CN105234781A - 一种磨轮抛光系统及其抛光控制方法 - Google Patents

一种磨轮抛光系统及其抛光控制方法 Download PDF

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Abstract

一种抛光系统，包括抛光设备和控制系统，抛光设备包括抛光平台和均布于抛光平台外围的N个打磨座，N≥2且N为整数；抛光平台和N个打磨座分别与控制系统通过总线电缆/光纤总线连接；抛光平台包括基座、设置于基座上的转盘和第一驱动装置，第一驱动装置驱动转盘绕转盘中心旋转，转盘上均布M个工件驱动座，M>N且M为偶数；第一驱动装置包括第一电机和间歇分割器，第一电机与间歇分割器传动连接，间歇分割器与转盘传动连接，以驱动转盘间歇性旋转，转盘的中心还设置有通讯滑环，工件驱动座通过通讯滑环与控制系统连接。本发明在加工过程中采用流水线进行高效率的抛光与打磨。

Description

一种磨轮抛光系统及其抛光控制方法
技术领域
本发明涉及用于磨削或抛光的机床、装置或工艺领域，尤其涉及一种分度旋转台式多轴数控抛光控制系统及其抛光控制方法。
背景技术
抛光或磨削加工，在机械加工隶属于精加工，加工量少、精度高。抛光或磨削步骤通常包括粗磨、半精磨、精磨、超精加工等多个步骤，每个步骤对应一个工位，现有技术中切换步骤需要手动从一个工位移动至下一个工位操作，这样大大地降低了工作效率，而且无法保证每次安装工件的一致性，导致加工制品的良品率受到影响。因此，有必要设计一种既可提高抛光与打磨效率又能保证产品一致性的抛光设备。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种抛光控制系统及其抛光控制方法，可实现多个工位组合的流水线自动化加工。
为实现本发明的目的所采用的技术方案如下：一种磨轮抛光系统，包括打磨座、抛光平台、控制主柜和人机交互端，打磨座和抛光平台分别与控制主柜通过总线电缆或光纤总线连接；
所述打磨座包括磨轮和磨轮驱动座，打磨座均布于抛光平台的外围，打磨座具有N个，N≥2且N为整数；
所述抛光平台包括基座，以及设置于基座上的转盘和第一驱动装置，第一驱动装置驱动转盘绕转盘中心旋转；转盘上均布有M个抛光工位，M>N且M为整数，所述打磨座分别对应抛光工位设置，至少一个抛光工位为换件工位；
所述第一驱动装置包括第一电机和间歇分割器，所述第一电机与间歇分割器传动连接，间歇分割器与转盘传动连接，以驱动转盘间歇性旋转，转盘的每次旋转将抛光工位转动至对应下一个打磨座；
所述抛光工位上设置工件驱动座，工件驱动座上设置有待抛光的工件；转盘的转动轴线上设有通讯滑环，控制主柜通过通讯滑环与工件驱动座控制连接；随着转盘的每次旋转，工件驱动座通过通讯滑环切换接收控制指令；
所述人机交互端与控制主柜连接。
优选的，所述通讯滑环包括滑环固定座、滑环转子和滑环定子，所述滑环固定座固定安装于所述转盘，所述滑环转子固定安装于所述滑环固定座上，所述滑环定子固定安装于转盘的中心轴线上；
在滑环转子和滑环定子之间的相对周侧上至少设有M个滑动接触的通讯信道，滑环定子一侧的通讯信道连接控制主柜，滑环转子一侧的通讯信道分别对应连接M个抛光工位。
优选的，所述工件驱动座包括装夹治具、第二驱动装置和第三驱动装置，所述第二驱动装置驱动所述装夹治具绕B轴旋转，所述B轴垂直于转盘表面，所述装夹治具上紧固有所述待抛光的工件，所述第三驱动装置驱动所述工件绕C轴旋转，所述C轴平行于转盘表面。
优选的，所述装夹治具包括固定座、连杆、装夹治具和可调气缸，所述连杆穿设于所述固定座，所述连杆的前端连接装夹治具，所述连杆的后端连接可调气缸；
所述装夹治具包括与所述抛光工件连接的治具本体，治具本体内设置有与所述连杆连接的连接柱塞和与抛光工件连接的浮动轴，所述连接柱塞和所述浮动轴通过销轴连接；
所述浮动轴具有过渡斜面，所述治具本体上设有与所述过渡斜面滑动接触的第一限位销，所述第一限位销通过所述过渡斜面迫使所述浮动轴向下运动实现抛光工件的夹紧。
优选的，Y轴滑座，安装于Y轴滑座上的X轴滑座和驱动X轴滑座沿Y轴方向移动的Y轴驱动机构，安装于X轴滑座上的Z轴滑座和驱动Z轴滑座沿X轴方向移动的X轴驱动机构，安装于Z轴滑座上的活动座和驱动活动座沿Z轴方向移动的Z轴驱动机构，安装于活动座上的H轴旋转驱动机构和磨轮座，H轴旋转驱动机构用于驱动磨轮座绕H轴旋转，所述磨轮座上设有磨轮以及用于驱动磨轮转动的磨轮驱动机构；
所述X轴、Y轴、Z轴的方向两两正交垂直，H轴的方向垂直于Z轴的方向。
优选的，所述磨轮在磨轮驱动机构的驱动下绕I轴旋转，所述I轴方向与H轴方向垂直。
优选的，所述人机交互端为PC计算机，计算机通过总线电缆或光纤总线与控制主柜连接。
优选的，所述控制主柜通过有线或无线的方式与局域网连接，所述人机交互端为手持移动设备，手持移动设备通过无线方式与局域网连接，并通过局域网连接至控制主柜。
优选的，所述控制主柜还连接有监控摄像头，用于实时监控系统工作画面；所述控制主柜与互联网连接，所述人机交互端包括远程控制端，远程控制端通过互联网与控制主柜连接，通过互联网对抛光系统进行远程操作控制和在线监控。
进一步地，所述抛光系统还包括机器人，用于灵活地装卸工件。
本发明还提供一种应用上述抛光系统的抛光控制方法，所述抛光控制方法包括：
步骤一S1：第一抛光工位和第一打磨座组成第一组CNC通道，第二抛光工位和第二打磨座组成第二组CNC通道……第N抛光工位和第N打磨座组成第N组CNC通道，第N+1工件驱动座位于换料位置；
步骤二S2：各组CNC通道同时做打磨工作，所有CNC通道完成打磨工作后，转盘旋转一次，抛光工位随转盘旋转，第N+1抛光工位和打磨座重新组成第一组CNC通道，第一抛光工位和第二打磨座重新组成第二组CNC通道，第N-1抛光工位与第N打磨座重新组成第N组CNC通道，第N工件驱动座转到换料位置；
步骤三S3：转盘间歇性循环转动，转盘上的抛光工位依次与位于转盘外围的打磨座重组CNC通道。
其中，每一个打磨座的工作指令保持不变，抛光工位的工作指令通过转盘的间歇性旋转和通讯滑环进行循环切换。
有益效果：本发明提供的抛光控制系统及其抛光控制方法，可实现多个工位组合的流水线自动化加工，控制方便。
附图说明
图1是本发明实施例抛光控制系统的结构示意图；
图2是本发明实施例中抛光平台的结构示意图；
图3是本发明实施例中装夹治具的剖面结构示意图；
图4是本发明实施例中打磨座的结构示意图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例，对本发明的技术方案和有益效果作进一步阐述。
参阅图1～图4，本发明提供一种磨轮抛光系统，包括打磨座300、抛光平台200、控制主柜和人机交互端，打磨座300和抛光平台200分别与控制主柜通过总线电缆或光纤总线连接。
打磨座300包括磨轮和磨轮驱动座，打磨座300均布于抛光平台100的外围，打磨座300具有N个，N≥2且N为整数。
抛光平台200包括基座210，以及设置于基座210上的转盘240和第一驱动装置，第一驱动装置驱动转盘240绕转盘中心旋转；转盘240上均布有M个抛光工位，M>N且M为整数，打磨座300分别对应抛光工位设置，至少一个抛光工位为换件工位。
第一驱动装置包括第一电机和间歇分割器230，第一电机与间歇分割器230传动连接，间歇分割器230与转盘240传动连接，以驱动转盘240间歇性旋转，转盘240的每次旋转将抛光工位转动至对应下一个打磨座300。
抛光工位上设置工件驱动座250，工件驱动座250上设置有待抛光的工件；转盘240的转动轴线上设有通讯滑环100，控制主柜通过通讯滑环100与工件驱动座250控制连接；随着转盘的每次旋转，工件驱动座250通过通讯滑环100切换接收控制指令。人机交互端与控制主柜连接。
本实施例中，N＝3，即有三个打磨座300，四个工件驱动座250，可对应三个抛光步骤：粗磨、半精磨、精磨。容易理解的是，在其它实施例中，N也可以根据需要设置为大于或等于2的任意整数，通常根据抛光的具体步骤来设置。
参阅图2，本实施例的抛光平台200，包括基座210、设置于基座上的转盘240和第一驱动装置，第一驱动装置驱动转盘240绕转盘中心旋转，转盘240上环设四个工件驱动座250，第一驱动装置包括第一伺服电机(图未示)和高精度间歇分割器230，第一伺服电机与高精度间歇分割器230传动连接，高精度间歇分割器230与转盘240传动连接，以驱动转盘240间歇性旋转，转盘240中心还设置有通讯滑环100，工件驱动座250通过通讯滑环100与控制系统中的主机通信连接。本实施例的抛光平台，转盘240中心设有通讯滑环，转盘240上环设多个工件驱动座250，通过间歇分割器230带动转盘240和转盘240上的工件驱动座250间歇性转动，通过通讯滑环实现主机对多个工件驱动座250的通信控制和通信切换，使工作周期得以显著加快。
具体地，高精度间歇分割器230包括入力轴、凸轮副、出力轴和出力转台，入力轴与第一电机传动连接，入力轴通过凸轮副驱动出力转台间歇性转动，出力转台与转盘240固定连接，以带动转盘240间歇性转动，出力轴穿过转盘中心。本发明采用高精度间歇分割器230驱动转盘240间歇性转动，精确定位。高精度间歇分割器采用的是现有技术中的高精度间歇分割器，故其结构不作详细说明。
工件驱动座250包括装夹治具260和第二驱动装置，第二驱动装置驱动装夹治具260绕垂直于转盘表面的B轴旋转。第二驱动装置包括第二电机和第二电机驱动器，第二电机驱动器与通讯滑环100通信连接,实现工件驱动座250与转盘240的可切换通信连接。
工件驱动座250还包括第三驱动装置，装夹治具260包括治具本体261，第三驱动装置驱动治具本体261绕平行于转盘表面的C轴旋转。第三驱动装置包括第三电机、第三电机驱动器和同步带，同步带连接第三电机与治具本体261，第三电机驱动器与通讯滑环100通信连接,实现工件驱动座与转盘的可切换通信连接。
其中，通讯滑环包括嵌套设置的滑环固定座、滑环转子和滑环定子，滑环固定座固定安装于转盘上的中心位置，滑环转子固定安装于滑环固定座，随转盘旋转。
参阅图3，具体的，装夹治具260包括与抛光工件201连接的治具本体261，治具本体261内设置有与连杆270连接的连接柱塞262和与抛光工件201连接的浮动轴263，连接柱塞262和浮动轴263通过销轴264连接，浮动轴263上设有过渡斜面2631，治具本体261上装设有与过渡斜面2631滑动接触的第一限位销265，第一限位销265通过过渡斜面2631迫使浮动轴263向下运动实现抛光工件201的夹紧。本实施例中的抛光工件201的装夹机构通过行程可控的可调气缸290提供原动力，并依次通过连杆270、连接柱塞262、浮动轴263传递动力，浮动轴263被驱动向前推出抛光工件201，便于卸取抛光工件201，浮动轴263被驱动向后拉紧抛光工件201，提高抛光工件201加工时的稳定性。优选的，浮动轴263的前端设有适配抛光工件201的倒扣结构2631，浮动轴263通过倒扣结构2631夹紧抛光工件201，实现抛光工件201与装夹治具260的稳固连接，以保证加工质量。本实施例中浮动轴263的前端弯折成L形以形成倒扣结构2631，该倒扣结构2631与抛光工件201的内部结构配合。在其它实施例中，根据抛光工件201的结构不同，倒扣结构2631也会相应不同。
装夹过程：可调气缸290的活塞杆向后缩回，给连杆270提供向后的拉力，带动连接柱塞262和浮动轴263向后运动，同时，第一限位销265沿浮动轴263上的过渡斜面2631斜向上滑动直至滑出过渡斜面2631，迫使浮动轴263斜向下运动，因此倒扣结构2631斜向下收回，对抛光工件201施加夹紧力，夹紧力逐渐增大直至抛光工件201与装夹治具260稳固连接。
卸取过程：卸取过程与装夹过程的运动情况相反，可调气缸290的活塞杆向前伸出，通过连杆270和双向推力轴承292推动连接柱塞262和浮动轴263向前运动，同时，第一限位销265沿着浮动轴263上的过渡斜面2631斜向下滑动，浮动轴263斜向上运动，抛光工件201受到的夹紧力逐渐减小。
参阅图4，本实施例提供的打磨座300与工件驱动座250实现六轴联动，打磨座300包括机身底座部分310、横向滑座320、升降滑座330、升降滑板340、高精度回转驱动350、交流永磁电机360、旋转固定座370和伺服电机380，横向滑座320安装于机身底座310上，升降滑座330安装于横向滑座320上，升降滑板340安装于升降滑座330一侧，旋转固定座370安装于回转驱动350上，交流永磁电机360和磨轮旋转轴均安装于旋转固定座370上，磨轮与交流永磁电机360的输出轴通过皮带轮连接。第三高精度滚珠丝杆设于升降滑座330上，与伺服电机380的输出轴连接，第二高精度滚珠丝杆设于横向滑座320上，第一高精度滚珠丝杆设于机身底座310上，第二高精度滚珠丝杆和第一高精度滚珠丝杆分别连接有伺服电机，伺服电机可连接减速器。
打磨座300中固定在机身底座部分310上的伺服电机通过第三高精度滚珠丝杆带动横向滑座320作前后移动并进行前后位置补偿，横向滑座320上的伺服电机通过第二高精度滚珠丝杆带动升降滑座330作横向移动并进行左右位置补偿，升降滑座330的伺服电机通过第三高精度滚珠丝杆带动升降滑板340作纵向移动并进行上下位置补偿，磨轮部分通过由旋转固定座370上的交流永磁电机360通过皮带轮驱动磨轮旋转，旋转固定座370由固定在升降滑板340的高精度回转驱动350通过高精度减速器驱动旋转，从而磨头400通过四轴联动对复杂曲面工件进行抛磨加工。
本发明的抛光系统的控制系统包括主机、无线设备、以及人机交互端，主机与抛光设备通过电缆总线或光纤总线连接，主机和人机交互端通过无线设备进行数据信号传输。人机交互端为计算机和/或手持移动设备。
进一步地，人机交互端还包括远端的计算机，远端的计算机通过互联网与主机连接，通过远端的计算机对抛光系统进行操作控制和在线诊断。
进一步地，控制系统还包括光电开关，光电开关设置于转盘且光电开关的数量和位置与打磨座对应，用于感应打磨座的位置。
进一步地，控制系统还包括网络摄像头，用于实时将运行画面传输给远端的计算机。
本发明还提供了上述抛光系统的抛光控制方法，包括：
步骤一S1：第一抛光工位和第一打磨座组成第一组CNC通道，第二抛光工位和第二打磨座组成第二组CNC通道……第N抛光工位和第N打磨座组成第N组CNC通道，第N+1工件驱动座位于换料位置；
步骤二S2：各组CNC通道同时做打磨工作，所有CNC通道完成打磨工作后，转盘旋转一次，抛光工位随转盘旋转，第N+1抛光工位和打磨座重新组成第一组CNC通道，第一抛光工位和第二打磨座重新组成第二组CNC通道，第N-1抛光工位与第N打磨座重新组成第N组CNC通道，第N工件驱动座转到换料位置；
步骤三S3：转盘间歇性循环转动，转盘上的抛光工位依次与位于转盘外围的打磨座重组CNC通道。
每一个打磨座的工作指令保持不变，抛光工位的工作指令通过转盘的间歇性旋转和通讯滑环进行循环切换。
在本方法中，还可预先在上料/取料位置设置机器人，机器人与控制系统连接，用于灵活地装卸工件。
本发明采用上述的抛光系统及抛光方法，主要具有以下优点：抛光平台200可以高精度的达到指定位置，工件驱动座250按指令动作进给，达到指定位置自动旋转，采用通讯滑环100解决了打磨座300及抛光平台200上的工件驱动座250多轴联动通讯难题。控制系统可选用多种人机交互端，通信方便，控制灵活。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种磨轮抛光系统，其特征在于：包括打磨座、抛光平台、控制主柜和人机交互端，打磨座和抛光平台分别与控制主柜通过总线电缆或光纤总线连接；
所述打磨座包括磨轮和磨轮驱动座，打磨座均布于抛光平台的外围，打磨座具有N个，N≥2且N为整数；
所述抛光平台包括基座，以及设置于基座上的转盘和第一驱动装置，第一驱动装置驱动转盘绕转盘中心旋转；转盘上均布有M个抛光工位，M>N且M为整数，所述打磨座分别对应抛光工位设置，至少一个抛光工位为换件工位；
所述第一驱动装置包括第一电机和间歇分割器，所述第一电机与间歇分割器传动连接，间歇分割器与转盘传动连接，以驱动转盘间歇性旋转，转盘的每次旋转将抛光工位转动至对应下一个打磨座；
所述抛光工位上设置工件驱动座，工件驱动座上设置有待抛光的工件；转盘的转动轴线上设有通讯滑环，控制主柜通过通讯滑环与工件驱动座控制连接；随着转盘的每次旋转，工件驱动座通过通讯滑环切换接收控制指令；
所述人机交互端与控制主柜连接。
2.根据权利要求1所述的抛光系统，其特征在于：所述通讯滑环包括滑环固定座、滑环转子和滑环定子，所述滑环固定座固定安装于所述转盘，所述滑环转子固定安装于所述滑环固定座上，所述滑环定子固定安装于转盘的中心轴线上；
在滑环转子和滑环定子之间的相对周侧上至少设有M个滑动接触的通讯信道，滑环定子一侧的通讯信道连接控制主柜，滑环转子一侧的通讯信道分别对应连接M个抛光工位。
3.根据权利要求1所述的抛光系统，其特征在于：所述工件驱动座包括装夹治具、第二驱动装置和第三驱动装置，所述第二驱动装置驱动所述装夹治具绕B轴旋转，所述B轴垂直于转盘表面，所述装夹治具上紧固有所述待抛光的工件，所述第三驱动装置驱动所述待抛光的工件绕C轴旋转，所述C轴平行于转盘表面。
4.根据权利要求1所述的抛光系统，其特征在于：所述磨轮驱动座包括：Y轴滑座，安装于Y轴滑座上的X轴滑座和驱动X轴滑座沿Y轴方向移动的Y轴驱动机构，安装于X轴滑座上的Z轴滑座和驱动Z轴滑座沿X轴方向移动的X轴驱动机构，安装于Z轴滑座上的活动座和驱动活动座沿Z轴方向移动的Z轴驱动机构，安装于活动座上的H轴旋转驱动机构和磨轮座，H轴旋转驱动机构用于驱动磨轮座绕H轴旋转，所述磨轮座上设有磨轮以及用于驱动磨轮转动的磨轮驱动机构；
所述X轴、Y轴、Z轴的方向两两正交垂直，H轴的方向垂直于Z轴的方向。
5.根据权利要求4所述的抛光系统，其特征在于：所述磨轮在磨轮驱动机构的驱动下绕I轴旋转，所述I轴方向与H轴方向垂直。
6.根据权利要求1所述的抛光系统，其特征在于：所述人机交互端为PC计算机，计算机通过总线电缆或光纤总线与控制主柜连接。
7.根据权利要求1所述的抛光系统，其特征在于：所述控制主柜通过有线或无线的方式与局域网连接，所述人机交互端为手持移动设备，手持移动设备通过无线方式与局域网连接，并通过局域网连接至控制主柜。
8.根据权利要求1所述的抛光系统，其特征在于：所述控制主柜还连接有监控摄像头，用于实时监控系统工作画面；所述控制主柜与互联网连接，所述人机交互端包括远程控制端，远程控制端通过互联网与控制主柜连接，通过互联网对抛光系统进行远程操作控制和在线监控。
9.一种应用权利要求1～8任一项所述抛光系统的抛光控制方法，其特征在于，所述抛光控制方法包括：
步骤一S1：第一抛光工位和第一打磨座组成第一组CNC通道，第二抛光工位和第二打磨座组成第二组CNC通道……第N抛光工位和第N打磨座组成第N组CNC通道，第N+1工件驱动座位于换料位置；
步骤二S2：各组CNC通道同时做打磨工作，所有CNC通道完成打磨工作后，转盘旋转一次，抛光工位随转盘旋转，第N+1抛光工位和打磨座重新组成第一组CNC通道，第一抛光工位和第二打磨座重新组成第二组CNC通道，第N-1抛光工位与第N打磨座重新组成第N组CNC通道，第N工件驱动座转到换料位置；
步骤三S3：转盘间歇性循环转动，转盘上的抛光工位依次与位于转盘外围的打磨座重组CNC通道。
10.根据权利要求9所述的抛光控制方法，其特征在于：每一个打磨座的工作指令保持不变，抛光工位的工作指令通过转盘的间歇性旋转和通讯滑环进行循环切换。
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