CN112296852A - 一种用于pe球芯抛光的运动装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于扭矩控制的PE球芯自动抛光***及控制方法。解决现有技术中的PE球芯抛光设备结构复杂，操作要求高，以及适用性不广的问题。***包括支撑框架，支撑框架内部设置有夹持PE球芯的球芯旋转机构，支撑框架上部设置有二自由度运动机构；二自由度运动机构包括第一运动组件和第二运动组件，第一运动组件通过球芯定位机构滑动设置在支撑框架上；抛光机构设置在第二运动组件上，抛光机构包括抛光布轮，抛光布轮沿PE球芯表面做圆弧运动。抛光按照球芯夹持、球芯定位、参数设定、球芯抛光和停止复位顺序进行。本发明自动完成对PE球芯的抛光，操作简单，对操作人员操作经验和技术水平要求低，且适用性范围广，保证高抛光精度。

Description

一种用于PE球芯抛光的运动装置及控制方法

技术领域

本发明涉及抛光技术领域，尤其是涉及一种用于PE球芯抛光的运动装置及控制方法。

背景技术

传统的天然气管道部件（包括管道、阀门、转换接头、法兰、螺栓、螺母垫片等）通常都是采用金属材料加工而成，由于金属材料易受腐蚀的特点，导致天然气管道部件经常需要做防腐处理和日常维护。近年来，使用不易腐蚀的聚乙烯（PE）材料制作天然气管道部件越来越成为一种趋势。其中，PE球阀（聚乙烯球阀）已被我国各大燃气公司普遍采用。

PE球阀主要由PE球芯与PE管件组成，其产品性能（气密性、流量特性、开关扭力、开度稳定性）等受PE球芯圆度及表面粗糙度的直接影响：圆度误差及表面粗糙度越小，PE球芯越容易与PE管件配合，因此PE球阀的性能也就越好。

抛光是保证PE球芯圆度及表面粗糙度的最后一道工序，也是最重要的一道工序。传统的PE球芯抛光，通常采用人工手动方式（先用砂皮纸手工打磨，然后用手持电机带动抛光布轮细磨）。手工抛光方式对操作工人的经验和水平要求极高，特别是抛光过程中要保持抛光轮与球芯之间的压力恒定，以此保证整个球芯的表面粗糙度一致性。因此，手工抛光方式往往费时费力，效率低下，且成本较高。针对PE球芯手工抛光的缺点，产业界急需研发PE球芯自动抛光设备。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中的PE球芯抛光设采用人工手动方式，对操作工人经验水平高，效率低下，承包较高的问题，提供了一种基于扭矩控制的PE球芯自动抛光***及控制方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种用于PE球芯抛光的运动装置，其特征在于：包括

径向导轨机构，连接有对PE球芯抛光的抛光机构，带动抛光机构做径向运动；

圆弧导轨机构，其上设置所述径向导轨机构，带动径向导轨机构做圆周运动，圆弧导轨机构设置在球芯定位机构上；

球芯定位机构，包括移动圆弧导轨机构的寻心移动组件、激光距离传感器；

抛光机构，设有抛光布轮，抛光布轮沿PE球芯表面做圆弧运动，抛光布轮两侧分别设置有检测PE球芯表面粗糙度的第一激光传感器和第二激光传感器；

控制器，控制激光距离传感器做水平扫描，获取PE球芯球心点位，控制球芯定位机构移动完成圆周运动圆心与球芯圆心定位，获取抛光前和抛光后球芯表面粗糙度信息，根据表面粗糙度调节抛光布轮运动速度。

本发明中径向导轨机构和圆弧导轨机构共同构成一个二自由度运动机构，径向导轨机构带动抛光机构做径向移动，用于调节抛光机构的抛光布轮与PE球芯的接触距离，控制抛光布轮对PE球芯施加恒定的径向压力。圆弧导轨机构做圆周运动，通过径向导轨机构带动抛光机构一起做圆周运动，使得抛光机构的抛光布轮能够贴着PE球芯的表面做圆弧运动，实现对PE球芯的抛光。圆弧导轨机构设置在球芯定位机构上，球芯定位机构能够进行应，在控制器控制下将圆弧导轨机构的圆周运动圆心移动到PE球芯的圆心位置。抛光机构上设置有第一激光传感器和第二激光传感器，分布在抛光布轮的两侧，分别检测抛光前和抛光后球芯表面粗糙度信息。第一激光传感器/第二激光传感器检测是检测抛光前或抛光后球芯表面粗糙度根据圆周运动的方向来定。控制器接收两个激光传感器的信息，根据两个球芯表面粗糙度直接的差值变化来判断抛光效果，根据抛光效果决定是否提高或降低抛光速度，一般通过设定上限阈值和下限阈值，将差值与上限阈值和下限阈值，若差值小于下限阈值，抛光精度较低，控制提高抛光速度，若差值大于上限阈值，控制降低抛光速度。本发明结构可以简单方便的实现PE球芯抛光工艺过程中所需的抛光布轮圆周运动和径向运动，无需XY两周运动合成，也无需复杂的插补算法。本发明装置能够对PE球芯抛光工艺过程中各项控制算法进行便捷实现，包括抛光运动基准定位、抛光运动控制、抛光速度控制。本发明装置结构简单，运行可靠，控制方便，制作成本低。

作为一种优选方案，所述圆弧导轨机构包括支撑板和连接在支撑板上的圆弧导轨，在支撑板上位于圆弧导轨的圆心处转动连接有摆臂，摆臂前端连接有第一电机驱动的导轨小车，导轨小车滑动连接在圆弧导轨上。圆弧导轨机构的圆弧导轨为半圆形，半圆形的圆弧导轨能够实现对PE球芯表面180度范围内的抛光。圆弧导轨设置在支撑板的一侧，圆弧导轨两端分别固定在支撑板侧面，圆弧导轨的圆形处位于在支撑板上，支撑板与圆弧导轨之间形成半圆形空间，以用于抛光机构的设置和移动。摆臂一端转动连接在支撑板上圆弧导轨圆心所在处，另一端连接有导轨小车，导轨小车滑动连接在圆弧导轨上，这样摆臂能够带动导轨小车在圆弧导轨上进行圆周运动。

作为一种优选方案，所述导轨小车包括底座和至少一对滑轮，所述滑轮轮面相对设置，在滑轮中心设置有转轴，转轴固定在底座底部，所述圆弧导轨夹持在一对滑轮之间，第一电机设置在底座上，在底座底部设置有与第一电机联动相连的驱动齿轮，在所述圆弧导轨侧面上设置有齿条，驱动齿轮与齿条相啮合。本方案中导轨小车指示包括一对滑轮，一般采用两对滑轮，滑轮采用平放设置，然后通过转轴安装在底座底部上，滑轮呈两排对应设置，两排滑轮之间形成安装圆弧导轨的空间，安装时圆弧导轨夹持在两排滑轮之间。该圆弧导轨为T形结构，滑轮的轮面上设置有卡槽，滑轮与圆弧导轨连接时，滑轮的卡槽与T形的圆弧导轨上部边缘卡合，使得滑轮与圆弧导轨结合更紧密，防止滑轮脱离导轨，且起到导向作用，使得滑轮滑动更顺畅。齿条具体的设置在T形的圆弧导轨下部侧面上，第一电机转动轴穿过底座，在底座底部上连接驱动齿轮，驱动齿轮与齿条啮合，第一电机带动驱动齿轮转动，使得导轨小车在圆弧导轨上进行移动。

作为一种优选方案，径向导轨机构包括径向导轨、径向丝杆和滑块，所述径向丝杆定轴转动安装在摆臂上，径向丝杆一端连接驱动其转动的第二电机，径向导轨包括一对，分别设置在径向丝杆两侧，所述滑块滑动安装在径向导轨上，在滑块底部设有螺套与径向丝杆螺纹连接，抛光机构固定在滑块上。本方案中径向丝杆定轴转动安装在摆臂上，具体的在摆臂位于支撑板的一端上设置有第一固定板，在摆臂位于导轨小车一端上设置有第二固定板，径向丝轴一端通过轴承安装在第一固定板上，径向丝轴另一端穿过第二固定板，与第二电机转轴连接，径向丝轴也通过轴承连接在第二固定板上。在第二电机的驱动下，径向丝轴原地转动，滑块在径向丝轴的螺纹转动下，在径向导轨上进行前后移动，带动抛光机构进行径向运动。

作为一种优选方案，还包括运动控制组件，运动控制组件包括两个第一限位开关、两个第二限位开关、第一原点开关和第二原点开关，两个第一限位开关分别设置在圆弧导轨两端，第一原点开关设置于其中一个第一限位开关内侧，两个第二限位开关分别设置在径向导轨两端，第二原点开关设置于其中一个第二限位开关内侧，第一限位开关、第二限位开关、第一原点开关、第二原点开关分别连接控制器。本方案中圆弧导轨上的第一原点开关为圆柱运动提供了基准点，控制器以第一原点开关信号触发点为基准，相第一电机发送若干个脉冲信号，第一电机旋转若干圈（电机转动一圈需要的脉冲数量，有脉冲当量决定），推动导轨小车向前运动若干角度，当导轨小车运动到设定角度之后，控制器向第一电机发送方向信号，以此完成周而复始的圆周扫描运动。第一限位开关用于防止导轨小车运动过度，当导轨小车因故障等原因冲出设定的范围时，导轨小车将触碰第一限位开关，控制器在收到第一限位开关信号后停止第一电机转动。同理，安装在径向导轨上的第二原点开关为径向运动提供基准，控制器在此基准上通过第二电机驱动滑块运动所需距离，第二限位开关也是防止滑块运动过度，当因故障滑块冲出限定范围，将触碰第二限位开关，控制器在收到第二限位开关信号后停止第二电机转动。

作为一种优选方案，寻心移动组件包括第一长滑轨、长丝杆和第二长滑轨，在第一长滑轨上滑动连接有第一长滑轨滑块，长丝杆定轴安装，长丝杆一端连接驱动其转动的第三电机，所述第二场滑轨包括一对，分别设置在第二长滑轨两侧，在第二长滑轨上滑动连接有第二长滑轨滑块，在第二长滑轨滑块底部设置有螺套与长丝杆螺纹连接，圆弧导轨机构安装在第一长滑轨滑块和第二长滑轨滑块上。本方案中球芯定位机构用于将圆弧导轨机构的转动中心移动至PE球芯圆心所在的直线位置上。第一长滑轨和第二长滑轨分别设置在固定载体的两侧位置，圆弧导轨机构跨置在两侧的第一长滑轨滑块和第二长滑轨滑块上。第三电机驱动长丝轴定轴转动，长丝轴转动驱动与其螺纹连接的第二长滑轨滑块在第二长滑轨上滑动，从而带动圆弧导轨机构前后移动，调节位置直到圆弧导轨机构其摆臂转动圆心到PE球芯圆心所在的直线上。

作为一种优选方案，所述激光距离传感器设置在支撑板底部上对应圆弧导轨圆心位置处。激光距离传感器检测到PE球芯表面之间距离值，控制器根据距离值获取PE球芯上距离最小点，控制寻心移动组件运动，将激光距离传感器移动至PE球芯表面上距离最小点。

作为一种优选方案，所述抛光机构包括固定支架，在固定支架上部设置有卡凹，卡凹上端设置有扣板，所述卡凹由下向上套在径向导轨机构外，扣板固定在滑块上，在固定支架内设置有抛光电机，抛光电机转轴穿出固定支架下端与所述抛光布轮连接，在抛光电机转轴上还设置有扭矩传感器，扭矩传感器连接至控制器，所述第一激光传感器和第二激光传感器分别通过连接杆设置在固定支架底部并位于所述抛光布轮两侧。本方案中抛光机构挂置在径向导轨机构上，固定支架为长柱形结构，固定支架上部为U形的卡凹，安装时，将卡凹由下至上套在径向导轨机构外，即由下至上套过摆臂和摆臂上径向导轨机构，将扣板固定在滑块上，扣板与卡凹两侧的上端相连接，这样将固定支架整个挂在滑块上，卡凹与摆臂不接触。在滑块上表面设置有限位槽，扣板下表面设置有对应的限位块，安装时限位块卡入在限位槽内进行固定，使得来讲更加稳固。扭矩传感器用于采集电机转轴的扭矩值，发送给控制器。抛光布轮设置在固定支架下部，第三电机转轴穿出固定支架与抛光布轮连接，抛光布轮为水平平放设置，在第三电机驱动下在水平面内进行转动。抛光布轮的安装高度预先经过调节，使得抛光布轮所在平面与PE球芯球心叠合。抛光过程中抛光布轮施加至PE球芯的径向压力的恒定度是确保PE球芯抛光精度的关键。抛光径向压力由抛光布轮与PE球芯之间的接触间距决定，两者间距越小则而抛光径向压力越大。要精确控制抛光精度，需根据抛光布轮与PE球芯之间的压力来调整他们自己的距离，实际应用中，抛光布轮（软性材料）与PE球芯（硬性材料）之间接触压力传感器安装较为困难复杂，考虑到抛光扭矩和抛光压力之间存在正比例关系，抛光压力越大意味着抛光布轮与PE球芯之间压得更紧，抛光布轮受到的扭矩也越大，本方案中采用扭矩传感器来检测抛光布轮受到的抛光扭矩，来代替抛光压力的直接检测，安装操作简单方便，同时也不影响对抛光精度的控制。控制器控制第一电机驱动抛光布轮做圆周运动，若PE球芯的圆度误差为零，即PE球芯为一个严格的球体，则抛光布轮与PE球芯之间的距离保持恒定，从而实现抛光压力的恒定。而实际抛光过程中，PE球芯的圆度误差不可能为零，导致在实际抛光过程中抛光压力的实时变化，控制单元根据收到的扭矩值变化，通过控制第二电机调节抛光布轮与PE球芯之间的距离，以将扭矩值保持在一个合适的范围内。

一种用于PE球芯抛光的运动控制方法，包括球芯定位步骤和抛光运动控制步骤，球芯定位步骤包括，

S11.控制球芯定位机构将激光距离传感器移动至PE球芯上方；

S12.移动激光距离传感器做水平扫描运动，实时检测PE球芯表面与激光距离传感器之间的距离值，扫描结束后将数据发送给控制器；

S13.控制器比较距离数值大小，得到距离值最小的点位；

S14.控制球芯定位机构将激光距离传感器移动至距离值最小的点位。

作为一种优选方案，抛光运动控制步骤包括，

S21.抛光运动开始后，第一激光传感器和第二激光传感器制器实时检测球芯表面粗糙度，发送给控制器；

S22.控制器将第一激光传感器和第二激光传感器检测的粗糙度进行差值计算；

S23.预先设定差值上限值和差值下限值，将差值与设定的差值上限值和差值下限值进行比较，若差值小于差值下限值，控制抛光电机提高抛光速度，若差值大于差值上限值，控制抛光电机降低抛光速度。预设的差值上限值和差值下限值根据实际应用中需求进行设定，通过调节抛光速度，使其与球芯材质、表面粗糙度、球芯尺寸等现场工艺工况相匹配。

因此，本发明的优点是：

1.采用径向导轨机构和圆弧导轨机构，简单方便的实现PE球芯抛光工艺过程中所需的抛光布轮圆周运动和径向运动，无需XY两周运动合成，也无需复杂的插补算法；

2. 能够对PE球芯抛光工艺过程中各项控制算法进行便捷实现，包括抛光运动基准定位、抛光运动控制、抛光速度控制；

3. 装置结构简单，运行可靠，控制方便，制作成本低，有效促进PE球芯自动抛光机的产业化和实用化。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明中球芯定位机构的一种结构示意图；

图3是本发明中圆弧导轨与导轨小车结合的一种结构示意图；

图4是本发明中抛光机构的一种结构示意图；

图5是采用本发明装置的抛光***的一种结构示意图；

图6是本发明中球芯定位机构工作的一种原理示意图；

图7是本发明中抛光布轮与PE球芯相接触的一种结构示意图；

图8是本发明中抛光布轮圆周运动速度控制的原理示意图；

图9是本发明方法中球心定位步骤的一种流程示意图；

图10是本发明方法中抛光运动控制步骤的一种流程示意图；

图11是本发明中运动控制组件的一种安装结构示意图。

1-支撑板 2-圆弧导轨 3-摆臂 4-第一电机 5-导轨小车 6-底座 7-滑轮8-径向导轨 9-径向丝杆 10-滑块 11-第二电机 12-第一长滑轨 13-长丝杆 14-第二长滑轨 15-第一长滑轨滑块 16-第二长滑轨滑块 17-第三电机 18-固定支架 19-卡凹 20-扣板 21-抛光电机 22-抛光布轮 23-扭矩传感器 24-支撑框架 25-立柱26-横梁 27-机座 28-PE球芯 29-激光距离传感器 32-第一限位开关 33-第一原点开关 34-第二限位开关 35-第二原点开关。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本实施例一种用于PE球芯抛光的运动装置，如图1所示，包括

径向导轨机构，连接有对PE球芯抛光的抛光机构，带动抛光机构做径向运动；

圆弧导轨机构，其上设置所述径向导轨机构，带动径向导轨机构做圆周运动，圆弧导轨机构设置在球芯定位机构上；

球芯定位机构，包括移动圆弧导轨机构的寻心移动组件、激光距离传感器29；

抛光机构，设有抛光布轮22，抛光布轮沿PE球芯表面做圆弧运动，抛光布轮两侧分别设置有检测PE球芯表面粗糙度的第一激光传感器和第二激光传感器；

控制器，控制激光距离传感器做水平扫描，获取PE球芯球心点位，控制球芯定位机构移动完成圆周运动圆心与球芯圆心定位，获取抛光前和抛光后球芯表面粗糙度信息，根据表面粗糙度调节抛光布轮运动速度。

如图5所示，PE球心抛光的运动装置整体安装在一个支撑框架上，支撑框架24包括四根立柱25和连接在立柱顶端之间的横梁26，构成了一个方向框架结构。在支撑框架内部设置有夹持PE球芯28的球芯旋转机构，PE球心抛光的运动装置位于在PE球心上方跨接在两侧横梁上。抛光机构垂入支撑框架内，抛光机构的抛光布轮与PE球芯相接触。

圆弧导轨机构包括支撑板1和连接在支撑板上的圆弧导轨2，在支撑板上位于圆弧导轨的圆心处转动连接有摆臂3，摆臂前端连接有第一电机4驱动的导轨小车5，导轨小车滑动连接在圆弧导轨上。本实施例中圆弧导轨为半圆形，可以实现180度的转动，圆弧导轨两端连接在支撑板一侧，圆弧导轨与支撑板之间形成设置抛光机构的空间。为了圆弧导轨机构安装更稳固，在圆弧导轨外侧与支撑板之间还设置有连接板固定。如图3所示，导轨小车5包括底座6和两对滑轮7，两对滑轮呈两排布置，滑轮呈水平平放，两排的滑轮轮面相对，在滑轮中心设置有转轴，转轴固定在底座底部，安装时圆弧导轨夹置在两排滑轮之间。圆弧导轨为T形结构，对应的在滑轮的轮面上设置有卡槽，连接时圆弧导轨上部边缘卡入在滑轮的卡槽内。第一电机4安装在底座上，第一电机转轴穿过底座，在底座底部上连有驱动齿轮，在圆弧滑轨下部的侧面上设置有齿条，驱动齿轮与齿条相啮合。所述摆臂的一端固定在底座上。

径向导轨机构包括径向导轨8、径向丝杆9和滑块10。径向丝杆定轴转动安装在摆臂3上，在摆臂位于支撑板的一端上设置有第一固定板，在摆臂位于导轨小车一端上设置有第二固定板，径向丝轴一端通过轴承安装在第一固定板上，径向丝轴另一端穿过第二固定板连接驱动其转动的第二电机12，径向丝轴与第二固定板也通过轴承相连接。径向导轨包括一对，分别设置在径向丝杆两侧，固定在第一固定板和第二固定板之间。滑块滑动安装在径向导轨上，在滑块底部设有螺套与径向丝杆螺纹连接，抛光机构固定在滑块上。

如图2所示，球芯定位机构包括寻心移动组件、激光距离传感器29。寻心移动组件包括第一长滑轨12、长丝杆13和第二长滑轨14，第一长滑轨和长丝杆分别设置在支撑框架上两侧的横梁上，在第一长滑轨上滑动连接有第一长滑轨滑块15，长丝杆定轴安装在横梁上，具体的在横梁两端分别设置第三固定板和第四固定板，长丝杆一端通过轴承连接在第三固定板上，长丝杆另一端闯过第四固定板连接驱动其转动的第三电机17，长丝杆与第四固定板通过轴承相连。第二场滑轨包括一对，分别设置在第二长滑轨两侧并固定在第三固定板和第四固定板之间，在第二长滑轨上滑动连接有第二长滑轨滑块16，在第二长滑轨滑块底部设置有螺套与长丝杆螺纹连接。二自由度运动机构的连接板两侧分别连接在第一长滑轨滑块和第二长滑轨滑块上，将二自由度运动机构架设在支撑框架上。激光距离传感器设置在支撑板底部上对应圆弧导轨圆心位置处。

如图4所示，抛光机构包括固定支架18，在固定支架上部设置有卡凹19，卡凹上端设置有扣板20。在安装时，将扣板固定在滑块上，卡凹由下向上套在径向导轨机构外，将扣板与卡凹相固定，使得抛光机构整体挂置在径向导轨机构上并随滑块移动而移动。在固定支架内设置有抛光电机21，抛光电机转轴穿出固定支架下端连接抛光布轮22，该抛光布轮为水平设置，在抛光电机驱动下在水平面内转动。第一激光传感器和第二激光传感器分别通过连接杆设置在固定支架底部并位于所述抛光布轮两侧，图中未示出。在抛光支架卡凹上朝向支撑板一侧设置有切口，该切口形状与支撑板形状相配合，在固定支架移动到径向导轨机构靠支撑板部分时，切口能够套入支撑板，以防止固定支架与支撑板发生阻挡。

在抛光电机转轴上还设置有扭矩传感器，***包括控制器，扭矩传感器连接至控制器。扭矩传感器用于采集电机转轴的扭矩值，发送给控制器。由于抛光精度与抛光过程中抛光布轮施加至PE球芯的径向压力的恒定度相关，要精确控制抛光精度，需根据抛光布轮与PE球芯之间的压力来调整它们之间的距离，实际应用中，抛光布轮（软性材料）与PE球芯（硬性材料）之间接触压力传感器安装较为困难复杂，考虑到抛光扭矩和抛光压力之间存在正比例关系，抛光压力越大意味着抛光布轮与PE球芯之间压得更紧，抛光布轮受到的扭矩也越大，本方案中采用扭矩传感器来检测抛光布轮受到的抛光扭矩，来代替抛光压力的直接检测。控制器还与第一电机、第二电机、第三电机、抛光电机连接，控制这些电机工作。控制器根据扭矩传感器发送过来的扭矩值，与设定的扭力控制值进行比较，根据比较结构控制第二电机调整抛光布轮与PE球芯的距离，以将扭矩值保持在一个合适的范围内，达到径向压力的恒定度，精确控制抛光精度。

球芯旋转机构包括机座27，在机座上设置有沿水平轴转动的支撑爪，支撑爪***在PE球芯的通孔内并支撑固定。支撑爪为通过旋转进行撑开或收缩的卡爪，支撑爪整体在电机控制下能进行转动，该支撑爪设置成沿水平轴向转动，该球芯旋转机构可用采用普通车床代替，支撑爪使用普通车床的抓盘夹持PE球芯。PE球芯上设置有通孔，安装时将卡爪***通孔，通过旋转撑开支撑爪，使得支撑爪支撑在通孔内形成固定。如图7所示，抛光作业时通过旋转支撑爪来带动PE球芯绕水平轴旋转运动，而抛光布轮在圆弧导轨机构带动下围绕PE球芯做圆周运动，旋转运动所在平面和圆周运动所在平面相互垂直。确保PE球芯每个部位都不能被抛光。

运动装置上设置有运动控制组件，如图11所示，运动控制组件包括两个第一限位开关32、两个第二限位开关34、第一原点开关33和第二原点开关35，两个第一限位开关分别设置在圆弧导轨两端，第一原点开关设置于其中一个第一限位开关内侧，两个第二限位开关分别设置在径向导轨8两端，第二原点开关设置于其中一个第二限位开关内侧，第一限位开关、第二限位开关、第一原点开关、第二原点开关分别连接控制器。另外第一电机、第二电机、第三电机、抛光电机、激光距离传感器、第一激光传感器、第二激光传感器、扭距传感器分别连接控制器。

一种用于PE球芯抛光的运动控制方法，包括球芯定位步骤和抛光运动控制步骤。

如图9所示，球芯定位步骤包括，

S11.控制球芯定位机构将激光距离传感器移动至PE球芯上方；

S12. 如图6所示，移动激光距离传感器做水平扫描运动，激光距离传感器在PE球芯上方进行移动，采用激光测距的方法，实时检测PE球芯表面与激光距离传感器之间的距离值，扫描结束后将数据发送给控制器；

S13.控制器比较距离数值大小，得到距离值最小的点位；

S14.控制球芯定位机构将激光距离传感器移动至距离值最小的点位。

球芯定位是为了给运动装置提供运动基准。通过控制转动长丝杆，将圆弧导轨圆心移动至预先设定的直径规格位置，即先粗调将圆弧导轨圆心定位到球芯上，然后通过球芯定位步骤完成球芯定位。对于抛光同一规格的PE球芯，一般只需要首次定位，后续筒规格的批量抛光不需要再次定位。

如图10所示，抛光运动控制步骤包括，

S21.抛光运动开始后，如图8所示，第一激光传感器和第二激光传感器位于抛光布轮两侧，第一激光传感器和第二激光实时检测球芯表面抛光前和抛光后的粗糙度，发送给控制器；

S22.控制器将第一激光传感器和第二激光传感器检测的粗糙度进行差值计算；

S23.预先设定差值上限值和差值下限值，将差值与设定的差值上限值和差值下限值进行比较，若差值小于差值下限值，控制抛光电机提高抛光速度，若差值大于差值上限值，控制抛光电机降低抛光速度。

另外在整个抛光过程中，还包括抛光扭距控制步骤，扭距传感器实时采集抛光电机的抛光扭距信息，将信息发送给控制器；控制器将采集的扭距信息与设定的扭力控制值进行比较，根据比较结果控制第二电机驱动抛光布轮运动，即扭距变大时增加抛光布轮与球芯表面之间的距离以降低抛光扭距，当扭距变小时减少抛光布轮与球芯表面之间的距离以增大抛光压力。使得检测到的扭距保持在适当的范围内，确保扭距恒定控制。如扭距陡然增大、机械卡死等故障，控制器控制第二电机驱动抛光布轮沿直径方向移开。另外为了确保安全，还设置有急停按钮，急停按钮与控制器连接。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。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，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了支撑板、圆弧导轨、摆臂、第一电机等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种用于PE球芯抛光的运动装置，其特征在于：包括

径向导轨机构，连接有对PE球芯抛光的抛光机构，带动抛光机构做径向运动；

圆弧导轨机构，其上设置所述径向导轨机构，带动径向导轨机构做圆周运动，圆弧导轨机构设置在球芯定位机构上；

球芯定位机构，包括移动圆弧导轨机构的寻心移动组件、激光距离传感器（29）；

抛光机构，设有抛光布轮（22），抛光布轮沿PE球芯表面做圆弧运动，抛光布轮两侧分别设置有检测PE球芯表面粗糙度的第一激光传感器和第二激光传感器；

控制器，控制激光距离传感器做水平扫描，获取PE球芯球心点位，控制球芯定位机构移动完成圆周运动圆心与球芯圆心定位，获取抛光前和抛光后球芯表面粗糙度信息，根据表面粗糙度调节抛光布轮运动速度。

2.根据权利要求1所述的一种用于PE球芯抛光的运动装置，其特征是所述圆弧导轨机构包括支撑板（1）和连接在支撑板上的圆弧导轨（2），在支撑板上位于圆弧导轨的圆心处转动连接有摆臂（3），摆臂前端连接有第一电机（4）驱动的导轨小车（5），导轨小车滑动连接在圆弧导轨上。

3.根据权利要求2所述的一种用于PE球芯抛光的运动装置，其特征是所述导轨小车（5）包括底座（6）和至少一对滑轮（7），所述滑轮轮面相对设置，在滑轮中心设置有转轴，转轴固定在底座底部，所述圆弧导轨夹持在一对滑轮之间，第一电机设置在底座上，在底座底部设置有与第一电机联动相连的驱动齿轮，在所述圆弧导轨侧面上设置有齿条，驱动齿轮与齿条相啮合。

4.根据权利要求2所述的一种用于PE球芯抛光的运动装置，其特征是径向导轨机构包括径向导轨（8）、径向丝杆（9）和滑块（10），所述径向丝杆定轴转动安装在摆臂（3）上，径向丝杆一端连接驱动其转动的第二电机（12），径向导轨包括一对，分别设置在径向丝杆两侧，所述滑块滑动安装在径向导轨上，在滑块底部设有螺套与径向丝杆螺纹连接，抛光机构固定在滑块上。

5.根据权利要求4所述的一种用于PE球芯抛光的运动装置，其特征是还包括运动控制组件，运动控制组件包括两个第一限位开关（32）、两个第二限位开关（34）、第一原点开关（33）和第二原点开关（35），两个第一限位开关分别设置在圆弧导轨两端，第一原点开关设置于其中一个第一限位开关内侧，两个第二限位开关分别设置在径向导轨（8）两端，第二原点开关设置于其中一个第二限位开关内侧，第一限位开关、第二限位开关、第一原点开关、第二原点开关分别连接控制器。

6.根据权利要求1所述的一种用于PE球芯抛光的运动装置，其特征是寻心移动组件包括第一长滑轨（12）、长丝杆（13）和第二长滑轨（14），在第一长滑轨上滑动连接有第一长滑轨滑块（15），长丝杆定轴安装，长丝杆一端连接驱动其转动的第三电机（17），所述第二场滑轨包括一对，分别设置在第二长滑轨两侧，在第二长滑轨上滑动连接有第二长滑轨滑块（16），在第二长滑轨滑块底部设置有螺套与长丝杆螺纹连接，圆弧导轨机构安装在第一长滑轨滑块和第二长滑轨滑块上。

7.根据权利要求2所述的一种用于PE球芯抛光的运动装置，其特征是所述激光距离传感器（29）设置在支撑板（24）底部上对应圆弧导轨（2）圆心位置处。

8.根据权利要求1所述的一种用于PE球芯抛光的运动装置，其特征是所述抛光机构包括固定支架（18），在固定支架上部设置有卡凹（19），卡凹上端设置有扣板（20），所述卡凹由下向上套在径向导轨机构外，扣板固定在滑块（10）上，在固定支架内设置有抛光电机（21），抛光电机转轴穿出固定支架下端与所述抛光布轮（22）连接，在抛光电机转轴上还设置有扭矩传感器，扭矩传感器连接至控制器，所述第一激光传感器和第二激光传感器分别通过连接杆设置在固定支架底部并位于所述抛光布轮两侧。

9.一种用于PE球芯抛光的运动控制方法，采用权利要求1-8任一项中所述的装置，其特征是，包括球芯定位步骤和抛光运动控制步骤，球芯定位步骤包括，

S11.控制球芯定位机构将激光距离传感器移动至PE球芯上方；

S12.移动激光距离传感器做水平扫描运动，实时检测PE球芯表面与激光距离传感器之间的距离值，扫描结束后将数据发送给控制器；

S13.控制器比较距离数值大小，得到距离值最小的点位；

S14.控制球芯定位机构将激光距离传感器移动至距离值最小的点位。

10.根据权利要求9所述的一种用于PE球芯抛光的运动控制方法，其特征是，抛光运动控制步骤包括，

S21.抛光运动开始后，第一激光传感器和第二激光传感器制器实时检测球芯表面粗糙度，发送给控制器；

S22.控制器将第一激光传感器和第二激光传感器检测的粗糙度进行差值计算；

S23.预先设定差值上限值和差值下限值，将差值与设定的差值上限值和差值下限值进行比较，若差值小于差值下限值，控制抛光电机提高抛光速度，若差值大于差值上限值，控制抛光电机降低抛光速度。

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