CN104354093A - 一种研磨机气压伺服系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种研磨机气压伺服系统，包括控制器、采样模块、气缸，所述采样模块包括压力传感器、拉力传感器、到位传感器，所述气缸包括上气缸和下气缸，所述压力传感器用于检测上研磨盘对工件的压力，所述拉力传感器用于检测气缸对上研磨盘的拉力，所述到位传感器用于检测上研磨盘的到位信息，所述控制器根据压力传感器检测的压力信号及拉力传感器检测的拉力信号，输出控制信号控制上气缸和下气缸的气压，以及上研磨盘的拉力，控制上研磨盘上升或下降，根据预先设定的工序控制上研磨盘对工件的压力。该系统上盘升降平稳，加压稳定，精度高，有效提高了工件的成品率，减小了工件损坏率。

Description

一种研磨机气压伺服系统

技术领域

本发明属于电子设备应用领域，具体涉及一种研磨机气压伺服系统。

背景技术

平面研磨机为精密研磨抛光设备，被磨、抛材料放于研磨盘上，研磨盘逆时钟转动，修正轮带动工件自转，加压气缸对工件施压，工件与研磨盘作相对运转磨擦，来达到研磨抛光目的。

研磨盘修整机构采用油压悬浮导轨前后往复运动，金刚石修面刀给研磨盘的研磨面进行精密修整，得到理想的平面效果。

系列研磨机工件加压采用气缸加压的方式，压力可调；

研磨机采用PLC程控系统，触摸屏操作面板，研磨盘转速与定时可直接在触摸屏上输入。文本显示器为人机对话界面的控制方式。人机对话界面可以就设备维护、运行、故障等信息与人对话；操作界面直观方便、程序控制、操作简单。全方位安全考虑，非正常状态的误操作无效。实时监控，故障、错误报警，维护方便　研磨，是利用涂敷或压嵌在研具上的磨料颗粒，通过研具与工件在一定压力下的相对运动对加工表面进行的精整加工（如切削加工）。研磨可用于加工各种金属和非金属材料，加工的表面形状有平面，内、外圆柱面和圆锥面，凸、凹球面，螺纹，齿面及其他型面。加工精度可达IT5～01，表面粗糙度可达Ra0.63～0.01微米，属于精密加工 。

平面研磨机为精密研磨抛光设备，被磨、抛材料放于平整的研磨盘上，研磨盘逆时钟转动，修正轮带动工件自转，重力加压或其它方式对工件施压，工件与研磨盘作相对运转磨擦，来达到研磨抛光目的。产生磨削作用的磨料颗粒有两种来源，一种来自于不断外加（常称为游离磨料）；另一种方法是将磨料颗粒固定在研磨盘中（常称为固着磨料）。

申请号为200610128257.0，申请日为2006年11月21日公开了一种钢球研磨机的主压力传递机构。涉及一种钢球研磨机,本发明的目的是提供一种钢球研磨机的主压力传递机构,这种主压力传递机构的工艺性好,制造费用低,研磨的钢球精度高。本发明的技术方案是,钢球研磨机的主压力传递机构,包括法兰盘、弹簧和压块,在法兰盘的盲孔中固定一导向柱,弹簧的上端置于导向柱和法兰盘盲孔之间的环形腔内,其下端置于导向套孔内,导向套和弹簧的下端面置于压板上的环形平面上。法兰盘盲孔端面和导向柱体内设有螺纹孔与螺钉的外螺纹相配。本发明用于钢球研磨机。

申请号为201020255177.3，申请日为2010年07月12日公开了一种能提高产品质量的双层平面研磨机压力平衡机构,它包括立轴,立轴上设有由下磨盘传动系统(3)带动的主下磨盘(4)、副下磨盘(7)和由上磨盘传动系统(11)带动的主上磨盘(6)、副上磨盘(8),其特征是所述的立轴为与底座(1)连接的台阶轴(2),副下磨盘(7)安装在台阶轴(2)的轴肩(10)上,本实用新型结构简单,两对研磨盘的工作压力相同,工件加工条件相同,产品质量得到了保证。

上述专利在一定程度了对研磨机的工作压力做了改进，但是，对于研磨机领域来说，研磨机的上研磨盘在上升下降过程中的控制是个很难控制的过程，尤其是当上研磨盘下降到工件上表面以及在工件上表面提起的过程，控制不好会造成损坏工件的后果，使得工件损坏率高，成品率降低，同时，在研磨过程中，压力的控制对工件的研磨速度、研磨效率影响也很大，压力控制不好会造成工件研磨过程中损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种研磨机气压伺服系统，解决了现有技术中上研磨盘控制精度低以及压力控制精度不够造成工件损坏率高、成品率低的问题。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种研磨机气压伺服系统，包括控制器、采样模块、气缸，所述采样模块包括压力传感器、拉力传感器、到位传感器，所述气缸包括上气缸和下气缸，所述控制器分别与压力传感器、拉力传感器、到位传感器、气缸连接，所述压力传感器设置于研磨机主体的中心位置，拉力传感器设置于上气缸的顶部，到位传感器设置于下气缸的底部，所述下气缸与研磨机的上研磨盘连接，所述压力传感器用于检测上研磨盘对工件的压力，所述拉力传感器用于检测气缸对上研磨盘的拉力，所述到位传感器用于检测上研磨盘的到位信息，所述控制器根据压力传感器检测的压力信号及拉力传感器检测的拉力信号，输出控制信号控制上气缸和下气缸的气压，以及上研磨盘的拉力，控制上研磨盘上升或下降，根据预先设定的工序控制上研磨盘对工件的压力。

还包括报警器、显示器，所述报警器、显示器与控制器连接。

所述报警器包括蜂鸣器、LED灯，所述显示器为液晶屏或LED显示屏。

所述控制器的中央处理器为51内核的单片机。

所述控制器的中央处理器为MSC1210单片机。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、该系统能够通过对上、下气缸的气压以及上研磨盘的拉力控制，使得上研磨盘平稳的压到工件上或离开工件，避免对工件造成损坏，同时，控制上研磨盘匀速缓慢的到达悬挂位置，避免对下气缸的冲击，造成下气缸的损坏。

2、采用3段加压、减压方式，使得开始时用较大的步进压力进行加压，快速达到压力上限值，然后用小一点的步进压力进行加压，减缓速度达到压力下限值，最后，采用最小的步进压力进行加压，慢慢匀速达到压力的设定值，减压是加压的逆过程，这种加压、减压方式，使得加压速度快，同时加压精度高，均匀性好，减少对工件的不平衡压力，提高成品率。

3、采用MCS1210芯片，这种芯片具有结构简单、稳定性高、精度高的特点，同时其价格便宜，具有很好的性价比，能够满足该装置的需求。

附图说明

图1为本发明的气压伺服系统的框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构及工作过程作进一步说明。

如图1所示，一种研磨机气压伺服系统，包括控制器、采样模块、气缸，所述采样模块包括压力传感器、拉力传感器、到位传感器，所述气缸包括上气缸和下气缸，所述控制器分别与压力传感器、拉力传感器、到位传感器、气缸连接，所述压力传感器设置于研磨机主体的中心位置，拉力传感器设置于上气缸的顶部，到位传感器设置于下气缸的底部，所述下气缸与研磨机的上研磨盘连接，所述压力传感器用于检测上研磨盘对工件的压力，所述拉力传感器用于检测气缸对上研磨盘的拉力，所述到位传感器用于检测上研磨盘的到位信息，所述控制器根据压力传感器检测的压力信号及拉力传感器检测的拉力信号，输出控制信号控制上气缸和下气缸的气压，以及上研磨盘的拉力，控制上研磨盘上升或下降，根据预先设定的工序控制上研磨盘对工件的压力。

还包括报警器、显示器，所述报警器、显示器与控制器连接。

所述报警器包括蜂鸣器、LED灯，所述显示器为液晶屏或LED显示屏。

所述控制器的中央处理器为51内核的单片机。

所述控制器的中央处理器为MSC1210单片机。

该系统的拉力控制及压力控制的原理及过程如下：

拉力控制包括上研磨盘上升和下降过程，其中上研磨盘处于上升过程具体步骤如下： 

步骤1、控制器的中央处理器判断压力传感器检测到的当前压力是否为0，如果为0，判断拉力传感器当前的拉力是否为0，如果为0，控制器的中央处理器控制下气缸的气压升高，保持上气缸的气压不变，增加对上研磨盘的拉力至预先设定的第一拉力值，上研磨盘以第一速度上升；

步骤2、上研磨盘上升至预先设定的高度下限时，控制器的中央处理器控制上气缸的气压减小，保持下气缸的气压不变，将上研磨盘的拉力增加至预先设定的第二拉力值，上研磨盘以第二速度上升；

步骤3、上研磨盘上升至预先设定的高度上限时，控制器的中央处理器分别控制上、下气缸的气压减小，控制上研磨盘的拉力增加，控制上研磨盘以第三速度上升；

步骤4、到位开关检测到上研磨盘的到位信号后，发送至控制器的中央处理器，控制器的中央处理器控制上研磨盘停止，上、下气缸的气压为0，上研磨盘的拉力增加至第三拉力值；

步骤5、保持上研磨盘静止悬挂于气缸的下部。

上研磨盘下降过程的具体控制步骤如下： 

步骤a、控制器的中央处理器控制上、下气缸的气压增加，上研磨盘以第三速度下降；

步骤b、上研磨盘下降至预先设定的高度上限时，控制器的中央处理器控制上气缸的气压增加，下气缸的气压不变，上研磨盘的拉力减小至预先设定的第二拉力值，上研磨盘以第二速度下降；

步骤c、上研磨盘下降至预先设定的高度下限时，控制器的中央处理器控制上气缸的气压不变、下气缸的气压增加，上研磨盘的拉力减小至预先设定的第一拉力值，上研磨盘以第三速度下降；

步骤d、上研磨盘下降至工件的上表面，压力传感器检测上研磨盘对工件的压力信号，控制器的中央处理器根据该压力信号，控制上、下气缸的气压减小，上研磨盘的拉力减小，直至上研磨盘对工件的压力达到预先设定的压力初始值，下气缸的气压减小至0，上研磨盘的拉力减小至0。

其中，所述第三拉力值＞第二拉力值＞第一拉力值，所述第一速度等于第三速度，且小于第二速度。

压力控制包括控制上研磨盘加压过程及减压过程，其中，加压过程包括如下步骤： 

步骤1、压力传感器实时检测上研磨盘对工件的当前压力，并发送至控制器；

步骤2、控制器根据预先设定的目标压力值及上研磨盘对工件的实时压力计算压力差值；

步骤3、比较压力差值与预先设定的压力上限值，如果压力差值大于压力上限值，上研磨盘对工件的当前压力增加第一步进压力值，否则，执行步骤4；

步骤4、比较压力差值与预先设定的压力下限值，如果压力差值大于压力下限值，上研磨盘对工件的当前压力增加第二步进压力值，否则，执行步骤5；

步骤5、上研磨盘对工件的当前压力增加第三步进压力值；

步骤6、重复执行步骤1至步骤6，直到上研磨盘对工件的当前压力达到预先设定的目标压力值，上研磨盘保持该目标压力值对工件加压；

上研磨盘减压过程的具体步骤如下：

步骤a、压力传感器实时检测上研磨盘对工件的当前压力，并发送至控制器；

步骤b、控制器根据预先设定的目标压力值及上研磨盘对工件的实时压力计算压力差值；

步骤c、比较压力差值与预先设定的压力下限值，如果压力差值小于压力下限值，上研磨盘对工件的当前压力减小第三步进压力值，否则，执行步骤b；

步骤d、比较压力差值与预先设定的压力上限值，如果压力差值小于压力上限值，上研磨盘对工件的当前压力减小第二步进压力值，否则，执行步骤c；

步骤e、上研磨盘对工件的当前压力减小第一步进压力值；

步骤f、重复依次执行步骤1、步骤2、步骤a至步骤d，直到上研磨盘对工件的当前压力等于0，上研磨盘停止。

其中，所述第一步进压力值＞第二步进压力值＞第三步进压力值。

本发明采用MCS1210芯片作为控制器的中央处理器，这种芯片具有结构简单、稳定性高、精度高的特点，同时其价格便宜，具有很好的性价比，能够满足该装置的需求。

Claims (5)

1.一种研磨机气压伺服系统，其特征在于：包括控制器、采样模块、气缸，所述采样模块包括压力传感器、拉力传感器、到位传感器，所述气缸包括上气缸和下气缸，所述控制器分别与压力传感器、拉力传感器、到位传感器、气缸连接，所述压力传感器设置于研磨机主体的中心位置，拉力传感器设置于上气缸的顶部，到位传感器设置于下气缸的底部，所述下气缸与研磨机的上研磨盘连接，所述压力传感器用于检测上研磨盘对工件的压力，所述拉力传感器用于检测气缸对上研磨盘的拉力，所述到位传感器用于检测上研磨盘的到位信息，所述控制器根据压力传感器检测的压力信号及拉力传感器检测的拉力信号，输出控制信号控制上气缸和下气缸的气压，以及上研磨盘的拉力，控制上研磨盘上升或下降，根据预先设定的工序控制上研磨盘对工件的压力。

2.根据权利要求1所述的研磨机气压伺服系统，其特征在于：还包括报警器、显示器，所述报警器、显示器与控制器连接。

3.根据权利要求2所述的研磨机气压伺服系统，其特征在于：所述报警器包括蜂鸣器、LED灯，所述显示器为液晶屏或LED显示屏。

4.根据权利要求1所述的研磨机气压伺服系统，其特征在于：所述控制器的中央处理器为51内核的单片机。

5.根据权利要求4所述的研磨机气压伺服系统，其特征在于：所述控制器的中央处理器为MSC1210单片机。