汽車鋁合金輪轂機器人拋光加工機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車鋁合金輪轂機器人拋光加工機構(gòu)，在底座（1）上安裝機械手（2），機械手（2）的末端與夾具（3）的后端相固定，在夾具（3）的前端安裝手柄（4），該手柄（4）的一端吊裝磨輪（5），手柄（4）的另一端通過軟軸（6）與軟軸機（7）連接；在機械手（2）的旁邊設有減速器（8），該減速器（8）由伺服電機（9）驅(qū)動，并在減速器（8）的上方設置三爪卡盤（10），所述三爪卡盤（10）套裝于減速器（8）的輸出軸上。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)多位置、多姿態(tài)輪轂表面的拋光加工，解決了輪轂加工效率低，加工環(huán)境惡劣的問題，能夠?qū)崿F(xiàn)批量加工并大幅改善輪轂加工的表面質(zhì)量，具有設計合理，生產(chǎn)成本低，操控簡單，精度高等特點。
【專利說明】汽車鋁合金輪轂機器人拋光加工機構(gòu)
【技術(shù)領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種汽車鋁合金輪轂機器人拋光加工機構(gòu)，用于輪轂表面的打磨、拋光、去毛刺等作業(yè)。
【背景技術(shù)】
[0002]作為汽車最重要的安全部件，輪轂的產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性不但關系到車輛和車上人員、物資的安全性，還影響到車輛在行駛中的平穩(wěn)性、操縱性、舒適性等性能。鋁合金輪轂以其良好的綜合性能滿足了上述要求，在安全性、舒適性和輕量化(至少減輕30%的質(zhì)量)等方面起到了重要的作用。
[0003]國內(nèi)制造鋁合金汽車輪轂主要采用成本較低的低壓鑄造工藝。在表面涂裝方面采用自動化涂裝工藝、噴粉涂裝工藝，鋁合金輪轂的外表面經(jīng)過抗腐蝕處理再靜電粉體涂裝。然而，作為鋁合金輪轂進入表面鍍鉻前的一道精細加工，汽車輪轂的表面拋光是目前世界上一個尚未解決的難題，主要技術(shù)難點在于以下兩個方面:
[0004](I)各種輪轂的表面形狀復雜多樣，難于用一般的機械化加工方式進行大批量的加工；
[0005](2)輪轂表面的粗糙度和光潔度要求高。目前我國在汽車鋁合金輪轂拋光加工方面主要采用人工手持電、氣動磨具進行，勞動強度大且加工效率低；同時，由于在加工過程中產(chǎn)生大量的粉塵，對工人的健康造成很大傷害。另外，國內(nèi)合資企業(yè)廣泛采用的是價格昂貴且對其進行嚴格封鎖的國外加工設備。以上現(xiàn)狀嚴重制約了鋁合金輪轂拋光技術(shù)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種能夠?qū)ζ囦X合金輪轂進行表面機器人拋光的加工機構(gòu)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種汽車招合金輪轂機器人拋光加工機構(gòu)，在底座(I)上安裝機械手(2 )，所述機械手(2 )的末端與夾具(3 )的后端相固定，在夾具(3 )的前端安裝手柄(4)，該手柄(4)的一端吊裝磨輪(5)，手柄(4)的另一端通過軟軸(6)與軟軸機(7)連接；在所述機械手(2 )的旁邊設有減速器(8 )，該減速器(8 )由伺服電機(9 )驅(qū)動，并在減速器(8)的上方設置三爪卡盤(10)，所述三爪卡盤(10)套裝于減速器(8)的輸出軸上。
[0008]采用以上技術(shù)方案，待加工的汽車鋁合金輪轂裝夾在三爪卡盤上，軟軸機通過軟軸驅(qū)動磨輪運轉(zhuǎn)，執(zhí)行機械手中預先編制好的加工程序，通過機械手帶動磨輪按預定軌跡運動，實現(xiàn)對輪轂表面的連續(xù)磨削與拋光。在加工過程中，通過機械手關節(jié)的旋轉(zhuǎn)，使磨輪的旋轉(zhuǎn)方向始終與輪轂毛刺方向保持一定角度，能夠確保加工后的輪轂表面質(zhì)量良好。伺服電機為機械手系統(tǒng)中開發(fā)的第七軸，在加工完輪轂的一部分區(qū)域后，伺服電機通過減速器帶動輪轂轉(zhuǎn)動一定角度，再次執(zhí)行加工程序，直到整個輪轂加工完成。
[0009]本發(fā)明生產(chǎn)成本低，操控簡單，精度高，能夠?qū)崿F(xiàn)多位置、多姿態(tài)輪轂表面的拋光加工，解決了輪轂加工效率低，加工環(huán)境惡劣的問題，能夠?qū)崿F(xiàn)批量加工并大幅改善輪轂加工的表面質(zhì)量。
[0010]所述夾具(3)為長方體結(jié)構(gòu)，在夾具(3)后端的頂部設置有圓柱體(3a)，該圓柱體(3a)伸入機械手(2)末端的法蘭盤中，并且夾具(3)與機械手(2)末端的法蘭盤之間通過圓柱體(3a)外圍按圓周均勻分布的四顆螺栓固定；以上結(jié)構(gòu)有利于夾具與機械手之間快速對位連接，不僅組裝方便、快捷，而且連接的牢靠性好。
[0011]在所述夾具(3)的后部沿其長度方向開有軟軸過孔(3b)，夾具(3)的前部開有手柄裝配孔(3c)，所述軟軸過孔(3b)與手柄裝配孔(3c)之間由夾具(3)中前部開設的缺口(3d)分開。軟軸過孔用于軟軸通過，手柄裝配孔用于定位手柄，軟軸過孔與手柄裝配孔之間的缺口正好讓軟軸與手柄之間的連接處敞露在外，以便于觀察及裝配操作。
[0012]為了簡化結(jié)構(gòu)，方便加工，降低生產(chǎn)成本，所述軟軸過孔(3b)的直徑大于手柄裝配孔(3c)的直徑，并且軟軸過孔(3b)的中心線與手柄裝配孔(3c)的中心線在一條直線上。
[0013]在所述手柄裝配孔(3c )的孔壁沿軸向設有一條開口，該開口的兩側(cè)均設置有兩個螺孔。以上結(jié)構(gòu)使得夾具的前端類似于抱箍，在裝入手柄的時候，通過螺釘擰入對應的螺孔中，將手柄裝配孔孔壁的開口收緊，使手柄被緊緊抱住，不僅裝配操作簡單、方便，而且手柄定位的牢固性及可靠性好，不會發(fā)生松動現(xiàn)象。
[0014]所述減速器(8)包括外殼(8a)、輸入軸(8b)、小錐齒輪(8c)、大錐齒輪(8d)和輸出軸(8e),所述輸入軸(8b)通過兩個并排布置的第一軸承(8f)支承在外殼(8a)內(nèi)，輸入軸(8b)的一端與伺服電機(9)的輸出端連接,伺服電機(9)安裝于外殼(8a)的外壁,在輸入軸(8b)的另一端套裝小錐齒輪(8c)，該小錐齒輪(8c)與大錐齒輪(8d)相嚙合，所述大錐齒輪(8d)套裝于輸出軸(Se)的下部，該輸出軸(Se)的下端通過第二軸承(Sg)與外殼(8a)的底部相支承，輸出軸(8e )的上部通過第三軸承(8h )與外殼(8a)的頂部相支承，且輸出軸(8e)的上端向上伸出外殼(8a)的頂面，并在輸出軸(8e)的上端安裝三爪卡盤(10)。以上結(jié)構(gòu)一方面簡單緊湊、體積小巧、組裝容易、成本低；另一方面，伺服電機驅(qū)動三爪卡盤運轉(zhuǎn)的靈敏性及可靠性好。
[0015]為了保證小錐齒輪的位置，防止小錐齒輪發(fā)生軸向竄動，在所述小錐齒輪(Sc)與最近的一個第一軸承(8f)之間設有第一隔圈(Si)，該第一隔圈(Si)套裝于輸入軸(Sb)上，所述小錐齒輪(8c)的一端與第一隔圈(Si)抵接，小錐齒輪(8c)的另一端由小蓋壓緊。
[0016]為了保證大錐齒輪的位置，在所述大錐齒輪(8d)與第二軸承(Sg)之間設有第二隔圈(8j)，該第二隔圈(8j)套裝于輸出軸(8e)上。
[0017]為了對第三軸承進行有效定位，在所述第三軸承(8h)的下方設置第三隔圈(8k)，該第三隔圈(8k)套裝于輸出軸(Se)上，第三隔圈(8k)的下端由輸出軸(Se)上的臺階面限位，第三隔圈(8k)的上端與第三軸承(8h)的底面抵接。
[0018]在所述第三軸承(8h)的上方固定設置有端蓋(8m)，該端蓋(8m)由上部的盤體和下部的環(huán)形凸臺組成，端蓋(8m)的盤體與外殼(8a)的頂面貼合，端蓋(Sm)的環(huán)形凸臺嵌入外殼(8a)的頂壁，并與第三軸承(8h)的頂面抵接。以上結(jié)構(gòu)一方面端蓋結(jié)構(gòu)簡單，加工制作及裝配容易；另一方面，端蓋與第三隔圈結(jié)合，能夠確定第三軸承定位的可靠性。
[0019]在所述端蓋(8m)上部的盤體與輸出軸(8e)之間設有密封圈(8n),該密封圈(8n)的底面由端蓋(8m)內(nèi)的臺階面限位，密封圈(Sn)的頂面由蓋板(8ο)壓緊，所述蓋板(8ο)通過螺栓與端蓋(8m)相固定。以上結(jié)構(gòu)密封圈安裝牢靠，該密封圈保證了減速器內(nèi)部與外界的隔絕，使得減速器的性能不受外界環(huán)境影響。
[0020]有益效果:本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)多位置、多姿態(tài)輪轂表面的拋光加工，解決了輪轂加工效率低，加工環(huán)境惡劣的問題，能夠?qū)崿F(xiàn)批量加工并大幅改善輪轂加工的表面質(zhì)量，具有設計合理，生產(chǎn)成本低，操控簡單，精度高等特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明中減速器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為本發(fā)明中夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4為圖3的剖視圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明:
[0026]如圖1、圖3、圖4所示，在底座I上并排安裝機械手2和減速器8，機械手2可以采用日本川崎公司生產(chǎn)的RS20N型號的機械手，其結(jié)構(gòu)及工作原理不作贅述。所述機械手
2的末端與夾具3連接，夾具3為長方體結(jié)構(gòu)，在夾具3后端的頂部設置有圓柱體3a，該圓柱體3a伸入機械手2末端的法蘭盤中，并且夾具3與機械手2末端的法蘭盤之間通過圓柱體3a外圍按圓周均勻分布的四顆螺栓固定。在所述夾具3的后部沿其長度方向開有軟軸過孔3b，夾具3的前部開有手柄裝配孔3c，軟軸過孔3b的直徑大于手柄裝配孔3c的直徑，并且軟軸過孔3b的中心線與手柄裝配孔3c的中心線在一條直線上。所述軟軸過孔3b與手柄裝配孔3c之間由夾具3中前部開設的缺口 3d分開。在所述手柄裝配孔3c的孔壁沿軸向設有一條開口，該開口的兩側(cè)均設置有兩個螺孔。
[0027]如圖1、圖3、圖4所示，在夾具3的前端設置手柄4，該手柄4的外輪廓為“L”形，手柄4橫段的一端與豎段的上端相連，手柄4橫段的另一端從前往后穿過手柄裝配孔3c，并與軟軸6的一端連接，且連接處位于缺口 3d中，軟軸6的另一端與軟軸機7連接。所述手柄裝配孔3c孔壁開口的兩側(cè)穿設有螺釘，該螺釘伸入對應的螺孔中，將手柄裝配孔3c孔壁的開口收緊，使手柄4被緊緊抱住。在所述手柄4豎段的下端吊裝磨輪5，該磨輪優(yōu)選為尼龍絲輪。所述手柄4為軟軸機7自帶的配件，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同，在此不作贅述。
[0028]如圖2所示，減速器8包括外殼8a、輸入軸8b、小錐齒輪8c、大錐齒輪8d和輸出軸8e。其中，外殼8a的底部通過螺栓與底座I相固定，輸入軸8b水平布置于外殼8a內(nèi)，該輸入軸8b通過兩個并排布置的第一軸承8f與外殼8a相支承,輸入軸8b的一端與伺服電機9的輸出端連接,伺服電機9安裝于外殼8a的外壁。在輸入軸8b的另一端套裝小錐齒輪Sc，該小錐齒輪Sc與最近的一個第一軸承8f之間設有第一隔圈Si，第一隔圈Si套裝于輸入軸Sb上，所述小錐齒輪Sc的一端與第一隔圈Si抵接，小錐齒輪Sc的另一端由小蓋壓緊，小蓋通過螺釘與輸入軸8b固定。
[0029]如圖2所示，小錐齒輪8c與大錐齒輪8d相嚙合，所述大錐齒輪8d套裝于輸出軸8e的下部，并通過鍵與輸出軸8e連接。所述輸出軸8e豎直布置，該輸出軸8e的下端通過第二軸承8g與外殼8a的底部相支承。在大錐齒輪8d與第二軸承8g之間設有第二隔圈8j，該第二隔圈8j套裝于輸出軸8e上。所述輸出軸8e的上部通過第三軸承8h與外殼8a的頂部相支承，且輸出軸Se的上端向上伸出外殼8a的頂面，在第三軸承8h的下方設置第三隔圈8k，該第三隔圈8k套裝于輸出軸8e上，第三隔圈8k的下端由輸出軸8e上的臺階面限位，第三隔圈8k的上端與第三軸承8h的底面抵接。在所述第三軸承8h的上方固定設置有端蓋8m,該端蓋8m由上部的盤體和下部的環(huán)形凸臺組成,端蓋8m的盤體與外殼8a的頂面貼合，端蓋8m的環(huán)形凸臺嵌入外殼8a的頂壁，并與第三軸承8h的頂面抵接。
[0030]如圖2所示，在端蓋8m上部的盤體與輸出軸8e之間設有密封圈8n，該密封圈8n的底面由端蓋Sm內(nèi)的臺階面限位，密封圈Sn的頂面由蓋板8ο壓緊，所述蓋板8ο通過螺栓與端蓋8m相固定。在所述輸出軸8e的上端安裝三爪卡盤10,該三爪卡盤10的結(jié)構(gòu)及裝夾方式與現(xiàn)有技術(shù)相同，在此不做贅述。
[0031]本發(fā)明的工作原理如下:
[0032]待加工的汽車鋁合金輪轂裝夾在三爪卡盤10上，軟軸機7通過軟軸6驅(qū)動磨輪5運轉(zhuǎn)，執(zhí)行機械手2中預先編制好的加工程序，通過機械手2帶動磨輪5按預定軌跡運動，實現(xiàn)對輪轂表面的連續(xù)磨削與拋光。在加工過程中，通過機械手2關節(jié)的旋轉(zhuǎn)，使磨輪5的旋轉(zhuǎn)方向始終與輪轂毛刺方向保持一定角度，能夠確保加工后的輪轂表面質(zhì)量良好。伺服電機9為機械手系統(tǒng)中開發(fā)的第七軸，在加工完輪轂的一部分區(qū)域后，伺服電機9運轉(zhuǎn)，使輸入軸8b連同小錐齒輪8c轉(zhuǎn)動，小錐齒輪8c通過大錐齒輪8d帶動輸出軸8e及三爪卡盤10轉(zhuǎn)動，使輪轂轉(zhuǎn)動一定角度，再次執(zhí)行加工程序，直到整個輪轂加工完成。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車鋁合金輪轂機器人拋光加工機構(gòu)，在底座(1)上安裝機械手(2)，其特征在于:所述機械手(2)的末端與夾具(3)的后端相固定，在夾具(3)的前端安裝手柄(4)，該手柄(4)的一端吊裝磨輪(5)，手柄(4)的另一端通過軟軸(6)與軟軸機(7)連接；在所述機械手(2 )的旁邊設有減速器(8 )，該減速器(8 )由伺服電機(9 )驅(qū)動，并在減速器(8 )的上方設置三爪卡盤(10)，所述三爪卡盤(10)套裝于減速器(8)的輸出軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車鋁合金輪轂機器人拋光加工機構(gòu)，其特征在于:所述夾具(3)為長方體結(jié)構(gòu)，在夾具(3)后端的頂部設置有圓柱體(3a)，該圓柱體(3a)伸入機械手 (2)末端的法蘭盤中，并且夾具(3)與機械手(2)末端的法蘭盤之間通過圓柱體(3a)外圍按圓周均勻分布的四顆螺栓固定；在所述夾具(3)的后部沿其長度方向開有軟軸過孔(3b)，夾具(3)的前部開有手柄裝配孔(3c)，所述軟軸過孔(3b)與手柄裝配孔(3c)之間由夾具(3)中前部開設的缺口(3d)分開。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車鋁合金輪轂機器人拋光加工機構(gòu)，其特征在于:所述軟軸過孔(3b)的直徑大于手柄裝配孔(3c)的直徑，并且軟軸過孔(3b)的中心線與手柄裝配孔(3c)的中心線在一條直線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的汽車鋁合金輪轂機器人拋光加工機構(gòu)，其特征在于:在所述手柄裝配孔(3c)的孔壁沿軸向設有一條開口，該開口的兩側(cè)均設置有兩個螺孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車鋁合金輪轂機器人拋光加工機構(gòu)，其特征在于:所述減速器(8 )包括外殼(8a)、輸入軸(8b )、小錐齒輪(8c )、大錐齒輪(8d)和輸出軸(8e )，所述輸入軸(Sb)通過兩個并排布置的第一軸承(8f)支承在外殼(8a)內(nèi)，輸入軸(Sb)的一端與伺服電機(9)的輸出端連接,伺服電機(9)安裝于外殼(8a)的外壁,在輸入軸(8b)的另一端套裝小錐齒輪(8c )，該小錐齒輪(8c )與大錐齒輪(8d)相嚙合，所述大錐齒輪(8d)套裝于輸出軸(Se)的下部，該輸出軸(Se)的下端通過第二軸承(Sg)與外殼(8a)的底部相支承，輸出軸(Se)的上部通過第三軸承(8h)與外殼(8a)的頂部相支承，且輸出軸(Se)的上端向上伸出外殼(8a)的頂面,并在輸出軸(8e)的上端安裝三爪卡盤(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車鋁合金輪轂機器人拋光加工機構(gòu)，其特征在于:在所述小錐齒輪(8c)與最近的一個第一軸承(8f)之間設有第一隔圈(Si)，該第一隔圈(Si)套裝于輸入軸(8b)上，所述小錐齒輪(Sc)的一端與第一隔圈(Si)抵接，小錐齒輪(Sc)的另一端由小蓋壓緊。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車鋁合金輪轂機器人拋光加工機構(gòu)，其特征在于:在所述大錐齒輪(8d)與第二軸承(Sg)之間設有第二隔圈(8j)，該第二隔圈(8j)套裝于輸出軸(8e)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車鋁合金輪轂機器人拋光加工機構(gòu)，其特征在于:在所述第三軸承(8h)的下方設置第三隔圈(8k)，該第三隔圈(8k)套裝于輸出軸(Se)上，第三隔圈(8k)的下端由輸出軸(Se)上的臺階面限位，第三隔圈(8k)的上端與第三軸承(8h)的底面抵接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的汽車鋁合金輪轂機器人拋光加工機構(gòu)，其特征在于:在所述第三軸承(8h)的上方固定設置有端蓋(8m)，該端蓋(8m)由上部的盤體和下部的環(huán)形凸臺組成，端蓋(8m)的盤體與外殼(8a)的頂面貼合,端蓋(8m)的環(huán)形凸臺嵌入外殼(8a)的頂壁，并與第三軸承(8h)的頂面抵接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的汽車鋁合金輪轂機器人拋光加工機構(gòu)，其特征在于:在所述端蓋(8m)上部的盤體與輸出軸(8e)之間設有密封圈(8n),該密封圈(8n)的底面由端蓋(Sm)內(nèi)的臺階面限位，密封圈(Sn)的頂面由蓋板(8ο)壓緊，所述蓋板(8ο)通過螺栓與端蓋(8m)相固定。
【文檔編號】B24B9/04GK103624648SQ201310688351
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】黃云, 楊俊峰, 尹咸, 肖貴堅, 黃搖, 楊宇航, 王亞杰 申請人:重慶大學, 重慶三磨海達磨床有限公司