本發明涉及打磨加工設備領域，具體涉及一種基于離線編程的工業機器人打磨拋光工作站。

背景技術：

當前，水龍頭等衛浴行業的絕大多數產品仍然依賴人工進行打磨和拋光，工人勞動強度大，且污染嚴重，產生的粉塵對工人具有極大傷害，自動化程度低、生產速度慢，已經不能滿足生產需要，另外，由于工人的熟練程度不同，導致產品一致性較差，不良率居高，隨著工人數量的減少，用工成本的提高，企業迫切需要采用自動化設備代替人工作業，因此市面上一些自動打磨設備對水龍頭進行打磨拋光加工，這些自動打磨設備用機器人替代了人工進行打磨，雖然提高了生產效率，但采用的都是傳統的機器人示教方法，針對表面非常復雜的衛浴產品編程時，作業員需要消耗大量的時間和精力來反復示教，修正運動軌跡，這樣對作業員的要求大大提高，而且更換產品所需時間很長，導致設備稼動率低下。

技術實現要素：

針對現有技術中水龍頭等衛浴產品在打磨拋光加工所遇到的自動化程度低、稼動率低下、成本高等問題，本發明提供一種基于離線編程的工業機器人打磨拋光工作站，具體技術方案如下：

一種基于離線編程的工業機器人打磨拋光工作站，包括外周側的打磨安全房，打磨安全房內部安裝工業機器人、工件夾具、砂帶機、拋光機、上料工作臺、除塵系統和控制系統，控制系統控制工業機器人、工件夾具、砂帶機、拋光機、上料工作臺、除塵系統實現相繼聯動，工件夾具夾取放置在上料工作臺上的待加工工件，工業機器人驅動工件夾具按預設的軌跡分步移動到砂帶機、拋光機進行打磨、拋光加工，除塵系統收集加工過程中產生的粉塵。

作為本發明的一種優選方案，所述除塵系統包括集塵器、換氣座、換氣氣缸、吸塵軟管、柵格玻璃鋼和集塵抽屜，集塵器安裝在打磨安全房內部角落處，集塵器連通換氣座，換氣座上方安裝換氣氣缸，換氣座通過吸塵軟管連通砂帶機、拋光機的集塵接口，換氣氣缸控制相應的吸塵軟管導通從而對工作的砂帶機或拋光機進行集塵，柵格玻璃鋼安裝在打磨安全房底部，砂帶機、拋光機放置在柵格玻璃鋼上，柵格玻璃鋼下方安裝集塵抽屜。

作為本發明的一種優選方案，所述控制系統包括中央處理器、工件模型預存模塊、設備模型預存模塊、離線編程模塊、機器人運動仿真模塊、代碼生成模塊、工作原點校準模塊、砂帶報警模塊、拋光報警模塊，工件模型預存模塊內預先存儲有不同規格型號的工件模型，設備模型預存模塊內預先存儲有不同數量組合的砂帶機、拋光機模型，離線編程模塊分別從工件模型預存模塊、設備模型預存模塊調入工件3d模型、設備3d模型，中央處理器根據調入的工件3d模型、設備3d模型生成機器人運動軌跡，機器人運動仿真模塊根據運動軌跡虛擬模擬機器人運動，檢查測試機器人運動過程中有無機械限位或碰撞產生，若機器人運動軌跡正常，則代碼生成模塊根據機器人運動軌跡生成后置代碼直接輸送到機器人控制柜，操作員通過工作原點校準模塊校準機器人模擬運動軌跡的原點和實際砂帶機、拋光機的原點，進一步提高機器人運動軌跡的精確度，砂帶報警模塊自動計算單根砂帶的打磨量，當打磨量達到預設值時，砂帶報警模塊發出警報提示操作者更換，拋光報警模塊通過傳感器自動監測拋光蠟和拋光輪的損耗，當損耗殆盡時，拋光報警模塊發出警報提示操作者更換。

作為本發明的一種優選方案，所述砂帶機包括打磨單元、移動單元和底座，底座內部安裝移動單元，移動單元驅動打磨單元整體移動靠近待打磨工件，所述打磨單元包括大立板、砂帶、電機、動力輪、第一惰輪、凸膠輪、張緊裝置、打磨輪和第二惰輪，大立板下部固定安裝電機，電機輸出軸連接動力輪，張緊裝置安裝于大立板且設有可移動的張緊輪，電機驅動動力輪轉動，砂帶纏繞在動力輪、第一惰輪、凸膠輪、張緊輪、打磨輪和第二惰輪的外周側回轉，調整張緊裝置水平安裝或豎直安裝從而改變砂帶纏繞結構。

作為本發明的一種優選方案，所述工件夾具包括夾緊氣缸、連接筒、氣缸接頭和連桿組件,夾緊氣缸安裝于連接筒上方,連接筒中部成型有貫穿的安裝腔室，夾緊氣缸活塞桿伸入安裝腔室內連接氣缸接頭，連桿組件由第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿組成，第一連桿首端鉸接氣缸接頭，第二連桿首端鉸接氣缸接頭，第一連桿與鉸接氣缸的鉸接點、第二連桿與鉸接氣缸的鉸接點相互重合，第一連桿末端鉸接第三連桿，第二連桿末端鉸接第四連桿，第三連桿中部鉸接第四連桿中部，第三連桿末端、第四連桿末端成型有鏡像對稱的柔性爪，柔性爪從連接筒底部伸出。

作為本發明的一種優選方案，所述打磨安全房邊側設有可打開的安全門，安全門上安裝有防止安全門誤開的電子鎖，打磨安全房內部安裝人體傳感器，人體傳感器檢測到打磨安全房內部有人時，控制系統的控制打磨拋光工作站不能啟動。

作為本發明的一種優選方案所述上料工作臺分為左右兩個，每個上料工作臺下方安裝上下料氣缸，工業機器人通過工件夾具夾取一個上料工作臺上工件打磨加工時，上下料氣缸驅動另一個上料工作臺移出打磨安全房便于操作員上下料。

作為本發明的一種優選方案，所述拋光機包括底座、機架、轉動機構、拋光輪、送蠟機構和激光位移傳感器，底座上方安裝機架，機架上方內部安裝轉動機構，送蠟機構往拋光輪外周側輸送拋光蠟，轉動機構驅動拋光輪開始轉動，激光位移傳感器發送激光到達拋光輪外周側記錄激光走過的位移量l1，拋光輪工作一段時間后，激光位移傳感器發送激光到達拋光輪外周側記錄激光走過的位移量l2，l1與l2的差值為拋光輪的磨損量，機器人根據此磨損量改變拋光接觸點位置。

本發明的有益效果：基于離線編程的工業機器人打磨拋光工作站整體結構設計合理，工件加工過程在安全打磨房中加工，一方面可防止粉塵污染，另一方面也保障操作人員的人生安全，工業機器人按照預設的軌跡通過夾具夾取工件移動，移動的工件分別經過砂帶機、拋光機，進行打磨拋光加工，全過程自動化操作，大幅度縮短作業員的操作時間；砂帶機、拋光機的數量根據實際加工工序而可增加或減少，砂帶機優選有3臺，拋光機優選有2臺，控制系統會根據砂帶機、拋光機的數量而控制工業機器人的運行軌跡；除塵系統進一步提升工作站的除塵、消塵能力，能充分回收加工過程中產生的粉塵，不至粉塵從打磨安全房中漏出，改善工作環境。

附圖說明

圖1是本發明的整體立體圖；

圖2是本發明隱藏打磨安全房頂殼的立體圖；

圖3是本發明隱藏打磨安全房頂殼的俯視圖；

圖4是本發明隱藏打磨安全房的主視圖；

圖5是本發明的除塵系統的整體示意圖；

圖6是本發明的除塵系統的部分示意圖；

圖7是本發明的控制系統的框架圖；

圖8是本發明的砂帶機的整體立體圖；

圖9是本發明的砂帶機去除外罩后的立體圖；

圖10是本發明的砂帶機砂帶布局實施例1的示意圖；

圖11是本發明的砂帶機砂帶布局實施例2的示意圖；

圖12是本發明的砂帶機的張緊裝置的立體圖；

圖13是本發明的工業機器人與工業夾具的安裝示意圖；

圖14是本發明的工業夾具的立體圖；

圖15是本發明的工業夾具的分解圖；

圖16是本發明的工業夾具的夾緊狀態的示意圖；

圖17是本發明的工業夾具的松開狀態的示意圖；

圖18是本發明的工業夾具的夾緊氣缸和連桿組件的配合示意圖；

圖19是本發明的上料工作臺的示意圖；

圖20是本發明的拋光機的外部立體圖；

圖21是本發明的拋光機的內部立體圖；

圖22是本發明的拋光機的激光位移傳感器的檢測示意圖；

圖23是本發明的拋光機的轉動機構的立體圖；

圖24是本發明的拋光機的送蠟機構的立體圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的具體實施方式做進一步說明：

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以視具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

如圖1～4所示，一種基于離線編程的工業機器人打磨拋光工作站，包括外周側的打磨安全房1，打磨安全房1內部安裝工業機器人2、工件夾具3、砂帶機4、拋光機5、上料工作臺6、除塵系統7和控制系統8，控制系統8控制工業機器人2、工件夾具3、砂帶機4、拋光機5、上料工作臺6、除塵系統7實現相繼聯動，工業機器人2機械臂連接工件夾具3，工件夾具3夾取放置在上料工作臺6上的待加工工件，加工工件為水龍頭，工業機器人2驅動工件夾具3按預設的軌跡分步移動到砂帶機4、拋光機5進行打磨、拋光加工，砂帶機4優選有3臺，拋光機5優選有2臺，除塵系統7收集加工過程中產生的粉塵。

如圖5和6所示，所述除塵系統7包括集塵器71、換氣座72、換氣氣缸73、吸塵軟管74、柵格玻璃鋼75和集塵抽屜76，集塵器71安裝在打磨安全房1內部角落處，集塵器71連通換氣座72，換氣座72上方安裝換氣氣缸73，換氣座72通過吸塵軟管74連通砂帶機4、拋光機5的集塵接口，換氣氣缸73的數量與吸塵軟管74數量相等，換氣氣缸73控制相應的吸塵軟管74導通從而對工作的砂帶機或拋光機進行集塵進入集塵器71，這樣就可保證集塵器71只對工作的機器進行集塵，提高集塵效率，打磨安全房1內的粉塵通過集塵器71回收50～70%，為進一步完全收集粉塵，柵格玻璃鋼75安裝在打磨安全房底部，砂帶機4、拋光機5放置在柵格玻璃鋼75上，柵格玻璃鋼75下方安裝集塵抽屜76，剩余粉塵會掉落到柵格玻璃鋼75上漏到集塵抽屜76中，柵格玻璃鋼75可承重砂帶機4、拋光機5。

如圖7所示，所述控制系統8為帶有編程功能的計算機，控制系統8包括中央處理器81、工件模型預存模塊82、設備模型預存模塊83、離線編程模塊84、機器人運動仿真模塊85、代碼生成模塊86、工作原點校準模塊87、砂帶報警模塊88、拋光報警模塊89，工件模型預存模塊72內預先存儲有不同規格型號的工件模型，設備模型預存模塊83內預先存儲有不同數量組合的砂帶機、拋光機模型，離線編程模塊84分別從工件模型預存模塊、設備模型預存模塊調入工件3d模型、設備3d模型，中央處理器81根據調入的工件3d模型、設備3d模型生成機器人運動軌跡，機器人運動仿真模塊85根據運動軌跡虛擬模擬機器人運動，檢查測試機器人運動過程中有無機械限位或碰撞產生，若機器人運動軌跡正常，則代碼生成模塊根據機器人運動軌跡生成后置代碼直接輸送到機器人控制柜9，操作員通過工作原點校準模塊87校準機器人模擬運動軌跡的原點和實際砂帶機、拋光機的原點，進一步提高機器人運動軌跡的精確度，砂帶報警模塊88自動計算單根砂帶的打磨量，當打磨量達到預設值時，砂帶報警模塊88發出警報提示操作者更換，拋光報警模塊89通過傳感器自動監測拋光蠟和拋光輪的損耗，當損耗殆盡時，拋光報警模塊89發出警報提示操作者更換，中央處理器81控制工業機器人2、工件夾具3、砂帶機4、拋光機5、上料工作臺6、除塵系統7實現相繼聯動。

如圖8和9所示，所述砂帶機4有兩種構型，砂帶機4包括打磨單元41、移動單元42和底座43，底座43內部安裝移動單元42，移動單元42上方安裝打磨單元41，打磨單元41外側安裝有外罩44，移動單元42驅動打磨單元41整體移動靠近待打磨工件，打磨單元41包括大立板411、砂帶412、電機413、動力輪414、第一惰輪415、凸膠輪416、張緊裝置417、打磨輪418和第二惰輪419，大立板411下部固定安裝電機413，電機413為防爆電機，電機輸出軸連接動力輪414，第一惰輪415通過第一惰輪連桿415a轉動安裝于滑動連接板，凸膠輪416通過凸膠輪連桿416a轉動安裝于滑動連接板，打磨輪418通過打磨輪連桿418a轉動安裝于滑動連接板，張緊裝置417安裝于滑動連接板且設有可移動的張緊輪4171，滑動連接板滑動安裝在大立板411表面，電機413驅動動力輪414轉動，砂帶412纏繞在動力輪414、第一惰輪415、凸膠輪416、張緊輪4171、打磨輪418和第二惰輪419的外周側回轉。

如圖10所示，打磨單元1的構型實施例1：所述張緊裝置417水平安裝，張緊裝置417驅動張緊輪4171可水平移動，張緊輪4171位于凸膠輪416和打磨輪418之間，凸膠輪連桿416a傾斜安裝，砂帶412依次纏繞在動力輪414、第一惰輪415、凸膠輪416、張緊輪4171、打磨輪418和第二惰輪419的外周側回轉。如圖11所示，打磨單元41的構型實施例2：所述張緊裝置417豎直安裝，張緊裝置417驅動張緊輪4171可上下移動，張緊輪4171位于第一惰輪415和凸膠輪416之間，凸膠輪連桿416a水平安裝，砂帶412依次纏繞在動力輪414、第一惰輪415、張緊輪4171、凸膠輪416、打磨輪418和第二惰輪419的外周側回轉。

打磨單元41在不增加任何額外零件的前提下通過變換張緊裝置417的安裝位置從而改變砂帶布局，兩種砂帶布局適用于不同工件加工，擴大了砂帶機的使用范圍，降低成本，滿足用戶加工需要。

如圖12所示，張緊裝置417包括張緊氣缸安裝板4172、張緊氣缸4173、張緊連接頭4174、張緊滑座4175和導向條4176，張緊氣缸安裝板4172表面安裝張緊氣缸4173，張緊氣缸活塞桿伸出連接張緊連接頭4174，張緊連接頭4174固定安裝于張緊滑座4175，張緊滑座4175滑動連接在兩個導向條4176之間，導向條4176固定安裝于張緊氣缸安裝板4172，張緊滑座4175設有用于轉動安裝張緊輪4171的張緊輪軸4171a，張緊氣缸4173驅動張緊連接頭4174移動，張緊連接頭417驅動張緊滑座4175沿著導向條4176移動，張緊滑座4175帶動張緊輪4171同步移動，張緊輪4171移動從而調節砂帶412處于繃緊或松弛狀態，另外，所述張緊氣缸活塞桿的動作通過手動滑閥47進行控制，而張緊氣缸4173的輸入氣壓大小通過調壓閥48進行控制，從而調節張緊力的大小。

如圖13～18所示，工件夾具3包括夾緊氣缸31、連接筒32、氣缸接頭33和連桿組件34,夾緊氣缸31安裝于連接筒32上方,連接筒32中部成型有貫穿的安裝腔室321，夾緊氣缸活塞桿伸入安裝腔室321內連接氣缸接頭33，連桿組件34由第一連桿341、第二連桿342、第三連桿343、第四連桿344組成，第一連桿341首端鉸接氣缸接頭33，第二連桿342首端鉸接氣缸接頭333，第一連桿341與氣缸接頭333的鉸接點、第二連桿342與氣缸接頭333的鉸接點相互重合，第一連桿341末端鉸接第三連桿343，第二連桿342末端鉸接第四連桿344，第三連桿343中部鉸接第四連桿344中部，第三連桿343、第四連桿344交叉分布，第三連桿343末端、第四連桿344末端成型有鏡像對稱的柔性爪345，柔性爪345從連接筒32底部伸出。

機器人打磨水龍頭的過程中，往往由于水龍頭表面過于復雜而無法在一次裝卡后打磨完所有面，為了解決這個問題，工件夾具3還包括角度調節機構，角度調節機構包括擺缸座35、擺角氣缸36和轉角板37，擺缸座35內部安裝擺角氣缸36，擺角氣缸36中心軸從擺缸座35兩端伸出連接轉角板37，轉角板37下方固定安裝夾緊氣缸31，當有些面打磨不到或發生干涉時，擺角氣缸36驅動轉角板37轉動，轉角板37帶動夾緊氣缸31轉動，夾緊氣缸31帶動柔性爪345夾取的水龍頭轉動合適角度打磨，極大增加了夾具的靈活性。

工件夾具3采用夾緊氣缸31配合連桿組件34快速夾取工件，柔性爪345張緊水龍頭內壁，適用于多種型號的水龍頭，不受水龍頭的外形輪廓限制，柔性爪夾取力大，保證打磨過程中工件不偏位，而擺角氣缸36驅動工件靈活變換角度，保證水龍頭可無死角進行打磨，另外，工件夾具3具有多個安裝面，工業機器人2可從多角度驅動工件夾具3適應不同造型的水龍頭打磨。

另外，打磨安全房1邊側設有可打開的安全門11，安全門11上安裝有防止安全門誤開的電子鎖，保證機器運行時，人員誤開造成安全隱患，打磨安全房1內部安裝人體傳感器，人體傳感器檢測到打磨安全房1內部有人時，控制系統的控制打磨拋光工作站不能啟動，提高安全性。

如圖19所示，所述上料工作臺6分為左右兩個，每個上料工作臺6下方安裝上下料氣缸，工業機器人通過工件夾具夾取一個上料工作臺上工件打磨加工時，上下料氣缸驅動另一個上料工作臺移出打磨安全房便于操作員上下料。

如圖20～22所示，拋光機5包括底座51、機架52、轉動機構53、拋光輪54、送蠟機構55和激光位移傳感器56，底座51上方安裝機架52，機架52上方內部安裝轉動機構53，送蠟機構55安裝在機架邊側，送蠟機構55往拋光輪54外周側輸送拋光蠟551，轉動機構53驅動拋光輪54開始轉動，激光位移傳感器56發送激光到達拋光輪54外周側的tcp1位置記錄激光走過的位移量l1，拋光輪工作一段時間后，激光位移傳感器56發送激光到達拋光輪外周側tcp2位置記錄激光走過的位移量l2，l1與l2的差值為拋光輪54的磨損量，工業機器人2根據此磨損量改變工件接觸拋光輪56的拋光接觸點位置，從而實現輪徑磨損補償的目的，使用非常方便。

如圖23所示，所述轉動機構53包括轉動電機531、轉動電機安裝板532、第一同步輪533、同步帶534、第二同步輪535、傳動軸536、軸承座537和基板538，基板538下方固定安裝轉動電機安裝板532，轉動電機531固定安裝在轉動電機安裝板532側方，轉動電機輸出軸穿過轉動電機安裝板固定安裝第一同步輪533，第一同步輪533通過同步帶534傳動連接第二同步輪535，第二同步輪535固定安裝傳動軸536中部，傳動軸536兩端轉動安裝軸承座537，軸承座537安裝于基板538上方，傳動軸538一端穿過軸承座537固定連接拋光輪54，轉動電機531驅動第一同步輪533轉動，第一同步輪533通過同步帶534驅動第二同步輪535轉動，第二同步輪535帶動傳動軸536轉動，傳動軸536帶動拋光輪54轉動，拋光輪54可根據不同拋光產品進行更換，如麻輪、布輪、尼龍輪、海綿輪等。

如圖24所示，所述送蠟機構55包括送蠟電機551、絲桿552、絲桿螺母、推動塊553、拋光蠟554和蠟固定板555，送蠟電機輸出軸固定連接絲桿552，絲桿552螺紋連接絲桿螺母，絲桿螺母固定安裝于推動塊553內部，推動塊553上方頂著拋光蠟554，拋光蠟554頭部從蠟固定板中伸出，蠟固定板555位于拋光輪54正下方，送蠟電機551正轉驅動絲桿552轉動，絲桿552通過絲桿螺母驅動推動塊553上移，推動塊553推動拋光蠟554上移逐漸從蠟固定板555中伸出與拋光輪54相接觸，從而增加拋光效果。

拋光機還包括拋光蠟補償機構，拋光蠟補償機構包括第一光纖傳感器57和拋光蠟補償氣缸，第一光纖傳感器57正對著拋光輪54一半圓周位置，第一光纖傳感器57檢測拋光輪54磨損一半時，送蠟電機551反轉驅動拋光蠟554縮回到蠟固定板555中的起始位置，拋光蠟補償氣缸驅動送蠟機構55整體上移，拋光蠟554重新接觸拋光輪，避免拋光蠟伸出距離過長，而導致斷裂，另外，所述機架上還安裝第二光纖傳感器58，第二光纖傳感器58正對著拋光輪54內圓周位置，第二光纖傳感器58檢測拋光輪54磨損殆盡時，提醒操作員更換。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明，對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。