一种焊缝打磨机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种焊缝打磨机器人，包括机器人本体和打磨工作平台，所述机器人本体上设有打磨执行机构、旋转工作平台机构与换刀机构，所述打磨执行机构、旋转工作平台机构与换刀机构由电气总成控制系统控制。本发明专利技术中，所述打磨执行机构包括恒力输出装置、打磨装置与激光焊缝检测系统；机器人本体上设有末端输出轴，浮动恒力输出装置设置在末端输出轴上。

A weld grinding robot

The invention provides a weld grinding and polishing robot, including the robot platform, the robot body is provided with a grinding mechanism, rotating platform mechanism and tool change mechanism, the actuator and the rotary working platform grinding mechanism and tool changing mechanism is composed of electrical assembly control system control. In the invention, the grinding actuating mechanism comprises a constant force output device, polishing device and laser welding seam detection system; robot is arranged on the end of the output shaft, floating constant force output device is arranged on the output shaft end.

【技术实现步骤摘要】
一种焊缝打磨机器人
本专利技术涉及打磨器械领域，特别是一种焊缝打磨机器人。
技术介绍
现阶段金属零件焊接后的焊缝打磨，通常通过手工作业或使用自动化专机的方法进行打磨。前者在打磨效率低、工人劳动强度大、打磨质量极大依赖于工人的熟练程度，打磨质量难以保障，且打磨过程中产生的大量粉尘严重危害着工人健康。后者通常只能针对某种特定结构的零件，生产柔性化程度不高，成本高昂，同时使用专机打磨时对工件一致性要求较高，对于焊接变形严重或焊缝高度变化较大的零件往往会造成母材损伤、工件塌边、表面有较多焊疤残留等打磨缺陷。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种焊缝打磨机器人。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种焊缝打磨机器人，包括机器人本体和打磨工作平台，所述机器人本体上设有打磨执行机构、旋转工作平台机构与换刀机构，所述打磨执行机构、旋转工作平台机构与换刀机构由电气总成控制系统控制。本专利技术中，所述打磨执行机构包括恒力输出装置、打磨装置与激光焊缝检测系统；机器人本体上设有末端输出轴，浮动恒力输出装置设置在末端输出轴上；打磨装置包括打磨电机固定弯角、打磨电机气缸、打磨气缸固定板、打磨伺服电机、打磨柄和打磨片，打磨电机固定弯角设置在浮动恒力输出装置设置上，打磨气缸固定板设置在恒力输出装置设置底部，打磨电机气缸和打磨伺服电机设置在打磨电机固定弯角和打磨气缸固定板之间，打磨柄与打磨片固定连接，打磨柄可拆卸的连接到打磨伺服电机上；激光焊缝检测系统包括激光扫缝仪固定弯角和激光扫缝仪，激光扫缝仪固定弯角设置在末端输出轴上，激光扫缝仪设置在激光扫缝仪固定弯角上。本专利技术中，所述的浮动恒力输出装置，可通过内置的恒力传感补偿执行器实时检测打磨力，依据打磨力反馈结果通过伺服阀调节执行器内部压力和伸长量，实现打磨头对工件的浮动恒力打磨。本专利技术中，所述激光焊缝检测系统，通过激光扫缝仪发出的线激光沿焊缝方向对打磨后的焊疤残留高度进行扫描，并将检测数据经过滤波降噪反馈至电气总成控制系统，判断是否需要继续执行打磨操作，从而保证打磨质量，实现闭环打磨。本专利技术中，所述换刀机构可以依据设定的换刀频率，实现了打磨过程中打磨头更换的闭环控制，换刀频率可依据打磨经验设定。本专利技术中，所述换刀机构包括换刀架底座、换刀架工作平台、换刀架支撑横梁、刀架架高支撑和刀具托架，换刀架支撑横梁和换刀架工作平台设置在换刀架底座上端，换刀架工作平台上设有一个以上的刀具托架，刀具托架上设有备用刀片。本专利技术中，所述换刀架工作平台有两层。本专利技术中，所述换刀架工作平台上上设有用于控制备用刀片夹紧或者松开的气动夹头。本专利技术中，所述旋转工作平台机构包括打磨工作平台和旋转工作台底座，打磨工作平台旋转设置在旋转工作台底座上。本专利技术中，所述机器人本体两侧设有安全光栅，有人闯入自动报警。本专利技术中，所述机器人本体外部设有水冷机，用于对打磨伺服电机降温。本专利技术中电气控制总成系统包括打磨装置控制模块，恒力输出装置控制模块，激光焊缝检测系统控制模块，换刀系统控制模块及系统协同控制模块。打磨装置控制模块在打磨过程中通过模拟量信号传递控制打磨伺服电机的动作，调节打磨电机转速。激光焊缝检测系统控制模块，通过对焊缝质量进行检测与反馈，实现打磨质量的闭环控制。恒力输出装置控制模块通过对浮动恒力输出装置内置的力敏传感器对打磨力进行采集与反馈对打磨执行机构输出力进行调节。换刀系统控制模块，通过模拟量信号的传递，控制换刀机构上气动夹头的夹紧与松开。系统协同控制模块在打磨过程中，通过对打磨装置控制模块，恒力输出装置控制模块，激光焊缝检测系统控制模块，换刀系统控制模块所采集信息进行综合分析与处理，使总套系统电器控制模块能协同运作。电气控制总成系统包括打磨装置控制模块，恒力输出装置控制模块，激光焊缝检测系统控制模块，换刀系统控制模块以及系统协同控制模块；打磨装置控制模块在打磨过程中通过模拟量信号传递控制打磨伺服电机的开启与关闭、打磨伺服电机对打磨柄的夹紧、松开动作执行和信号采集，同时将电器控制系统人机交互界面设定的电机转速，用户设定打磨次数通过数字量信号传递，传递给打磨电机调节电机转速，按设定打磨次数对工件进行打磨；激光焊缝检测系统控制模块，通过数字量信号传递，采集激光扫缝仪对打磨前后焊缝高度进行扫面，并将扫描结果与人机界面设定的工件表面质量要求值比较，判断是否需要继续打磨，将判断结果通过模拟量信号传递至系统协同控制模块，由系统协同控制模块依据打磨质量闭环控制算法计算得出的打磨次数协调打磨装置与打磨机器人本体进行动作。恒力输出装置控制模块通过对浮动恒力输出装置内置的力敏传感器对打磨力进行采集，并将反馈结果通过模拟量信号传递至浮动恒力输出装置内置伺服阀，控制伺服阀的打开与关闭，进而控制浮动恒力输出装置内部气压，对打磨执行机构输出力进行调节。换刀系统控制模块，通过模拟量信号的传递，控制换刀机构上气动夹头对刀具的夹紧与松开，并内部嵌入算法可对换刀过程进行逻辑规划，依据电器总成控制系统人机交换界面，用户设定的打磨头状态和换刀频率，自动合理取用刀具。系统协同控制模块在打磨过程中，通过对打磨装置控制模块，恒力输出装置控制模块，激光焊缝检测系统控制模块，换刀系统控制模块，机器人本体自带控制系统所采集信息进行综合分析与处理，使机器人与其他各机构可以协同动作。本专利技术中，所述打磨质量闭环控制算法，主要步骤为：步骤1：打磨前，激光扫缝系统对工件焊缝进行扫描，记录焊缝高度h1y最大允许焊缝高度h2；步骤2：记录用户设定打磨次数k；步骤3：对工件进行打磨，打磨后对工件焊缝高度进行扫描，记录此时焊缝残留高度h3；步骤4：判断h3与h2大小，若h3<h2则跳转至步骤7，若h3〉h2则跳转至步骤10；步骤5：计算已打磨焊缝高度Δh＝h1-h3，与每次平均打磨量步骤6：计算为保证打磨质量，下次打磨操作所需完成打磨量h'＝h3-h2；步骤7：计算下次打磨所需打磨次数：k1＝int(k(h,/Δh)+0.5)；步骤8：将打磨次数通过系统协同控制模块，传递给打磨执行机构控制模块，按计算打磨次数执行打磨操作，将工件打磨到位，且可确保无过打磨现象损坏母材；步骤9：完成打磨操作，跳转至步骤3；步骤10：检测结果表明打磨质量符合要求，结束打磨操作。有益效果：本专利技术能实现打磨头跟随焊缝高度做仿形运动，实现金属零件焊缝的浮动恒力打磨，有效解决了焊后变形严重、焊缝高度一致性较差的工件难以用自动化设备打磨的技术瓶颈。同时，将打磨力被设定为恒力进行浮动打磨，可有效防止打磨力过大造成的打磨塌边、打磨量过大造成的母材损伤等打磨缺陷。本专利技术所述的激光焊缝检测系统可有效实现打磨过程自动检测，确保打磨后工件表面质量，有效解决了使用现有自动打磨设备，进行打磨时，容易出现的打磨不到位、焊缝残留较大等问题。结合自动换刀系统，本套系统可自动打磨、自动调整打磨过程参数、自动检测打磨质量、依据检测结果自动判断是否需要二次打磨并且打磨过程依据经验自动更换打磨头，因此实现了打磨全过程的闭环控制，整套系统高度自动化，具备一定的智能化，可极大提高打磨作业的工作效率、表面质量并降低打磨作业工作强度。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊缝打磨机器人，其特征在于，包括机器人本体和打磨工作平台，所述机器人本体上设有打磨执行机构、旋转工作平台机构与换刀机构，所述打磨执行机构、旋转工作平台机构与换刀机构由电气总成控制系统控制。

【技术特征摘要】
1.一种焊缝打磨机器人，其特征在于，包括机器人本体和打磨工作平台，所述机器人本体上设有打磨执行机构、旋转工作平台机构与换刀机构，所述打磨执行机构、旋转工作平台机构与换刀机构由电气总成控制系统控制。2.根据权利要求1所述的一种焊缝打磨机器人，其特征在于，所述打磨执行机构包括恒力输出装置、打磨装置与激光焊缝检测系统；机器人本体上设有末端输出轴，浮动恒力输出装置(7)设置在末端输出轴上；打磨装置包括打磨电机固定弯角(10)、打磨电机气缸(11)、打磨气缸固定板(12)、打磨伺服电机(13)、打磨柄(14)和打磨片(15)，打磨电机固定弯角(10)设置在浮动恒力输出装置(7)上，打磨气缸固定板(12)设置在恒力输出装置设置(7)底部，打磨电机气缸(11)和打磨伺服电机(13)设置在打磨电机固定弯角(10)和打磨气缸固定板(12)之间，打磨柄(14)与打磨片(15)固定连接，打磨柄(14)可拆卸的连接到打磨伺服电机(13)上；激光焊缝检测系统包括激光扫缝仪固定弯角(8)和激光扫缝仪(9)，激光扫缝仪固定弯角(8)设置在末端输出轴上，激光扫缝仪(9)设置在激光扫缝仪固定弯角(8)上。3.根据权利要求1所述的一种焊缝打磨机器人，其特征在于，所述换刀机构包括换刀架底座(22)、换刀架工作平台(23)、换刀架支撑横梁(24)、刀架架高支撑(25)和刀具托架(27)，换刀架支撑横梁(24)和换刀架工作平台(23)设置在换刀架底座(22)上端，换刀架工作平台(23)上设有一个以上的刀具托架(27)，刀具托架(27)上设有备用刀片。4.根据权利要求3所述的一种焊缝打磨机器人，其特征在于，所述换刀架工作平台(23)上设有用于控制备用刀片夹紧或者松开的气动夹头(26)。5.根据权利要求1所述的一种焊缝打磨机器人，其特征在于，所述旋转工作平台机构包括打磨工作平台和旋转工作台底座，打磨工作平台旋转设置在旋转工作台底座上。6.根据权利要求1所述的一种焊缝打磨机器人，其特征在于，所述机器人本体两侧设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：周远远，杨青龙，戚宝运，方磊，王俊祥，周侨，吴辉，王腾，李臻，陈源，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十八研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32