CN108687647A - 一种用于空竹加工用的无损抛光装置 - Google Patents

一种用于空竹加工用的无损抛光装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于空竹加工用的无损抛光装置，包括空竹加工台，所述空竹加工台的上方设置有磁性抛光机构、用于安装空竹的空竹夹持机构和用于将待抛光空竹运送至空竹夹持机构上的上料传送机构，所述磁性抛光机构设置在空竹夹持机构的上方，所述上料传送机构设置在空竹夹持机构的一侧，所述空竹夹持机构上设置有两个用于驱动空竹夹持机构带动空竹进行旋转抛光的旋转驱动机构，结构简单、操作简便，能够实现对待抛光空竹表面全面抛光处理的功能，保证了抛光质量，大大降低了空竹抛光加工的废品率，且能实现待抛光空竹全自动上料的功能，缩短了对空竹加工整个流程所花费的时间，进而提高了空竹加工生产的效率。

Description

一种用于空竹加工用的无损抛光装置
技术领域
本发明涉及空竹加工技术领域，具体为一种用于空竹加工用的无损抛光装置。
背景技术
空竹，古称胡敲、空钟、空筝，俗称嗡子、响铃、转铃、老牛、闷葫芦、风葫芦、响葫芦、天雷公公等，属于汉族民间传统玩具，典型的空竹有单轮和双轮之分，双轮的空竹形如腰鼓，以竹或木制成，两头为两只扁平状的圆轮，轮内空心，轮上挖有四五个小孔，孔内放置竹笛，两轮间有轴相连；单轮的空竹则形如陀螺，一侧有轮，因其轮内空心而有竹笛，故名“空竹”。
空竹在加工生产过程中需要对其表面进行抛光打磨处理，使得空竹表面光滑无凸起，传统空竹抛光的方式是采用人工手持抛光设备，对待抛光空竹的表面进行打磨抛光，这种方式常存在如下的问题：
(1)人工手动抛光精度差，常存在抛光误差，从而使得空竹加工抛光的质量不能得到保证，造成空竹抛光磨损，增大了空竹加工抛光的废品率；
(2)人工手动抛光所需的劳动力较大，容易给操作人员带来工作负担，而且降低了空竹抛光的效率，使得空竹抛光过程的整个流程所耗费的时间较长。
发明内容
为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种用于空竹加工用的无损抛光装置，结构简单、操作简便，能够实现对待抛光空竹表面全面抛光处理的功能，保证了抛光质量，且能有效的解决背景技术提出的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于空竹加工用的无损抛光装置，包括空竹加工台，所述空竹加工台的上方设置有磁性抛光机构、用于安装空竹的空竹夹持机构和用于将待抛光空竹运送至空竹夹持机构上的上料传送机构，所述磁性抛光机构设置在空竹夹持机构的上方，所述上料传送机构设置在空竹夹持机构的一侧，所述空竹夹持机构上设置有两个用于驱动空竹夹持机构带动空竹进行旋转抛光的旋转驱动机构。
进一步地，所述磁性抛光机构包括竖直设置的空心轴、两个半圆形的抛光空心垫和两个呈“L”形的支撑架，两个所述支撑架分别设置在空心轴下部左右两侧，两个所述抛光空心垫分别设置在两个支撑架下方，且抛光空心垫的内部设置有铁磁散体，支撑架上设置有线圈，抛光空心垫的下端与空竹夹持机构所夹持的空竹相接触，空心轴的上端设置有升降轴，所述升降轴的上端连接有旋转轴。
进一步地，所述空竹夹持机构包括两个夹持板和左右两个竖直设置的固定板，两个所述夹持板设置在两个固定板之间，且夹持板与固定板之间设置有伸缩连杆，所述伸缩连杆靠近固定板的一端与旋转驱动机构连接。
进一步地，所述旋转驱动机构包括连接转杆和同步驱动电机，所述连接转杆一端与伸缩连杆连接，另一端穿过固定板，延伸至固定板的外侧，与同步驱动电机连接。
进一步地，所述上料传送机构包括传送运输带和用于转移空竹位置的机械手，所述传送运输带和机械手均设置在空竹加工台的上方，且传送运输带的末端设置在空竹夹持机构的一侧。
进一步地，所述线圈上设置有电流调节电路，所述电流调节电路包括运算放大器一和用于控制运算放大器一输出端的输出电流的运算放大器二，且所述运算放大器二的输出端与运算放大器一的控制输入端连接，所述运算放大器一的输出端、反馈输入端分别与线圈的两端连接。
进一步地，所述运算放大器一的输出端与线圈之间设置有MOS管开关电路，所述MOS管开关电路包括两个源极均与线圈一端连接的MOS管，两个所述MOS管的漏极分别与电源正负极连接，且两个MOS管的栅极均与运算放大器一的输出端连接。
进一步地，所述空心轴的竖直对称中心线与空竹夹持机构上所夹持的空竹曲面的法线成5°-10°设置。
进一步地，所述抛光空心垫靠近铁磁散体的一端面上设置有加强内衬层。
进一步地，所述夹持板远离固定板的一端设置有硅胶保护垫。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过磁性抛光机构的设置，可在磁场作用下，通过铁磁散体作用抛光空心垫，实现抛光空心垫对空竹表面的抛光处理操作，是一种高精度、高效率的抛光方式，可保证空竹抛光效果，减少空竹在抛光过程中的损失，提高空竹的抛光质量，降低空竹加工的废品率；
(2)本发明通过上料传送机构的设置，实现了该空竹整个抛光过程的自动化，缩短了空竹抛光加工整个流程所需的时间，提高了空竹加工生产效率；通过旋转驱动机构的设置，可在抛光过程中，实现空竹的翻转功能，从而可使磁性抛光机构对待抛光空竹表面进行全面地抛光操作，省去了需要人工翻转待抛光空竹的麻烦，加快了空竹加工的速度。
附图说明
图1为本发明的空竹夹持机构结构示意图；
图2为本发明的磁性抛光机构结构示意图；
图3为本发明的电流调节电路图。
图中标号：
1-空竹加工台；2-磁性抛光机构；3-空竹夹持机构；4-上料传送机构；5-旋转驱动机构；6-电流调节电路；7-MOS管开关电路；8-MOS管；9-加强内衬层；10-硅胶保护垫；
201-空心轴；202-抛光空心垫；203-支撑架；204-铁磁散体；205-线圈；206-升降轴；207-旋转轴；
301-夹持板；302-固定板；303-伸缩连杆；
401-传送运输带；402-机械手；
501-连接转杆；502-同步驱动电机；503-轴承；504-油封层；
601-运算放大器一；602-运算放大器二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2和图3所示，本发明提供了一种用于空竹加工用的无损抛光装置，包括空竹加工台1，所述空竹加工台1的上方设置有磁性抛光机构2、用于安装空竹的空竹夹持机构3和用于将待抛光空竹运送至空竹夹持机构3上的上料传送机构4，所述磁性抛光机构2设置在空竹夹持机构3的上方，所述上料传送机构4设置在空竹夹持机构3的一侧，所述空竹夹持机构3上设置有两个用于驱动空竹夹持机构3带动空竹进行旋转抛光的旋转驱动机构5。
上料传送机构4的设置，可将待抛光的空竹运送至空竹夹持机构3附近，并将其夹持固定在空竹夹持机构3上，然后通过磁性抛光机构2的设置，对空竹夹持机构3上所安装固定的空竹表面实现了抛光处理的功能，在进行抛光处理操作的同时，在旋转驱动机构5的作用下，带动空竹夹持机构3发生旋转转动，进而使得空竹夹持机构3上夹持固定的空竹能够完全暴露在该磁性抛光机构2的下方，从而实现良好的抛光效果。
所述磁性抛光机构2包括竖直设置的空心轴201、两个半圆形的抛光空心垫202和两个呈“L”形的支撑架203，两个所述支撑架203分别设置在空心轴201下部左右两侧，两个所述抛光空心垫202分别设置在两个支撑架203下方，且抛光空心垫202的内部设置有铁磁散体204，支撑架203上设置有线圈205，抛光空心垫202的下端与空竹夹持机构3所夹持的空竹相接触，空心轴201的上端设置有升降轴206，所述升降轴206的上端连接有旋转轴207。
该磁性抛光机构2的工作原理如下：
通过升降轴206的设置，可使得该磁性抛光机构2整体位置上移或者是下移，完成对空竹的抛光过程，当该磁性抛光机构2整体下移至抛光空心垫202下端接触到空竹上表面时，在旋转轴207作用下，使得该磁性抛光机构2整体发生旋转转动，抛光空心垫202表面不断变形-恢复-变形，其产生的剪切力对其内部的铁磁散体204发生位移，结构不断地破坏-平衡-破坏，根据散体力学，任何散体内部存在剪切抗力，由散体颗粒的形状、大小、粘性、自流角等物理参数决定。
进一步解释的是，线圈205中的电流会产生磁场，通过支撑架203作用于铁磁散体204，并将其磁化，因此，不仅铁磁散体204颗粒受到磁场的作用，铁磁散体204颗粒之间也有彼此的相互作用，沿着磁力线方向形成链状的结构，进而表现出一种有屈服应力的类似于固体的性质，铁磁散体204之间的磁吸力将改变其剪切抗力。
补充说明的是，本发明中，铁磁散体204的剪切抗力的大小还表征着抛光空心垫202刚度的大小，改变抛光空心垫202内部铁磁散体204的剪切抗力，即可改变抛光空心垫202的刚度，从而改变抛光空心垫202对空竹表面的抛光压力。
作为优选的实施方式，所述线圈205上设置有电流调节电路6，通过对电流大小进行调节，来控制铁磁散体204剪切抗力，从而实现对抛光空心垫202刚度的调节与控制，所述电流调节电路6包括运算放大器一601和用于控制运算放大器一601输出端的输出电流的运算放大器二602，且所述运算放大器二602的输出端与运算放大器一601的控制输入端连接，所述运算放大器一601的输出端、反馈输入端分别与线圈205的两端连接。
所述运算放大器一601的输出端与线圈205之间设置有MOS管开关电路7，所述MOS管开关电路7包括两个源极均与线圈205一端连接的MOS管8，两个所述MOS管8的漏极分别与电源正负极连接，且两个MOS管8的栅极均与运算放大器一601的输出端连接。
补充说明的是，决定抛光效率和抛光质量的是抛光空心垫202的旋转速度、抛光空心垫202的材料和抛光压力等几个主要的因素，预测材料的去除率，可以对空竹加工过程中，空竹曲面进行控制，对空竹表面抛光精度的提高有重要作用，一些模型可以用来预测去除率，其中普雷斯顿模型是最著名的一个模型：
式中：为材料的去除率；P为施加压力；v为抛光空心垫与空竹间的相对速度。
抛光空心垫202的旋转速度可利用直流电机直接控制调节，抛光空心垫202的材料根据加工空竹的材料进行调整，而抛光压力调节通过上述改变电流大小，实现对抛光空心垫202刚度的调节与控制即可。
进一步地，所述空竹夹持机构3包括两个夹持板301和左右两个竖直设置的固定板302，两个所述夹持板301设置在两个固定板302之间，且夹持板301与固定板302之间设置有伸缩连杆303，所述伸缩连杆303靠近固定板302的一端与旋转驱动机构5连接，通过伸缩连杆303的设置，可改变两个夹持板301之间所夹持范围的大小，从而可实现对不同尺寸空竹进行夹持固定的功能，提高了该用于空竹加工用的无损抛光装置的实用性能。
进一步地，所述旋转驱动机构5包括连接转杆501和同步驱动电机502，所述连接转杆501一端与伸缩连杆303连接，固定板302上设置有轴承503，连接转杆501的另一端穿过轴承503，延伸至固定板302的外侧，并与同步驱动电机502连接，所述轴承503的两端均设置有油封层504，起到了良好密封的效果。
进一步地，所述上料传送机构4包括传送运输带401和用于转移空竹位置的机械手402，所述传送运输带401和机械手402均设置在空竹加工台1的上方，且传送运输带401的末端(沿传送运输带401传送方向的)设置在空竹夹持机构3的一侧，当从传送运输带401上运送来的待抛光的空竹到达传送运输带401的末端时，通过机械手402的设置，将待抛光的空竹转移到空竹夹持机构3上，实现对其的夹持固定，最后在磁性抛光机构2和旋转驱动机构5的共同作用下，实现对空竹的抛光操作，抛光完成后，再在机械手402作用下，将抛光完成的空竹从空竹夹持机构3上取下，并进行后续空竹的一系列下料、收集操作。
进一步地，所述空心轴201的竖直对称中心线与空竹夹持机构3上所夹持的空竹曲面的法线成5°-10°设置，成一定角度设置，可保证抛光空心垫202的局部与待抛光空竹表面接触。
进一步地，所述抛光空心垫202靠近铁磁散体204的一端面上设置有加强内衬层9，加强内衬层9采用纤维网栅构成，增强了抛光空心垫202整体结构的机械强度和刚性，避免铁磁散体204对其的挤压磨损，容易造成抛光空心垫202损坏，延长抛光空心垫202使用寿命的同时，保证了抛光空心垫202对空竹的抛光效果。
进一步地，所述夹持板301远离固定板302的一端设置有硅胶保护垫10，硅胶保护垫10的设置，对夹持板301上所夹持固定的空竹起到了保护的作用，避免夹持板301直接与待抛光空竹表面接触，造成待抛光空竹表面磨损，影响了空竹加工质量。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种用于空竹加工用的无损抛光装置，包括空竹加工台(1)，其特征在于：所述空竹加工台(1)的上方设置有磁性抛光机构(2)、用于安装空竹的空竹夹持机构(3)和用于将待抛光空竹运送至空竹夹持机构(3)上的上料传送机构(4)，所述磁性抛光机构(2)设置在空竹夹持机构(3)的上方，所述上料传送机构(4)设置在空竹夹持机构(3)的一侧，所述空竹夹持机构(3)上设置有两个用于驱动空竹夹持机构(3)带动空竹进行旋转抛光的旋转驱动机构(5)。
2.根据权利要求1所述的一种用于空竹加工用的无损抛光装置，其特征在于：所述磁性抛光机构(2)包括竖直设置的空心轴(201)、两个半圆形的抛光空心垫(202)和两个呈“L”形的支撑架(203)，两个所述支撑架(203)分别设置在空心轴(201)下部左右两侧，两个所述抛光空心垫(202)分别设置在两个支撑架(203)下方，且抛光空心垫(202)的内部设置有铁磁散体(204)，支撑架(203)上设置有线圈(205)，抛光空心垫(202)的下端与空竹夹持机构(3)所夹持的空竹相接触，空心轴(201)的上端设置有升降轴(206)，所述升降轴(206)的上端连接有旋转轴(207)。
3.根据权利要求1所述的一种用于空竹加工用的无损抛光装置，其特征在于：所述空竹夹持机构(3)包括两个夹持板(301)和左右两个竖直设置的固定板(302)，两个所述夹持板(301)设置在两个固定板(302)之间，且夹持板(301)与固定板(302)之间设置有伸缩连杆(303)，所述伸缩连杆(303)靠近固定板(302)的一端与旋转驱动机构(5)连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于空竹加工用的无损抛光装置，其特征在于：所述旋转驱动机构(5)包括连接转杆(501)和同步驱动电机(502)，所述连接转杆(501)一端与伸缩连杆(303)连接，另一端穿过固定板(302)，延伸至固定板(302)的外侧，与同步驱动电机(502)连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于空竹加工用的无损抛光装置，其特征在于：所述上料传送机构(4)包括传送运输带(401)和用于转移空竹位置的机械手(402)，所述传送运输带(401)和机械手(402)均设置在空竹加工台(1)的上方，且传送运输带(401)的末端设置在空竹夹持机构(3)的一侧。
6.根据权利要求2所述的一种用于空竹加工用的无损抛光装置，其特征在于：所述线圈(205)上设置有电流调节电路(6)，所述电流调节电路(6)包括运算放大器一(601)和用于控制运算放大器一(601)输出端的输出电流的运算放大器二(602)，且所述运算放大器二(602)的输出端与运算放大器一(601)的控制输入端连接，所述运算放大器一(601)的输出端、反馈输入端分别与线圈(205)的两端连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于空竹加工用的无损抛光装置，其特征在于：所述运算放大器一(601)的输出端与线圈(205)之间设置有MOS管开关电路(7)，所述MOS管开关电路(7)包括两个源极均与线圈(205)一端连接的MOS管(8)，两个所述MOS管(8)的漏极分别与电源正负极连接，且两个MOS管(8)的栅极均与运算放大器一(601)的输出端连接。
8.根据权利要求2所述的一种用于空竹加工用的无损抛光装置，其特征在于：所述空心轴(201)的竖直对称中心线与空竹夹持机构(3)上所夹持的空竹曲面的法线成5°-10°设置。
9.根据权利要求2所述的一种用于空竹加工用的无损抛光装置，其特征在于：所述抛光空心垫(202)靠近铁磁散体(204)的一端面上设置有加强内衬层(9)。
10.根据权利要求3所述的一种用于空竹加工用的无损抛光装置，其特征在于：所述夹持板(301)远离固定板(302)的一端设置有硅胶保护垫(10)。
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