主輔複合式氣囊拋光工具的製作方法

2023-09-12 09:52:10

專利名稱：主輔複合式氣囊拋光工具的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種精密加工領域的拋光工具，尤其涉及一種與機器人輔助氣囊 拋光技術相結合，在提高拋光實際工作區應力場效應、進動軌跡的穩定性及拋光效率的基 礎上，改善氣囊的受力分布情況和延長拋光裝置的使用壽命的主輔複合式氣囊拋光工具。
背景技術：
為了獲取平滑、均勻、高質量的表面，從而使得拋光件能夠更好的應用於工業場 合，對其進行拋光處理是必不可少的工藝環節。在保證拋光件面型精度與表面質量的前提 下，拋光工藝的實施能有效改善其表面的耐蝕和耐磨性能，延長其使用壽命。在氣囊拋光的過程中，影響拋光質量的因素有很多，包括氣囊的安裝方式，定位精 度，工序安排，軌跡規劃等。此處將結合機器人輔助氣囊拋光技術，就本實用新型所涉及的 拋光工具的實施背景和必要性展開討論。機器人輔助氣囊拋光技術充分發揮橡膠氣囊柔性可調和機器人輔助的優勢，實現 模具行業自由曲面拋光的精密、高效和自動化。該技術有效彌補了手工拋光方式作業環境 差、工作效率低、表面質量不穩定的缺點和傳統剛性拋光方式接觸碰撞、曲面適應性差的劣 勢。以現有的氣囊拋光工具為例，拋光過程中，實際工作區磨粒應力場主要是由橡膠 氣囊的擠壓效應決定的。在分析氣囊表面的應力分布時可以發現，接觸區應力場主要呈現 M形分布，中心點的應力幾乎為零，接觸臨界區附近出現最大應力，向兩側的應力逐漸趨於 平緩並接近於零。鑑於此，這種拋光工具存在的缺點有1.氣囊內部結構過於簡單，對表面 應力場的可控性不強；2.對自由曲面的適應性不夠強，特別是過渡區拋光的軌跡效應不穩 定；3.氣囊表面的應力場分布不均勻；4.氣囊的利用率不夠高；5.由於應力分布不均勻使 得某些區域的磨損較為嚴重，導致氣囊的使用壽命不長。

實用新型內容為了克服已有氣囊拋光工具氣囊表面應力場分布不均勻、工具自由曲面過渡區拋 光軌跡效應不穩定、使用壽命不長的問題，本實用新型提供了一種拋光效率高、拋光品質 高、拋光軌跡效應均化且能提高氣囊使用壽命的主輔複合式氣囊拋光工具。主輔複合式氣囊拋光工具，包括氣囊，氣體傳送軸和氣泵，所述的氣囊包括保持架 和氣囊外罩，所述的氣囊外罩密封安裝於所述的保持架的一端，所述的保持架呈中空結構； 所述的氣體傳送軸呈半空心軸，所述的氣體傳送軸的空心段與所述的保持架的另一端連 接，所述的氣體傳送軸的實心端與一旋轉驅動機構連接；所述的氣體傳送軸套裝於一氣體 導通套內，所述的氣體導通套上設有通孔，所述的通孔與所述的氣泵的出氣口連通，所述的 氣體導通套與所述的氣體傳送軸之間密封連接；其特徵在於所述的氣囊通過轉盤與所述的氣體傳送軸連通，所述的氣囊內填充 多個密閉的固壓子氣囊和多個通過轉盤與所述的氣體傳送軸連接的可控壓子氣囊；所述的轉盤上設有連通所述的氣體傳送軸與氣囊內腔的主通氣孔和連通所述的氣體傳送軸與某 一可控壓子氣囊的副通氣孔，所述的轉盤與一帶動其旋轉、將副通氣孔對準被選定可控壓 子氣囊的調整機構連接。進一步，所述的調整機構為一對錐齒輪，第一錐齒輪與所述的轉盤同軸設置，第二 錐齒輪與一驅動其旋轉的調整旋鈕聯動，所述的調整旋鈕固接於所述的第二錐齒輪的轉 軸ο進一步，所述的可控壓子氣囊通過副通氣管與所述的轉盤連接，所述的可控壓子 氣囊與所述的副通氣管一一對應，所述的副通氣管與所述的保持架固接；所述的保持架上 還設有主通氣管，所述的主通氣管連通所述的轉盤的主通氣孔與氣囊內腔。進一步，所述的氣囊內設有一安裝所述的可控壓子氣囊的氣控膜，所述的氣控膜 上設有主氣孔和副氣孔，所述的主氣孔連通所述的主通氣管與氣囊內腔，所述的副氣孔連 通所述的可控壓子氣囊和與之對應的副通氣管；所述的氣控膜固接於所述的保持架。進一步，所述的氣體導通套通過溢流閥與所述的氣泵連接。進一步，所述的氣囊外罩為一拋光布，所述的拋光布上塗覆有粘性磨粒。本實用新型的技術構思是本實用新型的氣體傳送軸的實心端可被夾持在任何機 床(包括串並聯機器人)的動力輸出端上，獲得驅動力後使跑光頭高速旋轉。氣體傳送軸 外套接一氣體導通套，氣體導通套與氣體傳送軸氣密連接，但不隨氣體傳送軸轉動，氣體導 通套上開有通孔，並有安裝溢流閥的接口，用來將氣泵的供氣引入氣體傳送軸的空心段。氣 體傳送軸連通轉盤，該轉盤的位置可以通過第二錐齒輪的轉端上的調整旋鈕來調節，當轉 盤上的副通氣孔與保持架上的某一個副通氣管連通時，即可以實現對與該副通氣管對應的 可控壓子氣囊的壓力控制。通過對氣囊和可控壓子氣囊進行氣壓控制，調節氣囊的柔性，從 而使拋光頭形成柔性拋光工作面。在拋光過程中，磨粒通過氣囊的擠壓產生應力，從而實施對工件的拋光，通過對氣 囊和子氣囊的分別控制來實現氣囊壓力狀況的主動控制。氣囊和填充其內的固壓子氣囊相 互擠壓，有助於改善氣囊的應力場分布情況。以拋光布形成的氣囊具有柔性拋光工作面，可方便地與自由曲面形成大面積均勻 接觸。本實用新型在此基礎上，通過在氣囊內部填充固壓子氣囊和可控壓子氣囊，改善氣囊 表面應力分布，實現拋光軌跡效應均化，達到曲面拋光時良好的拋光效果和拋光效率。使用本實用新型進行拋光時，通過對工具機工作檯(機器人手臂)運動軌跡的控制 可以調節拋光頭的相對運動姿態和路徑，進而實現拋光過程自動化。本實用新型的有益效果在於本實用新型增加了輔助氣囊控制環節，提高了對氣 囊內部結構的可控性；氣囊內部組合性能好，滿足多變性需求；提供一種能改善氣囊表面 應力分布和提高氣囊使用壽命的方法，結構實現簡單方便。

圖1是本實用新型的示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。[0021]主輔複合式氣囊拋光工具，包括氣囊，氣體傳送軸12和氣泵，所述的氣囊包括保 持架6和氣囊外罩1，所述的氣囊外罩1密封安裝於所述的保持架6的一端，所述的保持架 6呈中空結構；所述的氣體傳送軸12呈半空心軸，所述的氣體傳送軸12的空心段與所述的 保持架6的另一端連接，所述的氣體傳送軸12的實心端與一旋轉驅動機構14連接；所述 的氣體傳送軸12套裝於一氣體導通套15內，所述的氣體導通套15上設有通孔，所述的通 孔與所述的氣泵的出氣口連通，所述的氣體導通套15與所述的氣體傳送軸12之間密封連 接；所述的氣囊通過轉盤9與所述的氣體傳送軸12連通，所述的氣囊內填充多個密閉 的固壓子氣囊2和多個通過轉盤9與所述的氣體傳送軸12連接的可控壓子氣囊16 ；所述 的轉盤9上設有連通所述的氣體傳送軸12與氣囊內腔的主通氣孔10和連通所述的氣體傳 送軸12與某一可控壓子氣囊的副通氣孔11，所述的轉盤9與一帶動其旋轉、將副通氣孔11 對準被選定可控壓子氣囊16的調整機構連接。所述的調整機構為一對錐齒輪，第一錐齒輪131與所述的轉盤9同軸設置，第二錐 齒輪132與一驅動其旋轉的調整旋鈕18聯動，所述的調整旋鈕18固接於所述的第二錐齒 輪132的轉軸。所述的可控壓子氣囊16通過副通氣管8與所述的轉盤9連接，所述的可控壓子氣 囊16與所述的副通氣管8 一一對應，所述的副通氣管8與所述的保持架6固接；所述的保 持架6上還設有主通氣管7，所述的主通氣管7連通所述的轉盤9的主通氣孔10與氣囊內腔。所述的氣囊內設有一安裝所述的可控壓子氣囊16的氣控膜3，所述的氣控膜3上 設有主氣孔4和副氣孔5，所述的主氣孔4連通所述的主通氣管7與氣囊內腔，所述的副氣 孔5連通所述的可控壓子氣囊16和與之對應的副通氣管8 ；所述的氣控膜3固接於所述的 保持架6。所述的氣體導通套15通過溢流閥與所述的氣泵連接。所述的氣囊外罩1為一拋光布，所述的拋光布上塗覆有粘性磨粒。本實用新型的技術構思是本實用新型的氣體傳送軸12的實心端可被夾持在任 何工具機(包括串並聯機器人)的動力輸出端上，獲得驅動力後使跑光頭高速旋轉。氣體傳送 軸12外套接一氣體導通套15，氣體導通套15與氣體傳送軸12氣密連接，但不隨氣體傳送 軸12轉動，氣體導通15套上開有通孔，並有安裝溢流閥的接口，用來將氣泵的供氣引入氣 體傳送軸的空心段。氣體傳送軸12連通轉盤9，該轉盤9的位置可以通過第二錐齒輪132 的轉端上的調整旋鈕18來調節，當轉盤9上的副通氣孔11與保持架6上的某一個副通氣管 8連通時，即可以實現對與該副通氣管8對應的可控壓子氣囊16的壓力控制。通過對氣囊 和可控壓子氣囊16進行氣壓控制，調節氣囊的柔性，從而使拋光頭形成柔性拋光工作面。在拋光過程中，磨粒通過氣囊的擠壓產生應力，從而實施對工件的拋光，通過對氣 囊和子氣囊的分別控制來實現氣囊壓力狀況的主動控制。氣囊和填充其內的固壓子氣囊相 互擠壓，有助於改善氣囊的應力場分布情況。以拋光布形成的氣囊具有柔性拋光工作面，可方便地與自由曲面形成大面積均勻 接觸。本實用新型在此基礎上，通過在氣囊內部填充固壓子氣囊和可控壓子氣囊，改善氣囊 表面應力分布，實現拋光軌跡效應均化，達到曲面拋光時良好的拋光效果和拋光效率。[0031]使用本實用新型進行拋光時，通過對工具機工作檯(機器人手臂)運動軌跡的控制 可以調節拋光頭的相對運動姿態和路徑，進而實現拋光過程自動化。本說明書實施例所述的內容僅僅是對實用新型構思的實現形式的列舉，本實用新 型的保護範圍不應當被視為僅限於實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護範圍也及 於本領域技術人員根據本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求主輔複合式氣囊拋光工具，包括氣囊，氣體傳送軸和氣泵，所述的氣囊包括保持架和氣囊外罩，所述的氣囊外罩密封安裝於所述的保持架的一端，所述的保持架呈中空結構；所述的氣體傳送軸呈半空心軸，所述的氣體傳送軸的空心段與所述的保持架的另一端連接，所述的氣體傳送軸的實心端與一旋轉驅動機構連接；所述的氣體傳送軸套裝於一氣體導通套內，所述的氣體導通套上設有通孔，所述的通孔與所述的氣泵的出氣口連通，所述的氣體導通套與所述的氣體傳送軸之間密封連接；其特徵在於所述的氣囊通過轉盤與所述的氣體傳送軸連通，所述的氣囊內填充多個密閉的固壓子氣囊和多個通過轉盤與所述的氣體傳送軸連接的可控壓子氣囊；所述的轉盤上設有連通所述的氣體傳送軸與氣囊內腔的主通氣孔和連通所述的氣體傳送軸與某一可控壓子氣囊的副通氣孔，所述的轉盤與一帶動其旋轉、將副通氣孔對準被選定可控壓子氣囊的調整機構連接。
2.如權利要求1所述的主輔複合式氣囊拋光工具，其特徵在於所述的調整機構為一 對錐齒輪，第一錐齒輪與所述的轉盤同軸設置，第二錐齒輪與一驅動其旋轉的調整旋鈕聯 動，所述的調整旋鈕固接於所述的第二錐齒輪的轉軸。
3.如權利要求1或2所述的主輔複合式氣囊拋光工具，其特徵在於所述的可控壓子 氣囊通過副通氣管與所述的轉盤連接，所述的可控壓子氣囊與所述的副通氣管一一對應， 所述的副通氣管與所述的保持架固接；所述的保持架上還設有主通氣管，所述的主通氣管 連通所述的轉盤的主通氣孔與氣囊內腔。
4.如權利要求3所述的主輔複合式氣囊拋光工具，其特徵在於所述的氣囊內設有一 安裝所述的可控壓子氣囊的氣控膜，所述的氣控膜上設有主氣孔和副氣孔，所述的主氣孔 連通所述的主通氣管與氣囊內腔，所述的副氣孔連通所述的可控壓子氣囊和與之對應的副 通氣管；所述的氣控膜固接於所述的保持架。
5.如權利要求4所述的主輔複合式氣囊拋光工具，其特徵在於所述的氣體導通套通 過溢流閥與所述的氣泵連接。
6.如權利要求5所述的主輔複合式氣囊拋光工具，其特徵在於所述的氣囊外罩為一 拋光布，所述的拋光布上塗覆有粘性磨粒。專利摘要主輔複合式氣囊拋光工具，包括氣囊，氣體傳送軸和氣泵，氣囊包括保持架和氣囊外罩，氣囊外罩安裝於保持架；氣體傳送軸的空心段與保持架的另一端連接，氣體傳送軸的實心端與一旋轉驅動機構連接；氣體傳送軸套裝於一氣體導通套內，氣體導通套上設有通孔，通孔與氣泵的出氣口連通，氣體導通套與氣體傳送軸之間密封連接；氣囊通過轉盤與氣體傳送軸連通，氣囊內填充多個固壓子氣囊和多個可控壓子氣囊；轉盤上設有主通氣孔和副通氣孔，轉盤與調整機構連接。本實用新型增加了輔助氣囊控制環節，提高了對氣囊內部結構的可控性；氣囊內部組合性能好，滿足多變性需求；結構實現簡單方便。
文檔編號B24B29/00GK201659486SQ201020170908
公開日2010年12月1日 申請日期2010年4月27日 優先權日2010年4月27日
發明者劉大亮, 張才, 杜學山, 計時鳴, 許亞敏, 金明生, 陳偉強, 陳國達 申請人:浙江工業大學