CN102145473A - 一种控制布抛机恒定抛光力的方法及其设备 - Google Patents

一种控制布抛机恒定抛光力的方法及其设备 Download PDF

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一种控制布抛机恒定抛光力的方法,包括控制系统设定控制参数、通过变频器得到驱动电机工作电流、通过伺服电机得到布抛轮工作半径,分析并控制驱动器使伺服电机带动连接有布抛轮的机体沿布抛轮径向水平前后移动。还提供了一种可保持抛光力恒定的布抛机,包括连接有底座的机体、设于机体上的布抛轮、与布抛轮连接带动布抛轮转动的驱动电机、设于底座上与机体连接且带动机体沿布抛轮径向水平前后移动的伺服电机;所述驱动电机连接一控制该驱动电机的变频器,所述伺服电机连接一控制该伺服电机的驱动器,所述变频器及驱动器均与一PLC控制系统连接。该布抛机可保持抛光力恒定,使产品表面抛光更加可靠,设计科学,构思先进。

Description

一种控制布抛机恒定抛光力的方法及其设备
技术领域
[0001] 本发明涉及抛光领域,更具体地说是涉及一种控制布抛机恒定抛光力的方法及其 设备。
背景技术
[0002] 目前布抛机的布抛轮的材料为布,较为柔软,抛光产品与布抛轮相互间的接触力 度很难把握,常常会因为抛光产品与布抛轮之间接压位置不对而导致抛光效果不好,对布 抛工艺来说,要求抛光的准确度较高,抛光产品与布抛轮间的接触稍微控制不好,就会造成 抛光产品表面抛光不均勻,同时随着布抛轮使用时间越来越长,其表面由于抛光而使得抛 光轮的半径逐渐减小,当抛光产品位置固定时,随着抛光轮使用时间的长短不同,抛光轮的 半径不同而导致抛光产品的抛光效果不同,不利于标准化生产,同时如果用于加工的抛光 产品外轮廓是不规则的,采用简单的机械设备完成抛光产品的位移是困难的,因此一种可 以维持抛光力恒定的布抛机显得特别重要。
发明内容
[0003] 本发明提供的一种控制布抛机恒定抛光力的方法及其设备,其目的在于克服现 有的布抛机无法始终保持抛光力恒定,而导致抛光效果不好的缺点,彻底解决抛光产品布 抛难题。
[0004] 本发明提供的技术方案如下:
一种控制布抛机恒定抛光力的方法,包括以下步骤:
a、控制系统设定控制参数,启动驱动电机,使布抛轮转动;
b、将抛光产品接压在布抛轮的圆周进行表面抛光,并保持;
C、控制系统通过变频器得到布抛轮驱动电机实时工作电流、通过伺服电机得到布抛轮 实时工作半径;
d、控制系统根据上述得到的实时工作电流、实时工作半径,得出布抛轮实时抛光力,当 实时抛光力大于设定抛光力时,控制系统发出信号,使驱动器驱动伺服电机带动连接有布 抛轮的机体沿布抛轮径向水平向后移动;当实时抛光力小于设定抛光力时,控制系统发出 信号,使驱动器驱动伺服电机带动连接有布抛轮的机体沿布抛轮径向水平向前移动;
e、将抛光产品改变方向,重复步骤b到d的工序,直至整个抛光完成。
[0005] 所述控制系统为PLC控制系统,上述步骤b中抛光产品通过一可使抛光产品保持 六个自由度的机器人夹持,该机器人与上述控制系统连接。
[0006] 步骤c中伺服电机连接一减速器,并通过一丝杆带动机体沿布抛轮径向水平前后 移动。
[0007] —种可保持抛光力恒定的布抛机,包括连接有底座的机体、设于机体上的布抛轮、 与布抛轮连接带动布抛轮转动的驱动电机、设于底座上与机体连接且带动机体沿布抛轮径 向水平前后移动的伺服电机;所述驱动电机连接一控制该驱动电机的变频器,所述伺服电机连接一控制该伺服电机的驱动器,所述变频器及驱动器均与一 PLC控制系统连接。
[0008] 还包括一夹持抛光产品使抛光产品保持六个自由度的机器人,该机器人与上述 PLC控制系统连接。
[0009] 所述机体顶端设有一通过气缸推动可向抛光轮自动加蜡的加蜡装置。
[0010] 所述伺服电机连接一减速器,该减速器通过一丝杆与机体底部连接。
[0011] 所述底座与机体间通过线性导轨连接。
[0012] 所述底座上设有两条平行轨道,所述机体底部设有与上述轨道相适配的滑部。
[0013] 所述丝杆表面具有螺纹,所述机体底部设有与上述丝杆表面螺纹相适配的螺母。
[0014] 通过上述对本发明的描述可知,和现有的技术相比,本发明的优点在于:
1、变频器、驱动器、机器人和PLC控制系统通过总线连接,PLC与机器人控制系统的实 时通讯实现了抛光产品在不同空间位置(即:不同加工面)的抛光力控制,PLC控制系统通过 总线得到机器人的抛光力大小的需求,并通过变频器得到布抛轮驱动电机实时工作电流、 通过伺服电机得到布抛轮实时工作半径,进而得到布抛轮实时抛光力,控制系统分析实时 抛光力,并控制驱动器,使伺服电机带动机体沿布抛轮径向水平前后移动,改变布抛轮与抛 光产品间的距离,进而实现抛光力恒定,该抛光机构思新颖、结构简单,同时可使抛光产品 表面抛光更加均勻;
2、该布抛机改变了以往布抛机随着使用时间越来越长而使得布抛轮半径减小导致抛 光效果差的缺点,在抛光位置固定的情况下,通过自动调整布抛轮与抛光产品的相对位置 使抛光力恒定,将抛光产品抛光均勻,便于标准化生产;
3、由于该布抛机还包括一夹持抛光产品使其保持六个自由度的机器人,该机器人可使 抛光产品保持六个自由度,因此可将抛光产品各个面都抛光均勻,方便实用;
4、随着工业上对抛光要求的不断提高,该布抛机的使用将越来越多,应用前景广阔。
附图说明
[0015] 图1是布抛机主视图。
[0016] 图2是布抛机的左视图。
[0017] 图3是布抛机的右视图。
[0018] 图4是布抛机的后视图。
[0019] 图5是机体、底座、减速器的部分连接结构示意图。
[0020] 图6是布抛机的结构框图。
具体实施方式
[0021] 一种控制布抛机恒定抛光力的方法,包括以下步骤:
a、PLC控制系统设定控制参数,启动驱动电机,使布抛轮转动;
b、机器人夹持抛光产品接压在布抛轮的圆周进行抛光,并保持;
c、PLC控制系统通过变频器得到布抛轮驱动电机实时工作电流、通过伺服电机得到布 抛轮实时工作半径;
d、PLC控制系统根据上述得到的实时工作电流、实时工作半径,得出布抛轮实时抛光力 的大小,当实时抛光力大于设定抛光力的大小时,PLC控制系统发出信号,使驱动器驱动伺服电机带动连接有布抛轮的机体沿布抛轮径向水平向后移动;当实时抛光力小于设定抛光 力时,PLC控制系统发出信号,使驱动器驱动伺服电机带动连接有布抛轮的机体沿布抛轮径 向水平向前移动;
e、将抛光产品改变方向,重复步骤b到d的工序,直至整个抛光完成。
[0022] 参考图1、图2、图3、图4、图5、图6。一种可保持抛光力恒定的布抛机,包括连接 有底座1的机体2、设于机体2上的布抛轮3、与布抛轮3连接带动布抛轮3转动的驱动电 机4、设于底座1上的伺服电机5,伺服电机5连接一减速器51,该减速器51连接一表面具 有螺纹的丝杆511,机体2底部设有与丝杆511的螺纹相适配的螺母21,通过丝杠511与螺 母21的相配合,机体2可前后移动;底座1上设有两条平行轨道11、12,机体2底部设有与 轨道11相适配的滑部22、23,与轨道12相适配的滑部24、25。驱动电机4连接一可控制驱 动电机4的变频器6,伺服电机5连接一可控制伺服电机5的驱动器7,变频器6及驱动器7 均通过一 PLC控制系统8控制,该布抛机还包括一夹持抛光产品使其保持六个自由度的机 器人(图中未示出)。该机器人与PLC控制系统8连接,机体2顶端设有一可向抛光轮3自 动打蜡的打蜡装置9,该打蜡装置9通过气缸91推动控制。
[0023] 上述变频器6、驱动器7、工业机器人和PLC控制系统8通过总线连接,PLC控制系 统8与机器人控制系统实时通讯,实现了抛光产品在不同空间位置(即:不同加工面)的抛 光力的控制。
[0024] 上述布抛机的工作过程如下:在PLC控制系统8或者机器人控制系统中输入控制 参数的大小,机器人将抛光产品与布抛轮3接压并保持,PLC控制系统8通过变频器6检测 布抛轮3的驱动电机4的实时工作电流、通过伺服电机5得到布抛轮3实时工作半径,进而 得到布抛轮3的实时抛光力,PLC控制系统8分析实时抛光力,当布抛轮3的实时抛光力大 于设定抛光力时,PLC控制系统8发出信号,使驱动器7驱动伺服电机5,并通过减速器51、 丝杆511、螺母21的相互配合带动连接有布抛轮3的机体2沿布抛轮3径向水平向后移动; 当布抛轮3的实时抛光力小于设定抛光力时,PLC控制系统8发出信号,使驱动器7驱动伺 服电机5,并通过减速器51、丝杆511、螺母21的相互配合带动连接有布抛轮3的机体2沿 布抛轮3径向水平向前移动,当布抛轮3的实时抛光力等于设定抛光力时,保持不变;通过 改变布抛轮3与抛光产品的相对位置,进而使布抛轮3与抛光产品间的抛光力保持恒定,同 时机体2顶端的打蜡装置9可定时通过气缸91推动,向抛光轮3自动加蜡。因此该布抛机 可根据实际抛光需要准确控制抛光力的大小,可以更好地将抛光产品表面抛光均勻,改变 了以往布抛机随着使用时间而使得布抛轮半径减小导致抛光效果差的缺点,便于标准化生 产。
[0025] 上述实施例中的驱动电机4不仅可以设于机体2外,还可以设于机体2中,使布抛 机的外观看上去更加美观。
[0026] 上述布抛机保持抛光力恒定的原理介绍如下:
Fk :在磨抛交点上沿着抛光轮法线方向的压力;Ft :在磨抛交点上沿着抛光切线方向
的抛光力;N :布抛轮的角速度;ν :磨抛交点上线速度;T :磨抛转矩,抛光力Ft与磨抛切点 到布轮圆心的距离r的乘积。
[0027] 改变磨抛点的位置,即改变布轮中心与抛光产品的相对位置,这种在法向上的微小位置变化,将使正压力Fn发生大幅度的变化,因此为了获得质量均勻的抛光自由表面,
在控制切向运动速度ν恒定的同时,必须对抛光法向力1^进行控制,以尽量保证抛光力Ft 的恒定。
[0028] 力矩是等于力与作用半径的乘积,即:T= Ft
设在最大布轮半径(半径是r·)处读取一个值作为最大抛光力是Ftmax,按照上式最
大抛光力是:
Figure CN102145473AD00061
同样,在任意半径位置的抛光力是:Ft=T/r (2)
因为布轮电机是异步电动机,其转矩T是磁通Φ与转子流通电流I之间相互作用而产 生的,即:
Figure CN102145473AD00062
式(2)除以式(1)可以改写为:
Figure CN102145473AD00063
同时布轮电机是由变频器在额定频率下进行调速,而这种调速方式是通过保持电压与 频率的比值为恒定实现调速的,即:恒磁通的变频调速方式。因此,上式的Φ=Φ·,式子转 化为:
Figure CN102145473AD00064
k·是在最大半径点r·处通过最大冲击力点检测得到的,即k·是已知的,为 此,控制系统只要通过变频器检测布轮电机的电流I并实时通过伺服电机的位置得到半
径r,保证^为恒定,即达到了保持夂的恒定。
[0029] 因此通过人机界面将百分值输入布抛机(该值的编码设定在机器人的对应坐标位 置,由机器人调用对应的抛光力),当布抛轮的驱动电机的工作电流发生改变时,依靠控制 伺服电机来调节半径值,从而达到系统控制的目的。
[0030] 上述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的设计构思并不局限于此,凡利用此 构思对本发明进行非实质性的改动,均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1. 一种控制布抛机恒定抛光力的方法,其特征在于:包括以下步骤:a、控制系统设定控制参数,启动驱动电机,使布抛轮转动;b、将抛光产品接压在布抛轮的圆周进行表面抛光,并保持;C、控制系统通过变频器得到布抛轮驱动电机实时工作电流、通过伺服电机得到布抛轮 实时工作半径;d、控制系统根据上述得到的实时工作电流、实时工作半径,得出布抛轮实时抛光力,当 实时抛光力大于设定抛光力时,控制系统发出信号,使驱动器驱动伺服电机带动连接有布 抛轮的机体沿布抛轮径向水平向后移动;当实时抛光力小于设定抛光力时,控制系统发出 信号,使驱动器驱动伺服电机带动连接有布抛轮的机体沿布抛轮径向水平向前移动;e、将抛光产品改变方向,重复步骤b到d的工序,直至整个抛光完成。
2.根据权利要求1所述的一种可保持布抛机抛光力恒定的控制方法,其特征在于:所 述控制系统为PLC控制系统,上述步骤b中抛光产品通过一可使抛光产品保持六个自由度 的机器人夹持,该机器人与上述控制系统连接。
3.根据权利要求1所述的一种可保持布抛机抛光力恒定的控制方法,其特征在于:步 骤c中伺服电机连接一减速器,并通过一丝杆带动机体沿布抛轮径向水平前后移动。
4. 一种可保持抛光力恒定的布抛机,其特征在于:包括连接有底座的机体、设于机体 上的布抛轮、与布抛轮连接带动布抛轮转动的驱动电机、设于底座上与机体连接且带动机 体沿布抛轮径向水平前后移动的伺服电机;所述驱动电机连接一控制该驱动电机的变频 器,所述伺服电机连接一控制该伺服电机的驱动器,所述变频器及驱动器均与一 PLC控制 系统连接。
5.根据权利要求4所述的一种可保持抛光力恒定的布抛机,其特征在于:还包括一夹 持抛光产品使抛光产品保持六个自由度的机器人,该机器人与上述PLC控制系统连接。
6.根据权利要求4或5所述的一种可保持抛光力恒定的布抛机,其特征在于:所述机 体顶端设有一通过气缸推动可向抛光轮自动加蜡的加蜡装置。
7.根据权利要求4所述的一种可保持抛光力恒定的布抛机,其特征在于:所述伺服电 机连接一减速器,该减速器通过一丝杆与机体底部连接。
8.根据权利要求4或7所述的一种可保持抛光力恒定的布抛机,其特征在于:所述底 座与机体间通过线性导轨连接。
9.根据权利要求8所述的一种可保持抛光力恒定的布抛机,其特征在于:所述底座上 设有两条平行轨道,所述机体底部设有与上述轨道相适配的滑部。
10.根据权利要求7所述的一种可保持抛光力恒定的布抛机,其特征在于:所述丝杆表 面具有螺纹,所述机体底部设有与上述丝杆表面螺纹相适配的螺母。
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