CN103707182A - 一种轴向可变位式磨轮及其智能调节装置 - Google Patents

Abstract

一种轴向可变位式磨轮及其智能调节装置，磨轮可调位置地设置在主轴上，包括圆筒形磨轮本体、活动设置在主轴上的弹性锁紧套和设置在磨轮本体与弹性锁紧套之间的松紧机构，所述磨轮本体形成有两圆锥形内壁，所述弹性锁紧套形成有与圆锥形内壁相对的两圆锥形外壁，两圆锥形内壁与两圆锥形外壁之间形成开口于磨轮本体两端的两楔形槽，所述松紧机构包括嵌设于两楔形槽中可缩胀的两楔形套环和连接两楔形套环之间的若干螺栓，其中一楔形套环形成有横向贯通以供螺栓穿过的通孔，另一楔形套环形成有与螺栓配合的螺孔，通过拧紧螺栓可带动两楔形套环相向运动，在楔形槽的作用下楔形套环膨胀向弹性锁紧套施加径向力以使弹性锁紧套抱紧主轴。

Description

一种轴向可变位式磨轮及其智能调节装置

技术领域

本发明涉及一种轴向可变位式磨轮及其智能调节装置。

背景技术

目前，对表面精度要求较高的工件都需要进行磨削加工，而磨削加工应用最多的工具便是磨轮。因磨轮工作位置的原因，或是固定不变或是与待加工表面呈一定角度，导致磨轮工作表面的磨损常有不均匀现象发生。传统上，在同一正常工作磨轮表面，经使用一段时间，发现某一特定区域其磨损量很大，导致后续加工过程达不到所需加工精度要求；而相同情况下，另一或另几个区域磨损量较小可继续用于加工，在这种情况下，必须更换整个磨轮以满足加工需求。上述两种情况，不仅增长了工作时间、降低了工作效率、增加了加工成本，而且造成贵重材料的浪费，不利于环保和可持续生产。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种可轴向可变位式磨轮，该磨轮可方便的调节在主轴上的位置，从而变换磨轮的工作区域，防止单一工作区域磨损量过大而损坏磨轮，有效延长磨轮的使用寿命。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种轴向可变位式磨轮，其特征在于：磨轮可调位置地设置在主轴上，包括圆筒形磨轮本体、活动设置在主轴上的弹性锁紧套和设置在磨轮本体与弹性锁紧套之间的松紧机构，所述磨轮本体形成有两圆锥形内壁，所述弹性锁紧套形成有与圆锥形内壁相对的两圆锥形外壁，两圆锥形内壁与两圆锥形外壁之间形成开口于磨轮本体两端的两楔形槽，所述松紧机构包括嵌设于两楔形槽中可缩胀的两楔形套环和连接两楔形套环之间的若干螺栓，其中一楔形套环形成有横向贯通以供螺栓穿过的通孔，另一楔形套环形成有与螺栓配合的螺孔，通过拧紧螺栓可带动两楔形套环相向运动，在楔形槽的作用下楔形套环膨胀向弹性锁紧套施加径向力以使弹性锁紧套抱紧主轴。

进一步的，所述楔形套环为非封闭套环。

进一步的，两楔形套环之间设置有圆周分布的偶数个螺栓。

进一步的，所述螺栓为内六角螺栓。

本发明的另一个目的是针对上述轴向可变位式磨轮提供一种轴向可变位式磨轮的智能调节装置，其特征在于：包括控制系统、可沿主轴轴向相对磨轮运动的基座、驱动基座相对磨轮运动的气缸、活动设置于基座上可抱紧或松开磨轮本体的三个卡爪、设置于基座上连接驱动卡爪动作的第一电机、设置于基座前端的转盘、设置于基座上连接驱动转盘转动的第二电机、设置于转盘上用于操作螺栓转动的扳手机构，所述控制系统分别于气缸、第一电机、第二电机和扳手机构连接用于控制它们协调工作。

进一步的，所述扳手机构包括设置于转盘上的安装座、可伸缩地设置在安装座上的转轴、设置于转轴前端可与螺栓的螺帽配合的衔接头、设置于安装座上驱动转轴伸缩运动的第三电机和设置于安装座上驱动转轴转动的第四电机，所述第三、第四电机分别与控制系统连接。

进一步的，所述衔接头为可与内六角螺栓相配合的六角柱。

进一步的，所述转盘上设置有与控制系统连接的距离传感器，控制系统根据距离传感器信号控制气缸动作；所述卡爪上设置有与控制系统连接的压力传感器，控制系统根据压力传感器信号控制第一电机工作；所述转盘上设置有与控制系统连接的角度传感器，控制系统根据角度传感器信号控制第二电机工作；所述基座上设置有与控制系统连接位移传感器，控制系统可在调节磨轮位置时根据位移传感器信号控制气缸工作。

进一步的，所述基座和转盘分别形成有沿其轴向贯通以供主轴穿过的导向孔。

本发明具有如下有益效果：

工作时，拧紧螺栓可带动两楔形套环相向运动，在楔形槽的作用下楔形套环膨胀向弹性锁紧套施加径向力以使弹性锁紧套抱紧主轴；松开螺栓时两楔形套环在自身弹力和楔形槽的作用下相背运动，使弹性锁紧套松开主轴，从而使磨轮处于可调节位置的状态；通过松开和拧紧螺栓就可方便地实现磨轮在主轴上的位置调节，而通过调节磨轮在主轴上的位置，可变换磨轮的工作区域，防止单一工作区域磨损量过大而损坏磨轮，很大程度上提升磨轮的有效工作区域，保证磨轮均匀、有序、可控磨损，从而保证加工件质量、提升磨轮的使用寿命，降低加工成本，有利于节能环保。另外，本发明提供的轴向可变位式磨轮的智能调节装置，可实现螺栓的自动化拧紧或松开，可连续精确调整磨轮轴向位置。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1为磨轮的工作区域图。

图2为磨轮的局部剖视图。

图3为磨轮的立体图。

图4为智能调节装置的立体图。

具体实施方式

本发明的理论基础如下：参照图1所示，将总长为L的磨轮共分为A-F轴向等长的六段区域，每段长度为L0。在磨轮正确安装并正常工作一段时间后，C、D、E段区域的磨损量最大，可知这3段区域为工作区域，长度为3*L0，B、F段磨损量较小，A段磨损量最小。当C、D、E段区域的磨损量达到极限值时，此时必须跟换新磨轮，以满足生产需求。而本发明通过智能调节装置推送调整磨轮在主轴上的位置，可首先将磨轮F、E、D段区域精确定位于工作区域，此时工作区域长度为3*L0；当正常工作一段时间，工作区域的磨损量达到极值后，通过智能调节装置推送调整磨轮在主轴上的位置，将C、B、A段沿轴向前推送，依次取代F、E、D段的工作位置，此时的工作区域长度仍然为3*L0。通过智能调节装置调节磨轮位置，使得在磨轮的一个使用周期内，磨轮的工作区域较之以前增大了一倍，工作效率也增大了一倍，可以提高磨轮的有效使用时间、增大使用效率。

参照图2、图3所示，一种轴向可变位式磨轮，包括圆筒形磨轮本体11、活动设置在主轴2上的弹性锁紧套15和设置在磨轮本体11与弹性锁紧套15之间的松紧机构，弹性锁紧套15为非封闭式套环，在受径向力作用下会抱紧主轴2。

磨轮本体11形成有两圆锥形内壁111、112，弹性锁紧套15形成有与圆锥形内壁111、112相对的两圆锥形外壁151、152，两圆锥形内壁111、112与两圆锥形外壁151、152之间形成开口于磨轮本体11两端的两楔形槽，松紧机构包括嵌设于两楔形槽中可缩胀的两楔形套环12、13和连接两楔形套环12、13之间圆周分布的六个内六角螺栓14，楔形套环12、13的断面为楔形，且为非封闭套环，楔形套环12形成有横向贯通以供螺栓14穿过的通孔121，楔形套环13形成有与螺栓14配合的螺孔131，通过拧紧螺栓14可带动两楔形套环12、13相向运动，在楔形槽的作用下楔形套环12、13膨胀向弹性锁紧套15施加径向力以使弹性锁紧套15抱紧主轴2。

参照图4所示，一种轴向可变位式磨轮的智能调节装置，包括可编程控制器（PLC）、可沿主轴2轴向相对磨轮运动的基座32、驱动基座32相对磨轮运动的气缸31、活动设置于基座32上可抱紧或松开磨轮本体11的三个卡爪37、设置于基座32上通过齿轮机构驱动卡爪37动作的第一步进电机33、设置于基座32前端的转盘35、设置于基座32上通过齿轮机构驱动转盘35转动的第二步进电机（图中未示出）、设置于转盘35上用于操作螺栓14转动的两组扳手机构，扳手机构包括设置于转盘32上的安装座361、可伸缩地设置在安装座361上的转轴363、设置于转轴363前端可与螺栓14的螺帽配合的六角柱362、设置于安装座361上通过齿轮机构驱动转轴363伸缩运动的第一微型电机（图中未示出）和设置于安装座上通过齿轮机构驱动转轴转动的第二微型电机（图中未示出），可编程控制器分别于气缸31、第一步进电机33、第二步进电机和第一微型电机和第二微型电机连接用于控制它们协调工作，基座32和转盘35分别形成有沿其轴向贯通以供主轴2穿过的导向孔4。

转盘35上设置有与可编程控制器连接的距离传感器352，可编程控制器根据距离传感器352信号控制气缸动作；卡爪37上设置有与可编程控制器连接的压力传感器371，可编程控制器根据压力传感器371信号控制第一步进电机33工作；转盘35上设置有与可编程控制器连接的角度传感器351，可编程控制器根据角度传感器351信号控制第二步进电机工作；基座32上设置有与可编程控制器连接位移传感器321，可编程控制器可在调节磨轮位置时根据位移传感器321信号控制气缸31工作。

具体工作方式为：设磨轮开始处于初始状态（非工作状态），即磨轮可沿轴向移动，在拧紧内六角螺栓14的过程中，两楔形套环12、13受力相向运动并在楔形槽的作用下变形，由于不是封闭环套，并且断面为楔形结构，因此会产生径向位移趋势，进而产生指向轴心的径向力，该径向力施加在弹性锁紧套15上是之抱紧主轴2；当需要调节磨轮移动时，即将全部六个内六角螺栓14拧松后，由于磨轮的楔形结构不受力的作用，使得主轴与弹性锁紧套15间产生间隙，此时磨轮可在外力作用下发生轴向移动。

智能调节装置的工作，为了不影响磨轮正常的磨削工作，智能调节装置与磨轮间需保持一个安全距离。当磨轮预置的工作区域已经不能再继续使用时，即磨轮当前工作区域磨损量达到阈值，光电传感器发出调整信号，智能调节装置按以下过程重置磨轮工作区域：首先由可编程控制器对气缸31发出指令，使气缸31推动基座32沿轴向靠近磨轮方向移动，距离传感器352实时采集信号并反馈至可编程控制器，当转盘35与楔形套环12、13距离La，且La≤0.5Lb时，其中Lb为卡爪工作区域长度，停止推动指令；然后，三个卡爪37在第一步进电机33提供的动力配合内置齿轮机构的作用下，同步沿径向向内收缩移动，当卡爪37与磨轮本体11外周面接触后，设置于卡爪37上的压力传感器371立即采集压力信号并反馈至可编程控制器，当达到预设抓紧力时，停止径向位移指令，此时磨轮本体11已被卡爪固定；然后设置于安装座361中的第一微型电机及齿轮机构，将推动转轴363沿其轴向运动，装配于转轴363上的六角柱362向着靠近楔形套环12、13推进，当六角柱362足够接近楔形套环12、13但并不接触时，第二步进电机驱动转盘35转动配合角度传感器351定位，将在360/n（n表示内六角螺栓个数）的角度内找到能准确卡入第一个螺栓14的位置，卡入后第二微型电机驱动转轴363带动六角柱362逆时针旋转，当到达预设转数后，此时螺栓14已被旋松但还未被旋出，转轴363再次沿轴向运动，使得六角柱362远离楔形套环12、13，之后转盘35将精确旋转360/n度定位下一个螺栓14位置，重复上述动作，进行下一对螺栓14的拧松，直至螺栓14全部拧松磨轮在外力作用下可沿轴向移动，此时六角柱362保持卡入状态；然后，可编程控制器向气缸31发出指令，推动基座32和磨轮一起沿轴向运动，此时设置在基座上的位移传感器321开始采集信号，当位移量等于n*L时（n为磨轮参与工作区域数，L为一个工作区域长度），停止推动指令；然后，重复拧松螺栓14的动作过程，不同之处在于六角柱362卡入后，顺时针转动，拧紧螺栓14，最后在完成全部拧紧过程后，转轴363退回原始位置，卡爪37反向运动松开磨轮，基座32在距离传感器352的定位下回到待机位置。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (9)

1.一种轴向可变位式磨轮，其特征在于：磨轮可调位置地设置在主轴上，包括圆筒形磨轮本体、活动设置在主轴上的弹性锁紧套和设置在磨轮本体与弹性锁紧套之间的松紧机构，所述磨轮本体形成有两圆锥形内壁，所述弹性锁紧套形成有与圆锥形内壁相对的两圆锥形外壁，两圆锥形内壁与两圆锥形外壁之间形成开口于磨轮本体两端的两楔形槽，所述松紧机构包括嵌设于两楔形槽中可缩胀的两楔形套环和连接两楔形套环之间的若干螺栓，其中一楔形套环形成有横向贯通以供螺栓穿过的通孔，另一楔形套环形成有与螺栓配合的螺孔，通过拧紧螺栓可带动两楔形套环相向运动，在楔形槽的作用下楔形套环膨胀向弹性锁紧套施加径向力以使弹性锁紧套抱紧主轴。

2.根据权利要求1所述的一种轴向可变位式磨轮，其特征在于：所述楔形套环为非封闭套环。

3.根据权利要求1所述的一种轴向可变位式磨轮，其特征在于：两楔形套环之间设置有圆周分布的偶数个螺栓。

4.根据权利要求1所述的一种轴向可变位式磨轮，其特征在于：所述螺栓为内六角螺栓。

5.一种轴向可变位式磨轮的智能调节装置，其特征在于：包括控制系统、可沿主轴轴向相对磨轮运动的基座、驱动基座相对磨轮运动的气缸、活动设置于基座上可抱紧或松开磨轮本体的三个卡爪、设置于基座上连接驱动卡爪动作的第一电机、设置于基座前端的转盘、设置于基座上连接驱动转盘转动的第二电机、设置于转盘上用于操作螺栓转动的扳手机构，所述控制系统分别于气缸、第一电机、第二电机和扳手机构连接用于控制它们协调工作。

6.根据权利要求5所述的一种轴向可变位式磨轮的智能调节装置，其特征在于：所述扳手机构包括设置于转盘上的安装座、可伸缩地设置在安装座上的转轴、设置于转轴前端可与螺栓的螺帽配合的衔接头、设置于安装座上驱动转轴伸缩运动的第三电机和设置于安装座上驱动转轴转动的第四电机，所述第三、第四电机分别与控制系统连接。

7.根据权利要求6所述的一种轴向可变位式磨轮的智能调节装置，其特征在于：所述衔接头为可与内六角螺栓相配合的六角柱。

8.根据权利要求5或6或7所述的一种轴向可变位式磨轮的智能调节装置，其特征在于：所述转盘上设置有与控制系统连接的距离传感器，控制系统根据距离传感器信号控制气缸动作；所述卡爪上设置有与控制系统连接的压力传感器，控制系统根据压力传感器信号控制第一电机工作；所述转盘上设置有与控制系统连接的角度传感器，控制系统根据角度传感器信号控制第二电机工作；所述基座上设置有与控制系统连接位移传感器，控制系统可在调节磨轮位置时根据位移传感器信号控制气缸工作。

9.根据权利要求5或6或7所述的一种轴向可变位式磨轮的智能调节装置，其特征在于：所述基座和转盘分别形成有沿其轴向贯通以供主轴穿过的导向孔。

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