CN106625129A - 恒力打磨系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种恒力打磨系统及方法，包括打磨装置、及推动打磨装置对工件施加打磨压力的气缸，该打磨方法包括以下步骤：设定打磨装置的重力为G，对工件施加的打磨恒压力为F；获取在打磨过程中气缸轴线与水平面的实时夹角为θ，计算出气缸的实时输出压力f＝F‑F1，其中F1为重力G在气缸轴线方向的实时分力，F1＝G×sinθ；控制系统根据实时输出压力f，对气缸的供气气压进行调节，气缸推动打磨装置对工件施加打磨压力，使在打磨过程中工件受到的打磨压力始终为F。计算出在打磨过程中打磨装置重力在气缸轴线方向的实时分力F1，并通过控制气缸的供气气压，调节气缸的实时输出压力，使工件受到的打磨压力恒定，提高打磨质量。

Description

恒力打磨系统及方法

技术领域

本发明涉及恒力打磨技术领域，特别涉及一种恒力打磨系统及打磨方法。

背景技术

目前，打磨行业相当一部分打磨由熟练的工人手工完成，自动化水平较低。手工打磨不仅劳动强度大、费时、效率低，而且打磨产生的粉尘危害工人的身体健康。在打磨陶瓷坐便器时，为避免打磨粉尘对工人的身体伤害，企业一般采用机械手与打磨机结合的方案，对胚体进行自动化打磨。在高精度的磨削加工中，对工件施加的打磨压力是影响表面加工质量和材料去除率的重要因素，因此保证打磨压力的恒定是确保磨削质量和效率的关键，但在打磨过程中根据胚体的不同位置要调整机械手和打磨机的位置，而传统的位置控制方式难以满足每件胚体的打磨量要求，导致胚体的打磨质量严重下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种恒力打磨系统及方法，能够保证打磨压力的恒定，提高打磨质量。

为实现本发明的目的，采取的技术方案是：

一种恒力打磨方法，包括打磨装置、及推动打磨装置对工件施加打磨压力的气缸，该打磨方法包括以下步骤：

设定打磨装置的重力为G，对工件施加的打磨恒压力为F；

获取在打磨过程中气缸轴线与水平面的实时夹角θ，计算出气缸的实时输出压力f＝F-F1，其中F1为重力G在气缸轴线方向的实时分力，F1＝G×sinθ；

控制系统根据实时输出压力f，对气缸的供气气压进行调节，气缸推动打磨装置对工件施加打磨压力，使在打磨过程中工件受到的打磨压力始终为F。

该打磨方法计算出在打磨过程中打磨装置重力在气缸轴线方向的实时分力F1，并通过控制气缸的供气气压，调节气缸的实时输出压力,抵消掉不同角度打磨过程中，打磨装置沿气缸轴线分力的影响，使工件受到的打磨压力恒定，保证打磨均匀性，提高打磨质量，该打磨压力为垂直于工件打磨面的正压力，该打磨压力与气缸轴线位于同一直线上。

下面对技术方案进一步说明：

进一步的是，主控制系统包括电气比例阀，电气比例阀根据获得的输入信号对气缸的供气气压进行调节，使在打磨过程中工件受到的打磨压力始终为F。通过电气比例阀往常对气缸供气气压的控制，使电气控制更智能。

进一步的是，将恒压力F转化为第一电信号，将重力G在气缸轴线方向的实时分力F1转化为第二电信号，将第一电信号和第二电信号叠加形成输入信号。将第一电信号和第二电信号叠加作为电气比例阀的输入信号，完成对气缸供气气压的调节控制。

进一步的是，气缸与机械手的末端连接，所述获取在打磨过程中气缸轴线与水平面的实时夹角为θ步骤具体包括以下步骤：

设定机械手末端在打磨过程中的运动轨迹、及对应在运动轨迹不同位置上气缸轴线与水平面的夹角；

打磨时获取机械手末端的在运动轨迹上的当前位置，并读取对应的气缸轴线与水平面的实时夹角为θ。

进一步的是，机械手通过驱动电机进行驱动，通过机械手末端在打磨过程的运动轨迹和对应运动轨迹不同位置上的驱动电机输出，来设定对应在运动轨迹不同位置上气缸轴线与水平面的夹角。

进一步的是，打磨装置包括打磨器及将打磨器固定于气缸活动端上的连接件。

本发明还提供一种采用上述恒力打磨方法的恒力打磨系统，包括恒力打磨装置和控制所述恒力打磨装置运动的电气部分；

恒力打磨装置包括框架、固定于框架上的气缸、与气缸的活动端连接的连接法兰，连接法兰与打磨器连接；

电气部分包括气源系统、与气源系统连接的第一管路和第二管路、及设于第一管路上的电气比例阀；

气缸设于第一管路上，打磨器设于所述第二管路上，恒力打磨系统通过电气比例阀对气缸供气气压进行调节。

该恒力打磨系统通过电气比例阀对气缸供气气压进行控制，气缸的实时输出压力，抵消掉不同角度打磨过程中，打磨装置沿气缸轴线分力的影响，使工件受到的打磨压力恒定，保证打磨均匀性，提高打磨质量，该打磨压力为垂直于工件打磨面的正压力，该打磨压力与气缸轴线位于同一直线上。

进一步的是，连接法兰与气缸采用榫卯结构进行连接，连接法兰设有浮动连接母头，气缸设有与浮动连接母头配合的浮动连接公头。浮动连接母头、浮动连接公头沿轴向方向上的配合采用配作的形式，属于零对零的间隙配合，径向为较大间隙的配合，以避免气缸在运动过程中沿径向产生较大摩擦，此结构在传递气缸推拉力的过程中，可以保障气缸平稳运动，并且可有效减小结构尺寸。

进一步的是，恒力打磨装置还包括设于框架上的机械手连接件、及连接在机械手连接件和连接法兰之间的风型罩，气缸和框架均位于风型罩内，机械手连接件设有第一管接头、用于安装导线管的第二管接头、用于安装气管的第三管接头，连接法兰设有与第一管接头相应设置的第四管接头，第一管接头、第二管接头、第三管接头和第四管接头均与风型罩连通。通过管接头，用气管和导线管在风型罩内部实现气路和电路的连通，避免了恒力打磨装置气管的外露，保护恒力打磨装置气路的同时，提升了装置整体的美观性。

进一步的是，电气部分还包括与气源系统出口连接的第一调压过滤器，第一管路上依次设有第二调压过滤器、电气比例阀、第一油雾器、第一电磁阀和气缸，第二管路上依次设有第二油雾器、第二电磁阀和打磨器。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明计算出在打磨过程中打磨装置重力在气缸轴线方向的实时分力F1，并通过控制气缸的供气气压，调节气缸的实时输出压力，抵消掉不同角度打磨过程中，打磨装置沿气缸轴线分力的影响，使工件受到的打磨压力恒定，保证打磨均匀性，提高打磨质量，该打磨压力为垂直于工件打磨面的正压力，该打磨压力与气缸轴线位于同一直线上。

附图说明

图1是本发明实施例恒力打磨装置的结构示意图；

图2为图1的A-A向截面剖视图；

图3为图1的B-B向截面剖视图；

图4为图1的C向视图；

图5是本发明实施例电气部分的连接示意图。

附图标记说明：

10.恒力打磨装置，110.机械手连接件，111.第一管接头，112.第二管接头，113.第三管接头，120.框架，120.框架立柱，130.风型罩，140.连接法兰，141.浮动连接母头，142.第四管接头，150.气缸，151.气缸固定板，152.浮动连接公头，160.喉箍，170.导向光轴，171.轴用卡簧，180.直线轴承，190.密封圈，20.电气部分，201.第一管路，202.第二管路，210.第一调压过滤器，220.第二调压过滤器，230.电气比例阀，240.第一油雾器，250.第一电磁阀，260.第一消声器，270.第二油雾器，280.第二电磁阀，290.第二消声器,30.打磨装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：

如图1至图5所示，一种恒力打磨系统，包括恒力打磨装置10和控制恒力打磨装置10运动的电气部分20；

如图1和图2所示，恒力打磨装置10包括机械手连接件110、框架120、风型罩130、连接法兰140、气缸150和打磨装置30。恒力打磨装置10通过机械手连接件110与机械手末端固定连接，机械手连接件110通过框架立柱121与气缸固定板151连接，气缸150固定于气缸固定板151上，连接法兰140与气缸150的活动端连接，风型罩130套在连接法兰140与机械手连接件110中间，且两端分别通过喉箍160锁紧在连接法兰140和机械手连接件110上。

在本实施例中，风型罩130能够伸缩，风型罩130能够实现伸缩的方式很多。比如，风型罩130为折叠管状结构；风型罩130包括了多个单层环状单元首尾连接形成的管状结构；风型罩130可以为弹性材料制成，从而风型罩130能够实现伸缩。风型罩130的材料可以选用布料、塑料或者金属材料等其他材料。

其中，如图2所示，连接法兰140与气缸150采用榫卯结构进行连接，连接法兰140设有浮动连接母头141，气缸150设有与浮动连接母头151配合的浮动连接公头152。浮动连接母头151、浮动连接公头152沿轴向方向上的配合采用配作的形式，属于零对零的间隙配合，径向为较大间隙的配合，以避免气缸150在运动过程中沿径向产生较大摩擦，此结构在传递气缸150推拉力的过程中，可以保障气缸150平稳运动，并且可有效减小结构尺寸。

在本实施例中，气缸150为双作用低摩擦气缸，与单作用气缸相比，双作用气缸结构中没有复位弹簧，使得双作用气缸的输出力控制更加精准，使用寿命更加长久。气缸150还可以根据实际需要设置为其他形式。

打磨装置30包括打磨器及将打磨器固定于气缸150活动端上的连接件，该连接件包括连接法兰140、及将打磨器固定在法兰上的夹具，连接法兰140与夹具通过端面连接，在保障气密性的同时，快速便捷地完成打磨装置30与连接法兰140的连接。

如图2所示，恒力打磨装置10还包括导向光轴170、及套设于导向光轴170上的直线轴承180，直线轴承180固定在气缸固定板151上。将导向光轴170穿入直线轴承180后，在导向光轴170的两端安装有轴用卡簧171，保证打磨过程中打磨装置30与框架120的力学刚度。

如图3和图4所示，机械手连接件110设有第一管接头111、用于安装导线管的第二管接头112、用于安装气管的第三管接头113，连接法兰140设有与第一管接头111相应设置的第四管接头142，第一管接头111和第四管接头142之间连接有气管，第一管接头111、第二管接头112、第三管接头113和第四管接头142均与风型罩130连通。通过第一管接头111和第四管接头142，用气管在风型罩130内部实现气路连通，避免了恒力打磨装置10气管的外露，保护恒力打磨装置10气路的同时，提升了装置整体的美观性；气管一端与第二管接头112连接，导线管另一端与气柜连接，从而实现安装于风型罩130与气柜连通，且防止粉尘通过第二管接头112进入气缸150的内部；且通过第三管接头113引出风型罩130内传感器的电线，解决了风型罩130内传感器电线出线密封的问题，也解决呼吸孔内部吸入粉尘的问题。

如图4所示，为了更好地防止粉尘进入风型罩130内，第一管接头111与第四管接头142均设有密封槽，密封槽内装设有密封圈190。

在本实施例中，第一管接头111和第四管接头142为8管接头，第二管接头112为6管接头，第三管接头113为10管接头，第一管接头111、第二管接头112、第三管接头113和第四管接头142还可以根据实际需要采用其他形式。

如图5所示，电气部分20包括气源系统(附图未标识)、与气源系统出口连接的第一调压过滤器210、与第一调压过滤器210出口连接的第一管路201和第二管路202，第一管路201上依次设有第二调压过滤器220、电气比例阀230、第一油雾器240、第一电磁阀250和气缸150，第一电磁阀250连接有第一消声器260，第二管路202上依次设有第二油雾器270、第二电磁阀280和打磨器，第二电磁阀280连接有第二消声器290。具体实施过程中，气源系统的气体由第一调压过滤器210进入气路后，分成第一管路201和第二管路202两条气路。在第一管路201中，气体再次通过第二调压过滤器220，经电气比例阀230后，通过第一油雾器240，进入第一电磁阀250，自后到达低摩擦气缸150。其中，根据工件对打磨正压力的要求，通过电气比例阀230完成对气缸150的供气压调节，通过第一电磁阀250完成对气缸150收缩的控制。在第二管路202中，气体先通过第二油雾器270加油后，进入第二电磁阀280，最后到达打磨装置30。其中，打磨器的开关由第二电磁阀280控制。

在本实施例中，第一电磁阀250为二位五通电磁阀，第二电磁阀280为二位三通电磁阀。第一电磁阀250和第二电磁阀280还可以根据实际需要采用其他形式。

该恒力打磨系统采用的恒力打磨方法，包括以下步骤：

S100、设定打磨装置30的重力为G，对工件施加的打磨恒压力为F；

S200、获取在打磨过程中气缸150轴线与水平面的实时夹角为θ，计算出气缸150的实时输出压力f＝F-F1，其中F1为重力G在气缸150轴线方向的实时分力，F1＝G×sinθ；

S300、控制系统根据实时输出压力f，对气缸150的供气气压进行调节，气缸150推动打磨装置30对工件施加打磨压力，使在打磨过程中工件受到的打磨压力始终为F。

该打磨方法计算出在打磨过程中打磨装置30重力在气缸150轴线方向的实时分力F1，并通过控制气缸150的供气气压，调节气缸150的实时输出压力，抵消掉不同角度打磨过程中，打磨装置30沿气缸150轴线分力的影响，使工件受到的打磨压力恒定，保证打磨均匀性，提高打磨质量，该打磨压力为垂直于工件打磨面的正压力，该打磨压力与气缸150轴线位于同一直线上。

在本实施例中，如图5所示，主控制系统包括电气比例阀230，电气比例阀230根据获得的输入信号对气缸150的供气气压进行调节，将恒压力F转化为第一电信号，将重力G在气缸150轴线方向的实时分力F1转化为第二电信号，将第一电信号和第二电信号叠加形成输入信号，使在打磨过程中工件受到的打磨压力始终为F。通过电气比例阀230往常对气缸150供气气压的控制，使电气控制更智能。

气缸150的轴线与恒力打磨装置10的轴线重叠，恒力打磨装置10通过机械手连接件110与机械手的末端连接，S200步骤具体包括以下步骤：

S201、设定机械手末端在打磨过程中的运动轨迹和对应运动轨迹不同位置上的驱动电机输出，获取对应在运动轨迹不同位置上气缸150轴线与水平面的夹角；

S201、打磨时获取机械手末端的在运动轨迹上的当前位置，并读取对应的气缸150轴线与水平面的实时夹角为θ。

该恒力打磨方法通过与机械手的控制系统联合，计算出机械手末端轴线与水平面的夹角，即气缸150轴线与水平面的夹角，获得打磨装置30重力沿气缸150轴线方向的分力，最后通过电气比例阀230对重力分力进行抵消。在控制系统中，联合计算出机械手输出末端的角度位置，抵消掉不同角度打磨过程中，打磨装置30重力沿气缸150轴线分力的影响，保证了打磨装置30对工件打磨面正压力的恒定，保证打磨均匀性，提高打磨质量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种恒力打磨方法，其特征在于，包括打磨装置、及推动打磨装置对工件施加打磨压力的气缸，该打磨方法包括以下步骤：

设定打磨装置的重力为G，对工件施加的打磨恒压力为F；

获取在打磨过程中气缸轴线与水平面的实时夹角θ，计算出气缸的实时输出压力f＝F-F1，其中F1为重力G在气缸轴线方向的实时分力，F1＝G×sinθ；

控制系统根据实时输出压力f，对气缸的供气气压进行调节，气缸推动打磨装置对工件施加打磨压力，使在打磨过程中工件受到的打磨压力始终为F。

2.根据权利要求1所述的恒力打磨方法，其特征在于，主控制系统包括电气比例阀，电气比例阀根据获得的输入信号对气缸的供气气压进行调节，使在打磨过程中工件受到的打磨压力始终为F。

3.根据权利要求2所述的恒力打磨方法，其特征在于，将恒压力F转化为第一电信号，将重力G在气缸轴线方向的实时分力F1转化为第二电信号，将第一电信号和第二电信号叠加形成所述输入信号。

4.根据权利要求1所述的恒力打磨方法，其特征在于，气缸与机械手的末端连接，所述获取在打磨过程中气缸轴线与水平面的实时夹角为θ步骤具体包括以下步骤：

设定机械手末端在打磨过程中的运动轨迹、及对应在运动轨迹不同位置上气缸轴线与水平面的夹角；

打磨时获取机械手末端的在运动轨迹上的当前位置，并读取对应的气缸轴线与水平面的实时夹角为θ。

5.根据权利要求4所述的恒力打磨方法，其特征在于，机械手通过驱动电机进行驱动，通过机械手末端在打磨过程的运动轨迹和对应运动轨迹不同位置上的驱动电机输出，来设定对应在运动轨迹不同位置上气缸轴线与水平面的夹角。

6.根据权利要求1至5任一项所述的恒力打磨方法，其特征在于，所述打磨装置包括打磨器及将打磨器固定于气缸活动端上的连接件。

7.一种采用权利要求1至6任一项所述恒力打磨方法的恒力打磨系统，其特征在于，包括恒力打磨装置和控制所述恒力打磨装置运动的电气部分；

所述恒力打磨装置包括框架、固定于所述框架上的气缸、与所述气缸的活动端连接的连接法兰，所述连接法兰与打磨器连接；

所述电气部分包括气源系统、与气源系统连接的第一管路和第二管路、及设于所述第一管路上的电气比例阀；

所述气缸设于所述第一管路上，所述打磨器设于所述第二管路上，通过所述电气比例阀对所述气缸供气气压进行调节。

8.根据权利要求7所述的恒力打磨系统，其特征在于，所述连接法兰与所述气缸采用榫卯结构进行连接，所述连接法兰设有浮动连接母头，所述气缸设有与所述浮动连接母头配合的浮动连接公头。

9.根据权利要求8所述的恒力打磨系统，其特征在于，所述恒力打磨装置还包括设于所述框架上的机械手连接件、及连接在所述机械手连接件和所述连接法兰之间的风型罩，所述气缸和所述框架均位于所述风型罩内，所述机械手连接件设有第一管接头、用于安装导线管的第二管接头、用于安装气管的第三管接头，所述连接法兰设有与所述第一管接头相应设置的第四管接头，所述第一管接头、所述第二管接头、所述第三管接头和所述第四管接头均与所述风型罩连通。

10.根据权利要求7至9任一项所述的恒力打磨系统，其特征在于，所述电气部分还包括与气源系统出口连接的第一调压过滤器，所述第一管路上依次设有第二调压过滤器、所述电气比例阀、第一油雾器、第一电磁阀和所述气缸，所述第二管路上依次设有第二油雾器、第二电磁阀和所述打磨器。