CN105328515A - 一种研磨抛光处理设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种研磨抛光处理设备，包括上端设置有便于待处理物品取放之开口的液体容器、设置在容器器壁上的电磁铁、与电磁铁连接且用于对其供电的直流电源、用于使所述物品在处理过程中位置固定的夹具、以及设置在容器内盛装的液体中的磁性固体颗粒。本发明提供的设备可以通过控制电流的大小、直流电压的正负极性、磁力线的发射角度来研磨抛光不同曲面、不同形状的面板。使用该设备可同时解决3D面板研磨抛光的精度问题，以及解决现有研磨抛光机械设备的维护保养需要耗费大量人力财力的问题。

Description

一种研磨抛光处理设备及方法

技术领域

本发明涉及研磨或抛光用设备领域，具体涉及一种对面板尤其是3D面板进行研磨抛光的设备。

背景技术

现有技术中，数码产品的WINDOWS、显示屏、触摸屏等面板，例如玻璃面板，在传统的研磨抛光中，均使用平磨机、扫磨机、抛光机对其进行机械打磨。这些机器都是在加入磨粉磨液的条件下，磨具或磨刷直接与面板接触，二者间产生摩擦力而对其进行研磨抛光。

这些机器对传统的2D面板进行平磨和抛光均是适宜的，但是对于含曲面、凹面、凸面、弧形或流线型等新型结构的3D面板就不再适用，达不到产出良品的效果。此外，磨具磨刷长期直接接触面板产生摩擦，其机械转动使得这样的设备需要长期检修和维护，如更换磨具、磨盘、磨刷、磨液和磨粉，因此而不可避免地需要付出大量的人力物力。

如发明专利申请201410478674.2中公开了一种光学玻璃双面精加工专用研磨垫及其制备方法，该研磨垫由下至上依次为双面附胶的PC板层、PET膜层、无纺布层、磨体坯块层；制备方法是将环氧树脂、金刚石、滑石粉、硅灰石、铝粉、石墨和碳化硅原料先通过模具浇铸成型制备磨体坯块坯体，粘贴无纺布、PET膜，采用热压法固化成型，冷却脱模，粘贴PC板，模切成型即得；该制备方法操作简单、成本低、效率高，制得的研磨垫研磨性能稳定、研磨效率高，使用寿命长，用于光学玻璃精加工可获得良好的表面质量，且产品良率高，大大降低了光学玻璃加工成本。

而实用新型专利201520177093.5公开了一种圆形玻璃直身位大斜边抛光装置，包括抛光部件和玻璃固定部件；所述抛光部件具有一个连接转动驱动部件的抛光底座，其上设有一个与转动轴同轴的凹槽用于固定铺垫磨皮；所述玻璃固定部件具有一个真空底座，用于真空吸附圆形玻璃，所述真空底座通过万向连接构件可升降设置在抛光底座上方，并与一个在水平面往复移动的支撑杆连接。该实用新型可以实现圆形玻璃直身位大斜边的一次性抛光，减少生产工艺，抛光效果优，提高生产效率和产品良率，降低成本，并且结构简单，方便拆装，能进行快速生产，操作方便。

上述方案中均为使用机械摩擦接触的方法对面板进行研磨和抛光，因而无法解决3D玻璃的研磨抛光精度问题以及研磨抛光设备维护保养困难的问题。

发明内容

因此，本领域需要一种研磨抛光更全面和精准，更先进和智能化的研磨抛光设备。

本发明提供一种研磨抛光处理设备，包括上端设置有便于待处理物品取放之开口的液体容器、设置在容器器壁上的电磁铁、与电磁铁连接且用于对其供电的直流电源、用于使所述物品在处理过程中位置固定的夹具、以及设置在容器内盛装的液体中的磁性固体颗粒。

在一种具体的实施方式中，容器器壁上设置的电磁铁的总数量为4～100块，且每块电磁铁可分别受控。

在一种具体的实施方式中，所述设备还包含控制器，所述控制器用于控制每一块电磁铁的启闭、线圈中电流的大小以及直流电的极性方向。

在一种具体的实施方式中，所述设备还包括设置在夹具顶端的盖板和用于使得盖板和夹具携带物品升降的气缸。

在一种具体的实施方式中，所述容器和夹具的材质均为无磁性的高分子材料。

在一种具体的实施方式中，所述设备还包括设置在容器中的混合液，所述混合液包括磁流体和玻璃腐蚀液，且磁流体和玻璃腐蚀液的重量比为1：2～5；所述磁流体包括磁性固体颗粒、基载液以及界面活性剂，所述玻璃腐蚀液中包含氢氟酸和水。

在一种具体的实施方式中，所述容器的形状为长方体或正方体，且在容器的四侧壁上各设置2～15块电磁铁。优选地，每块电磁铁的长度方向均在竖直方向。

在一种具体的实施方式中，所述待处理物品为玻璃面板、蓝宝石面板和陶瓷面板中的一种或多种，优选为3D玻璃面板。

在一种具体的实施方式中，电磁铁设置为不会与容器中的液体直接接触。

本发明还提供一种研磨抛光处理方法，包括使用如上所述设备处理3D面板，且所述3D面板浸入容器内溶液中的研磨抛光时间为10～120min。

本发明提供的设备可以通过控制电流的大小、直流电压的正负极性、磁力线的发射角度来研磨抛光不同曲面、不同形状的面板。使用本发明提供的设备可同时解决3D面板研磨抛光的精度问题，以及解决研磨抛光的机械设备的维护保养需要耗费大量人力财力的问题。

附图说明

图1为本发明中提供的研磨抛光处理设备的整体结构示意图，

图2为一种具体实施方式中的容器器壁与电磁铁的位置关系示意图，

图3为另一种具体实施方式中的容器器壁与电磁铁的位置关系示意图，

图4为又一种具体实施方式中的容器器壁与电磁铁的位置关系示意图；

其中，1、容器，11、开口，12、器壁，2、电磁铁，3、夹具，4、盖板，5、气缸。

具体实施方式

本发明通过附图和以下实施例进行进一步说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。

图1中提供了一种研磨抛光处理设备，包括上端设置有便于待处理物品取放之开口11的液体容器1、设置在容器器壁12上的电磁铁2、与电磁铁连接且用于对其供电的直流电源、所述物品在处理过程中用于使其位置固定的夹具3，以及设置在容器内盛装的液体中的磁性固体颗粒。

本发明中，所述磁性固体颗粒例如为直径在10nm以下的Fe₃O₄、Fe₂O₃、Ni或Co粒子。在另一种具体的实施方式中，所述磁性固体颗粒为铁粒子，例如微米级的铁粒子。在后面这种实施方式中，容器内盛装的溶液可以并不是能对玻璃产生腐蚀作用的腐蚀液，而是分散铁粒子的普通介质，利用菱形或其它异形的铁粒子直接与玻璃面板的表面接触摩擦，从而实现对面板的研磨。铁粒子在使用一段时间后被磨圆，此时需要更换新的铁粒子。本发明中，磁性固体颗粒的总质量例如为溶液总重量的1～30％，优选5～20％。

本发明中，改变直流电源的正反极性可使得磁性固体颗粒换向运动，直流电源极性的改变通过软件和电子控制执行。例如设置为直流电源极性改变的频率为1～120s/次，如在具体的研磨过程中设置为每30s换向一次。

本发明中，计算机控制磁力线的发射方向，发射力度和摩擦速度。其中磁力线的发射方向是由直流电源的正负极方向以及具体位置电磁铁的启闭来确定的，磁力线的发射力度主要由直流电的电流大小来决定，而摩擦速度主要由软件控制的电源正负极的换向速度来确定。

本发明中，一般情况下，所述处理是指对面板进行化学腐蚀的研磨和/或抛光过程。例如容器中盛装的溶液为1：3的磁流体和玻璃腐蚀液的混合液。其中磁流体为商购的含磁性纳米粒子、基载液以及界面活性剂的一种稳定的胶状液体，其中的玻璃腐蚀溶液为含质量比例为1：50～500的氢氟酸与水的溶液。本发明中，使用单独的磁性固体颗粒代替所述磁流体也是可行的。在本发明提供的设备的容器中，一般情况下，磁性固体颗粒在磁场下的定向运动带动容器中的混合液流动，从而实现对面板的研磨和/或抛光。本发明中，与面板起实质摩擦作用的物质是以混合液中的腐蚀液为主，铁粒子只起次要摩擦作用或并不起直接摩擦作用。因而，本发明提供的设备也适于处理蓝宝石面板和陶瓷面板等其它材质的面板。虽然本发明提供的设备尤其适宜于对3D面板的研磨处理，但本领域技术人员能理解地，该设备同样也适宜于对2D面板的研磨处理。使用本发明中涉及的磁流体和腐蚀液对3D玻璃面板进行研磨时，例如研磨总时常为50min，每隔30～60s可以改变直流电源的正负极性，则能轻松地达到机械粗磨的效果。

图1中，本发明设备的夹具上设置了十组玻璃面板放置位置，每组玻璃面板放置位置上可固定一片或多片玻璃面板。

图1所示装置的整体高度例如为1.2m，这是夹具升起后位于容器上方的总高度。如此设置的高度方便操作人员将玻璃面板放入夹具和从夹具中取出玻璃面板。在图1中，立方体结构的容器的长宽高均为0.6m。本领域技术人员容易理解的，所述容器的形状可以是圆柱形、长方体等其它任意形状。

本发明提供的设备的操作过程中，先将待研磨抛光的物品固定在夹具上，再将夹具携带物品降落至容器内的混合液中，使得待处理的物品浸没在容器内的液体中。启动事先设置好的研磨程序，至少包括PLC控制每个时间点的电流大小、电流方向和磁力线发射区域。待研磨抛光完成后，例如40～60min，气缸将夹具连通物品升起，再将完成研磨抛光步骤的物品从夹具上取下即可。

本发明中，图1所示的设备可以外接380v或220v的交流电，经变电装置将交流电变为直流电后为设备中的电磁铁供电。

在一种具体的实施方式中，容器器壁上设置的电磁铁的总数量为4～100块，且每块电磁铁可分别受控。

通过单独控制设置在器壁上不同位置的电磁铁的启闭，可以任意调节容器内磁力线发射区域。例如通过控制图1中相对设置的两侧壁上的均最接近容器对角线的两块不同的电磁铁，可以形成与玻璃面板的板面呈大致45°角的磁力线。

在一种具体的实施方式中，所述设备还包含控制器，所述控制器用于控制每一块电磁铁的启闭、线圈中电流的大小以及直流电的方向。在一种具体的实施方式中，所述控制器为可编程逻辑控制器PLC。

在一种具体的实施方式中，所述设备还包括设置在夹具顶端的盖板4和用于使得夹具3和盖板4升降的气缸5。优选地，在气缸将夹具和盖板顶起至最高处时，盖板离地的高度为0.5m～1.8m，优选为0.6～1.5m之间，如此方便操作员装卸玻璃面板。

在一种具体的实施方式中，所述容器和夹具的材质均为无磁性的高分子材料。所述容器和夹具的材质例如均为有机玻璃。

在一种具体的实施方式中，所述设备还包括设置在容器中的混合液，所述混合液包括磁流体和玻璃腐蚀液，且磁流体和玻璃腐蚀液的重量比为1：2～5；所述磁流体包括磁性固体颗粒、基载液以及界面活性剂，所述玻璃腐蚀液中包含氢氟酸和水。本发明中，所述磁流体又称磁性液体、铁磁流体或磁液，是一种新型的功能材料，它既具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性。是由直径为纳米量级(例如10纳米以下)的磁性固体颗粒、基载液以及界面活性剂三者混合而成的一种稳定的胶状液体。该流体在静态时无磁性吸引力，在外加磁场作用时才表现出磁性。

在一种具体的实施方式中，所述容器的形状为长方体或正方体，且在容器的四侧壁上各设置2～15块电磁铁。容器设置为长方体或正方体的原因更多是方便对玻璃面板进行取放、研磨和抛光，也便于流水线作业和该操作的工业化。

在一种具体的实施方式中，每块电磁铁的长度方向均在竖直方向。图2所示为同一侧壁上的8块电磁铁的长度方向均在竖直方向，而图3所示为同一侧壁上的4块电磁铁的长度方向均在水平方向。鉴于玻璃面板的形状及其在容器中的放置方式，所述电磁铁优选设置为如图2所示的方式。在另一种具体的实施方式中，所述容器设置为圆柱形，如图4所示，在容器器壁均匀设置的16块电磁铁可以使得容器中液体的运动方向可以做到360°无死角调节。

在一种具体的实施方式中，所述待处理物品为玻璃面板、蓝宝石面板和陶瓷面板中的一种或多种，优选为3D玻璃面板。

在一种具体的实施方式中，电磁铁设置为不会与容器中的液体直接接触。

本领域技术人员知晓地，电磁铁是通电产生电磁的一种装置。在铁芯的外部缠绕与其功率相匹配的导电绕组，这种通有电流的线圈像磁铁一样具有磁性，叫做电磁铁。本发明中，所述电磁铁采取商购的电磁铁即可，其线圈圈数及中心的铁磁体均可以根据需要而加以选择。

本发明提供的设备可以通过控制电流的大小、直流电压的正负极性、磁力线的发射角度来研磨抛光不同曲面、不同形状的面板。

通过直流电源正反极性的改变让磁流体在面板表面进行运动摩擦，摩擦的速度可以通过直流电源极性的变化速度调节，可以通过PLC高速调节电源的正反极性。磁力线的发射区域和强度可以根据需要研磨抛光的面板的面积和深度来确定，本发明提供的设备可以加工任意形状的玻璃面板。通过计算机软件控制，先向计算机系统中输入需要研磨抛光的面板的三维图像，计算机计算并控制磁力线的发射方向、发射力度和摩擦速度，使得本发明提供的研磨抛光过程可以高精度和智能化地完成。

磁力线具有穿透能力，因此容器壁可以将该设备的控制部分和研磨抛光物品的部分完全隔绝开来，因而本发明的设备中没有机械磨损，因此不再需更换磨具、磨盘、磨液等部件，且无需设置牙板、机械齿轮等固定部件。可大幅节约成本和大量节约机械设备维护人员，高效实用。

本发明提供的设备是利用电磁原理控制磁性流体在容器内的运动，在可控区域内实现高速运动的粒子带动摩擦和腐蚀面板表面实现研磨抛光的一种新型技术。该设备可以通过调节电流大小、电流方向、电磁铁磁力线发射区域，实现研磨抛光的力度、摩擦速度、研磨区域均可调节。与传统的研磨抛光设备相比，本发明无需机械传动就可以实现对面板进行研磨和抛光。

使用本发明提供的全新设备来研磨抛光面板，其可控性和智能化程度都要高于传统的研磨机和抛光机。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种研磨抛光处理设备，包括上端设置有便于待处理物品取放之开口(11)的液体容器(1)、设置在容器器壁(12)上的电磁铁(2)、与电磁铁连接且用于对其供电的直流电源、用于使所述物品在处理过程中位置固定的夹具(3)、以及设置在容器内盛装的液体中的磁性固体颗粒。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，容器器壁上设置的电磁铁的总数量为4～100块，且每块电磁铁可分别受控。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包含控制器，所述控制器用于控制每一块电磁铁的启闭、线圈中电流的大小以及直流电的极性方向。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括设置在夹具顶端的盖板(4)和用于使得盖板(4)和夹具(3)携带物品升降的气缸(5)；优选地，在气缸将夹具和盖板顶起至最高处时，盖板离地的高度为0.5～1.8m，更优选0.6～1.5m。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述容器和夹具的材质均为无磁性的高分子材料。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括设置在容器中的混合液，所述混合液包括磁流体和玻璃腐蚀液，且磁流体和玻璃腐蚀液的重量比为1：2～5；所述磁流体包括磁性固体颗粒、基载液以及界面活性剂，所述玻璃腐蚀液中包含氢氟酸和水。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述容器的形状为长方体或正方体，且在容器的四侧壁上各设置2～15块电磁铁。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，每块电磁铁的长度方向均在竖直方向。

9.根据权利要求1～8中任意一项所述的设备，其特征在于，所述待处理物品为玻璃面板、蓝宝石面板和陶瓷面板中的一种或多种，优选为3D玻璃面板；所述电磁铁设置为不会与容器中的液体直接接触。

10.一种研磨抛光处理方法，包括使用如权利要求1～9中任意一项所述设备处理3D面板，且所述3D面板浸入容器内溶液中的研磨抛光时间为10～120min。