磨削物件表面的磨削设备及其使用方法技术

公开了一种磨削物件表面的磨削设备，所述设备包括：多轴机械臂，其具有至少五个轴；磨削柱体，其安装在机械臂上并包括磨削装置和用于驱动芯部绕所述芯部的纵轴转动的装置，磨削装置包括诸如砂布的磨削片的磨削层，磨削层的前侧具有磨削特性，且磨削层从长形的所述芯部大致径向地延伸；以及控制装置，其用于控制机械臂的操作，从而控制例如磨削柱体在所述表面上的位置、磨削柱体压向所述表面的力、以及磨削柱体相对于所述表面的移动速度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及ー种包括机械臂的设备以及使用该设备的方法，该机械臂承载用于磨削物件表面的磨削装置。
技术介绍
从例如W02004/098831中可知，在本领域中众所周知借助于静止的磨削机器对适当尺寸的物件的表面进行磨削。然而，在不太可能为静止的磨削机器提供足够大的空间的情况下，借助于如US2002/0072297所述的承载磨削装置的机械臂来对较大物件的表面进行磨削，以用于飞行器面板的表面处理，同时，从西班牙公司EINA也得知该技术，该公司在2010年3月的风カ系统(“Wind System”)杂志中公开了借助于8轴的机械处理装置——例如设置有多个磨削盘的砂磨头——对风轮机叶片进行表面磨削。然而，为了消除表面上的不齐并且准备在表面上喷漆，需要对用于磨削较大物件的表面的装置进行改进，本专利技术的ー个目的是实现这种改迸
技术实现思路
。本专利技术涉及一种ー种磨削物件表面的磨削设备，所述设备包括:多轴机械臂，其具有至少五个轴；磨削柱体，其安装在机械臂上并包括磨削装置和用于驱动芯部绕所述芯部的纵轴转动的装置，磨削装置包括诸如砂布的磨削片的磨削层，磨削层的前侧具有磨削特性，且磨削层从长形的所述芯部(11)大致径向地延伸；以及控制装置，其用于控制机械臂的操作，从而控制例如磨削柱体在所述表面上的位置、磨削柱体压向所述表面的力、以及磨削柱体相对于所述表面的移动速度。磨削柱体本身可从W001/76824得知、部分地从上述的W02004/098831得知、以及从许多带有多种实施例的其他文件得知。在本专利技术中优选的是在W001/76824中公开的磨削柱体。至于术语速度在本文中理解为矢量，即，运动的方向和速率。柱体转动从而使得磨削层的前侧移过待磨削的表面。层的前侧的由于柱体的转动而在待磨削表面上进行的切向运动定义了本文中的柱体的磨削方向。至于术语机械臂在本文中理解为多轴机械臂，其具有至少五个自由度，S卩，能够使得磨削柱体移过物件的表面、移向所述表面和移离所述表面、磨削柱体能够在多个平面中倾斜、并且使得磨削柱体能够绕大致垂直于物件表面的轴转动从而使得柱体的磨削方向通过ー 180°的转动而被反转。机械臂是至少五轴的臂，六轴的臂更加优选，然而也可以采用带有更高自由度的机械臂。在机械臂具有五个、六个或者更高自由度的情况下，带有柱体的机械臂成为更加灵活的磨削工具，其能够更好地适应于待磨削物件的复杂的双曲表面并且能够更精细地处理边缘周围的区域。采用所述的磨削柱体所获得的优点:与使用磨削盘的技术相比，磨削柱体能够获得更有效的表面磨削，并且磨削柱体自身灵活地适应于表面的形状且为了执行满意的表面磨削不需要完全地与表面对准。此外，还能够很容易地磨削诸如双曲表面的复杂形状的表面。磨削柱体的缺点在于:只有当表面和磨削柱体的相对移动使得表面沿与磨削层的由柱体的转动导致的移动方向相反的方向移动时才有效，因为物体的移动在此情况下增强了磨削层相对于表面的移动，然而表面与磨削层的由柱体的转动导致的移动方向相反的相对运动使得表面上的磨削效果被弱化。因此，磨削柱体一般用在上述的W02004/098831中示出的机器中，其中物件相对于磨削柱体一致地相对运动。此外，磨削柱体并不特别地适用在物件的边缘，因为在柱体的转动感轴没有大致垂直于边缘的情况下，如果柱体的磨削方向朝向物件的表面但是没有朝向物件的边缘，柱体的转动可能导致磨削层与物件的边缘碰撞。磨削层将与边缘碰撞，该碰撞将具有损坏磨削层和缩短磨削层使用寿命的效果，同时也会对物件的边缘造成不良影响。通过本专利技术磨削柱体与机械臂的结合可以避免该问题，该结合可实现对柱体操作位置的先行控制。根据本专利技术的优选实施例，控制装置适于使得磨削柱体移过所述表面以交替地进行如下的移动:第一移动，其沿大致垂直于芯部的纵轴的方向、并沿与转动的柱体的磨削方向大致相同的方向，第一移动持续到抵达所述表面的边缘， 沿大致垂直于第一移动的方向平移柱体，第二移动，其沿大致垂直于芯部的纵轴的方向、并沿与转动的柱体的磨削方向大致相反的方向，柱体转动半圏，以用于反转柱体相对于所述表面的磨削方向，以及第三移动，其沿大致垂直于芯部的纵轴的方向、并沿与转动的柱体的磨削方向大致相同的方向。磨削设备的这种工作模式提供了时间节约的物件表面磨削，因为柱体在与柱体的磨削方向相同的方向上移动过最大面积的表面(即，在第一和第三移动中)，并且同时能够接近或者靠近物件的边缘而不存在上述的损坏磨削层或者物件边缘的风险。第三移动原则上与第一移动类似并且优选地跟随以柱体的平移和与第二移动类似的移动等，直到物件的整个表面均被磨削。在一个实施例中，柱体的平移是距离大致等于柱体的宽度的平移，从而相邻的行程或者移动之间的重叠是可忽略的或者较小，诸如I至3厘米。可选地，平移是大约柱体的一半宽度，从而表面的各个部分都被柱体磨削两次。优选地，在柱体转动半圈之前，柱体提起而不再与所述表面接触，并且此后移向表面以继续进行表面磨削。在优选的实施例中，控制装置适于借助于所述磨削柱体来将物件的表面磨削至接近所述表面的预定义的弯曲形状，特别是包括多个双曲区域的弯曲形状，诸如风轮机叶片。因此，该磨削设备可以用于生产形状高度一致的物件，否则对于诸如风轮机叶片的大物件来说很难达到这样的效果。所述磨削设备优选地包括ー支撑磨削层的背侧的、优选为支撑刷的弹性支撑元件，支撑元件具有与磨削层大致相同的长度。本专利技术的ー个优点在于:检测物件表面的实际形状，从而可以确定与物件表面的理想形状之间的误差和/或可以确定由于重力导致的物件的挠曲。因此，优选地，所述控制设备包括用于向控制装置提供输入信号的一组传感器，以使得控制装置能够确定物件的表面的实际形状。优选地，所述ー组传感器中的至少ー些设置在机械臂上。该组传感器优选地包括非接触式距离传感器，特别是光学传感器。所述磨削设备包括如下的装置:该装置使得被确定的物件表面的实际形状与表示物件的成品表面的预定义的弯曲形状的数据相关联，从而识别出所述物件的理想表面形状和实际表面形状之间的误差。所述误差包括待磨削物件的角位移误差、待磨削物件的表面缺陷、和/或当叶片被设置成将由所述磨削设备磨削时所述待磨削叶片的挠曲度。本专利技术还涉及ー种使用本文所述的磨削设备来磨削风轮机叶片表面的方法。因此，能够生产一致的风轮机叶片，这是非常有利的，因为当风轮机的各个叶片的空气动力学特性大致相同时，风轮机的控制变得更加简单和可预测。附图说明。在附图中示出了本专利技术的实施例，其中:图1是装配有磨削柱体的机械臂，图2是位于防护壳体中的磨削柱体的示例，图3是用于磨削长形物件表面的工作模式，图4示出了磨削风轮机叶片的应用的第一视图，以及图5示出了磨削风轮机叶片的应用的第二视图具体实施方式。在图1中示出了本专利技术的用于磨削表面I的磨削设备，该磨削设备包括一 6轴的铰接式机械臂2，在该机械臂2上安装有磨削头3，该磨削头3具有封装在防护壳体5中的磨削柱体4，防护壳体5设置有用于排出灰尘的吸风ロ(未示出)和用于驱动磨削柱体4转动的电机(未示出)。机械臂2的基部6在图1中安装在竖直立柱7上，该竖直立柱7装配有平行且竖直的轨道8，在该轨道8上，基部6可移动地沿竖直方向设置，从而可以在竖直方向上对表面I进行比机械臂2自身所能到达的范围更大范围的磨削。在图2中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·埃里克森，P·伦杜姆，
申请(专利权)人：艾尔特罗尼克有限公司，
类型：
国别省市：