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    2022 華南展招展書
    工業機器人

    ATI 的軸向浮動力控裝置PCFC詳解

      2022年04月14日  

      拋光打磨,是制造業中一道不可或缺的基礎工序,近年來,機器人打磨、拋光、去毛刺發揮著越來越重要的作用。眾所周知,ATI的機器人材料去除工具是浮動的可恒力控制的柔性打磨工具,可覆蓋多種不通過材料去除應用場景,如去毛刺、去毛邊、倒角及其他一些表面處理等。之前我們詳細介紹過ATI徑向浮動毛刺清理工具RC-340、軸向浮動精加工工具ACT-390和浮動偏心振動砂光機AOV-10,今天我們將從多角度為您介紹我們的新產品-軸向浮動力控裝置PCFC。PCFC的浮動和力控性能為自動化的實現過程創造了更大可能性??赏昝榔ヅ溆脩舻膭傂阅┒藞绦衅?,以進行比如工作臺的磨削、模具打磨、切割及澆冒口去除等工作。

    一、PCFC 介紹

      PCFC是ATI近兩年新推出的一款產品,全稱Passive Compliance Force Control是被動式柔順力控的縮寫,它是一款應用極為廣泛的恒力可浮動控制的末端適配工具,主要用于機器人打磨應用中對打磨工具的恒力浮動控制。

      該浮動單元的末端法蘭可以實現12mm的直線浮動,法蘭末端可以連接多種打磨工具,機器人借助PCFC可以實現恒力浮動打磨。

    PCFC的結構圖

      PCFC的基本參數,包括重量,力的范圍,力矩范圍,浮動行程,尺寸大小。PCFC有三個型號,A,B,C。外形尺寸相同,浮動力的量程不同。

    技術參數表

    特點一:選配功能

      PCFC還有選配的功能,工具自重補償和浮動位置顯示。如果用到這些功能,就需要用到PCFC里已經內置的電氣元件,MCU微控制器,陀螺儀姿態傳感器,位置傳感器。此時的PCFC需要供電。

      位置顯示功能,需要提前校準,校準后,位置信息會通過PCFC上的指示燈做初步顯示,便于調試的時候觀察。另外也會通過模擬量信號,告訴機器人控制柜或者PLC,具體浮動所停留的位置,以便編程和控制。

    校準示意圖

      校準的時候,做有個刻度表,12mm的行程,每伸出1mm, 記錄一次,對應一個電壓模擬量。同時指示燈也會有相應的提示。

    特點二:自重補償功能

      工具自重補償功能,跟稱重貨物的時候,“去皮”功能類似。任何工具都有自重,自重引起的重力,在打磨工具的不同姿態的情況下,會影響打磨力的大小。工具本身的重量和工具在空間中的姿態,會影響實際施加在工件上的力。工具自重補償功能,可以保證打磨工具在不同的姿態下,和工件的接觸打磨力是恒定的。

      圖片中,W 工具自重(Weight),P設置壓力(Extend Compliance Force),C 工具重力補償(Gravity Compensation )。PCFC的工具自重補償,基本原理是,PCFC內置一個MCU(微控制器),可以通過內置的陀螺儀加速計采集到工具的空中姿態變化數據,然后MCU計算出需要多大的氣壓來補償工具的重量,并通過發出模擬量調控電子比例閥,來調整輸出壓力,從而給工具的自重歸零。

      以上是電子比例閥在PCFC上的位置。兩個電子比例閥,一個用來抵消工具的自重,一個用來控制打磨的壓力。

    二、徑向浮動和軸向浮動的受力說明及工具選擇

      帶動磨具旋轉的主軸有的直向的,有的是角向的。直向是指馬達的旋轉軸和磨具的旋轉是同心或者平行的。角向是指馬達的旋轉軸(外軀殼)和所帶動的磨具的旋轉方向是有角度的(一般的角磨機是接近90度。)。

      任何打磨工藝,都是先選擇磨具,再選擇動力工具,再選擇浮動方向。也就是說,先要選擇磨具的形狀,直徑,打磨面是圓周面或者端面,然后在選擇是直向電主軸,還是角向打磨主軸。再規劃工具怎么浮動,即軸向浮動或者徑向浮動。

    三、PCFC和工具的安裝方式

      PCFC可以和打磨工具的安裝方式:中空平行安裝,側面平行安裝,垂直安裝。

      平行安裝指的是工具的軀干(通常為馬達部分)和PCFC的浮動方向是平行的。垂直安裝是指打磨工具的軀干和PCFC浮動方向是垂直的。平行安裝的話,最好中空安裝,側面安裝,偏轉力矩要限制在15Nm之內。

      可以連接的常用工具有直向電主軸(或者氣動主軸),角向磨光機(電動或氣動角磨機),另外還有偏心振動圓盤砂光機,偏心振動方砂機,砂帶機,或者其他的打磨工具。

    四、PCFC的打磨經典案例

      案例一:角磨機打磨弧焊焊縫

      拼焊后的平面焊縫打磨,電動角磨機和PCFC垂直安裝。配的磨具是彈性百葉盤,用的是百葉盤的端面打磨,百葉盤在做軸向浮動。百葉盤彈性磨料,打磨出表面,過度更平滑,也可以讓機器人打磨的容錯性更高。

      PCFC在提供恒力的情況時,打磨焊縫是否到位,主要看打磨次數或者時間。

      角磨機可自動更換砂碟,采用類似于電主軸錐形刀柄的方式。先把磨具砂碟裝在夾具上,夾具上有個錐形連接口,可以和角磨機自動連接,擺放好后相當于一個磨具庫。通常一個砂碟的壽命在十幾或幾十分鐘,所以需要新舊更換。另外也有需要不同粒度更換的情況,因此自動化打磨都需要一個磨具庫,跟CNC機床的刀具庫是類似的。

      弧焊拼焊后,拐角區域的焊縫需要簡單清理。利用百葉盤磨具的外圓部分,配合PCFC的軸向浮動,可以完成恒力打磨。

      案例二:角磨機打磨摩擦焊

      現在越來越多的鋁合金型材拼起來后產生摩擦焊。摩擦焊一般需要除去的是溢料。溢料比弧焊的焊縫更容易去除。用的打磨工具也是電動角磨機搭配百葉盤砂碟。

      案例三:角磨機打磨不銹鋼焊縫

      1)中空安裝打磨主軸

      PCFC是一個中空浮動套,可容納直徑是62mm的主軸。圖中的電動角磨機的軀干部分直徑小于62mm, 通過一個夾具裝在浮動銅套里,這就是中空平行安裝。這種安裝方式,和被打磨工件接觸的是砂碟的圓周面,也是砂碟是徑向浮動。

      打磨不銹鋼拐角區域,百葉盤磨平焊縫,無紡布砂碟拋光磨平后的區域

      2)中空安裝打磨主軸

      左圖是在PCFC里,中空安裝了一個氣動馬達主軸。上面裝了一個鋼絲刷,對工件表面進行打磨。和被打磨工件接觸的是刷子的端面,刷子是軸向浮動。

      PCFC也可以負載一個直徑小于62mm的電主軸。電主軸有個好處,就是可以調速,另外更換刀柄的方法也比較成熟。磨具需要新舊更換或者型號更換。

      案例四:直柄打磨機打磨拐角

      直柄打磨機和PCFC垂直安裝,即打磨機的軀干(電機部分)和PCFC的浮動方向垂直。

      直柄打磨機,打磨拐角焊縫。磨具是圓柱形砂輪,和工件接觸的是磨具的圓周面,磨具是徑向浮動。

      案例五:圓盤偏心振動砂光機打磨平面

      偏心振動打磨機,主要用于打磨平面??梢耘浜仙凹?,也可以配合百潔布。砂紙有一定的切削力,百潔布主要是清潔和調和作用。也可以配合拋光墊,對表面進行拋光。

      上圖中案例分別用砂紙和百潔布,對模具表面進行打磨和清潔。

      上圖是使用偏心振動砂光機帶著海綿墊對表面進行拋光。

      案例六:方形偏心振動砂光機打磨平面

      偏心振動方砂機,也是用于打磨平面。砂紙托盤是方形的,可以打磨到直角拐角區域。

      案例七:砂帶機

      砂帶機又稱銼刀砂帶機,形狀接近往復挫,可應用場景為焊接后的焊縫打磨,壓鑄后的飛邊、頂針印打磨等。砂帶機既可以垂直安裝,也可以中空平行安裝。

      案例八:PCFC帶著打磨工具,固定在桌面上

      該案例是將PCFC放在桌面上,機器人抓著工件去靠近打磨工具進行打磨。

      左圖案例為雙頭打磨機,一頭是無紡布砂輪,另外一頭是尼龍針刷。兩者結合起來高效清理鋁合金型材切口的毛刺。

      右圖案例是將砂帶機固定在PCFC上,對鋼棒的表面進行去銹拋光。

      案例九:PCFC和夾具配合,裝在機器人末端

      夾具固定在PCFC上,PCFC再固定在機器人末端,然后抓著工具去靠近打磨工具。在打磨的壓力方向上,有PCFC浮動,可以實現恒力打磨。

      PCFC是一個直線浮動機構,根據磨料與工件接觸的圓周面或者端面形況,確定是軸向浮動還是徑向浮動,選擇直向主軸、角向主軸、砂帶機或偏心振動砂光機。然后設計出一個合理的恒力打磨方案。

      力控浮動打磨工具在市場上已經有很多成功應用案例,隨著市場需求的增加及打磨產品的復雜化,ATI也根據市場需求推出適用于不同工件要求的產品。不論是從產品的使用生命周期還產品技術上,ATI的產品都具有良好的性價比,同時我們的豐富經驗及成功項目案例都為企業實現自動化提供強有力的支撐。

    (來源:ATI)

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