拋光打磨，是制造業(yè)中一道不可或缺的基礎(chǔ)工序，近年來(lái)，機(jī)器人打磨、拋光、去毛刺發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。眾所周知，ATI的機(jī)器人材料去除工具是浮動(dòng)的可恒力控制的柔性打磨工具，可覆蓋多種不通過(guò)材料去除應(yīng)用場(chǎng)景，如去毛刺、去毛邊、倒角及其他一些表面處理等。之前我們?cè)敿?xì)介紹過(guò)ATI徑向浮動(dòng)毛刺清理工具RC-340、軸向浮動(dòng)精加工工具ACT-390和浮動(dòng)偏心振動(dòng)砂光機(jī)AOV-10，今天我們將從多角度為您介紹我們的新產(chǎn)品-軸向浮動(dòng)力控裝置PCFC。PCFC的浮動(dòng)和力控性能為自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)過(guò)程創(chuàng)造了更大可能性?？赏昝榔ヅ溆脩舻膭傂阅┒藞?zhí)行器，以進(jìn)行比如工作臺(tái)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(chǎn)品，全稱Passive Compliance Force Control是被動(dòng)式柔順力控的縮寫，它是一款應(yīng)用極為廣泛的恒力可浮動(dòng)控制的末端適配工具，主要用于機(jī)器人打磨應(yīng)用中對(duì)打磨工具的恒力浮動(dòng)控制。
該浮動(dòng)單元的末端法蘭可以實(shí)現(xiàn)12mm的直線浮動(dòng)，法蘭末端可以連接多種打磨工具，機(jī)器人借助PCFC可以實(shí)現(xiàn)恒力浮動(dòng)打磨。
PCFC的結(jié)構(gòu)圖
PCFC的基本參數(shù)，包括重量，力的范圍，力矩范圍，浮動(dòng)行程，尺寸大小。PCFC有三個(gè)型號(hào)，A，B，C。外形尺寸相同，浮動(dòng)力的量程不同。
技術(shù)參數(shù)表
特點(diǎn)一：選配功能
PCFC還有選配的功能，工具自重補(bǔ)償和浮動(dòng)位置顯示。如果用到這些功能，就需要用到PCFC里已經(jīng)內(nèi)置的電氣元件，MCU微控制器，陀螺儀姿態(tài)傳感器，位置傳感器。此時(shí)的PCFC需要供電。
位置顯示功能，需要提前校準(zhǔn)，校準(zhǔn)后，位置信息會(huì)通過(guò)PCFC上的指示燈做初步顯示，便于調(diào)試的時(shí)候觀察。另外也會(huì)通過(guò)模擬量信號(hào)，告訴機(jī)器人控制柜或者PLC，具體浮動(dòng)所停留的位置，以便編程和控制。
校準(zhǔn)示意圖
校準(zhǔn)的時(shí)候，做有個(gè)刻度表，12mm的行程，每伸出1mm, 記錄一次，對(duì)應(yīng)一個(gè)電壓模擬量。同時(shí)指示燈也會(huì)有相應(yīng)的提示。
特點(diǎn)二：自重補(bǔ)償功能
工具自重補(bǔ)償功能，跟稱重貨物的時(shí)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(tài)的情況下，會(huì)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(tài)，會(huì)影響實(shí)際施加在工件上的力。工具自重補(bǔ)償功能，可以保證打磨工具在不同的姿態(tài)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(shè)置壓力(Extend Compliance Force)，C 工具重力補(bǔ)償(Gravity Compensation )。PCFC的工具自重補(bǔ)償，基本原理是，PCFC內(nèi)置一個(gè)MCU(微控制器)，可以通過(guò)內(nèi)置的陀螺儀加速計(jì)采集到工具的空中姿態(tài)變化數(shù)據(jù)，然后MCU計(jì)算出需要多大的氣壓來(lái)補(bǔ)償工具的重量，并通過(guò)發(fā)出模擬量調(diào)控電子比例閥，來(lái)調(diào)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(gè)電子比例閥，一個(gè)用來(lái)抵消工具的自重，一個(gè)用來(lái)控制打磨的壓力。
二、徑向浮動(dòng)和軸向浮動(dòng)的受力說(shuō)明及工具選擇
帶動(dòng)磨具旋轉(zhuǎn)的主軸有的直向的，有的是角向的。直向是指馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸和磨具的旋轉(zhuǎn)是同心或者平行的。角向是指馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸(外軀殼)和所帶動(dòng)的磨具的旋轉(zhuǎn)方向是有角度的(一般的角磨機(jī)是接近90度。)。
任何打磨工藝，都是先選擇磨具，再選擇動(dòng)力工具，再選擇浮動(dòng)方向。也就是說(shuō)，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(guī)劃工具怎么浮動(dòng)，即軸向浮動(dòng)或者徑向浮動(dòng)。
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(cè)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(dá)部分)和PCFC的浮動(dòng)方向是平行的。垂直安裝是指打磨工具的軀干和PCFC浮動(dòng)方向是垂直的。平行安裝的話，最好中空安裝，側(cè)面安裝，偏轉(zhuǎn)力矩要限制在15Nm之內(nèi)。
可以連接的常用工具有直向電主軸(或者氣動(dòng)主軸)，角向磨光機(jī)(電動(dòng)或氣動(dòng)角磨機(jī))，另外還有偏心振動(dòng)圓盤砂光機(jī)，偏心振動(dòng)方砂機(jī)，砂帶機(jī)，或者其他的打磨工具。
四、PCFC的打磨經(jīng)典案例
案例一：角磨機(jī)打磨弧焊焊縫
拼焊后的平面焊縫打磨，電動(dòng)角磨機(jī)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(dòng)。百葉盤彈性磨料，打磨出表面，過(guò)度更平滑，也可以讓機(jī)器人打磨的容錯(cuò)性更高。
PCFC在提供恒力的情況時(shí)，打磨焊縫是否到位，主要看打磨次數(shù)或者時(shí)間。
角磨機(jī)可自動(dòng)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(gè)錐形連接口，可以和角磨機(jī)自動(dòng)連接，擺放好后相當(dāng)于一個(gè)磨具庫(kù)。通常一個(gè)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(dòng)化打磨都需要一個(gè)磨具庫(kù)，跟CNC機(jī)床的刀具庫(kù)是類似的。
弧焊拼焊后，拐角區(qū)域的焊縫需要簡(jiǎn)單清理。利用百葉盤磨具的外圓部分，配合PCFC的軸向浮動(dòng)，可以完成恒力打磨。
案例二：角磨機(jī)打磨摩擦焊
現(xiàn)在越來(lái)越多的鋁合金型材拼起來(lái)后產(chǎn)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(dòng)角磨機(jī)搭配百葉盤砂碟。
案例三：角磨機(jī)打磨不銹鋼焊縫
1)中空安裝打磨主軸
PCFC是一個(gè)中空浮動(dòng)套，可容納直徑是62mm的主軸。圖中的電動(dòng)角磨機(jī)的軀干部分直徑小于62mm, 通過(guò)一個(gè)夾具裝在浮動(dòng)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(dòng)。
打磨不銹鋼拐角區(qū)域，百葉盤磨平焊縫，無(wú)紡布砂碟拋光磨平后的區(qū)域
2)中空安裝打磨主軸
左圖是在PCFC里，中空安裝了一個(gè)氣動(dòng)馬達(dá)主軸。上面裝了一個(gè)鋼絲刷，對(duì)工件表面進(jìn)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(dòng)。
PCFC也可以負(fù)載一個(gè)直徑小于62mm的電主軸。電主軸有個(gè)好處，就是可以調(diào)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(hào)更換。
案例四：直柄打磨機(jī)打磨拐角
直柄打磨機(jī)和PCFC垂直安裝，即打磨機(jī)的軀干(電機(jī)部分)和PCFC的浮動(dòng)方向垂直。
直柄打磨機(jī)，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(dòng)。
案例五：圓盤偏心振動(dòng)砂光機(jī)打磨平面
偏心振動(dòng)打磨機(jī)，主要用于打磨平面?？梢耘浜仙凹垼部梢耘浜习贊嵅?。砂紙有一定的切削力，百潔布主要是清潔和調(diào)和作用。也可以配合拋光墊，對(duì)表面進(jìn)行拋光。
上圖中案例分別用砂紙和百潔布，對(duì)模具表面進(jìn)行打磨和清潔。
上圖是使用偏心振動(dòng)砂光機(jī)帶著海綿墊對(duì)表面進(jìn)行拋光。
案例六：方形偏心振動(dòng)砂光機(jī)打磨平面
偏心振動(dòng)方砂機(jī)，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(qū)域。
案例七：砂帶機(jī)
砂帶機(jī)又稱銼刀砂帶機(jī)，形狀接近往復(fù)挫，可應(yīng)用場(chǎng)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(jī)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(jī)器人抓著工件去靠近打磨工具進(jìn)行打磨。
左圖案例為雙頭打磨機(jī)，一頭是無(wú)紡布砂輪，另外一頭是尼龍針?biāo)?。兩者結(jié)合起來(lái)高效清理鋁合金型材切口的毛刺。
右圖案例是將砂帶機(jī)固定在PCFC上，對(duì)鋼棒的表面進(jìn)行去銹拋光。
案例九：PCFC和夾具配合，裝在機(jī)器人末端
夾具固定在PCFC上，PCFC再固定在機(jī)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(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)恒力打磨。
PCFC是一個(gè)直線浮動(dòng)機(jī)構(gòu)，根據(jù)磨料與工件接觸的圓周面或者端面形況，確定是軸向浮動(dòng)還是徑向浮動(dòng)，選擇直向主軸、角向主軸、砂帶機(jī)或偏心振動(dòng)砂光機(jī)。然后設(shè)計(jì)出一個(gè)合理的恒力打磨方案。
力控浮動(dòng)打磨工具在市場(chǎng)上已經(jīng)有很多成功應(yīng)用案例，隨著市場(chǎng)需求的增加及打磨產(chǎn)品的復(fù)雜化，ATI也根據(jù)市場(chǎng)需求推出適用于不同工件要求的產(chǎn)品。不論是從產(chǎn)品的使用生命周期還產(chǎn)品技術(shù)上，ATI的產(chǎn)品都具有良好的性價(jià)比，同時(shí)我們的豐富經(jīng)驗(yàn)及成功項(xiàng)目案例都為企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提供強(qiáng)有力的支撐。
（轉(zhuǎn)載）
