自動化磨削--機器人力控技術的增進

在工業制造領域，有很多零件需要在焊接、鑄造、成型或加工后進行后處理，包括打磨，拋光及去毛刺。例如汽車行業的發動機缸體、缸蓋、變速箱殼體、汽車輪轂；一般行業的衛浴五金；航空與能源行業的發動機葉片，渦輪葉片；3C行業的筆記本電腦、平板電腦、手機等。

目前國內大部分工件去毛刺加工作業大多采用手工，或者使用手持氣動，電動工具進打磨，研磨，銼等方式進行去毛刺加工，容易導致產品不良率上升，效率低下，加工后的產品表面粗糙不均勻等問題。傳統的人工去毛刺已經滿足不了現代化工業生產的需要，傳統的人工去毛刺噪音大，速度慢，打磨的同時會產生很大的粉塵，對人的健康造成很大危害。

近年來越來越多的廠家開始使用機器人安裝電動或氣動工具進行自動化打磨。機器人去毛刺的方案普通有兩種形式，一是機器人裝載加工主軸，工件固定，二是機器人抓取工件，加工主軸固定，兩種方式都是目前比擬主流的方案。

與手持打磨比較，機器人去毛刺能有效提高生產效率，降低成本，提高產品良率，但是由于機械臂剛性，定位誤差等其他因素，采用機器人夾持電動，氣動產品去毛刺針對不規則毛刺處理時容易出現斷刀或者對工件造成損壞等情況發生。而且傳統的鑄件清理技術采用位置控制原理，因需要盡可能精確地確定機器人運行路徑，編程工作復雜而耗時。傳統技術盡管在理論上可獲得恒定的研磨拋光質量，然而事實并不盡如人意，加工后的鑄件往往前后品質不一，公差各不相同，難以獲得穩定的工藝效果。

關于復雜構造的工件、毛刺散布分散的工件也能對應。而且機器人具有可編程性，新的產品導入只需求改換工裝治具，順序切換就能完成。這使設備具有更高的柔性化，更合適目前企業的需求。同機遇器人去毛刺的方案能增加工人休息強度或間接省去工人，無效保證加工質量分歧性，進步全體消費效率，改善工廠任務環境。這些劣勢都是明顯的，縱使設備投入本錢略高，也越來越多被企業承受。
隨著機器人力控技術的發展，浮動機構和刀具的使用，如同人手滑過工件毛刺般進行柔性去除毛刺，能有效避免造成刀具和工件的損壞，吸收工件及定位等各方面的誤差。力控軟件由二種先進的核心功能組成。一種是壓力控制功能，當機器人進行鑄件研磨拋光時，該功能可保持刀具對工件的壓力始終不變：另一種是變速控制功能，當機器人對鑄件的表面或分型線進行去毛刺、去飛邊操作時，該功能可持續控制其操作速度，在遇到較大凸起時能自動減速運行。

機器人去毛刺浮動機構能通過換槍盤進行自動換刀，進行多工序加工。工業機器人對作用在機器人工具上的力和力矩作出靈敏的反應。

傳統的機器人編程方式采用定義路徑與速度的原理。也就是說，不論加工過程中受力大小，機器人的運行路徑與速度始終保持預先所設的值。如果所設路徑與零件的表面或尺寸不吻合，將立即產生質量問題，還可能損壞刀具。
為解決機加工中的實際問題，各機器人廠家根據六軸力/力矩傳感器系統精心開發了力控軟件。采用該軟件的機器人能迅速而精確地適應加工材料或零件的表面輪廓及連貫性。并且可以采用圖形編程界面、壓力控制和變速控制這三種新功能為機器人的機加工應用開辟了新空間，有助于改善加工效果、提升產品質量、提高生產效率、加快編程進度、縮短節拍時間、降低生產成本。

1、傳統位置控制

路徑和速度恒定，與外界受力無關。

表面質量差，工具和機器人容易受損，風險高

2、力控壓力控制

路徑可根據工件表面凹凸調整

可控的材料去除速率

3、力控速度控制

速度可調

可控的材料去除量 

4、力控怎樣工作？

力傳感器連接至機器人控制柜，機器人可精確感知外部環境

路徑修正基于力傳感反饋

高質量的實時路徑修正

需要如下配置:

力傳感器(可置3個力和3個轉矩)

電壓檢測盒

線纜包

傳感器控制界面

      控制應用軟件

       5、六軸力/力矩傳感器

ATI多軸力/力矩傳感器系統測量全部六個力和力矩。系統包括一個傳感器，高柔性屏蔽電纜，智能數據采集系統，Ethernet/DeviceNet連接或F/T控制器。為機器人和科研應用提供實時測量六個自由度的力和力矩值（Fx, Fy, Fz, Tx, Ty和Tz）的能力。傳感器安裝于應用工具的后方，通過一根小口徑、高柔性、長壽命的電纜與其配套的電子設備連接。不同防護等級、鈦合金材質，以及定制型號的產品可供選擇。ATI多軸力/力矩傳感器可適用于產品測試、打磨和拋光、科學研究、電子裝配、生物力學研究、機器人外科手術、康復醫學等、風洞實驗、航空行業等應用中。

六軸力/力矩傳感器產品特點：

過載保護

FT傳感器經久耐用，其安全系數可以達到4080%，其依賴于模塊化和精確校準。

高信噪比

硅應變片產生的信號強度是常規的金屬箔應變計的75倍，起信號被放大，大道零噪音失真的效果。

高速輸出

F/T系統通過ISA控制器可超過28.5 KHz的輸出速率，該速率可達到任何運用的和數據采集的要求。

通用輸出

PCI、PCIe、PXI USB、模擬信號、離散I/O、Rs 232、Rs 485、CAN、Ethernet、Profinet、EtherCAT、Wireless等多種工業總線。

溫度補償

能提供室溫下的±25? 左右的硬件溫度補償，保證其準確達到最大化。
 

6、電壓檢測盒

電壓測量和通過A/D轉換器變為模擬信號

電壓測量盒直接連接傳感器和軸計算機 

當采用了專用力控軟件的機器人，能使力傳感器的反饋時間達到10ms，不要小看這個反饋時間，打磨質量與力反饋時間息息相關。

對于復雜曲面的打磨去毛刺，編程更推薦采用離線，通過離線軟件，可以很簡單的選取需要加工的曲面，然后由模擬軟件自動生成路徑軌跡，大大提高了編程的效率及質量。

以前，未確定的鑄件毛刺很難或者有時候根本無法通過機器人進行自動修整。而通過識別不同毛刺輪廓精確位置的傳感系統，精確確定毛刺后，機器人開始以很高的可重復性精確修整。現在機器人專家已經可以通過前置的檢測設備順利解決鑄件無法確定的困難，因此可以有針對性地進行修整。

河南圣疊磨具有限公司

河南圣疊磨具有限公司是一家砂布深加工的專業化制造企業。公司產品主要有百頁片/百葉片、千頁輪/千葉輪、花蝶頁輪、 帶柄頁輪、絲輪、砂布環帶以及玻纖網蓋等。歷經多年的技術創新與磨礪， 圣疊磨具成功研發并建成了千頁輪、頁盤生產線以及玻纖基體生產線，實現了砂布拋光磨具的規模化生產。

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