本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)去毛刺設(shè)備，尤其是一種基于力補(bǔ)償?shù)姆菆A零件去毛刺機(jī)器人，屬于機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

機(jī)械零件上的毛刺、凸起不僅導(dǎo)致形狀誤差、影響零件表面質(zhì)量，而且給零件的后續(xù)加工、裝配帶來(lái)麻煩。所以及時(shí)去除毛刺是機(jī)械制造過(guò)程中的重要工序。

長(zhǎng)期以來(lái)，擺線液壓馬達(dá)殼體的去毛刺工作由人工完成，先由工人從堆放擺線液壓馬達(dá)殼體的小推車(chē)上搬到操作臺(tái)上，再用銼刀在擺線液壓馬達(dá)殼體的主法蘭面和油口面的輪廓邊緣輕挫去掉毛刺，然后再放回運(yùn)輸小推車(chē)上。迄今為止，人工去毛刺的效率與質(zhì)量始終難以兼顧，并且勞作強(qiáng)度較大，效果不穩(wěn)定。

為了改變這一落后狀況，有些地方已采用機(jī)械自動(dòng)去毛刺。對(duì)于具有兩面非圓輪廓的擺線液壓馬達(dá)殼體而言，機(jī)械去毛刺需要刀具沿輪廓軌跡切削一周，可以采用X-Y數(shù)控平臺(tái)，通過(guò)兩軸位置插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)完成。并且，擺線液壓馬達(dá)殼體為鑄件毛坯，不同廠家提供的毛坯質(zhì)量不盡相同，實(shí)踐中由于毛坯制造誤差，只是開(kāi)環(huán)走輪廓軌跡并不能保證去毛刺的質(zhì)量，難以實(shí)現(xiàn)均勻去毛刺的效果。

檢索可知，已有去毛刺專利文獻(xiàn)公開(kāi)的技術(shù)方案基本是采用刀具旋轉(zhuǎn)的方式去除軸類(lèi)零件端面毛刺，或是采用線性進(jìn)給方式去除板材棱邊毛刺。例如，公開(kāi)號(hào)為CN103084947A的中國(guó)專利文獻(xiàn)記載了一種涉及軸類(lèi)零件外圓去毛刺機(jī)床，可以同時(shí)去除多個(gè)被加工零件環(huán)槽、直槽及斜槽處的毛刺；又如，公開(kāi)號(hào)為CN103029017A的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)一種機(jī)器人去毛刺機(jī)，包括上料滾道、去毛刺裝置、機(jī)器人、機(jī)械手夾持裝置、下料滾道、機(jī)體及支架和防護(hù)，可實(shí)現(xiàn)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)零件表面及內(nèi)孔大批量柔性化去毛刺，這些技術(shù)方案沒(méi)有切削力控制，均不適用于擺線液壓馬達(dá)殼體這種非圓零件均勻去毛刺及倒鈍加工。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的首要目的在于：針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提出一種基于力補(bǔ)償?shù)姆菆A零件去毛刺機(jī)器人，從而通過(guò)控制切削力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制均勻去毛刺，保證去毛刺質(zhì)量。

本實(shí)用新型進(jìn)一步的目的在于：提出一種可以連續(xù)去毛刺的基于力補(bǔ)償?shù)姆菆A零件去毛刺機(jī)器人，從而顯著提高工作效率。

為了達(dá)到首要目的，本實(shí)用新型基于力補(bǔ)償?shù)姆菆A零件去毛刺機(jī)器人基本技術(shù)方案為：包括具有導(dǎo)向立柱的機(jī)架、安置在機(jī)架上的工件裝夾工裝以及控制電路，所述機(jī)架上安裝Y軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的垂向移動(dòng)安裝板，所述導(dǎo)向立柱與垂向移動(dòng)安裝板構(gòu)成垂向移動(dòng)副，所述垂向移動(dòng)安裝板上安置X軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的水平移動(dòng)安裝板，所述控制電路的軌跡控制輸出端分別接Y軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置和X軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置的受控端；其特征在于：所述水平移動(dòng)安裝板上安置通過(guò)滑動(dòng)座板與之構(gòu)成水平移動(dòng)副的可伸縮磨頭以及補(bǔ)償軸運(yùn)動(dòng)裝置，所述磨頭的伸縮方向朝工件裝夾工裝方向且與所述水平移動(dòng)安裝板的移動(dòng)方向垂直；所述補(bǔ)償軸運(yùn)動(dòng)裝置包括安置在水平移動(dòng)安裝板上的伺服電缸，所述伺服電缸的伸出端與通過(guò)安裝座滑動(dòng)支撐在滑動(dòng)座板上的彈簧導(dǎo)桿同軸，所述安裝座的兩側(cè)分別裝有套在彈簧導(dǎo)桿上的前彈簧和后彈簧，所述前彈簧的前端裝有預(yù)緊件，所述后彈簧通過(guò)拉壓力傳感器與伺服電缸的伸出端銜接；所述拉壓力傳感器的信號(hào)輸出端通過(guò)控制電路接伺服電缸的受控端。

工作前，通過(guò)預(yù)緊件調(diào)節(jié)前彈簧與后彈簧的壓縮量相互平衡，此后當(dāng)電缸前推時(shí)后彈簧壓縮量增大，拉壓力傳感器所受壓力增大；回拉時(shí)前彈簧壓縮量增大，拉壓力傳感器所受壓力減小。工作時(shí)，Y軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置和X軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置受控驅(qū)使磨頭做復(fù)合運(yùn)動(dòng)，按預(yù)定輪廓軌跡進(jìn)行去毛刺切削。同時(shí)，對(duì)由于毛坯誤差、安裝誤差等引起的加工偏差進(jìn)行補(bǔ)償，若磨頭切削的棱邊倒角比預(yù)設(shè)的倒角大，則拉壓力傳感器反饋到控制電路的軸向切削力將大于預(yù)定切削力，于是控制電路將控制電缸輸出端縮回而將磨頭相應(yīng)回拉；反之，則將磨頭相應(yīng)推出，從而實(shí)現(xiàn)均勻去毛刺切削，保證去毛刺質(zhì)量。并且補(bǔ)償軸運(yùn)動(dòng)裝置中的雙彈簧結(jié)構(gòu)還可緩解去毛刺過(guò)程中因未知環(huán)境發(fā)生的碰撞，避免傳感器所測(cè)數(shù)據(jù)跳變而控制系統(tǒng)反映不及，起到緩沖保護(hù)作用。

為了達(dá)到進(jìn)一步的目的，本實(shí)用新型的工件裝夾工裝由安置在垂向軸分度盤(pán)上的對(duì)稱工裝構(gòu)成，所述對(duì)稱工裝包括與垂向軸垂直的水平心軸，所述心軸位于垂向軸的兩側(cè)分別具有對(duì)稱的工件裝夾位置。因此，當(dāng)一個(gè)工件裝夾位置上的工件在去毛刺時(shí)，另一工件裝夾位置可以卸下已去毛刺的工件，換上未去毛刺的工件，之后轉(zhuǎn)位180°，即可實(shí)現(xiàn)無(wú)裝夾時(shí)間間隔的連續(xù)去毛刺加工，使工作效率明顯提高。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1實(shí)施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2（A）是圖2的A處局部放大圖。

圖2（B）是圖3的B處局部放大圖。

圖3是圖1實(shí)施例的Y軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖1實(shí)施例的X軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是圖1實(shí)施例的補(bǔ)償軸運(yùn)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是圖1實(shí)施例R軸旋轉(zhuǎn)裝置和對(duì)稱工裝的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是圖1實(shí)施例R軸旋轉(zhuǎn)裝置和對(duì)稱工裝的平面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是圖1實(shí)施例的電控系統(tǒng)組成方框圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

本實(shí)用新型基于力補(bǔ)償?shù)姆菆A零件去毛刺機(jī)器人基本構(gòu)成參見(jiàn)圖1、圖2，機(jī)架1中部的基板2上通過(guò)固定導(dǎo)向架4安裝四根導(dǎo)向立柱，該機(jī)架1的基板2還裝有位于固定導(dǎo)向架4一側(cè)作為工件裝夾工裝的對(duì)稱工裝11，以及Y軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置5驅(qū)動(dòng)的垂向移動(dòng)安裝板6，導(dǎo)向立柱穿過(guò)垂向移動(dòng)安裝板6，與之構(gòu)成垂向移動(dòng)副。垂向移動(dòng)安裝板6上安置X軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置7驅(qū)動(dòng)的水平移動(dòng)安裝板8。水平移動(dòng)安裝板8上安置通過(guò)滑動(dòng)座板5-7與之構(gòu)成水平移動(dòng)副的可伸縮磨頭組件5-9以及補(bǔ)償軸運(yùn)動(dòng)裝置9，磨頭組件5-9的伸縮方向朝工件裝夾工裝11方向且與水平移動(dòng)安裝板8的移動(dòng)方向垂直。補(bǔ)償軸運(yùn)動(dòng)裝置9包括安置在水平移動(dòng)安裝板8上的伺服電缸5-3，該伺服電缸5-3的伸出端與通過(guò)安裝座24滑動(dòng)支撐在滑動(dòng)座板5-7上的彈簧導(dǎo)桿20同軸，安裝座24的兩側(cè)分別裝有套在彈簧導(dǎo)桿20上的前彈簧19和后彈簧21，前彈簧19的前端裝有螺母預(yù)緊件，后彈簧21通過(guò)拉壓力傳感器5-5與伺服電缸5-3的伸出端銜接（參見(jiàn)圖5）。機(jī)架1下部安置控制電路，該控制電路的軌跡控制輸出端分別接作為Y軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置5和X軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置7的Y軸伺服電缸和X軸伺服電缸的受控端，拉壓力傳感器5-5的信號(hào)輸出端通過(guò)控制電路接伺服電缸的受控端。

具體而言，如圖1、圖2所示，本實(shí)施例的非圓零件去毛刺機(jī)器人包括：機(jī)架1、基板2、臺(tái)面防塵罩3、固定導(dǎo)柱架4、Y軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置5、垂向移動(dòng)安裝板6、X軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置7、水平移動(dòng)安裝板8、補(bǔ)償軸運(yùn)動(dòng)裝置9、垂向軸分度盤(pán)（又稱R軸旋轉(zhuǎn)裝置）10、對(duì)稱工裝11。其中，機(jī)架1頂部與基板2底部相連，基板2作為一個(gè)安裝平臺(tái)，其頂部與臺(tái)面防塵罩3、固定導(dǎo)柱架4、R軸旋轉(zhuǎn)裝置10相連，其底部與Y軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置5相連，Y軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置5頂部與垂向移動(dòng)安裝板6相連，垂向移動(dòng)安裝板6頂部安裝X軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置7，同時(shí)垂向移動(dòng)安裝板6與光軸導(dǎo)柱15構(gòu)成移動(dòng)副實(shí)現(xiàn)Y軸導(dǎo)向，X軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置7與水平移動(dòng)安裝板8相連，水平移動(dòng)安裝板8的頂部安裝補(bǔ)償軸運(yùn)動(dòng)裝置9，而對(duì)稱工裝11的底部與R軸旋轉(zhuǎn)裝置10頂部相連。

機(jī)架1為焊接式結(jié)構(gòu)，直接與基板2通過(guò)螺栓進(jìn)行連接。整個(gè)機(jī)架上的運(yùn)動(dòng)裝置均以基板2為平臺(tái)進(jìn)行安裝，故只需對(duì)基板2進(jìn)行機(jī)加工即可，減小了機(jī)架的加工難度。

臺(tái)面防塵罩3的底部與基板2的頂部相連，主要由鋁型材搭建，其兩側(cè)小拉門(mén)、頂部、后面均嵌入安裝透明亞克力板，前面留空方便工人安裝、拆卸被加工件，并在前面另行安裝方便迅速開(kāi)關(guān)的拉門(mén)，防止外部灰塵進(jìn)入與內(nèi)部加工飛屑，為工業(yè)吸塵器構(gòu)成一個(gè)吸塵空間。

固定導(dǎo)柱架4與基板2相連，主要包括：立柱12、加固連桿13、導(dǎo)柱頂部連接板14、光軸導(dǎo)柱15、調(diào)整墊片16、鎖緊螺母18。如圖2（B）所示，其中立柱12通過(guò)方鋼和鋼板焊接后加工而成，與基板2通過(guò)螺釘直接相連，光軸導(dǎo)柱15是由40Cr熱處理、精加工后的精制軸，通過(guò)基板2上精加工的孔定位，并在基板2底部用鎖緊螺母18進(jìn)行鎖緊，精制軸的頂部同樣通過(guò)導(dǎo)柱頂部連接板14和鎖緊螺母18固定安裝，并可通過(guò)微調(diào)調(diào)整墊片16保證四根精制軸安裝的平行度。

如圖3所示，Y軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置5包括：伺服電機(jī)3-1、電缸3-2、墊鐵3-3、浮動(dòng)接頭3-4，該運(yùn)動(dòng)裝置5通過(guò)墊鐵3-3與基板2上的定位孔配合，由螺栓直接與基板2相連，并通過(guò)浮動(dòng)接頭3-4與垂向移動(dòng)安裝板6相連。浮動(dòng)接頭3-4可適應(yīng)加工過(guò)程中的重心偏移，防止Y軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置5卡住。

如圖4所示，垂向移動(dòng)安裝板6和X軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置7的具體結(jié)構(gòu)為：垂向移動(dòng)安裝板6的底部與Y軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置5中的浮動(dòng)接頭3-4相連，其頂部安裝的X軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置7采用絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)，主要包括伺服電機(jī)4-7、電機(jī)傳動(dòng)座4-8、彈性聯(lián)軸器4-9、絲杠支撐座固定側(cè)4-10、絲杠4-11、螺母4-12、螺母座4-13、絲杠支撐座支撐側(cè)4-14。X軸運(yùn)動(dòng)采用雙導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)向，導(dǎo)軌墊鐵4-3與垂向移動(dòng)安裝板6的頂部相連，導(dǎo)軌4-4上的滑塊4-5與螺母座4-13等高，同時(shí)和水平移動(dòng)安裝板相連。自潤(rùn)滑軸承4-2作為導(dǎo)向套，通過(guò)法蘭方式與垂向移動(dòng)安裝板6相連，與光軸導(dǎo)柱形成移動(dòng)副起導(dǎo)向作用。

如圖5所示，水平移動(dòng)安裝板6和補(bǔ)償軸運(yùn)動(dòng)裝置9的具體結(jié)構(gòu)為：水平移動(dòng)安裝板8的底部與X軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置7的螺母座、滑塊相連，其頂部安裝補(bǔ)償軸運(yùn)動(dòng)裝置9。補(bǔ)償軸運(yùn)動(dòng)裝置9采用電缸軸驅(qū)動(dòng)，電缸座5-4的底部與水平移動(dòng)安裝板8的頂部相連，其上安裝伺服電缸5-3，該電缸5-3的伸出端通過(guò)螺紋連接件與拉壓力傳感器5-5的一端相連，拉壓力傳感器5-5的另一端與彈簧裝置5-6相連。彈簧裝置5-6的構(gòu)成如圖2（A）所示，為對(duì)稱安裝的雙彈簧結(jié)構(gòu)，彈簧安裝座24的底部與滑動(dòng)座板5-7的頂部相連，彈簧安裝座24與銅套23過(guò)盈配合，彈簧導(dǎo)桿20與伺服電缸5-3的伸出端同軸，且該導(dǎo)桿20中間為光軸，兩端螺紋分與拉壓力傳感器5-5和鎖緊螺母25相連，可通過(guò)鎖緊螺母調(diào)整彈簧的預(yù)緊量，靜止時(shí)前彈簧19與后彈簧21壓縮量相同，伺服電缸5-3往前推時(shí)后彈簧21壓縮量增大，拉壓力傳感器5-5所受壓力增大，伺服電缸5-3往回拉時(shí)前彈簧19壓縮量增大，拉壓力傳感器5-5所受壓力減小。該雙彈簧結(jié)構(gòu)可緩解去毛刺過(guò)程中因未知環(huán)境發(fā)生的碰撞，保護(hù)傳感器5-5，避免了其所測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)生跳變而導(dǎo)致控制系統(tǒng)跟蹤不及。磨頭組件5-9的底部與滑動(dòng)座板5-7的頂部相連，滑動(dòng)座板5-7的底部與雙導(dǎo)軌5-8上的滑塊相連，磨頭電機(jī)軸與伺服電缸5-3伸出端同軸，喇叭罩5-10由緊定螺釘安裝與磨頭組件5-9上，可防止飛屑，配重塊5-11直接與水平移動(dòng)安裝板8通過(guò)螺紋連接固定，平衡補(bǔ)償軸的重心分配，并在一定程度阻止飛屑進(jìn)入X軸。

如圖6、圖7所示，R軸運(yùn)動(dòng)裝置和對(duì)稱工裝11的具體結(jié)構(gòu)為，R軸運(yùn)動(dòng)裝置實(shí)質(zhì)為可四等分的氣動(dòng)分度盤(pán)10，俯視圖順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。氣動(dòng)分度盤(pán)10與基板2固連，其頂面與過(guò)渡安裝板6-2的底部相連，過(guò)渡安裝板6-2的頂部與對(duì)稱工裝11相連，對(duì)稱工裝11的主體包括左側(cè)板6-6、立板6-7、底板6-8、右側(cè)板6-9，均采用螺紋連接，立板6-7上裝配一根對(duì)稱加工的心軸6-11、兩根削邊銷(xiāo)6-10，兩個(gè)擺線液壓馬達(dá)殼體件采用一面兩銷(xiāo)的安裝方式對(duì)稱裝在工裝上，端部用開(kāi)口墊片和螺母鎖緊。Z形隔板6-3通過(guò)螺釘緊固在立板6-7上，可防止飛屑傷害到操作工。加工過(guò)程中，氣動(dòng)分度盤(pán)10帶動(dòng)工裝旋轉(zhuǎn)一個(gè)90°，即可換一個(gè)面加工，以滿足擺線液壓馬達(dá)殼體非圓輪廓的連續(xù)去毛刺加工。

如圖8所示，電控系統(tǒng)的控制電路基于歐姆龍PLC搭建，可控終端觸摸屏作為上位機(jī)，下位機(jī)主要包括PLC主體CPU以及數(shù)字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊以及運(yùn)動(dòng)控制模塊。其中顯示屏實(shí)時(shí)顯示XY跟蹤的軌跡及切削力等，并在調(diào)試時(shí)給技術(shù)人員提供操作端口；X軸和Y軸由運(yùn)動(dòng)模塊控制進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)來(lái)跟蹤被試件的輪廓軌跡；補(bǔ)償軸由模擬量控制實(shí)現(xiàn)力閉環(huán)結(jié)構(gòu)，R軸的控制由數(shù)字量輸出模塊控制氣動(dòng)電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，另有若干開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入等。

本實(shí)施例的非圓零件去毛刺機(jī)器人在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)將第一個(gè)擺線液壓馬達(dá)殼體裝到對(duì)稱工裝后，R軸旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)180°達(dá)到第一個(gè)擺線液壓馬達(dá)殼體的主法蘭面加工位， X軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置、Y軸伺服運(yùn)動(dòng)裝置聯(lián)動(dòng)進(jìn)刀完畢后，補(bǔ)償軸運(yùn)動(dòng)裝置開(kāi)始推動(dòng)其磨頭向法蘭面理想加工位置運(yùn)動(dòng)，然后X軸、Y軸開(kāi)始按照擺線液壓馬達(dá)殼體的理想輪廓軌跡進(jìn)行去毛刺，同時(shí)補(bǔ)償軸根據(jù)拉壓力傳感器反饋的軸向切削力信號(hào)進(jìn)行PID力閉環(huán)控制，對(duì)擺線液壓馬達(dá)殼體的毛坯誤差、機(jī)構(gòu)的安裝誤差等引起的加工偏差進(jìn)行補(bǔ)償，若磨頭切削的棱邊倒角比預(yù)設(shè)的倒角要大，則此時(shí)拉壓力傳感器采集的軸向切削力比期望切削力要大，電缸將磨頭相應(yīng)拉回，若磨頭切削的棱邊倒角比預(yù)設(shè)的倒角要小甚至切削不到時(shí)，電缸將磨頭相應(yīng)推出，以此實(shí)現(xiàn)均勻去毛刺切削的目標(biāo)。在加工第一個(gè)擺線液壓馬達(dá)殼體的主法蘭面時(shí)可安裝第二個(gè)擺線液壓馬達(dá)殼體，然后在第一個(gè)擺線液壓馬達(dá)殼體的主法蘭面加工完畢后，補(bǔ)償軸運(yùn)動(dòng)裝置退回原點(diǎn)，R軸旋轉(zhuǎn)90°，補(bǔ)償軸、X軸、Y軸開(kāi)始聯(lián)動(dòng)進(jìn)刀并在力閉環(huán)控制下加工第一個(gè)擺線液壓馬達(dá)殼體的油口面，該面去毛刺完成后，補(bǔ)償軸退回，R軸旋轉(zhuǎn)90°，然后開(kāi)始加工第二個(gè)擺線液壓馬達(dá)殼體的主法蘭面，同時(shí)操作工可拆下第一個(gè)擺線液壓馬達(dá)殼體，并安裝下一個(gè)擺線液壓馬達(dá)殼體，實(shí)現(xiàn)擺線液壓馬達(dá)主法蘭面和油口面輪廓連續(xù)、均勻去毛刺加工?？傊谳喞壽E跟蹤的基礎(chǔ)上，采用力反饋，結(jié)合常規(guī)PID控制軸向切削力即可實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)主法蘭面和油口面輪廓連續(xù)、均勻去毛刺加工,操作工只需要上下工件，啟停開(kāi)關(guān)即可，加工效率顯著提高，連續(xù)加工一個(gè)擺線液壓馬達(dá)殼體的法蘭面和油口面只需約50秒。