CN104924210B - 一种行星齿轮式双面研磨/抛光机的内外齿轮升降系统 - Google Patents

一种行星齿轮式双面研磨/抛光机的内外齿轮升降系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种行星齿轮式双面研磨/抛光机的内外齿轮升降系统，包括控制电路和由电动机通过升降驱动齿轮带动的升降器；控制电路包括电动机正反转控制电路、上限接近开关。下限接近开关、计圈接近开关、计圈感应板和升降感应板；升降感应板固定在升降器上，计圈感应板安装在固定在升降驱动齿轮上；上限接近开关的信号输出端、下限接近开关的信号输出端和计圈接近开关的信号输出端，分别接电动机正反转控制电路的控制器对应的控制信号输入端。本发明可以很方便地调整内外齿轮的高度，调整过程可以随时进行，调整过程中不需要拆卸零件，不会更变设备装配精度，可以保证机床长期工作稳定性，内外齿轮磨损均匀，使用寿命大大提高。

Description

一种行星齿轮式双面研磨/抛光机的内外齿轮升降系统
[技术领域]
本发明涉及研磨机或抛光机，尤其涉及一种行星齿轮式双面研磨/抛光机的内外齿轮升降系统。
[背景技术]
双面研磨/抛光机非常适用于硬脆性材料薄形精密零件的上、下两平行端面的同时磨削及抛光，可以加工出平面度、等厚度及粗糙度要求非常高的薄形零件，所以在光学及半导体材料的加工领域得到了广泛应用。
如图1和图2所示，传统的双面研磨(抛光机)采用行星轮系传动结构，包括机架、太阳轮10、内齿圈11、下研磨盘12，上研磨盘40、行星齿轮41、太阳轮驱动机构、内齿圈驱动机构、下研磨盘驱动机构、上研磨盘驱动机构。太阳轮驱动机构包括太阳轮驱动轴2，太阳轮10固定在太阳轮驱动轴2的上端。工件100放置在行星齿轮41的空腔内，设备工作时，行星齿轮41由内齿圈11和太阳轮10带动围绕着太阳轮10进行公转，行星齿轮41也进行一定速度的自转。此时上研磨盘40和下研磨盘12压持着工件100进行相对转动，实现了对工件100上下平面进行同时研磨(或抛光)的加工。
行星齿轮41的厚度略小于工件100的厚度，碳素钢制做的行星齿轮41硬度较高，在与太阳轮10、内齿圈11在配合工作的过程中，会对设备上太阳轮10、内齿圈11的啮合处造成严重的局部磨损。
对于传统的研磨/抛光机设备，操作人员需定期对太阳轮10手工进行加减垫片，调整太阳轮10的高度，错开其磨损的部位，使太阳轮10轮齿的磨损均匀，以延长太阳轮10使用寿命。
内齿圈11的直径较大，齿数多，磨损相对比太阳轮轻一些，但内齿圈11在多个位置加减垫片的方法很难将调内齿圈平，内齿圈11在保养时可以翻转使用，也可以在维护保养时对端面进行切削，减薄其厚度。
双面研磨机(抛光机)的太阳轮及内齿圈的啮合处磨损一直以来都是双面研磨机设备保养的主要问题，太阳轮和内齿圈高度的调整也是费工费时保养操作，并且还可能因太阳轮或内齿圈调整装配不良而造成加工零件的良率下降。
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是提供一种内外齿轮磨损均匀、行星齿轮机构零部件使用寿命长、维护保养工作量较小的一种行星齿轮式双面研磨/抛光机的内外齿轮升降系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种行星齿轮式双面研磨/抛光机的内外齿轮升降系统，行星齿轮式双面研磨/抛光机包括机架、太阳轮、内齿圈、下研磨盘，太阳轮驱动机构、内齿圈驱动机构、下研磨盘驱动机构、上研磨盘驱动机构和升降机构，升降机构包括控制电路和由电动机通过升降驱动齿轮带动的升降器；控制电路包括电动机正反转控制电路、上限接近开关。下限接近开关、计圈接近开关、计圈感应板和升降感应板；升降感应板固定在升降器上，计圈感应板安装在固定在升降驱动齿轮上；上限接近开关的信号输出端、下限接近开关的信号输出端和计圈接近开关的信号输出端，分别接电动机正反转控制电路的控制器对应的控制信号输入端。
以上所述的内外齿轮升降系统，控制器按以下方式控制升降器工作：
1)设备开机后，检测上限接近开关是否闭合，如上限接近开关闭合，设置方向变量为“0”，如限接近开关断开时，设置方向变量为“1”；方向变量为“0”代表升降器下降，方向变量为“1”代表升降器上升；
2)设备运行加工程序时，当程序运行变量为“ON”时，使能变量设置为“0”；当程序运行变量为“OFF”时，使能变量设置为“1”；
3)当检测到使能变量为“1”时，判断上限接近开关或下限接近开关是否闭合，上限接近开关闭合时方向变量设置为“0”；下限接近开关闭合时，方向变量设置为“1”；否则，方向变量设置不变；并依据方向变量的值，控制电动机转动，使行升降器上升或下降；当检测到计圈接近开关闭合时，控制电动机停止，同时将使能变量设置为“0”和“1”以外的值，等待下次使能变量为“1”时再进行本步骤。
以上所述的内外齿轮升降系统，太阳轮驱动机构包括太阳轮驱动轴，太阳轮固定在太阳轮驱动轴的上端；机架包括机座和固定在机座上的安装座，太阳轮驱动轴的中部由安装座支承；升降机构包括太阳轮升降机构，太阳轮升降机构包括内螺套、外螺套、托板和复数根拉杆；外螺套即所述的升降器，内螺套松套在安装座外面，由安装座支承，外螺套的内螺纹与内螺套的外螺纹旋合，内螺套由由电动机通过升降驱动齿轮驱动；安装座的下部包括复数个拉杆孔，拉杆的上端固定在外螺套上，拉杆的下端穿过拉杆孔，固定在托板上，托板安装在太阳轮驱动轴的下部。
以上所述的内外齿轮升降系统，升降机构包括内齿圈升降机构，内齿圈驱动机构包括齿圈支架、升降套、齿圈驱动齿轮和支架轴承，齿圈支架包括支架和轴承座，内齿圈固定在支架上。轴承座通过支架轴承安装在升降套上；升降套松套在安装座的外面，与安装座滑动配合；升降套坐落在外螺套上，由外螺套的顶面支承；齿圈驱动齿轮固定在轴承座上。
以上所述的内外齿轮升降系统，安装座下部包括突缘，安装座的突缘固定在机座上；安装座的突缘上包括三个所述的拉杆孔，所述的拉杆为三根；内螺套的下端由安装座的突缘支承，内螺套的外螺纹位于内螺套的上部，内螺套的下部包括齿轮；升降机构包括由电动机带动的减速机和由减速机齿轮带动的中间齿轮，内螺套的齿轮由中间齿轮带动，减速机齿轮为所述的升降驱动齿轮。
以上所述的内外齿轮升降系统，下研磨盘驱动机构包括托盘，下研磨盘驱动轴和下研磨盘驱动齿轮；下研磨盘驱动轴穿过安装座的内孔，下研磨盘驱动轴的上部和下部由安装座分别通过轴承支承；下研磨盘固定在托盘上，托盘固定在下研磨盘驱动轴的上端，下研磨盘驱动齿轮固定在下研磨盘驱动轴的下端。
以上所述的内外齿轮升降系统，太阳轮驱动机构包括滑套和太阳轮驱动齿轮，下研磨盘驱动轴为空心轴，太阳轮驱动轴穿过下研磨盘驱动轴的内孔；滑套套在太阳轮驱动轴的外面，与太阳轮驱动轴滑动配合；滑套的上端和下端由研磨盘驱动轴分别通过轴承支承；托板通过止推轴承安装在太阳轮驱动轴的下部,太阳轮驱动齿轮固定在太阳轮驱动轴的下端。
以上所述的内外齿轮升降系统，太阳轮驱动轴为空心轴，上研磨盘驱动机构包括中心轴、上滑套、下滑套、上轴承、下轴承、中心轴轴承、中心轴驱动齿轮和上研磨盘的驱动盘；中心轴穿过太阳轮驱动轴的内孔，驱动盘固定在中心轴的上端，中心轴驱动齿轮固定在中心轴的下部，中心轴的下端通过中心轴轴承安装在机座上；上滑套和下滑套分别套在中心轴的上部和下部，与中心轴滑动配合；上滑套通过上轴承安装在太阳轮驱动轴内孔的上端，下滑套通过上轴承安装在太阳轮驱动轴内孔的下端。
以上所述的内外齿轮升降系统，太阳轮驱动机构包括中心轮和中心轮座，中心轮座固定在太阳轮驱动轴的上端，中心轮固定在中心轮座上，太阳轮固定在中心轮上。
以上所述的内外齿轮升降系统，控制器为PLC控制器，电动机正反转控制电路包括第一继电器和第二继电器，第一继电器的线圈的一端接PLC控制器电动机正转信号输出端，另一端接电源，第二继电器的线圈的一端接PLC控制器电动机反转信号输出端，另一端接电源；第一继电器的主触点与电动机正转继电器的线圈串接，第二继电器的主触点与电动机反转继电器的线圈串接。
本发明行星齿轮式双面研磨/抛光机可以很方便地调整内外齿轮的高度，调整过程可以随时进行，调整过程中不需要拆卸零件，不会更变设备装配精度，可以保证机床长期工作稳定性，内外齿轮磨损均匀，使用寿命大大提高。
[附图说明]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是现有技术行星齿轮式双面研磨/抛光机主体上部的剖视图。
图2是现有技术行星齿轮式双面研磨/抛光机研磨部件的剖视图。
图3是本发明实施例行星齿轮式双面研磨/抛光机的结构示意图。
图4是图3中Ⅰ部位的局部放大图。
图5是本发明实施例齿轮升降系统控制电路传感器的安装示意图。
图6是本发明实施例齿轮升降系统控制电路的原理图。
[具体实施方式]
本发明实施例行星齿轮式双面研磨(抛光)机的结构如图3所示，包括机架、太阳轮10、内齿圈11、下研磨盘12，太阳轮驱动机构、内齿圈驱动机构、下研磨盘驱动机构、上研磨盘驱动机构、太阳轮升降机构和内齿圈升降机构。
机架包括机座19和固定在机座19上的安装座1，安装座1中空，下部有安装突缘101，安装座的突缘101用螺丝29固定在机座19上。
太阳轮升降机构包括升降驱动机构、内螺套5、外螺套6、三角形的托板7和3根拉杆8。
内螺套5松套在安装座1外面，内螺套5的下端由安装座1的突缘101支承。外螺套6的内螺纹与内螺套5的外螺纹旋合。安装座1的突缘101上有三个拉杆孔，拉杆8的上端固定在外螺套6上，拉杆8的下端穿过拉杆孔，固定在三角形的托板7上。
内螺套5的外螺纹位于内螺套5的上部，内螺套5的下部有一个齿轮501。升降驱动机构包括由电动机驱动的减速机13和由减速机13带动的中间齿轮14。内螺套5的齿轮501由中间齿轮14带动旋转，中间齿轮14由减速机齿轮(升降驱动齿轮)1301带动。
下研磨盘驱动机构包括托盘37，下研磨盘驱动轴3和下研磨盘驱动齿轮15。下研磨盘驱动轴3为空心轴，下研磨盘驱动轴3穿过安装座1的内孔，上部和下部由安装座1内孔中的轴承16，轴承35支承。下研磨盘固定在托盘37上，托盘37固定在下研磨盘驱动轴3的上端，下研磨盘驱动齿轮15通过螺母17固定在下研磨盘驱动轴3的下端。
太阳轮驱动机构包括太阳轮驱动轴2，中心轮18、中心轮座20、滑套21和太阳轮驱动齿轮36，中心轮座20固定在太阳轮驱动轴2的上端，中心轮18固定在中心轮座20上，太阳轮10固定在中心轮上。
太阳轮驱动轴2穿过下研磨盘驱动轴3的内孔。滑套21套在太阳轮驱动轴2的外面，与太阳轮驱动轴2滑动配合。滑套21的上端和下端分别由研磨盘驱动轴3内孔中的两个轴承22支承。托板7通过止推轴承43安装在太阳轮驱动轴2的下部，太阳轮驱动齿轮36固定在太阳轮驱动轴2的下端。
太阳轮驱动轴2为空心轴，上研磨盘驱动机构包括中心轴4、上滑套23、下滑套24、上轴承25、下轴承26、中心轴轴承27、中心轴驱动齿轮28和上研磨盘的驱动盘30。中心轴4穿过太阳轮驱动轴2的内孔，驱动盘固定在中心轴4的上端，中心轴驱动齿轮28固定在中心轴4的下部，中心轴4的下端通过中心轴轴承27安装在机座19的下部。上滑套23和下滑套24分别套在中心轴4的上部和下部，与中心轴4滑动配合。上滑套23通过上轴承25安装在太阳轮驱动轴2内孔的上端，下滑套24通过上轴承25安装在太阳轮驱动轴2内孔的下端。
内齿圈驱动机构包括齿圈支架、升降套31、齿圈驱动齿轮32和支架轴承33，齿圈支架包括支架34和轴承座38，支架34固定在轴承座38上。内齿圈11固定在支架上。轴承座38通过两个支架轴承33安装在升降套31上。升降套31松套在安装座1的外面，与安装座1滑动配合。升降套31坐落在外螺套6上，由外螺套6的顶面支承。齿圈驱动齿轮32固定在轴承座38的下部。
本发明以上实施例要对太阳轮及内齿圈的高度进行调整时，可以按以下动作过程进行：
1)开动升降电动机，通过V型皮带带动抬升减速机13转动；
2)抬升减速机13的输出轴通过中间齿轮14带动内螺套5旋转；
3)内螺套5旋转过程中，与外螺套6旋合，外螺套6将内螺套5的旋转运动转化为竖直的直线运动；
4)外螺套6通过拉杆8带动托板7，托板7通过太阳轮驱动轴2带动太阳轮10做上下运动，与此同时，外螺套6驱动升降套31，升降套31通过齿圈支架带动内齿圈11上下运动，实现太阳轮及内齿圈高度的调整。
如图5和图6所示，升降机构控制电路包括电动机正反转控制电路、上限接近开关SQ1。下限接近开关SQ3、计圈接近开关SQ3、计圈感应板50和升降感应板51；升降感应板51固定在外螺套6(升降器)上，计圈感应板50安装在固定在减速机齿轮(升降驱动齿轮)1301的轮缘上。上限接近开关SQ1的信号输出端、下限接近开关SQ2的信号输出端和计圈接近开关SQ3的信号输出端，分别接电动机正反转控制电路的PLC控制器对应的控制信号输入端SQ1、SQ2和SQ3。
电动机正反转控制电路包括继电器-KA1和继电器-KA2，继电器-KA1的线圈的一端接PLC控制器电机正转信号输出端，另一端接电源，继电器-KA2的线圈的一端接PLC控制器电机反转信号输出端，另一端接电源。继电器-KA1的主触点与电动机正转继电器-KM1的线圈串接，继电器-KA2的主触点与电动机反转继电器-KM2的线圈串接。
行星齿轮式双面研磨/抛光机内外齿轮升降的微调工作动作如下：
设备开机后，首先进行系统初始化，检测上限接近开关SQ1是否闭合，即：行星齿轮是否在上限位。如SQ1闭合，方向变量设置为“0”；上限接近开关SQ1断开时，方向变量设置为“1”。方向变量为“0”代表升降器下降，方向变量为“1”代表升降器上升。
设备开始运行加工程序，当程序动行变量为“ON”时，使能变量设置“0”；当程序动行变量为“OFF”时，使能变量设置“1”。
当PLC检测到使能变量为“1”时，进行判断上限接近开关SQ1或下限接近开关SQ2是否闭合，上限接近开关SQ1闭合时，方向变量设置“0”；下限接近开关SQ2闭合时，方向变量设置“1”；上限接近开关SQ1和下限接近开关SQ2都断开时，方向变量的设置保持不变。
当PLC未检测到计圈接近开关SQ3闭合时，依据方向变量的值输出相对应的继电器，使升降电动机做对应的正转或反转，从而使行星齿轮上升或下降。
当PLC检测到计圈接近开关闭合时，使升降电动机停止，同时使能变量设置为“2”，等待下一次使能变量为“1”时再对内外齿轮升降进行调整。
在PLC的控制中，计圈接近开关采用上升沿检测模式，只有每次在计圈接近开关闭合的一瞬间，给PLC控制器一个闭合信号,其它时候都一直是断开信号。
本发明以上实施例可以很方便的同时调整太阳轮及内齿圈的高度。仅通过控制升降电动机就可以完成对太阳轮及内齿圈高度调整，不用拆卸零件，不会更变设备装配精度，保证机床长期工作稳定性。本发明以上实施例对太阳轮及内齿圈高度可以实现无级调整，并且可以非常频繁地进行调整，太阳轮及内齿圈的磨损会非常均匀，使用寿命可以提高数倍。

Claims (9)

1.一种行星齿轮式双面研磨/抛光机的内外齿轮升降系统，行星齿轮式双面研磨/抛光机包括机架、太阳轮、内齿圈、下研磨盘，太阳轮驱动机构、内齿圈驱动机构、下研磨盘驱动机构和上研磨盘驱动机构；其特征在于，包括升降机构，升降机构包括控制电路和由电动机通过升降驱动齿轮带动的升降器；控制电路包括电动机正反转控制电路、上限接近开关；下限接近开关、计圈接近开关、计圈感应板和升降感应板；升降感应板固定在升降器上，计圈感应板安装在固定在升降驱动齿轮上；上限接近开关的信号输出端、下限接近开关的信号输出端和计圈接近开关的信号输出端，分别接电动机正反转控制电路的控制器对应的控制信号输入端；太阳轮驱动机构包括太阳轮驱动轴，太阳轮固定在太阳轮驱动轴的上端；机架包括机座和固定在机座上的安装座，太阳轮驱动轴的中部由安装座支承；升降机构包括太阳轮升降机构，太阳轮升降机构包括内螺套、外螺套、托板和复数根拉杆；外螺套即所述的升降器，内螺套松套在安装座外面，由安装座支承，外螺套的内螺纹与内螺套的外螺纹旋合，内螺套由电动机通过升降驱动齿轮驱动；安装座的下部包括复数个拉杆孔，拉杆的上端固定在外螺套上，拉杆的下端穿过拉杆孔，固定在托板上，托板安装在太阳轮驱动轴的下部。
2.根据权利要求1所述的内外齿轮升降系统，其特征在于，控制器按以下方式控制升降器工作：
1)设备开机后，检测上限接近开关是否闭合，如上限接近开关闭合，设置方向变量为“0”，如限接近开关断开时，设置方向变量为“1”；方向变量为“0”代表升降器下降，方向变量为“1”代表升降器上升；
2)设备运行加工程序时，当程序运行变量为“ON”时，使能变量设置为“0”；当程序运行变量为“OFF”时，使能变量设置为“1”；
3)当检测到使能变量为“1”时，判断上限接近开关或下限接近开关是否闭合，上限接近开关闭合时方向变量设置为“0”；下限接近开关闭合时，方向变量设置为“1”；否则，方向变量设置不变；并依据方向变量的值，控制电动机转动，使行升降器上升或下降；当检测到计圈接近开关闭合时，控制电动机停止，同时将使能变量设置为“0”和“1”以外的值，等待下次使能变量为“1”时再进行本步骤。
3.根据权利要求1所述的内外齿轮升降系统，其特征在于，升降机构包括内齿圈升降机构，内齿圈驱动机构包括齿圈支架、升降套、齿圈驱动齿轮和支架轴承，齿圈支架包括支架和轴承座，内齿圈固定在支架上；轴承座通过支架轴承安装在升降套上；升降套松套在安装座的外面，与安装座滑动配合；升降套坐落在外螺套上，由外螺套的顶面支承；齿圈驱动齿轮固定在轴承座上。
4.根据权利要求1所述的内外齿轮升降系统，其特征在于，安装座下部包括突缘，安装座的突缘固定在机座上；安装座的突缘上包括三个所述的拉杆孔，所述的拉杆为三根；内螺套的下端由安装座的突缘支承，内螺套的外螺纹位于内螺套的上部，内螺套的下部包括齿轮；升降机构包括由电动机带动的减速机和由减速机齿轮带动的中间齿轮，内螺套的齿轮由中间齿轮带动，减速机齿轮为所述的升降驱动齿轮。
5.根据权利要求1所述的内外齿轮升降系统，其特征在于，下研磨盘驱动机构包括托盘，下研磨盘驱动轴和下研磨盘驱动齿轮；下研磨盘驱动轴穿过安装座的内孔，下研磨盘驱动轴的上部和下部由安装座分别通过轴承支承；下研磨盘固定在托盘上，托盘固定在下研磨盘驱动轴的上端，下研磨盘驱动齿轮固定在下研磨盘驱动轴的下端。
6.根据权利要求5所述的内外齿轮升降系统，其特征在于，太阳轮驱动机构包括滑套和太阳轮驱动齿轮，下研磨盘驱动轴为空心轴，太阳轮驱动轴穿过下研磨盘驱动轴的内孔；滑套套在太阳轮驱动轴的外面，与太阳轮驱动轴滑动配合；滑套的上端和下端由研磨盘驱动轴分别通过轴承支承；托板通过止推轴承安装在太阳轮驱动轴的下部,太阳轮驱动齿轮固定在太阳轮驱动轴的下端。
7.根据权利要求6所述的内外齿轮升降系统，其特征在于，太阳轮驱动轴为空心轴，上研磨盘驱动机构包括中心轴、上滑套、下滑套、上轴承、下轴承、中心轴轴承、中心轴驱动齿轮和上研磨盘的驱动盘；中心轴穿过太阳轮驱动轴的内孔，驱动盘固定在中心轴的上端，中心轴驱动齿轮固定在中心轴的下部，中心轴的下端通过中心轴轴承安装在机座上；上滑套和下滑套分别套在中心轴的上部和下部，与中心轴滑动配合；上滑套通过上轴承安装在太阳轮驱动轴内孔的上端，下滑套通过上轴承安装在太阳轮驱动轴内孔的下端。
8.根据权利要求1所述的内外齿轮升降系统，其特征在于，太阳轮驱动机构包括中心轮和中心轮座，中心轮座固定在太阳轮驱动轴的上端，中心轮固定在中心轮座上，太阳轮固定在中心轮上。
9.根据权利要求1所述的内外齿轮升降系统，其特征在于，控制器为PLC控制器，电动机正反转控制电路包括第一继电器和第二继电器，第一继电器的线圈的一端接PLC控制器电动机正转信号输出端，另一端接电源，第二继电器的线圈的一端接PLC控制器电动机反转信号输出端，另一端接电源；第一继电器的主触点与电动机正转继电器的线圈串接，第二继电器的主触点与电动机反转继电器的线圈串接。
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