(shí)溝通與處理。本站內(nèi)容系統(tǒng)采集于網(wǎng)絡(luò)，涉及言論、版權(quán)與本站無關(guān)。