CN105666280B - 一种打磨设备及打磨方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种打磨设备及打磨方法，目的在于解决目前主要采用人工对锅坯进行打磨，操作效率不高，而现有打磨装置对锅坯的位置要求较高，具有一定局限性的问题。该打磨设备包括打磨机构、控制***，所述打磨机构包括打磨支架、第一支撑杆、第二支撑杆、第一伸缩臂、第二伸缩臂、第三支撑杆、砂轮、砂轮驱动装置，所述第一支撑杆的一端与打磨支架活动连接且第一支撑杆能相对打磨支架转动，所述第一支撑杆的另一端与第二支撑杆活动连接。本发明能够实现对不同大小工件的自动打磨需求，具有极强的适应性，且打磨质量好，效率高，生产周期短，成本低，具有较好的应用前景，值得大规模推广和应用。
Description
技术领域
本发明涉及机械领域，尤其是设备加工领域，具体为一种打磨设备及打磨方法。本发明具体为一种工件自动打磨设备及采用其进行打磨的方法，能够对半球形工件进行打磨，满足锅坯打磨、铸铁零件打磨、铸铝零件打磨、陶瓷打磨等的需要，具有较好的应用前景。
背景技术
目前，锅坯打磨均采用人工操作的方式，操作效率不高。同时，由于锅坯打磨行业的特殊性，操作工人越来越难招，行业存在的用工荒问题日益突出。因此，迫切需要一种新的装置或方法，以实现锅坯打磨的自动化。
中国专利ZL201320823898.3公开了一种打磨装置，具体为一种锅坯外表面打磨装置。该专利提供了一种结构简单、紧凑的锅坯内外表面打磨装置，包括机架、驱动装置、转动机构、砂轮支架和砂轮机。所述转动机构安装在机架上并可转动，所述驱动装置安装在机架上并与转动机构传动连接；所述砂轮支架安装在机架上，所述砂轮机安装在砂轮支架上并与转动机构相对应。在打磨时，将锅坯安装在转动机构上，利用转动机构带动锅坯转动，然后再操作砂轮机对锅坯进行打磨，这种锅坯主动转动打磨的方式操作更加容易，打磨更加均匀，锅坯本身不需再进行平动来满足砂轮机的位置要求，这样就省去了大量的操作。
该装置能满足锅坯的打磨需求，对锅坯的位置要求较高。为此，本发明提供一种自动打磨装置，其能满足工件（尤其是锅坯内外表面）打磨的需要，尤其适应不同种类锅坯内外面的自动打磨的需求，为锅坯打磨自动化生产线提供必要条件。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对目前主要采用人工对锅坯进行打磨，操作效率不高，而现有打磨装置对锅坯的位置要求较高，具有一定局限性的问题，提供一种打磨设备及打磨方法。本发明能够实现对不同大小工件的自动打磨需求，具有极强的适应性，且打磨质量好，效率高，生产周期短，成本低，具有较好的应用前景，值得大规模推广和应用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种打磨设备，包括打磨机构、控制***，所述打磨机构包括打磨支架、第一支撑杆、第二支撑杆、第一伸缩臂、第二伸缩臂、第三支撑杆、砂轮、砂轮驱动装置，所述第一支撑杆的一端与打磨支架活动连接且第一支撑杆能相对打磨支架转动，所述第一支撑杆的另一端与第二支撑杆活动连接；
所述第一伸缩臂的两端分别与打磨支架、第一支撑杆相连，所述第一伸缩臂能带动第一支撑杆相对打磨支架转动；
所述第二伸缩臂的两端分别与第一支撑杆、第二支撑杆相连，所述第二伸缩臂能带动第二支撑杆相对第一支撑杆转动；
所述第三支撑杆与第二支撑杆相连，所述砂轮设置在第三支撑杆的一端，所述砂轮驱动装置与砂轮相连且砂轮驱动装置能带动砂轮转动；
所述第一伸缩臂、第二伸缩臂、砂轮驱动装置分别与控制***相连。
所述砂轮驱动装置通过皮带与砂轮相连。
所述砂轮驱动装置设置在第三支撑杆上。
所述第一伸缩臂、第二伸缩臂分别包括伺服电缸、与伺服电缸相配合的连杆，所述伺服电缸能带动连杆伸缩。
所述打磨机构还包括与砂轮相配合的压力检测装置，所述压力检测装置与控制***相连。
还包括能带动工件相对运动的转动机构，所述转动机构包括转动支架、设置在转动支架上的工件驱动装置、动力传动机构、与工件相配合的夹具、能将工件固定在夹具上的夹持装置，所述工件驱动装置通过动力传动机构与夹持装置相连且驱动装置能带动工件相对转动，所述工件驱动装置与控制***相连。
所述转动支架与打磨支架连接为一体。
采用前述打磨设备的打磨方法，包括如下步骤：
（1）将工件置于转动机构的夹具上，并用夹持装置固定，以夹具为中心，建立三维空间坐标系，确定工件各部分在三维空间坐标系中的位置，并传递给控制***；
（2）转动机构中的工件驱动装置通过夹具带动工件在三维空间坐标系中转动，同时，控制***控制第一伸缩臂、第二伸缩臂进行伸缩，使第一支撑杆、第二支撑杆带动砂轮到需要打磨的位置，控制***启动砂轮驱动装置并通过砂轮驱动装置带动砂轮转动，实现对工件的打磨。
所述步骤（2）中，压力检测装置将检测到的砂轮打磨处的压力传递给控制***，控制***对打磨机构中的砂轮压力进行调整。
待步骤（2）的工件加工完成后，控制***关闭工件驱动装置，夹持装置松开，将工件取下，等待下次打磨。
针对前述问题，本发明提供一种打磨设备及打磨方法。该打磨设备包括打磨机构、控制***，打磨机构包括打磨支架、第一支撑杆、第二支撑杆、第一伸缩臂、第二伸缩臂、第三支撑杆、砂轮、砂轮驱动装置，第一支撑杆的一端与打磨支架活动连接且第一支撑杆能相对打磨支架转动，第一支撑杆的另一端与第二支撑杆活动连接。第一伸缩臂的两端分别与打磨支架、第一支撑杆相连，第一伸缩臂能带动第一支撑杆相对打磨支架转动。第二伸缩臂的两端分别与第一支撑杆、第二支撑杆相连，第二伸缩臂能带动第二支撑杆相对第一支撑杆转动。第三支撑杆与第二支撑杆相连，砂轮设置在第三支撑杆的一端，砂轮驱动装置与砂轮相连且砂轮驱动装置能带动砂轮转动。第一伸缩臂、第二伸缩臂、砂轮驱动装置分别与控制***相连。
采用前述结构，通过第一支撑杆、第二支撑杆、第一伸缩臂、第二伸缩臂、第三支撑杆之间的相互配合，能够实现砂轮在相应位置的移动，从而有效解决现有打磨装置仅能对设定尺寸工件打磨、局限性较大的问题。本发明能够满足任意尺寸工件的打磨需求，具有极强的适应性。
进一步，第一伸缩臂、第二伸缩臂分别包括伺服电缸、与伺服电缸相配合的连杆，伺服电缸能带动连杆伸缩。打磨机构还包括与砂轮相配合的压力检测装置，压力检测装置与控制***相连。
进一步，本发明的打磨设备还包括能带动工件相对运动的转动机构。其中，转动机构包括转动支架、设置在转动支架上的工件驱动装置、动力传动机构、与工件相配合的夹具、能将工件固定在夹具上的夹持装置，工件驱动装置通过动力传动机构与夹持装置相连且驱动装置能带动工件相对转动，工件驱动装置与控制***相连。
进一步，本发明还提供采用打磨设备打磨工件的方法。
采用本发明打磨锅坯进行举例说明如下。
首先，将工件置于夹具上，并用夹持装置固定，以夹具为中心，建立三维空间坐标系，确定工件各部分在三维空间坐标系中的位置，自动获取工件的几何参数模型，并传递给控制***。采用该方法，本发明能够适应不同种类工件（尤其是锅坯）的打磨需求，具有较好的适应性。夹具可包括内夹具、外夹具两种。
其次，转动机构中的工件驱动装置通过夹具带动工件在三维空间坐标系中转动。同时，控制***控制第一伸缩臂、第二伸缩臂进行伸缩，使第一支撑杆、第二支撑杆带动砂轮沿着设定的线路进行运动，控制***启动砂轮驱动装置并通过砂轮驱动装置带动砂轮转动，实现对工件的打磨，在运动的同时，由压力检测装置监测打磨压力，进行力位控制调节。设定路线运动完成后，夹持装置松开工件，等待下次打磨。
本发明中，通过第一伸缩臂、第二伸缩臂的相互配合，实现砂轮位置的伺服控制；通过压力检测装置获取砂轮的受力，并反馈给控制***，控制***通过力位控制方式实现对工件的打磨。
本发明基于位置模型和力觉反馈信息，应用了先进的力位混合自动控制技术，极大提升了打磨效果。同时，本发明中的打磨机构结构简单、轻便，利于组线安装和设备的后期维护保养。本发明通过先进的力位混合控制技术，自动获取锅坯的几何参数模型，可适应不同种类的锅坯自动打磨，具有极强的适应性。另外，本发明通过对控制***参数的设定，能够满足一些特殊的打磨需求，有效提升打磨效率和应用范围。
综上所述，本发明能够自动适应各种大小不同的锅坯，实现了无人工直接参与的锅坯内外表面自动打磨，既提高了锅坯打磨的质量，又提高了生产效率，降低了人力成本及管理成本。本发明具有适应性强，打磨效果好，生产效率高，生产成本低等优点，具有较好的应用前景，值得大规模推广和应用。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为实施例1的整体结构示意图。
图2为图1中打磨机构的结构示意图。
图3为图1中转动机构的结构示意图。
图中标记：1为打磨机构，2为打磨支架，3为第一支撑杆，4为第二支撑杆，5为第一伸缩臂，6为第二伸缩臂，7为第三支撑杆，8为砂轮，9为砂轮驱动装置，21为转动机构，22为工件驱动装置，23为动力传动机构，24为夹具，25为夹持装置。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1
如图所示，本实施的打磨设备包括打磨机构1、能带动工件相对运动的转动机构21、控制***。其中，打磨机构1包括打磨支架2、第一支撑杆3、第二支撑杆4、第一伸缩臂5、第二伸缩臂6、第三支撑杆7、砂轮8、砂轮驱动装置9、与砂轮8相配合的压力检测装置，第一支撑杆3的一端与打磨支架2活动连接且第一支撑杆3能相对打磨支架2转动，第一支撑杆3的另一端与第二支撑杆4活动连接。
第一伸缩臂5的两端分别与打磨支架2、第一支撑杆3相连，第一伸缩臂5能带动第一支撑杆3相对打磨支架2转动；第二伸缩臂6的两端分别与第一支撑杆3、第二支撑杆4相连，第二伸缩臂6能带动第二支撑杆4相对第一支撑杆3转动；第三支撑杆7与第二支撑杆4相连，砂轮8设置在第三支撑杆7的一端，砂轮驱动装置9与砂轮8相连且砂轮驱动装置9能带动砂轮8转动；第一伸缩臂5、第二伸缩臂6、砂轮驱动装置9、压力检测装置分别与控制***相连。本实施例中，砂轮驱动装置9通过皮带与砂轮8相连，砂轮驱动装置9设置在第三支撑杆7上。
其中，转动机构21包括转动支架、设置在转动支架上的工件驱动装置22、动力传动机构23、与工件相配合的夹具24、能将工件固定在夹具24上的夹持装置25，工件驱动装置22通过动力传动机构23与夹持装置25相连且驱动装置能带动工件相对转动，工件驱动装置22与控制***相连。
采用该装置打磨锅坯（下称工件）的流程如下。
先将工件置于夹具24上，并用夹持装置25固定，转动机构21中的工件驱动装置22通过夹具24带动工件进行旋转。同时，控制***控制第一伸缩臂5、第二伸缩臂6进行伸缩，使第一支撑杆3、第二支撑杆4带动砂轮8沿着设定的线路进行运动，控制***启动砂轮驱动装置9并通过砂轮驱动装置9带动砂轮8转动，实现对工件的打磨。在运动的同时，由压力检测装置监测打磨压力，进行力位控制调节。设定路线运动完成后，夹持装置25松开工件，等待下次打磨。本实施例中，夹具24包括内夹具、外夹具，通过内夹具、外夹具的切换，实现对锅坯内、外表面的打磨。
采用本发明对工件进行打磨，能有效降低工人的劳动强度，打磨效果好，周期短，成本低，具有较好的应用前景。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (11)
1.一种打磨设备，包括打磨机构（1）、控制***，其特征在于，所述打磨机构（1）包括打磨支架（2）、第一支撑杆（3）、第二支撑杆（4）、第一伸缩臂（5）、第二伸缩臂（6）、第三支撑杆（7）、砂轮（8）、砂轮驱动装置（9），所述第一支撑杆（3）的一端与打磨支架（2）活动连接且第一支撑杆（3）能相对打磨支架（2）转动，所述第一支撑杆（3）的另一端与第二支撑杆（4）活动连接；
所述第一伸缩臂（5）的两端分别与打磨支架（2）、第一支撑杆（3）相连，所述第一伸缩臂（5）能带动第一支撑杆（3）相对打磨支架（2）转动；
所述第二伸缩臂（6）的两端分别与第一支撑杆（3）、第二支撑杆（4）相连，所述第二伸缩臂（6）能带动第二支撑杆（4）相对第一支撑杆（3）转动；
所述第三支撑杆（7）与第二支撑杆（4）相连，所述砂轮（8）设置在第三支撑杆（7）的一端，所述砂轮驱动装置（9）与砂轮（8）相连且砂轮驱动装置（9）能带动砂轮（8）转动；
所述第一伸缩臂（5）、第二伸缩臂（6）、砂轮驱动装置（9）分别与控制***相连；
所述第一伸缩臂（5）、第二伸缩臂（6）分别包括伺服电缸、与伺服电缸相配合的连杆，所述伺服电缸能带动连杆伸缩。
2.根据权利要求1所述打磨设备，其特征在于，所述砂轮驱动装置（9）通过皮带与砂轮（8）相连。
3.根据权利要求1所述打磨设备，其特征在于，所述砂轮驱动装置（9）设置在第三支撑杆（7）上。
4.根据权利要求1~3任一项所述打磨设备，其特征在于，所述打磨机构（1）还包括与砂轮（8）相配合的压力检测装置，所述压力检测装置与控制***相连。
5.根据权利要求1~3任一项所述打磨设备，其特征在于，还包括能带动工件相对运动的转动机构（21），所述转动机构（21）包括转动支架、设置在转动支架上的工件驱动装置（22）、动力传动机构（23）、与工件相配合的夹具（24）、能将工件固定在夹具（24）上的夹持装置（25），所述工件驱动装置（22）通过动力传动机构（23）与夹持装置（25）相连且驱动装置能带动工件相对转动，所述工件驱动装置（22）与控制***相连。
6.根据权利要求5所述打磨设备，其特征在于，所述转动支架与打磨支架（2）连接为一体。
7.根据权利要求4所述打磨设备，其特征在于，还包括能带动工件相对运动的转动机构（21），所述转动机构（21）包括转动支架、设置在转动支架上的工件驱动装置（22）、动力传动机构（23）、与工件相配合的夹具（24）、能将工件固定在夹具（24）上的夹持装置（25），所述工件驱动装置（22）通过动力传动机构（23）与夹持装置（25）相连且驱动装置能带动工件相对转动，所述工件驱动装置（22）与控制***相连。
8.根据权利要求7所述打磨设备，其特征在于，所述转动支架与打磨支架（2）连接为一体。
9.采用权利要求1~8任一项所述打磨设备的打磨方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将工件置于转动机构（21）的夹具（24）上，并用夹持装置（25）固定，以夹具（24）为中心，建立三维空间坐标系，确定工件各部分在三维空间坐标系中的位置，并传递给控制***；
（2）转动机构（21）中的工件驱动装置（22）通过夹具（24）带动工件在三维空间坐标系中转动，同时，控制***控制第一伸缩臂（5）、第二伸缩臂（6）进行伸缩，使第一支撑杆（3）、第二支撑杆（4）带动砂轮（8）到需要打磨的位置，控制***启动砂轮驱动装置（9）并通过砂轮驱动装置（9）带动砂轮（8）转动，实现对工件的打磨。
10.根据权利要求9所述打磨设备的打磨方法，其特征在于，所述步骤（2）中，压力检测装置将检测到的砂轮（8）打磨处的压力传递给控制***，控制***对打磨机构（1）中的砂轮（8）压力进行调整。
11.根据权利要求9或10所述打磨设备的打磨方法，其特征在于，待步骤（2）的工件加工完成后，控制***关闭工件驱动装置（22），夹持装置（25）松开，将工件取下，等待下次打磨。
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