CN102729162A - 全自动软固结磨粒气压砂轮制备装置 - Google Patents
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Abstract
全自动化控制的软固结磨粒气压砂轮制备装置，包括用于放置气压砂轮支架的磨粒固化平台，由四角支架支撑，在平台中间安装滚筒，各滚筒间通过环形胶带构成一个滚动机构，并由第一伺服电机控制其转动；平台左右两侧有支架，所述的支架的内侧装有导轨，所述的两侧导轨之间装有连杆，所述的连杆在所述的导轨内的上下运动受第二伺服电机驱动；所述的连杆上设有横向导轨；涂胶装置和喷砂装置均设置于连接架上的半环形导轨上，第四伺服电机驱动所述的涂胶装置和喷砂装置在所述的半环形导轨上移动，所述的连接架设置于所述的横向导轨上，第三伺服电机驱动所述的连接架横向移动；涂胶装置具有第一电磁阀和液压元件；喷砂装置具有第二电磁阀和气动元件。
Description
技术领域
本发明涉及软固结磨粒气压砂轮精密加工领域。
背景技术
软固结磨粒气压砂轮，指的是一个由橡胶基体构成的空心半球，并在其表面通过高分子粘结剂软固结一层有一定厚度磨粒(可以克服现有气囊抛光中采用游离磨粒切削能力较弱的缺点)，其表面的柔性可以通过空心半球内部气压在线控制，并可方便地与机器人配合使用。在面向高硬度自由曲面光整过程中，软固结磨粒气压砂轮以其高效的切削效果和良好的自适应特性，正被广泛应用于各类模具表面光整技术中。
但目前针对软固结磨粒气压砂轮的制备缺乏有效手段，其中存在的问题尚无深入的研究。难点1，在半球形砂轮表面难以形成一层粘结剂薄层，其区域厚度不一容易造成磨粒固结效果不理想；难点2，对半球形表面难以进行磨粒均匀固化，即便在粘结剂层处于理想的环境下，也会造成磨粒密度不均的情况，从而影响切削力的控制，破坏加工表面面型精度；难点3，现有的制备方案，主要都采用手动的制备方式，容易造成生产效率低，合格率低，手动操作误差较大等问题。综上所述，鉴于软固结磨粒气压砂轮在抛光过程中扮演的重要角色，为了保证其砂轮制备质量和提高制备效率，设计和开发全自动软固结磨粒气压砂轮的制备装置是一项有意义和深度的工作。
发明内容
本发明要解决现有技术无法在半球形或者球冠形气压砂轮表面通过高聚物粘结剂固结一层厚度均匀、粘结性能稳定的磨粒群、效率低、差异大的缺陷，提供一种能够通过计算机实现全自动化控制的软固结磨粒气压砂轮制备装置。
全自动化控制的软固结磨粒气压砂轮制备装置，包括用于放置气压砂轮支架的磨粒固化平台，其特征在于：所述的磨粒固化平台的底部由四角支架支撑，在所述的磨粒固化平台中间安装滚筒，各滚筒间通过环形胶带构成一个滚动机构，并由第一伺服电机控制其转动；
所述的磨粒固化平台左右两侧有支架，所述的支架的内侧装有导轨，所述的两侧导轨之间装有连杆，所述的连杆在所述的导轨内的上下运动受第二伺服电机驱动；所述的连杆上设有横向导轨；涂胶装置和喷砂装置均设置于连接架上的半环形导轨上，第四伺服电机驱动所述的涂胶装置和喷砂装置在所述的半环形导轨上移动，所述的连接架设置于所述的横向导轨上，第三伺服电机驱动所述的连接架横向移动；
所述的涂胶装置具有控制涂胶过程的第一电磁阀和液压元件；所述的喷砂装置具有控制喷砂过程的第二电磁阀和气动元件；
所述的第一电磁阀和液压元件、第二电磁阀和气动元件、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机均受控于计算机。
本发明通过计算机实现对整个磨粒固结过程控制，其中包括人机交互界面使得操作人员可对计算机进行编程，从而控制软固结气压砂轮每一个制备过程的实现。计算机通过一块电机驱动系统控制四个伺服电机，从而实现对气压砂轮在涂胶或喷砂过程中的位置控制。除此之外计算机通过电磁阀配合液压元件控制涂胶装置的运行，实现流量可调和均匀出胶。通过电磁阀配合气动元件控制喷砂装置的运行，将磨粒与空气的混合物等量匀速喷出，实现在砂轮表面的磨粒固结。
由于气压砂轮具有半球形的外表，为了能使其表面均匀的粘附一层磨粒层，这里设计了一个连接架，一方面通过连接架使得涂胶喷砂装置能够依据连杆实现左右运动，而另一方面在连接架内侧设计了半环形轨道，通过第四伺服电机控制使得喷砂涂胶装置能够在气压砂轮表面拥有圆弧形运动轨迹。
所述涂胶装置主要用于涂覆液态可流动性胶体，其涂胶喷头口径可根据砂轮大小而定，在加工过程中应尽量使其保持在同一平面上运动。胶筒固定在连接架上，可通过旋转调整姿势。导管将外部粘结剂输入至胶筒当中，并配合电磁阀和液压元件控制涂胶过程进行。
所述喷砂装置同样被固定在连接架上，也可做旋转运动，内部主要为磨粒与空气的混合物，由外部导管输入，通过气缸提供气压，其植砂喷头置于砂轮上方，通过旋转和移动，可对球面任一位置进行喷砂。计算机通过电磁阀和气动元件控制喷砂过程。
根据设计需求以及砂轮尺寸大小，操作人员通过人机交互界面，将自动运行程序导入计算机当中。将气压砂轮安装在支架上，要求半球形弹性砂轮表面无挤压褶皱，并通过夹板将支架固定在环形胶带上，这一过程将准确地限定气压砂轮在计算机中的位置数据。
将液态粘结剂装入胶筒，打开喷头盖，通过手动操作观察喷头是否通畅，若存在闭塞则需要疏通。将磨粒装入喷砂装置，检查是否漏气，打开盖头通过手动操作观察气固混合物出口时的速率与磨粒喷射量，并将其调整至设计需求标准。
通过手动操作，通过滚轮电机调整砂轮支架至初始位置，将涂胶装置调整至左上第一个砂轮的最左上方，建立系统的工作坐标系。并将砂轮支架的固定间距、高度等位置数据输入计算机当中。并将喷头调整至恰当位置准备加工。
当数据输入就绪时，启动程序，涂胶喷头首先通过连杆移至砂轮上方，系统控制电磁阀控制涂胶喷头出胶，通过旋转移动电机与上下移动电机的配合，涂胶喷头在砂轮表面做弧形轨迹。由于液态粘结剂在砂轮表面具有流动性，所以需要将砂轮涂胶的过程分区域和分阶段来实现。当区域一涂胶完毕后，通过滚轮电机将喷头移至区域二，并由计算机控制涂胶动作。当一个砂轮涂胶过程完毕后，再将涂胶喷头移至下一个砂轮表面，进行下一个涂胶过程，直至所有气压砂轮都已涂胶完毕。
进行喷砂过程。在先前的涂胶过程中，由于砂轮各个点的位置数据都已存储完毕，而植砂喷头与涂胶喷头保持相对位置不变，因此其轨迹设计可参照涂胶轨迹设定。当植砂喷头至于砂轮表面上方时，计算机通过电磁阀控制气动元件，将磨粒与空气的混合物喷入砂轮表面，并在其上方固化一层磨粒层。当所有的砂轮制备完毕后，关闭系统。
本发明的优点是：针对球面形表面难以进行磨粒均匀固化，手动制备存在效率低，误差大的问题，给出了一种全自动软固结磨粒气压砂轮制备方法。通过计算机内设定的程序，使伺服电机能够精确地控制气压砂轮在磨粒固结过程中的位置。对涂胶和喷砂装置进行自动控制，使得粘结剂和磨粒的流量和流速能够保持均衡，从而可使磨粒密度获得保证。批量化的设计也使磨粒固化效率获得大幅度提高。该方法能够为软固结磨粒群气压砂轮的高效加工提供了工艺保障；为该抛光技术在模具抛光领域发挥其技术优势和应用潜力奠定重要基础。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图。
图2是本发明系统控制示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1和图2。
全自动化控制的软固结磨粒气压砂轮制备装置，包括用于放置气压砂轮支架的磨粒固化平台，所述的磨粒固化平台的底部由四角支架支撑，在所述的磨粒固化平台中间安装滚筒，各滚筒间通过环形胶带构成一个滚动机构，并由第一伺服电机控制其转动；
所述的磨粒固化平台左右两侧有支架，所述的支架的内侧装有导轨，所述的两侧导轨之间装有连杆，所述的连杆在所述的导轨内的上下运动受第二伺服电机驱动；所述的连杆上设有横向导轨；涂胶装置和喷砂装置均设置于连接架上的半环形导轨上，第四伺服电机驱动所述的涂胶装置和喷砂装置在所述的半环形导轨上移动，所述的连接架设置于所述的横向导轨上，第三伺服电机驱动所述的连接架横向移动；
所述的涂胶装置具有控制涂胶过程的第一电磁阀和液压元件；所述的喷砂装置具有控制喷砂过程的第二电磁阀和气动元件；
所述的第一电磁阀和液压元件、第二电磁阀和气动元件、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机均受控于计算机。
如附图2所示，主控系统2通过计算机101实现对整个磨粒固结过程控制，其中包括人机交互界面119和120使得操作人员可对计算机101进行编程，从而控制软固结气压砂轮每一个制备过程的实现，计算机101通过一块电机驱动系统21控制四个伺服电机，从而实现对气压砂轮在涂胶或喷砂过程中的位置控制。除此之外计算机通过第一电磁阀配合液压元件控制涂胶装置104的运行，实现流量可调和均匀出胶。通过第二电磁阀配合气动元件控制喷砂装置105的运行，将磨粒与空气的混合物等量匀速喷出，实现在砂轮表面的磨粒固结。
所述磨粒固化平台底部由四角支架113支撑，在平台中间安装滚筒115，各滚筒间通过环形胶带114构成一个滚动机构，并由第一伺服电机117控制其转动，需要说明的是，环形胶带上方通过夹板116固定一批气压砂轮支架112，环形胶带114在旋转过程中由第一伺服电机控制，使其上方砂轮支架112则无法转至下方，夹板116可手动拆卸，并在环形胶带114每次安装时位置固定不变。磨粒固化平台左右两侧有支架，其主要作用为支持上层机构，并在其内侧装有导轨，上层机构通过导轨可实现上下运动，其运动行为主要由计算机101通过第二伺服电机25控制。上层机构主要由一条连杆107与左右两侧导轨相连，连杆内侧装有导轨108，计算机通过第三伺服电机24控制涂胶装置104和喷砂装置105左右移动。由于气压砂轮具有半球形的外表，为了能使其表面均匀的粘附一层磨粒层，这里设计了一个连接架106，一方面通过连接架使得涂胶装置104和喷砂装置105能够依据连杆实现左右运动，而另一方面在连接架106内侧设计了半环形轨道109，通过第四伺服电机110控制使得喷砂装置105和涂胶装置104能够在气压砂轮表面拥有圆弧形运动轨迹。
所述涂胶装置104主要用于涂覆液态可流动性胶体，其涂胶喷头118口径可根据砂轮大小而定，在加工过程中应尽量使其保持在同一平面上运动。胶筒104固定在连接架上，可通过旋转调整姿势。导管102将外部粘结剂输入至胶筒当中，并配合第一电磁阀和液压元件控制涂胶过程进行。
所述喷砂装置105同样被固定在连接架109上，也可做旋转运动，内部主要为磨粒与空气的混合物，由外部导管103输入，通过气缸提供气压，其植砂喷头111置于砂轮上方，通过旋转和移动，可对球面任一位置进行喷砂。计算机101通过第二电磁阀和气动元件控制喷砂过程。
本发明的工作过程为：根据设计需求以及砂轮尺寸大小，操作人员通过人机交互界面119，将自动运行程序导入计算机101当中。将气压砂轮安装在支架112上，要求半球形弹性砂轮表面无挤压褶皱，并通过夹板116将支架固定在环形胶带114上，这一过程将准确的限定气压砂轮在计算机中101的位置数据。
进一步，将液态粘结剂装入胶筒104，打开喷头盖，通过手动操作观察喷头是否通畅，若存在闭塞则需要疏通。将磨粒装入喷砂装置105，检查是否漏气，打开盖头通过手动操作观察气固混合物出口时的速率与磨粒喷射量，并将其调整至设计需求标准。
进一步，通过手动操作，通过滚轮电机117调整砂轮支架112至初始位置，将涂胶装置104调整至左上第一个砂轮的最左上方，建立系统的工作坐标系。并将砂轮支架的固定间距、高度等位置数据输入计算机101当中。并将喷头调整至(0，0)位置准备加工。
当数据输入就绪时，启动程序，涂胶喷头118首先通过连杆107移至砂轮上方，系统通过电磁阀控制涂胶喷头118出胶，通过旋转移动电机110与上下移动电机26的配合，涂胶喷头118在砂轮表面做弧形轨迹。由于液态粘结剂在砂轮表面具有流动性，所以需要将砂轮涂胶的过程分区域和分阶段来实现。当区域一涂胶完毕后，通过滚轮电机117将喷头118移至区域二，并由计算机101控制涂胶动作。当一个砂轮涂胶过程完毕后，再将涂胶喷头118移至下一个砂轮表面，进行下一个涂胶过程，直至所有气压砂轮都已涂胶完毕。
再进一步，进行喷砂过程。在先前的涂胶过程中，由于砂轮各个点的位置数据都已存储完毕，而植砂喷头111与涂胶喷头118保持相对位置不变，因此其轨迹设计可参照涂胶轨迹设定。当植砂喷头111至于砂轮表面上方时，计算机101通过电磁阀控制气动元件，将磨粒与空气的混合物喷入砂轮表面，并在其上方固化一层磨粒层。当所有的砂轮制备完毕后，关闭系统。
本说明书实施例所述内容仅仅是对发明构思所实现形式的列举，本发明的保护范围不应当仅局限于实施上例所陈述的具体形式，本发明的保护范围及于本领域技术人员根据本发明的技术构思所能想到的等同技术手段。
Claims (1)
1.全自动化控制的软固结磨粒气压砂轮制备装置，包括用于放置气压砂轮支架的磨粒固化平台，其特征在于：所述的磨粒固化平台的底部由四角支架支撑，在所述的磨粒固化平台中间安装滚筒，各滚筒间通过环形胶带构成一个滚动机构，并由第一伺服电机控制其转动；
所述的磨粒固化平台左右两侧有支架，所述的支架的内侧装有导轨，所述的两侧导轨之间装有连杆，所述的连杆在所述的导轨内的上下运动受第二伺服电机驱动；所述的连杆上设有横向导轨；涂胶装置和喷砂装置均设置于连接架上的半环形导轨上，第四伺服电机驱动所述的涂胶装置和喷砂装置在所述的半环形导轨上移动，所述的连接架设置于所述的横向导轨上，第三伺服电机驱动所述的连接架横向移动；
所述的涂胶装置具有控制涂胶过程的第一电磁阀和液压元件；所述的喷砂装置具有控制喷砂过程的第二电磁阀和气动元件；
所述的第一电磁阀和液压元件、第二电磁阀和气动元件、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机均受控于计算机。
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