恆力打磨系統及方法與流程

2023-04-26 11:54:56

本發明涉及恆力打磨技術領域，特別涉及一種恆力打磨系統及打磨方法。

背景技術：

目前，打磨行業相當一部分打磨由熟練的工人手工完成，自動化水平較低。手工打磨不僅勞動強度大、費時、效率低，而且打磨產生的粉塵危害工人的身體健康。在打磨陶瓷坐便器時，為避免打磨粉塵對工人的身體傷害，企業一般採用機械手與打磨機結合的方案，對胚體進行自動化打磨。在高精度的磨削加工中，對工件施加的打磨壓力是影響表面加工質量和材料去除率的重要因素，因此保證打磨壓力的恆定是確保磨削質量和效率的關鍵，但在打磨過程中根據胚體的不同位置要調整機械手和打磨機的位置，而傳統的位置控制方式難以滿足每件胚體的打磨量要求，導致胚體的打磨質量嚴重下降。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種恆力打磨系統及方法，能夠保證打磨壓力的恆定，提高打磨質量。

為實現本發明的目的，採取的技術方案是：

一種恆力打磨方法，包括打磨裝置、及推動打磨裝置對工件施加打磨壓力的氣缸，該打磨方法包括以下步驟：

設定打磨裝置的重力為G，對工件施加的打磨恆壓力為F；

獲取在打磨過程中氣缸軸線與水平面的實時夾角θ，計算出氣缸的實時輸出壓力f＝F-F1，其中F1為重力G在氣缸軸線方向的實時分力，F1＝G×sinθ；

控制系統根據實時輸出壓力f，對氣缸的供氣氣壓進行調節，氣缸推動打磨裝置對工件施加打磨壓力，使在打磨過程中工件受到的打磨壓力始終為F。

該打磨方法計算出在打磨過程中打磨裝置重力在氣缸軸線方向的實時分力F1，並通過控制氣缸的供氣氣壓，調節氣缸的實時輸出壓力,抵消掉不同角度打磨過程中，打磨裝置沿氣缸軸線分力的影響，使工件受到的打磨壓力恆定，保證打磨均勻性，提高打磨質量，該打磨壓力為垂直於工件打磨麵的正壓力，該打磨壓力與氣缸軸線位於同一直線上。

下面對技術方案進一步說明：

進一步的是，主控制系統包括電氣比例閥，電氣比例閥根據獲得的輸入信號對氣缸的供氣氣壓進行調節，使在打磨過程中工件受到的打磨壓力始終為F。通過電氣比例閥往常對氣缸供氣氣壓的控制，使電氣控制更智能。

進一步的是，將恆壓力F轉化為第一電信號，將重力G在氣缸軸線方向的實時分力F1轉化為第二電信號，將第一電信號和第二電信號疊加形成輸入信號。將第一電信號和第二電信號疊加作為電氣比例閥的輸入信號，完成對氣缸供氣氣壓的調節控制。

進一步的是，氣缸與機械手的末端連接，所述獲取在打磨過程中氣缸軸線與水平面的實時夾角為θ步驟具體包括以下步驟：

設定機械手末端在打磨過程中的運動軌跡、及對應在運動軌跡不同位置上氣缸軸線與水平面的夾角；

打磨時獲取機械手末端的在運動軌跡上的當前位置，並讀取對應的氣缸軸線與水平面的實時夾角為θ。

進一步的是，機械手通過驅動電機進行驅動，通過機械手末端在打磨過程的運動軌跡和對應運動軌跡不同位置上的驅動電機輸出，來設定對應在運動軌跡不同位置上氣缸軸線與水平面的夾角。

進一步的是，打磨裝置包括打磨器及將打磨器固定於氣缸活動端上的連接件。

本發明還提供一種採用上述恆力打磨方法的恆力打磨系統，包括恆力打磨裝置和控制所述恆力打磨裝置運動的電氣部分；

恆力打磨裝置包括框架、固定於框架上的氣缸、與氣缸的活動端連接的連接法蘭，連接法蘭與打磨器連接；

電氣部分包括氣源系統、與氣源系統連接的第一管路和第二管路、及設於第一管路上的電氣比例閥；

氣缸設於第一管路上，打磨器設於所述第二管路上，恆力打磨系統通過電氣比例閥對氣缸供氣氣壓進行調節。

該恆力打磨系統通過電氣比例閥對氣缸供氣氣壓進行控制，氣缸的實時輸出壓力，抵消掉不同角度打磨過程中，打磨裝置沿氣缸軸線分力的影響，使工件受到的打磨壓力恆定，保證打磨均勻性，提高打磨質量，該打磨壓力為垂直於工件打磨麵的正壓力，該打磨壓力與氣缸軸線位於同一直線上。

進一步的是，連接法蘭與氣缸採用榫卯結構進行連接，連接法蘭設有浮動連接母頭，氣缸設有與浮動連接母頭配合的浮動連接公頭。浮動連接母頭、浮動連接公頭沿軸向方向上的配合採用配作的形式，屬於零對零的間隙配合，徑向為較大間隙的配合，以避免氣缸在運動過程中沿徑向產生較大摩擦，此結構在傳遞氣缸推拉力的過程中，可以保障氣缸平穩運動，並且可有效減小結構尺寸。

進一步的是，恆力打磨裝置還包括設於框架上的機械手連接件、及連接在機械手連接件和連接法蘭之間的風型罩，氣缸和框架均位於風型罩內，機械手連接件設有第一管接頭、用於安裝導線管的第二管接頭、用於安裝氣管的第三管接頭，連接法蘭設有與第一管接頭相應設置的第四管接頭，第一管接頭、第二管接頭、第三管接頭和第四管接頭均與風型罩連通。通過管接頭，用氣管和導線管在風型罩內部實現氣路和電路的連通，避免了恆力打磨裝置氣管的外露，保護恆力打磨裝置氣路的同時，提升了裝置整體的美觀性。

進一步的是，電氣部分還包括與氣源系統出口連接的第一調壓過濾器，第一管路上依次設有第二調壓過濾器、電氣比例閥、第一油霧器、第一電磁閥和氣缸，第二管路上依次設有第二油霧器、第二電磁閥和打磨器。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

本發明計算出在打磨過程中打磨裝置重力在氣缸軸線方向的實時分力F1，並通過控制氣缸的供氣氣壓，調節氣缸的實時輸出壓力，抵消掉不同角度打磨過程中，打磨裝置沿氣缸軸線分力的影響，使工件受到的打磨壓力恆定，保證打磨均勻性，提高打磨質量，該打磨壓力為垂直於工件打磨麵的正壓力，該打磨壓力與氣缸軸線位於同一直線上。

附圖說明

圖1是本發明實施例恆力打磨裝置的結構示意圖；

圖2為圖1的A-A向截面剖視圖；

圖3為圖1的B-B向截面剖視圖；

圖4為圖1的C向視圖；

圖5是本發明實施例電氣部分的連接示意圖。

附圖標記說明：

10.恆力打磨裝置，110.機械手連接件，111.第一管接頭，112.第二管接頭，113.第三管接頭，120.框架，120.框架立柱，130.風型罩，140.連接法蘭，141.浮動連接母頭，142.第四管接頭，150.氣缸，151.氣缸固定板，152.浮動連接公頭，160.喉箍，170.導向光軸，171.軸用卡簧，180.直線軸承，190.密封圈，20.電氣部分，201.第一管路，202.第二管路，210.第一調壓過濾器，220.第二調壓過濾器，230.電氣比例閥，240.第一油霧器，250.第一電磁閥，260.第一消聲器，270.第二油霧器，280.第二電磁閥，290.第二消聲器,30.打磨裝置。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明：

如圖1至圖5所示，一種恆力打磨系統，包括恆力打磨裝置10和控制恆力打磨裝置10運動的電氣部分20；

如圖1和圖2所示，恆力打磨裝置10包括機械手連接件110、框架120、風型罩130、連接法蘭140、氣缸150和打磨裝置30。恆力打磨裝置10通過機械手連接件110與機械手末端固定連接，機械手連接件110通過框架立柱121與氣缸固定板151連接，氣缸150固定於氣缸固定板151上，連接法蘭140與氣缸150的活動端連接，風型罩130套在連接法蘭140與機械手連接件110中間，且兩端分別通過喉箍160鎖緊在連接法蘭140和機械手連接件110上。

在本實施例中，風型罩130能夠伸縮，風型罩130能夠實現伸縮的方式很多。比如，風型罩130為摺疊管狀結構；風型罩130包括了多個單層環狀單元首尾連接形成的管狀結構；風型罩130可以為彈性材料製成，從而風型罩130能夠實現伸縮。風型罩130的材料可以選用布料、塑料或者金屬材料等其他材料。

其中，如圖2所示，連接法蘭140與氣缸150採用榫卯結構進行連接，連接法蘭140設有浮動連接母頭141，氣缸150設有與浮動連接母頭151配合的浮動連接公頭152。浮動連接母頭151、浮動連接公頭152沿軸向方向上的配合採用配作的形式，屬於零對零的間隙配合，徑向為較大間隙的配合，以避免氣缸150在運動過程中沿徑向產生較大摩擦，此結構在傳遞氣缸150推拉力的過程中，可以保障氣缸150平穩運動，並且可有效減小結構尺寸。

在本實施例中，氣缸150為雙作用低摩擦氣缸，與單作用氣缸相比，雙作用氣缸結構中沒有復位彈簧，使得雙作用氣缸的輸出力控制更加精準，使用壽命更加長久。氣缸150還可以根據實際需要設置為其他形式。

打磨裝置30包括打磨器及將打磨器固定於氣缸150活動端上的連接件，該連接件包括連接法蘭140、及將打磨器固定在法蘭上的夾具，連接法蘭140與夾具通過端面連接，在保障氣密性的同時，快速便捷地完成打磨裝置30與連接法蘭140的連接。

如圖2所示，恆力打磨裝置10還包括導向光軸170、及套設於導向光軸170上的直線軸承180，直線軸承180固定在氣缸固定板151上。將導向光軸170穿入直線軸承180後，在導向光軸170的兩端安裝有軸用卡簧171，保證打磨過程中打磨裝置30與框架120的力學剛度。

如圖3和圖4所示，機械手連接件110設有第一管接頭111、用於安裝導線管的第二管接頭112、用於安裝氣管的第三管接頭113，連接法蘭140設有與第一管接頭111相應設置的第四管接頭142，第一管接頭111和第四管接頭142之間連接有氣管，第一管接頭111、第二管接頭112、第三管接頭113和第四管接頭142均與風型罩130連通。通過第一管接頭111和第四管接頭142，用氣管在風型罩130內部實現氣路連通，避免了恆力打磨裝置10氣管的外露，保護恆力打磨裝置10氣路的同時，提升了裝置整體的美觀性；氣管一端與第二管接頭112連接，導線管另一端與氣櫃連接，從而實現安裝於風型罩130與氣櫃連通，且防止粉塵通過第二管接頭112進入氣缸150的內部；且通過第三管接頭113引出風型罩130內傳感器的電線，解決了風型罩130內傳感器電線出線密封的問題，也解決呼吸孔內部吸入粉塵的問題。

如圖4所示，為了更好地防止粉塵進入風型罩130內，第一管接頭111與第四管接頭142均設有密封槽，密封槽內裝設有密封圈190。

在本實施例中，第一管接頭111和第四管接頭142為8管接頭，第二管接頭112為6管接頭，第三管接頭113為10管接頭，第一管接頭111、第二管接頭112、第三管接頭113和第四管接頭142還可以根據實際需要採用其他形式。

如圖5所示，電氣部分20包括氣源系統(附圖未標識)、與氣源系統出口連接的第一調壓過濾器210、與第一調壓過濾器210出口連接的第一管路201和第二管路202，第一管路201上依次設有第二調壓過濾器220、電氣比例閥230、第一油霧器240、第一電磁閥250和氣缸150，第一電磁閥250連接有第一消聲器260，第二管路202上依次設有第二油霧器270、第二電磁閥280和打磨器，第二電磁閥280連接有第二消聲器290。具體實施過程中，氣源系統的氣體由第一調壓過濾器210進入氣路後，分成第一管路201和第二管路202兩條氣路。在第一管路201中，氣體再次通過第二調壓過濾器220，經電氣比例閥230後，通過第一油霧器240，進入第一電磁閥250，自後到達低摩擦氣缸150。其中，根據工件對打磨正壓力的要求，通過電氣比例閥230完成對氣缸150的供氣壓調節，通過第一電磁閥250完成對氣缸150收縮的控制。在第二管路202中，氣體先通過第二油霧器270加油後，進入第二電磁閥280，最後到達打磨裝置30。其中，打磨器的開關由第二電磁閥280控制。

在本實施例中，第一電磁閥250為二位五通電磁閥，第二電磁閥280為二位三通電磁閥。第一電磁閥250和第二電磁閥280還可以根據實際需要採用其他形式。

該恆力打磨系統採用的恆力打磨方法，包括以下步驟：

S100、設定打磨裝置30的重力為G，對工件施加的打磨恆壓力為F；

S200、獲取在打磨過程中氣缸150軸線與水平面的實時夾角為θ，計算出氣缸150的實時輸出壓力f＝F-F1，其中F1為重力G在氣缸150軸線方向的實時分力，F1＝G×sinθ；

S300、控制系統根據實時輸出壓力f，對氣缸150的供氣氣壓進行調節，氣缸150推動打磨裝置30對工件施加打磨壓力，使在打磨過程中工件受到的打磨壓力始終為F。

該打磨方法計算出在打磨過程中打磨裝置30重力在氣缸150軸線方向的實時分力F1，並通過控制氣缸150的供氣氣壓，調節氣缸150的實時輸出壓力，抵消掉不同角度打磨過程中，打磨裝置30沿氣缸150軸線分力的影響，使工件受到的打磨壓力恆定，保證打磨均勻性，提高打磨質量，該打磨壓力為垂直於工件打磨麵的正壓力，該打磨壓力與氣缸150軸線位於同一直線上。

在本實施例中，如圖5所示，主控制系統包括電氣比例閥230，電氣比例閥230根據獲得的輸入信號對氣缸150的供氣氣壓進行調節，將恆壓力F轉化為第一電信號，將重力G在氣缸150軸線方向的實時分力F1轉化為第二電信號，將第一電信號和第二電信號疊加形成輸入信號，使在打磨過程中工件受到的打磨壓力始終為F。通過電氣比例閥230往常對氣缸150供氣氣壓的控制，使電氣控制更智能。

氣缸150的軸線與恆力打磨裝置10的軸線重疊，恆力打磨裝置10通過機械手連接件110與機械手的末端連接，S200步驟具體包括以下步驟：

S201、設定機械手末端在打磨過程中的運動軌跡和對應運動軌跡不同位置上的驅動電機輸出，獲取對應在運動軌跡不同位置上氣缸150軸線與水平面的夾角；

S201、打磨時獲取機械手末端的在運動軌跡上的當前位置，並讀取對應的氣缸150軸線與水平面的實時夾角為θ。

該恆力打磨方法通過與機械手的控制系統聯合，計算出機械手末端軸線與水平面的夾角，即氣缸150軸線與水平面的夾角，獲得打磨裝置30重力沿氣缸150軸線方向的分力，最後通過電氣比例閥230對重力分力進行抵消。在控制系統中，聯合計算出機械手輸出末端的角度位置，抵消掉不同角度打磨過程中，打磨裝置30重力沿氣缸150軸線分力的影響，保證了打磨裝置30對工件打磨麵正壓力的恆定，保證打磨均勻性，提高打磨質量。

以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。