塊狀石材全自動磨拋的製造方法
2023-04-30 11:46:21
塊狀石材全自動磨拋的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種塊狀石材全自動磨拋機，包括工作檯裝置、磨輪運動機構、檢測識別裝置以及控制各裝置或機構動作的控制裝置；該工作檯裝置包括用以承載石材工件的工作檯以及可以帶動工作檯移動使工件進出磨拋工作空間的傳動機構；該磨輪運動機構包括磨輪驅動機構以及可帶動磨輪驅動機構實現XYZ三維直線運動的三維運動平臺，該磨輪驅動機構包括可卡固磨輪的磨輪卡盤以及可帶動磨輪卡盤旋轉的磨輪驅動電機；該檢測識別裝置包括CCD攝像頭，該CCD攝像頭安裝在萬向節的下方，萬向節固定安裝在攝像頭支架上。本實用新型通過機器視覺對工件進行圖像採集及處理，可以實現在一次加工過程中自動完成不同形狀、不同高度、不同材質石材表面的磨拋加工。
【專利說明】塊狀石材全自動磨拋機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及石材磨削及拋光加工的【技術領域】，特別是涉及一種針對墓碑石等塊狀石材的全自動磨拋加工設備。
【背景技術】
[0002]石材製品的美觀除了造型和顏色之外，還反映在產品的光澤度上。石材製品的表面光澤度主要由磨削和拋光兩道工藝決定，是整個石材製品生產過程中消耗時間最長、力口工成本最高的工藝部分。
[0003]建築上常用的板狀和條狀石材製品，如地磚、牆磚及線條等，均屬於系列化規格化產品，而且生產批量較大，基本採用全自動連續石材磨機和定厚拋光機進行加工，實現了規格化板材或線條的流水線生產。針對塊狀石材製品，如墓碑石等高檔次工藝石材，一般都是按照客戶的需求進行定製，大都屬於單件或小批量生產，很難形成流水線式的作業；同時，其對表面光澤度的要求通常高於90度，而且需要對至少五個表面進行磨拋加工。目前國內對於這類異型石材製品的表面磨拋仍以手工為主，採用搖臂式手扶磨機等設備進行加工，工作效率低、勞動強度大，磨拋壓力難於控制，容易產生磨拋不均勻，表面加工精度、平整度差，嚴重影響石材製品的質量。
[0004]近年來，為適應中小石材加工企業的需求，國內外石材機械企業相繼開發出橋式單頭磨機、橋式多頭磨機、全自動門型研磨機等自動化加工設備，一定程度上減輕了工作的勞動強度，提高了工作效率。但是仍然存在以下不足:需要人工進行數控編程；一次加工過程中只能完成單件石材、或多件材質及規格相同的石材的磨拋加工，因此效率較低、成本高、難以形成批量。目前國內還沒有專為塊狀異型石材多規格、多工件自動化磨拋加工的設備，也未見相關專利產品的報導。
實用新型內容
[0005]本實用新型所要解決的技術問題在於提供一種通過機器視覺對工件進行圖像採集及處理，實現在一次加工過程中自動完成不同形狀、不同高度、不同材質石材表面的磨拋加工。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型的技術解決方案是:
[0007]—種塊狀石材全自動磨拋機，包括工作檯裝置、磨輪運動機構、檢測識別裝置以及控制各裝置或機構動作的控制裝置；該工作檯裝置包括用以承載石材工件的工作檯以及可以帶動工作檯移動使工件進出磨拋工作空間的傳動機構；該磨輪運動機構包括磨輪驅動機構以及可帶動磨輪驅動機構實現XYZ三維直線運動的三維運動平臺，該磨輪驅動機構包括可卡固磨輪的磨輪卡盤以及可帶動磨輪卡盤旋轉的磨輪驅動電機；該檢測識別裝置包括CCD攝像頭，該CCD攝像頭安裝在萬向節的下方，萬向節固定安裝在攝像頭支架上。
[0008]所述的檢測識別裝置安裝在所述三維運動平臺上。
[0009]所述的檢測識別裝置採用雙目CXD攝像頭。[0010]進一步包括刀庫，該刀庫設置在所述工作檯的一端，其包括刀架，該刀架上固定安裝了數個用以固定磨輪的磨輪夾具。
[0011]所述的工作檯上劃分有用以放置不同工件的多個工作區域。
[0012]所述的傳動機構包括電機、受電機驅動的滾珠絲槓以及與滾珠絲槓嚙合的螺母，該螺母固定在所述的工作檯下方；該傳動機構還包括導軌以及可以在該導軌上移動的移動結構，該移動結構固定所述工作檯的下方。
[0013]所述的移動結構為安裝在工作檯下方的滾輪，該滾輪滾動在所述的導軌上。
[0014]所述的三維運動平臺包括兩個分別設置在所述工作檯兩側的X軸運動平臺、橫跨在兩個X軸運動平臺之間的Y軸運動平臺以及設置在該Y軸運動平臺上的Z軸運動平臺；該兩個X軸運動平臺分別包括X軸伺服電機、X軸滾珠絲槓、X軸滑塊以及X軸導軌，且兩個X軸伺服電機由一對具有同步功能的驅動器驅動；該Y軸運動平臺包括Y軸伺服電機、Y軸滾珠絲槓、Y軸滑塊、Y軸導軌以及兩端分別安裝在X軸運動平臺兩側的X軸滑塊上的橫梁；該Z軸運動平臺包括Z軸伺服電機、Z軸滾珠絲槓、Z軸滑塊以及Z軸導軌；所述的磨輪驅動機構固定安裝在該Z軸滑塊上。
[0015]採用上述方案後，本實用新型具有的優點與效果如下:
[0016]1、本實用新型通過設置檢測識別裝置，採用機器視覺技術和自動圖形編程技術相結合，由CXD攝像頭採集圖像，經過計算處理後生成工件的圖形文件，控制裝置再根據圖形文件及設定的加工工藝與相關參數，實現自動圖形化數控編程，省去了大量的手工編程時間，效率大幅提高，並降低了對工人操作技能的要求。
[0017]2、本實用新型可以通過在工作檯上劃分多個區域，並配合CXD攝像頭，可以實現多個具有不同高度、不同形狀、不同材質工件的同時加工，克服了現有自動化磨拋加工設備只能實現單工件或是多個相同材質及規格工件的一次連續加工，非常適合碑石等高檔次塊狀石材的加工。
[0018]3、本實用新型的所有直線坐標軸的進給運動均可以採用絲槓螺母副傳動方式，具有更高的精度。其中，橫梁X方向的進給可以採用雙邊同步驅動技術，避免了單邊驅動時產生的偏轉扭矩造成的一邊驅動落後或振動的問題，比傳統石材加工設備採用的齒輪齒條副具有更高的進給精度和進給速度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的總體結構示意圖；
[0020]圖2是本實用新型的主視圖；
[0021]圖3是本實用新型所述工作檯裝置的結構示意圖；
[0022]圖4是本實用新型所述磨輪運動機構的結構示意圖；
[0023]圖5是本實用新型所述檢測識別裝置的結構示意圖；
[0024]圖6是本實用新型所述刀庫的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳述。
[0026]本實用新型所揭示的是一種塊狀石材全自動磨拋機，如圖1及圖2所示，為本實用新型的較佳實施例。所述全自動磨拋機包括工作檯裝置1、磨輪運動機構2、檢測識別裝置3以及控制裝置4，還可以進一步包括刀庫5。其中:
[0027]所述的工作檯裝置I包括用以承載石材工件6的工作檯11以及可以帶動工作檯11移動使工件進出磨拋工作空間的傳動機構12。優選地，所述工作檯11上可以劃分出多個工作區域，本實施例劃分有四個工作區域，每個工作區域可以放置不同的工件6，劃分區域的目的是為了便於區別不同種類的石材，而且在安放工件時應按照不同的區域分別安放，不能用石材工件壓住區域分割線。所述的傳動機構12用以帶動工作檯11移動，使工作檯11上的工件6可以移入工作空間進行磨拋加工，或者移出工作空間進行更換工件或者翻轉工件以進行下個面的加工。該傳動機構12可以採用多種結構形式，同時配合圖3所示，本實施例所述的傳動機構12包括電機121、受電機121驅動的滾珠絲槓122以及與滾珠絲槓122嚙合的螺母123，該螺母123則固定在所述的工作檯11下方。所述的傳動機構12還包括導軌124以及可以在該導軌124上移動的移動結構，該移動結構則固定所述工作檯11下方。由於工作檯11以及放置在工作檯上的工件重量較重，為了方便工作檯11的移動，所述的移動結構可以為安裝在工作檯11下方的滾輪125，該滾輪125滾動在所述的導軌124上。上述傳動機構12，通過電機121的正反轉，就可以實現工作檯11的進出動作。
[0028]所述的磨輪運動機構2包括磨輪驅動機構21以及可帶動磨輪驅動機構21實現XYZ三維直線運動的三維運動平臺。該磨輪驅動機構21包括可卡固磨輪7的磨輪卡盤211以及可帶動磨輪卡盤211旋轉的磨輪驅動電機212，通過該磨輪驅動電機212可帶動磨輪7旋轉以實現對工件的磨削加工。XYZ三維運動平臺是現有常見機構，用以實現在XYZ三維空間內的直線運動，本實用新型所述的三維運動平臺可以採用現有機構。為了實現平穩運行以及提高進給精度，本實用新型所述的三維運動平臺可以採用橋式結構以及絲槓螺母副傳動方式。具體結構同時配合圖4所示，所述的三維運動平臺包括兩個分別設置在所述工作檯11兩側的X軸運動平臺22、橫跨在兩個X軸運動平臺22之間的Y軸運動平臺23以及設置在該Y軸運動平臺23上的Z軸運動平臺24。所述的兩個X軸運動平臺22分別包括X軸伺服電機221、X軸滾珠絲槓222、X軸滑塊223以及X軸導軌224，X方向由雙邊同步X軸伺服電機211轉動，帶動X軸滾珠絲槓222，使X軸滑塊223沿著X軸導軌224完成磨拋運動的X向的進給，而兩側的X軸伺服電機221由一對具有同步功能的驅動器驅動實現雙邊的同步驅動，使兩邊的運動保持高度的一致性。所述的Y軸運動平臺23包括Y軸伺服電機231、Y軸滾珠絲槓232、Y軸滑塊233、Y軸導軌234以及兩端分別安裝在X軸運動平臺22兩側的X軸滑塊224上的橫梁235，Y方向由Y軸伺服電機231轉動，帶動Y軸滾珠絲槓232，沿著Y軸導軌234完成Y軸滑塊233的Y向運動。所述的Z軸運動平臺24包括Z軸伺服電機241、Z軸滾珠絲槓242、Z軸滑塊243以及Z軸導軌244，Z方向為由Z軸伺服電機241，帶動Z軸滾珠絲槓242沿著Z軸導軌244完成Z向滑塊243的Z向運動，所述的磨輪驅動機構21固定安裝在該Z軸滑塊243上，進而實現所述磨輪驅動機構21和在用磨輪7的Z向運動。
[0029]所述的檢測識別裝置3用於採集工作空間內的工件6的圖像，並傳輸給所述的控制裝置4。同時配合圖5所示，所述的檢測識別裝置3包括CXD攝像頭31，該CXD攝像頭31安裝在萬向節32下方，萬向節32固定安裝在攝像頭支架33上。這樣萬向節32可以讓CXD攝像頭31實現大角度的調整，可以使得攝像頭的可視範圍變大，更好的俯視整個加工工作空間，採集更全面的圖像。如果需要，所述的檢測識別裝置3可以安裝在所述三維運動平臺上(本實施例是安裝在所述橫梁235上)，這樣可以在三維運動平臺的帶動下進行移動檢測工作空間。此外，本實用新型可以採用雙目CXD攝像頭31，這樣不但可以檢測石材工件的形狀輪廓，還可以對石材工件的高度進行檢測識別，從而可以做到不同形狀、不同高度石材的同時檢測及同時加工。
[0030]所述的刀庫5用於安放各個類型的磨輪，包括待用磨輪或者已用磨輪。同時配合圖6所示，所述的刀庫5設置在所述工作檯11的一端，其包括刀架51，該刀架51上固定安裝了數個磨輪夾具52，每個磨輪夾具52可以固定一個磨輪7。而每個磨輪夾具52可以設置相應的編號，每個編號對應同一類型的待用磨輪，並且可以將磨輪的XYZ三維的空間位置數據、磨輪的類型以及型號等數據都對應於相應的編號，並預先輸入到控制裝置中，為自動換刀編程提供磨輪的數位化參數。
[0031]所述的控制裝置4用以控制各裝置或機構動作。
[0032]本實用新型的工作原理為:首先將工作檯11移出工作空間達到裝卸工位，在裝卸工位將石材工件6安裝在工作檯11上，再由工作檯11帶動了石材工件6進入到工作空間的磨拋工位；然後由檢測識別裝置3獲取整個工作檯11範圍內石材工件6的圖像信息，並傳輸給控制裝置4，通過控制裝置4的計算處理得到工件6的分布及其外形，並輸出相應的圖形文件；根據圖形文件以及設定的各個工件的材質等參數，由控制裝置4自動生成數控加工程序；最後，所述的磨輪運動機構2各個進給軸及主軸按照數控加工程序規劃的軌跡動作，按順序逐個完成每一件石材工件加工表面的一道工序的磨拋加工；一道工序加工完成後，自動更換磨拋刀具，再進行下一道磨拋工序的加工；完成一個面的所有加工之後，工作檯11移動至裝卸工位，人工或機械翻轉工件6，然後返回磨拋工位，再循環上述加工過程，直到加工完所有需要加工的表面為止。另外，加工過程中，控制裝置可以針對磨輪損耗進行在線檢測和自動補償，以保證石材表面的磨拋加工質量。
[0033]以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，並非用來限定本實用新型實施的範圍。故但凡依本實用新型的權利要求和說明書所做的變化或修飾，皆應屬於本實用新型專利涵蓋的範圍之內。
【權利要求】
1.一種塊狀石材全自動磨拋機，其特徵在於:包括工作檯裝置、磨輪運動機構、檢測識別裝置以及控制各裝置或機構動作的控制裝置；該工作檯裝置包括用以承載石材工件的工作檯以及可以帶動工作檯移動使工件進出磨拋工作空間的傳動機構；該磨輪運動機構包括磨輪驅動機構以及可帶動磨輪驅動機構實現XYZ三維直線運動的三維運動平臺，該磨輪驅動機構包括可卡固磨輪的磨輪卡盤以及可帶動磨輪卡盤旋轉的磨輪驅動電機；該檢測識別裝置包括CCD攝像頭，該CCD攝像頭安裝在萬向節的下方，萬向節固定安裝在攝像頭支架上。
2.根據權利要求1所述的塊狀石材全自動磨拋機，其特徵在於:所述的檢測識別裝置安裝在所述三維運動平臺上。
3.根據權利要求1或2所述的塊狀石材全自動磨拋機，其特徵在於:所述的檢測識別裝置採用雙目C⑶攝像頭。
4.根據權利要求3所述的塊狀石材全自動磨拋機，其特徵在於:進一步包括刀庫，該刀庫設置在所述工作檯的一端，其包括刀架，該刀架上固定安裝了數個用以固定磨輪的磨輪夾具。
5.根據權利要求4所述的塊狀石材全自動磨拋機，其特徵在於:所述的工作檯上劃分有用以放置不同工件的多個工作區域。
6.根據權利要求4所述的塊狀石材全自動磨拋機，其特徵在於:所述的傳動機構包括電機、受電機驅動的滾珠絲槓以及與滾珠絲槓嚙合的螺母，該螺母固定在所述的工作檯下方；該傳動機構還包括導軌以及可以在該導軌上移動的移動結構，該移動結構固定所述工作檯的下方。
7.根據權利要求6所述的塊狀石材全自動磨拋機，其特徵在於:所述的移動結構為安裝在工作檯下方的滾輪，該滾輪滾動在所述的導軌上。
8.根據權利要求4-7之一所述的塊狀石材全自動磨拋機，其特徵在於:所述的三維運動平臺包括兩個分別設置在所述工作檯兩側的X軸運動平臺、橫跨在兩個X軸運動平臺之間的Y軸運動平臺以及設置在該Y軸運動平臺上的Z軸運動平臺；該兩個X軸運動平臺分別包括X軸伺服電機、X軸滾珠絲槓、X軸滑塊以及X軸導軌，且兩個X軸伺服電機由一對具有同步功能的驅動器驅動；該Y軸運動平臺包括Y軸伺服電機、Y軸滾珠絲槓、Y軸滑塊、Y軸導軌以及兩端分別安裝在X軸運動平臺兩側的X軸滑塊上的橫梁；該Z軸運動平臺包括Z軸伺服電機、Z軸滾珠絲槓、Z軸滑塊以及Z軸導軌；所述的磨輪驅動機構固定安裝在該Z軸滑塊上。
【文檔編號】B24B7/22GK203804708SQ201420061641
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年2月11日 優先權日:2014年2月11日
【發明者】常雪峰, 羅善明, 謝丹, 丁煥琪 申請人:廈門理工學院