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機器人在打磨拋光中的應用（一）,目錄,一、概述二、主要分類三、技術要點與難點,,1.1打磨（磨削）工藝簡介,,,磨削加工：對工件的表面進行精加工，使其在精度和表面粗糙度等方面達到設計要求的工藝過程。按磨削精度分粗磨、半精磨、精磨、鏡面磨削、超精加工。粗磨：對工件表面進行粗加工，粗磨精度可達到IT9～IT8，表面粗糙度Ra為10～1.25μm精磨：對工件表面進行精磨，去除粗磨留下的加工紋路，為拋光、電鍍加工作準備精磨精度可達到Ra為0.4～0.2μm去毛刺：就是清除工件已加工部位周圍所形成的刺狀物或飛邊。有些零件對尺寸、形位精度要求并不嚴格，但對表面粗糙度要求甚高，如衛(wèi)浴產(chǎn)品。,1.2拋光工藝簡介,,,拋光：拋光是指利用機械、化學或電化學的作用，使工件表面粗糙度降低，以獲得光亮、平整表面的加工方法。是利用拋光工具和磨料顆?；蚱渌麙伖饨橘|(zhì)對工件表面進行的修飾加工。拋光不能提高工件的尺寸精度或幾何形狀精度，而是以得到光滑表面或鏡面光澤為目的，有時也用以消除光澤（消光）。粗拋：進一步降低工件表面粗糙度，為電鍍提供必需的集體表面質(zhì)量。電鍍：增加產(chǎn)品的抗蝕及耐磨能力，同時獲得產(chǎn)品表面的外觀、色澤。精拋：達到產(chǎn)品最終的表面粗糙度要求。,1.3機器人代替人工打磨的優(yōu)越性,人工打磨的缺點,機器人打磨的優(yōu)點,,,1,打磨產(chǎn)生的火花、粉塵及噪音嚴重影響人的身心健康；,2,工人無法長時間集中精力從事緊張、重復的勞動，容易發(fā)生工傷事故；,3,人工打磨質(zhì)量要依照工人經(jīng)驗去判斷好壞，使得打磨質(zhì)量無法得到保證；,4,熟練工的缺失，工效低下且招工困難；,5,人工成本不斷抬高，而且惡劣的工作環(huán)境必須為工人支付更高的薪酬。,1,密閉式的機器人工作站，將高噪音和粉塵與外部隔離，減少環(huán)境污染；,2,操作工不直接接觸危險的加工設備，避免工傷事故的發(fā)生；,3,機器人能保持產(chǎn)品加工精度的一致性，不僅保證了質(zhì)量的可靠，而且降低了廢品率；,4,機器人替代熟練工，不但降低人力成本，而且也不會因為操作工的流失而影響交貨期；,5,機器人可24小時連續(xù)作業(yè)，生產(chǎn)效率大福提高。,6,可再開發(fā)性，用戶可根據(jù)不同樣件進行二次編程，縮短產(chǎn)品改型換代的周期，減少相應的投資設備；,1.4主要應用行業(yè),主要用于工件的表面打磨、棱角去毛刺、焊縫打磨、內(nèi)腔內(nèi)孔去毛刺、孔口螺紋口加工等工作。,,,1,衛(wèi)浴五金行業(yè)；,2,3C行業(yè)；,3,家電、家電零部件行業(yè)；,4,木材建材家居制造行業(yè)；,1.5打磨拋光集成商簡介,,,（1）佛山利迅達機器人系統(tǒng)有限公司（2）泉州長江工業(yè)公司（3）溫州金石機器人科技公司（4）河北廊坊智通機器人公司（5）廈門至慧機器人（6）德國SHL公司（7）西班牙MEPSA公司（8）意大利INTEC機器人系統(tǒng)公司,1.5打磨拋光集成商簡介,,,德國SHL公司：打磨和拋光工藝自動化的先驅(qū)者之一。自1989年以來攜手各專業(yè)領域的技術人才研發(fā)了半自動和全自動表面處理高科技解決方案。迄今為止，我們?yōu)槿虿煌袠I(yè)的公司提供了1100多臺自動化設備。其中包括衛(wèi)浴設備、家具、門把、家電、醫(yī)療和汽車行業(yè)制造商。,1.5打磨拋光集成商簡介,,,（7）西班牙MEPSA公司:一家世界領先的自動機械設備設計和制造公司，專門生產(chǎn)金屬零件和其他材料拋光，研磨，去毛刺，拉絲處理設備。,目錄,一、機器人打磨概述二、打磨機器人主要分類三、機器人打磨技術要點與難點,,2.1打磨機器人的分類,,,1.工具型打磨機器人,2.工件型打磨機器人,3.機器人+磨床機器人負責上下料，磨削由磨床完成。,,,,2.2工具型打磨機器人,定義：是機器人通過操縱末端執(zhí)行器固連打磨工具，完成對工件打磨加工的自動化系統(tǒng)。,,1、機器人本體2、工具型打磨機器人的工具系統(tǒng)。（1）工具型打磨機器人的刀庫系統(tǒng)，要能儲存3~5把打磨工具。（2）打磨工具包括銑削、磨削、拋光工藝加工的銑刀、磨頭、拋光輪等，滿足粗、細、精等工藝加工。3、工具型打磨機器人的末端執(zhí)行器（1）刀具動力裝置，一般采用電動或氣動方式。（2）電主軸的功率、轉速要滿足打磨需要的工效和光潔度。4、配置力控制器避免機器人和刀具過載而損壞，同時力控制器使打磨工具對工件的作用力能相對恒定，可以保持打磨工件的一致性，保證打磨精度。5、機器人行走導軌打磨機器人可以通過導軌行走，擴大工作范圍，同時也有利用不同車間場地的機器人單元的布局。6、工件變位機通過變位機的回轉式翻轉，便于打磨機器人夾持的各種打磨工具，避免工件干涉而到達打磨部位。,構成：,2.2工具型打磨機器人,,工件型打磨機器人,定義：是一種通過機器人抓手夾持工件，把工件分別送達到各種位置固定的打磨機床設備，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器人自動化加工系統(tǒng)。其中砂帶打磨機器人最為典型。,,1、機器人本體2、工件型打磨機器人配備的打磨設備。1、按打磨工藝要求，分別配置砂帶機、毛刷機、砂輪機、拋光機等。2、按精度要求，分別配置粗加工、半精加工、高精加工等各種工藝的打磨設備。3、工件型打磨機器人的夾具4、工件型打磨機器人的力控技術工件型打磨機器人，可根據(jù)打磨需要配置力控制器，通過力傳感器，及時反饋機器人在打磨過程中工件與打磨設備的附著力，以及打磨程度，防止機器人過載，或工件打磨適度，從而確保工件打磨的一致性，防止產(chǎn)生廢品。,構成：,目錄,一、機器人打磨概述二、打磨機器人主要分類三、機器人打磨技術要點與難點,,3.1機器人打磨技術介紹,,,接觸方式,接觸式,,非接觸式：磁研磨、電火花研磨等,主動柔順控制：研磨工具系統(tǒng)利用力的反饋信息采用一定的控制策略去主動控制作用力-------由于機器人末端執(zhí)行器剛度問題，一個很小的位移偏差就有可能造成工件（或設備）的損壞,被動柔順控制：研磨工具系統(tǒng)憑借一些輔助的柔順機構，使其在與環(huán)境接觸時能夠?qū)ν獠孔饔昧Ξa(chǎn)生自然順從------適應能力較差，不適合精加工,主被動柔順控制：主動柔順和被動柔順兩者結合------高精度和高適應性,打磨和拋光等接觸性質(zhì)的作業(yè)任務對機器人來說具有相對較大的難度，必須在控制位置的同時對機械手和環(huán)境之間的接觸力進行控制。,,柔順控制,3.2工具型打磨機器人,,,由于采用了有源閉環(huán)控制方案和對表面接觸力的持續(xù)監(jiān)控，加上獨有的算法，這種先進的技術使AFD1000系列的精度達到驚人的0.4N。其重力傳感器自動對重力進行補償，不管方向如何變化，表面接觸力能夠始終控制在設定的值。AFD1000系列使用的獨立的FCU1000控制器，使得機器人系統(tǒng)集成工作變得輕松了許多，短短幾分鐘便可以安裝到機器人系統(tǒng)中。所有這些功能結合，使PushCorpAFD1000系列當今最先進的，可靠和具有成本效益的力控制系統(tǒng)。,美國PushCorp自適應力控制裝置,3.2工具型打磨機器人,,,奧地利ACF恒力補償元件(ActiveContactFlange)是專業(yè)為物體表面處理而設計的一款機器人柔性觸覺元件；該ACF具有非常高的柔性觸覺系統(tǒng)；有著高度的靈敏性和精度。,奧地利ACF主動自適應力法蘭,3.2工具型打磨機器人,,,沈陽?？怂拱羁萍加邢薰咀灾餮邪l(fā)、生產(chǎn)、銷售自主機器（機器人）關鍵部件。同時面向行業(yè)客戶提供整體解決方案，包括但不限于：工業(yè)打磨、拋光行業(yè)，工業(yè)裝配行業(yè)，機器人安全領域，工業(yè)過程測控。產(chǎn)品主要應用于工業(yè)機器人公司，工業(yè)自動化相關研究所、高校。主營產(chǎn)品：六軸力&力矩傳感器|恒力執(zhí)行器（自適應法蘭）|工業(yè)裝配用柔順補償器|機器人末端工具防碰撞傳感器|機器人末端工具快換裝置。,3.2工具型打磨機器人,,,瑞士AMTRU公司是一家專業(yè)從事打磨以及去毛刺相關夾具研究、設計生產(chǎn)于一體的專業(yè)公司；公司成立于1984年，專業(yè)從事機器人打磨夾具設計近30年，其技術與經(jīng)驗得到全世界范圍的認可，在1995年其打磨夾具被ABB公司所認可并得到廣泛推廣與應用；目前我們的產(chǎn)品遠銷亞歐北美，世界每一個角落。,3.3工件型打磨機器人,,,,3.3工件型打磨機器人,,,美國Pushcorp被動柔順裝置,3.3工件型打磨機器人,,,西班牙MEPSA研磨拋光系統(tǒng),德國SHL公司,3.4打磨機器人技術要點,,1、對類似水龍頭等目標工具的打磨拋光工藝來說，外形曲面、曲線比較復雜，要求機器人能完成高精度的數(shù)千點打磨軌跡，這對機器人的運動編程提出了較高的要求。合理的方式是通過離線模擬仿真以及在線調(diào)試配合來完成，因此需要機器人配置有功能強大的離線仿真軟件系統(tǒng)。而對打磨工藝的理解深度，也會之間影響到編程的效果，從而影響到工件打磨后的產(chǎn)品質(zhì)量。2、防護等級打磨作業(yè)工況惡劣，機器人防護等級要求高，一般要求達到防護等級為IP65。3、機器人用來進行位置控制，是剛性的；砂帶機要進行磨削，為保證兩者接觸時的安全及壓力的穩(wěn)定，需要力控制的驅(qū)動使系統(tǒng)具有一定的柔性；另一方面為了提高磨削精度，要求砂帶機能夠快速響應磨削應力的變化，要確保力控制具有一定的精度4、打磨砂帶會隨著持續(xù)使用而逐漸磨損，因此需要機器人能通過記錄或加裝力矩檢測傳感器的方式來實現(xiàn)跟蹤檢測砂帶的磨損情況，從而適時調(diào)整打磨軌跡，保證打磨質(zhì)量。這一技術點被稱為砂帶補償，壓力補償，速度補償是常見的技術實現(xiàn)方式，但這都是需要做相應的硬件配置及軟件開發(fā)來實現(xiàn)。,3.4打磨機器人技術要點,,5、砂帶機設計制造及組合方式、上下料機構以及工藝布局等都是影響機器人打磨精度、效率及系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要因素。6、力/位混合控制技術或策略國內(nèi)尚未成熟應用。7、針對工件的研磨、拋光或去毛刺的工藝路線難以確定。綜上幾點，可以說，沒有深厚的行業(yè)工藝經(jīng)驗和技術積累，想做出穩(wěn)定可靠的機器人打磨系統(tǒng)，難度很大，因此說，面對龐大的打磨市場，除了成本因素外，技術實施難題也是影響機器人系統(tǒng)向該領域普及推廣的重要問題。,謝謝！,