CN108098562B - 一种拟人式自动抛光方法及其设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种拟人式自动抛光方法及其设备，主要针对于大型回转产品进行表面研磨抛光，通过计算机算法自动规划抛光/研磨的运动轨迹，采用拟人式自动抛光设备，实现多轴联动抛光研磨。本发明通过计算机控制系统自动算法规划出抛光砂轮沿产品回转轮廓线法线矢量运动轨迹，并控制X轴电机、Y轴电机、Z轴电机、C轴转头控制电机、前后置可转位式高速抛光砂轮和变频工件旋转电机、自动抛光/研磨膏喷管、多工位环形生产线以实现所有的动作，实现了自动化机械结构，可自由实现大型回转类工件的研磨与抛光，实现并几乎替代人工，减少人为操作的干扰，降低劳动强度，减少费用。

Description

一种拟人式自动抛光方法及其设备
技术领域
本发明属于抛光领域，涉及大型回转体的自动抛光，具体是一种拟人式自动抛光方法及其设备。
背景技术
目前，对于大型回转体主要的抛光方法是由人工手持回转抛光设备用600#-800#砂轮、麻轮(用麻做成的轮片)、毛轮(用羊毛做成的轮片)等，装在抛光机上飞速转动，沿被抛光产品的回转外侧进行往复移动来抛光金属、木材等。
由人工进行抛光时，如出现大型回转产品(直径超过1米)需要抛光，产品形状体积过大，需要借助其他工具回转产品。对工人手持抛光机的技术提出了很高的要求，如过程中出现手持抛光机动作移动速度过快或过慢都无法均匀的对回转产品进行抛光。特别是对抛光中有研磨精度或者特殊回转曲线、曲面精度要求的产品抛光时，人工抛光无法达到精度要求。大批量产品人工抛光生产中，工人劳动强度大、效率低、质量不稳定。且工作环境比较恶劣，粉尘等污染也对工人安全造成一定的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种设计合理、设备体积小、操作简单、运行稳定的拟人式自动抛光方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种拟人式自动抛光设备，其特征在于：包括机架、X轴直线导轨滑台、Y轴直线导轨滑台、Z轴竖梁以及抛光转头，机架的顶端纵向两端安装有两根相互平行的X轴直线导轨滑台，在两根X轴直线导轨滑台上限位滑动安装有两根相互平行的Y轴直线导轨滑台，
X轴直线导轨滑台的轴向一端分别安装有X轴伺服电机，X轴伺服电机驱动轴同轴驱动安装X轴螺纹杆，X轴螺纹杆啮合穿装在Y轴直线导轨滑台下部，X轴伺服电机驱动两根Y轴直线导轨滑台同步进行X轴方向的往复移动；
在两根Y轴直线导轨滑台上限位滑动安装有一Y轴滑板，Y轴滑板的一侧啮合穿装有一Y轴螺纹杆，该Y轴螺纹杆的轴向一端安装有一Y轴伺服电机，Y轴伺服电机驱动Y轴滑板沿Y轴直线导轨滑台进行Y轴方向往复移动；
在Y轴滑板中部制有一通孔，该通孔内限位滑动安装有一Z轴竖梁，该Z轴竖梁的一侧安装有一Z轴直线导轨滑台，该Z轴直线导轨滑台的轴向上端安装有一Z轴伺服电机，Z轴伺服电机同轴驱动安装有一Z轴螺纹杆啮合安装在Y轴滑板上，Z轴伺服电机驱动Z轴竖梁上、下移动，在Z轴竖梁的下端安装有抛光转头；
在机架内侧下端中部水平横向安装有多工位产品生产线，在多工位产品生产线上导线安装有产品安装装夹工作台，产品安装装夹工作台一侧外端安装有一产品回转变频电机。
而且，产品安装装夹工作台平行安装在多工位产品生产线上，多工位产品生产线采用环形结构，产品安装装夹工作台通过液压装置的推动，能够实现多工位产品生产线上多个回转产品的循环式加工。
而且，抛光转头包括主架、轮架、抛光轮、传动带、抛光轮变频高速电机以及抛光/研磨膏喷管，Z轴竖梁下端安装有一转轴电机，转轴电机的输出轴竖直向下并吊装有一主架，主架角度由转轴电机控制，可实现绕Z轴方向正负90°的回转运动；主架内安装有一抛光轮变频高速电机，在主架下端铰装有一轮架的中部，轮架的两端均安装有一抛光轮，该两端的抛光轮分别通过传动带驱动连接抛光轮变频高速电机的输出轴；在轮架外侧安装有一抛光/研磨膏喷管，该抛光/研磨膏喷管的出口位于抛光轮的外侧。
而且，产品安装装夹工作台由间隔同轴设置的两个夹板组成，夹板上设置有同轴的工件支撑轴，两侧的支撑内夹持固定待加工的产品。
一种拟人式自动抛光方法，其特征在于：具体步骤如下：
(1)将需要被抛光/研磨的产品安装在产品安装装夹工作台上，产品安装装夹工作台移动到拟人式自动抛光设备下部预设的加工位置，产品的回转轴与X轴向平行，产品安装装夹工作台驱动需要被抛光/研磨的产品安装在产品进行回转运动；
(2)计算机数字控制系统中绘制出需要被抛光/研磨的产品的回转轮廓线，通过计算机控制系统自动算法规划出抛光砂轮沿产品回转轮廓线法线矢量运动轨迹(如附图5所示)；
(3)计算机控制系统将产品回转轮廓线法线矢量运动轨迹转换成X轴伺服驱动电机、Y轴伺服驱动电机、Z轴伺服电机、转轴电机的运动方向，并发送信号控制抛光转头进行移动；
(4)抛光转头移动到加工位置，对产品进行抛光；产品自转的同时，抛光转头沿产品回转轮廓线法线矢量运动轨迹移动；
(5)完成加工，抛光转头停止转动，上移离开产品；产品安装装夹工作台带动产品沿多工位产品生产线离开拟人式自动抛光设备，完成加工。
而且，所述步骤(4)中，抛光轮变频高速电机驱动抛光轮对产品表面进行加工处理，加工同时抛光/研磨膏喷管向抛光轮提供有利于抛光效果与质量的液体膏体。
本发明的优点和积极效果是：
本发明通过计算机控制系统自动算法规划出抛光砂轮沿产品回转轮廓线法线矢量运动轨迹，并控制X轴电机、Y轴电机、Z轴电机、C轴转头控制电机、前后置可转位式高速抛光砂轮和变频工件旋转电机、自动抛光/研磨膏喷管、多工位环形生产线以实现所有的动作，实现了自动化机械结构，可自由实现大型回转类工件的研磨与抛光，实现并几乎替代人工，减少人为操作的干扰，降低劳动强度，减少费用。
附图说明
图1为抛光设备的立体结构示意图；
图2为抛光设备的另一视角立体结构示意图；
图3为抛光设备的俯视图；
图4为转头局部放大示意图；
图5为计算机控制系统自动算法产品回转轮廓线法线矢量图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种拟人式自动抛光设备，包括多根机架1、X轴直线导轨滑台3、Y轴直线导轨滑台8、Z轴竖梁6以及抛光转头9，本实施例中以附图1、附图2中所示的竖直方向为Z轴方向，水平方向为相互垂直的X轴方向和Y轴方向，具体为附图3所示的横向X轴方向，纵向为Y轴方向；
机架的顶端纵向两端安装有两根相互平行的X轴直线导轨滑台3，在两根X轴直线导轨滑台上限位滑动安装有两根相互平行的Y轴直线导轨滑台8，
X轴直线导轨滑台的轴向一端分别安装有X轴伺服电机2，X轴伺服电机驱动轴同轴驱动安装X轴螺纹杆，X轴螺纹杆啮合穿装在Y轴直线导轨滑台下部，X轴伺服电机驱动两根Y轴直线导轨滑台同步进行X轴方向的往复移动；
在两根Y轴直线导轨滑台上限位滑动安装有一Y轴滑板7，Y轴滑板的一侧啮合穿装有一Y轴螺纹杆15，该Y轴螺纹杆的轴向一端安装有一Y轴伺服电机14，Y轴伺服电机驱动Y轴滑板沿Y轴直线导轨滑台进行Y轴方向往复移动；
在Y轴滑板中部制有一通孔，该通孔内限位滑动安装有一Z轴竖梁6，该Z轴竖梁的一侧安装有一Z轴直线导轨滑台5，该Z轴直线导轨滑台的轴向上端安装有一Z轴伺服电机4，Z轴伺服电机同轴驱动安装有一Z轴螺纹杆啮合安装在Y轴滑板上，Z轴伺服电机驱动Z轴竖梁上、下移动，在Z轴竖梁的下端安装有抛光转头9；从而能够控制抛光转头进行X轴、Y轴以及Z轴任意方向的移动；
在机架内侧下端中部水平横向安装有多工位产品生产线13(本实施例示意为局部的生产线)，在多工位产品生产线上导线安装有产品安装装夹工作台12，产品安装装夹工作台由间隔同轴设置的两个夹板组成，夹板上设置有同轴的工件支撑轴，两侧的支撑内夹持固定待加工的产品11，产品安装装夹工作台一侧的支承轴外端安装有一产品回转变频电机10用于驱动产品旋转。
产品安装装夹工作台平行安装在多工位产品生产线上，多工位产品生产线采用环形结构，产品安装装夹工作台通过液压装置的推动，可实现多工位产品生产线上多个回转产品的循环式加工，本实施例以一个产品安装装夹工作台加工工位为例进行说明。
抛光转头的具体结构参见附图4所示，抛光转头包括主架16、轮架18、抛光轮19、传动带17、抛光轮变频高速电机21以及抛光/研磨膏喷管20，Z轴竖梁下端安装有一转轴电机(未标号)，转轴电机的输出轴竖直向下并吊装有一主架，主架角度由转轴电机控制，可实现绕Z轴方向正负90°的回转运动；主架内安装有一抛光轮变频高速电机，在主架下端铰装有一轮架的中部，轮架的两端均安装有一抛光轮，该两端的抛光轮分别通过传动带驱动连接抛光轮变频高速电机的输出轴；
在轮架外侧安装有一抛光/研磨膏喷管20，该抛光/研磨膏喷管的出口位于抛光轮的外侧，用于在加工时自动向抛光轮提供有利于抛光效果与质量的液体膏体，抛光/研磨膏喷管进口通过软管连接到抛光/研磨膏输入装置(图中未示出)。
一种拟人式自动抛光方法，本方法主要针对于大型回转产品进行表面研磨抛光，通过计算机算法自动规划抛光/研磨的运动轨迹，采用上述拟人式自动抛光设备，实现多轴联动抛光研磨，具体步骤如下：
(1)将需要被抛光/研磨的产品安装在产品安装装夹工作台上，产品安装装夹工作台移动到拟人式自动抛光设备下部预设的加工位置，产品的回转轴与X轴向平行，产品安装装夹工作台驱动需要被抛光/研磨的产品安装在产品进行回转运动；
(2)计算机数字控制系统中绘制出需要被抛光/研磨的产品的回转轮廓线，通过计算机控制系统自动算法规划出抛光砂轮沿产品回转轮廓线法线矢量运动轨迹(如附图5所示)；
(3)计算机控制系统将产品回转轮廓线法线矢量运动轨迹转换成X轴伺服驱动电机、Y轴伺服驱动电机、Z轴伺服电机、转轴电机的运动方向，并发送信号控制抛光转头进行移动；
(4)抛光转头移动到加工位置，对抛光/研磨的产品进行抛光/研；产品自转的同时抛光转头沿产品回转轮廓线法线矢量运动轨迹移动；
抛光轮变频高速电机驱动抛光轮对产品表面进行加工处理，加工同时抛光/研磨膏喷管向抛光轮提供有利于抛光效果与质量的液体膏体，保证加工质量；
(5)完成加工，抛光转头停止转动，上移离开产品；产品安装装夹工作台带动产品沿多工位产品生产线离开拟人式自动抛光设备，完成加工。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (3)

1.一种拟人式自动抛光设备，其特征在于：包括机架、X轴直线导轨滑台、Y轴直线导轨滑台、Z轴竖梁以及抛光转头，机架的顶端纵向两端安装有两根相互平行的X轴直线导轨滑台，在两根X轴直线导轨滑台上限位滑动安装有两根相互平行的Y轴直线导轨滑台，
X轴直线导轨滑台的轴向一端分别安装有X轴伺服电机，X轴伺服电机驱动轴同轴驱动安装X轴螺纹杆，X轴螺纹杆啮合穿装在Y轴直线导轨滑台下部，X轴伺服电机驱动两根Y轴直线导轨滑台同步进行X轴方向的往复移动；
在两根Y轴直线导轨滑台上限位滑动安装有一Y轴滑板，Y轴滑板的一侧啮合穿装有一Y轴螺纹杆，该Y轴螺纹杆的轴向一端安装有一Y轴伺服电机，Y轴伺服电机驱动Y轴滑板沿Y轴直线导轨滑台进行Y轴方向往复移动；
在Y轴滑板中部制有一通孔，该通孔内限位滑动安装有一Z轴竖梁，该Z轴竖梁的一侧安装有一Z轴直线导轨滑台，该Z轴直线导轨滑台的轴向上端安装有一Z轴伺服电机，Z轴伺服电机同轴驱动安装有一Z轴螺纹杆啮合安装在Y轴滑板上，Z轴伺服电机驱动Z轴竖梁上、下移动，在Z轴竖梁的下端安装有抛光转头；
在机架内侧下端中部水平横向安装有多工位产品生产线，在多工位产品生产线上导线安装有产品安装装夹工作台，产品安装装夹工作台一侧外端安装有一产品回转变频电机；
抛光转头包括主架、轮架、抛光轮、传动带、抛光轮变频高速电机以及抛光/研磨膏喷管，Z轴竖梁下端安装有一转轴电机，转轴电机的输出轴竖直向下并吊装有一主架，主架角度由转轴电机控制，能够实现绕Z轴方向正负90°的回转运动；主架内安装有一抛光轮变频高速电机，在主架下端铰装有一轮架的中部，轮架的两端均安装有一抛光轮，轮架的两端的抛光轮分别通过传动带驱动连接抛光轮变频高速电机的输出轴；在轮架外侧安装有一抛光/研磨膏喷管，该抛光/研磨膏喷管的出口位于抛光轮的外侧；
产品安装装夹工作台平行安装在多工位产品生产线上，多工位产品生产线采用环形结构，产品安装装夹工作台通过液压装置的推动，能够实现多工位产品生产线上多个回转产品的循环式加工；
具体步骤如下：
(1)将需要被抛光/研磨的产品安装在产品安装装夹工作台上，产品安装装夹工作台移动到拟人式自动抛光设备下部预设的加工位置，产品的回转轴与X轴平行，产品安装装夹工作台驱动需要被抛光/研磨的产品进行回转运动；
(2)计算机数字控制系统中绘制出需要被抛光/研磨的产品的回转轮廓线，通过计算机控制系统自动算法规划出抛光砂轮沿产品回转轮廓线法线矢量运动轨迹；
(3)计算机控制系统将产品回转轮廓线法线矢量运动轨迹转换成X轴伺服驱动电机、Y轴伺服驱动电机、Z轴伺服电机、转轴电机的运动方向，并发送信号控制抛光转头进行移动；
(4)抛光转头移动到加工位置，对产品进行抛光；产品自转的同时，抛光转头沿产品回转轮廓线法线矢量运动轨迹移动；
(5)完成加工，抛光转头停止转动，上移离开产品；产品安装装夹工作台带动产品沿多工位产品生产线离开拟人式自动抛光设备，完成加工。
2.根据权利要求1所述的拟人式自动抛光设备，其特征在于：产品安装装夹工作台由间隔同轴设置的两个夹板组成，夹板上设置有同轴的工件支撑轴，两侧的支撑内夹持固定待加工的产品。
3.根据权利要求1所述的拟人式自动抛光设备，其特征在于：所述步骤(4)中，抛光轮变频高速电机驱动抛光轮对产品表面进行加工处理，加工同时抛光/研磨膏喷管向抛光轮提供有利于抛光效果与质量的液体膏体。
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