CN109366286B - 一种具有倾斜倒角模的自动倒边机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有倾斜倒角模的自动倒边机，控制系统自动控制三轴移动机构上的真空吸盘吸取工作平台上元器件移动至倒角模内；两电机分别带动元器件和倒角模反向旋转打磨元器件，打磨时采用调压弹簧控制压力的大小，完成一个元器件加工后，元器件返回原始位置；倒角模的研磨面为中空半球形；倒角模通过斜置连接件倾斜设置使得所述倒角模的旋转轴线和元器件的旋转轴线之间存在一定的夹角。本发明的倒边机可实现自动化，大大提高工作效率，减少工作人员的加工强度；使用调压弹簧可控制合适的压力；球形的倒角模可保证产品的倒角呈现45°且受力更均匀，倾斜设置增加倒角模的使用范围，避免深度磨损，延长使用寿命，保证加工精度。

Description

一种具有倾斜倒角模的自动倒边机

技术领域

本发明属于元器件加工技术领域，具体涉及一种具有倾斜倒角模的自动倒边机。

背景技术

光学元器件或者晶片在生产过程中产长需要进行磨削倒边处理，以去除外边缘的加工余量和锋利的棱角。传统的倒边处理加工过程中，通常采用手持元器件在倒边砂轮上进行加工，采用人工倒边耗时费力，效率低下，且人工操作稳定性差、误差大，导致同批次的产品加工精度和一致性较差，尤其是对于一些需要特定角度倒角的元器件。现有的打磨机器在打磨时受力点单一且不能精准的控制打磨压力；对于一些机械强度比较低的元器件打磨过程如果打磨压力控制不当很容易导致元器件破损而报废的情况，且打磨工具也会大大磨损。另外砂轮在打磨过程中使用面积非常窄，很容易出现严重磨损，导致其使用寿命很低也影响自动控制打磨的精度和难度。

中国专利CN201881228U公开了一种多边形晶片磨削机，包括：工作吸盘，用于通过抽真空容纳保持待磨边的多边形晶片的坯料，可以围绕其轴线转动；靠模，按照多边形晶片成品期望的边缘形状制成并用作母型，设置在工作吸盘的下方，与工作吸盘同轴设置，并相对于工作吸盘固定；砂轮，用于磨削所述晶片坯料；靠轮，设置在砂轮下方且与砂轮同轴设置，在磨削过程中，该靠轮顶在所述靠模上，以使砂轮按照该靠模的形状来磨削所述晶片坯料；以及调整机构，其用于调整靠轮和靠模之间的相对位置；其中同轴设置的工作吸盘和靠模与同轴设置的砂轮和靠轮之间可以相对移动。该多边形晶片磨削机结构简单、功能可靠且造价低。该专利中使用工作吸盘可方便固定加工元器件，使用多个砂轮进行打磨，但是在打磨过程中并不能精确控制打磨压力，更不能精确控制倒角为平滑的45°角，且砂轮在打磨过程中极易出现磨损进而影响打磨精度，另外该装置无法自动化连续地对多个元器件进行吸附、移动、定位和打磨，工作效率仍然偏低；也不方便应用于不同尺寸的元器件的倒边加工，需要更换靠轮和靠模且需要重新调整水平位置并重新定位。且该装置中砂轮在打磨过程中从侧面接触晶片，晶片和砂轮四周受力不均匀，且由于接触面较窄，很容易引起砂轮在接触范围内集中产生磨损，在大批次加工后砂轮的磨损会非常严重，导致砂轮的使用寿命很低，且不便于自动化控制，无法保证加工精度。

发明内容

本发明目的是针对上述现状，旨在至少解决现有技术问题之一，设计一种具有倾斜倒角模的自动倒边机，可代替传统倒边机，减少工作人员的加工强度、提高加工质量，打磨压力可控，且打磨范围大，不会产生集中磨损，可大大延长倒角模的使用寿命。

本发明目的的实现方式为：一种具有倾斜倒角模的自动倒边机，包括控制系统、电机、倒角模、三轴移动机构、真空吸盘和工作平台；所述真空吸盘通过连接杆安装在三轴移动机构上且真空吸盘上设有调压弹簧用于控制压力的大小；第一电机带动倒角模旋转；所述控制系统控制所述三轴移动机构上的真空吸盘吸取工作平台上的元器件，并将元器件移动至倒角模内，第二电机通过连接杆驱动元器件在研磨过程中与倒角模朝反方向旋转打磨元器件，完成一个元器件加工后，再控制真空吸盘将元器件放回原始位置；所述倒角模的研磨面为中空半球形；倒角模通过斜置连接件倾斜设置使得所述倒角模的旋转轴线和元器件的旋转轴线之间存在一定的夹角。

本发明具有倾斜倒角模的自动倒边机的控制系统由计算机、控制软件与控制箱组成，可采用数控G代码的程序控制，利用控制软件编辑好加工程序，然后通过计算机将数据转化为各种G代码，控制元器件进行直线或圆弧等机械运动，实现自动化，大大提高工作效率，减少工作人员的加工强度；三轴移动机构可采用类似数控机床的结构，通过控制珠丝杆来回移动，提供运动控制，具有较高的稳定性且运转灵活可靠，同时能实现位移量精确控制；通过真空吸盘方便吸附元器件，真空吸盘上的软安装柱上可放入不同线径的弹簧，也可以选择不同长度的弹簧，当工作台Z轴下移接触到倒角模4的时候，控制Z轴下降的深度，压缩弹簧提供一个反的作用力压紧产品让其与倒角模直接接触，根据工作平台Z轴的下降深度控制弹簧的压缩量，控制压力大小，通过调压弹簧控制合适的打磨压力可以保证倒边的质量和精度，也可延长倒角模的使用寿命。可通过控制系统控制Z轴下降深度维持在一个设定值进行打磨，由于产品向下打磨过程中倒角的变化，弹簧压缩量和对产品压力随之缓慢变小，直到弹簧恢复至未压缩的状态，调压弹簧不再施加压力给产品，产品与倒角模不再接触，打磨停止，因此当打磨时控制特定的Z轴下降深度和调压弹簧可实现对倒角深度的控制，此时产品做圆周运动的运动速度和下降深度确定后，即可完成对倒角时间的控制。另一种打磨控制方法为通过控制系统控制工作平台Z轴在打磨过程中持续缓慢下降，使产品与倒角模始终保持接触进行打磨，通过控制时间和旋转速度实现对倒角深度的控制。

本发明设置球形的倒角模作为研磨工具，可以用于加工圆形元器件，倒边打磨时元器件与倒角模的接触点组成一个完整的圆形，增大倒角过程中的接触范围，相对传统的砂轮单侧受力而言使用本发明的球形倒角模受力更均匀，可以实现均匀倒边。倒角模倾斜一定的角度使得所述倒角模的旋转轴线和元器件的旋转轴线之间存在一定的夹角，使用范围由一条圆形线转变为一段环形的圆球面；大大增加了工作过程中产品与倒角模的接触面积，延长倒角模的使用寿命，可长时间大批次自动化生产，不会因为倒角模磨损和影响加工精度。

优选地，所述倒角模外表面为圆柱形，圆柱的上表面向下设有半球形凹槽，球心位于圆柱上表面，圆柱中轴线与半球的中轴线重合。优选的倒角模更方便加工和使用。

优选地，所述倒角模的旋转轴线和元器件的旋转轴线之间的夹角为5～40°。在适合产品加工的情况下在合适范围内采用较大夹角，可以增大倒角模使用范围，延长使用寿命。

优选地，所述元器件与倒角模的接触点组成的端面与倒角模的法线成90°夹角。根据加工的产品尺寸选择合适的倒角模，使元器件与倒角模的接触点组成的端面与倒角模的法线成90°夹角时，球形结构的倒角模就可保证元器件的倒角呈现45°。

优选地，所述工作平台上设有按照一定规律排布的多模穴的样板，多个元器件定点放置在样板的模穴中。进一步优选地，所述工作平台上预留多个安装孔用于安装不同的样板。

优选的方案可以用于批次加工多个同型号的元器件，提高加工效率，当更换不用型号的元器件进行加工时需更换样板，通过预留的安装孔可以轻松固定，然后选择不同的运行的程序就可加工不同的产品。当不需要保证倒角为45°时，一个倒角模可以同时用于加工不同直径的圆形元器件，适用性广，避免更换打磨工具影响生产效率；由于倒角模的使用范围大，磨损小，可保证加工精度高。当需要保证45°夹角时，可以更换合适的倒角模进行加工。

优选地，所述电机均为伺服电机且伺服电机的驱动器连接控制系统进行自动控制调速。采用伺服电机并由控制系统自动化控制，倒角模可选择不同的转速，并调整元器件做圆周运动的直径与运动速率，通过控制运动时间长短、电机的转速、压力的大小，控制倒角深度，并进一步提高加工精度和效率。

优选地，所述真空吸盘通过电磁阀连接真空发生器；所述电磁阀连接控制系统用于控制真空吸盘的松紧状态。本方案可自动化控制真空吸盘的松紧状态，保证转移和加工过程中可牢固吸附并固定或平缓稳定松开元器件，保证加工稳定度和精度。

优选地，所述倒角模设置在清洗箱中，清洗箱上设有冲洗液管道，冲洗液管道上设置电动阀门，电动阀门由控制系统控制。控制系统自动控制电动阀门的开启，利用冲洗液自动冲洗倒角模，冲洗打磨过程中产生的磨屑，使打磨面更光滑，也减少粉尘飘扬，改善车间环境。

优选地，所述倾斜连接件为伸缩杆由伺服直线电机驱动。根据倒边需求，可通过电机驱动伸缩杆的高度，自动调节倒角模的倾斜角度。

本发明的具有倾斜倒角模的自动倒边机具有以下优点：

(1)倒角模倾斜一定的角度使得所述倒角模的旋转轴线和元器件的旋转轴线之间存在一定的夹角，大大增加了工作过程中产品与倒角模的接触面积，延长倒角模的使用寿命，可长时间大批次自动化生产，不会因为倒角模磨损和影响加工精度；

(2)使用调压弹簧可以控制压力的大小，控制合适的打磨压力可以保证倒边的质量和精度，也可延长倒角模的使用寿命；当控制一定的Z轴下降深度时，通过调压弹簧还可实现对倒角时间的控制和倒角深度的控制；

(3)三轴移动机构提供运动控制，具有较高的稳定性且运转灵活可靠，同时能实现位移量精确控制；

(4)实现自动化，大大提高工作效率，减少工作人员的加工强度；

(5)合适尺寸的球形结构的倒角模可保证产品的倒角呈现45°，受力更均匀且倒边更均匀；

(6)适用于不同的元器件倒边，适用性广、加工精度高、稳定性好、效率高；

(7)打磨过程可冲洗，使产品磨面更光滑，也减少粉尘飘扬，改善车间环境。

附图说明

图1为本发明实施例1的具有倾斜倒角模的自动倒边机的立体结构示意图(部分结构省略)；

图2为本发明实施例1的具有倾斜倒角模的自动倒边机的侧视结构示意图(部分结构省略)；

图3为本发明实施例1的具有倾斜倒角模的自动倒边机另一种工作状态的侧视结构示意图(部分结构省略)；

图4为本发明实施例1的具有倾斜倒角模的自动倒边机中倒角模的立体示意图；

图5为自动倒边机中倒角模未倾斜时的倒边原理示意图；

图6为本发明实施例1的具有倾斜倒角模的自动倒边机的倒边原理示意图；

图中各主要附图标记的含义为：1、第一电机；2、倒角模；3、三轴移动机构；4、真空吸盘；5、工作平台；6、调压弹簧；7、清洗箱；8、样板；9、斜置连接件；10、元器件；A1、元器件旋转轴；A2、元器件旋转轴；B、倒角模使用范围；P、压力方向。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体附图仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明具体实施方式，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技术方案，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

如图1到3所示，本实施例的具有倾斜倒角模的自动倒边机包括：包括电机、倒角模2、三轴移动机构3、真空吸盘4、工作平台5以及控制系统。

所述真空吸盘通过电磁阀连接真空发生器；所述电磁阀连接控制系统用于控制真空吸盘的松紧状态。自动化控制真空吸盘的松紧状态，保证转移和加工过程中可牢固吸附并固定或平缓稳定松开元器件，保证加工稳定度和精度。第一电机1带动倒角模2旋转；所述真空吸盘4通过连接杆与第二电机连接；第二电机通过连接杆和真空吸盘驱动元器件在研磨过程中与倒角模朝反方向旋转打磨元器件。倒角模和电机下方设置斜置连接件9倾斜设置使得所述倒角模2的旋转轴线和元器件的旋转轴线之间存在一定的夹角；优选夹角为5～40°。优选地，所述电机均为伺服电机且伺服电机的驱动器连接控制系统进行自动控制调速。

如图1所示，所述真空吸盘通过连接杆安装在三轴移动机构上且真空吸盘4的安装柱上设有调压弹簧6。安装柱的结构为中心通孔，一端通过气管连接真空发生器，一端连接真空吸盘，当真空吸盘软管接触到产品后，利用电磁阀驱动真空发生器的开启与闭合，形成真空带，完成吸附产品。其中调压弹簧6处安装柱长度固定且为软质，中间放入不同线径的弹簧，也可以选择不同长度的弹簧，通过控制工作台Z轴下移深度改变弹簧压缩量，来控制压力大小；控制合适的打磨压力可以保证倒边的质量和精度，也可延长倒角模的使用寿命。

根据工作台Z轴下移深度，压缩弹簧提供一个反的作用力压紧元器件产品让其与倒角模直接接触，加压方向为元器件表面垂线方向，通过调压弹簧控制压力的大小。通过控制系统可以设置产品的下降深度使产品和倒角模始终直接接触，因此可通过产品做圆周运动的运动速度和下降深度来控制产品与倒角模的接触时间，在加工时间一定的情况下，通过控制调速电机，控制单位时间内与产品接触位置的线速度的不同，实现对倒边深度的大小的控制。通过控制系统也可以控制工作平台Z轴始终保持在一定下降深度，通过弹簧的压缩量和压力变化完成对倒角深度的控制；此时倒角完成时间由下降深度和运动转速决定。

如图4所示，所述倒角模的研磨面为中空半球形；优选地，所述倒角模外表面为圆柱形，圆柱的上表面向下设有凹陷的半球形研磨面，球心位于圆柱上表面，圆柱中轴线与半球的中轴线重合。

如图1所示，所述工作平台上优选设有矩形的样板8，样板8上横向和纵向等间距排布多个模穴，多个元器件定点放置在样板的模穴中。所述工作平台上预留多个安装孔用于安装不同的样板。所述控制系统控制所述三轴移动机构上的真空吸盘按照特定顺序从工作平台样板中的模穴穴中吸附元器件，并将元器件移动至倒角模内固定。

作为一种优选的方案，所述倒角模2设置在清洗箱7中，清洗箱上设有冲洗液管道，冲洗液管道上设置电动阀门，电动阀门由控制系统控制；倒角模旋转打磨元器件，完成一个元器件加工后，再控制真空吸盘将元器件放回原始位置。控制系统自动控制电动阀门的开启，利用冲洗液自动冲洗倒角模，冲洗打磨过程中产生的磨屑，使打磨面更光滑，也减少粉尘飘扬，改善车间环境。

如图5和图6所示，根据不同的产品可选择合适材料和尺寸的倒角模，使元器件10与倒角模2的接触点组成的端面与倒角模的法线成90°夹角，球形结构的倒角模可保证倒边后的元器件的倒角呈现45°。

本实施例设置球形的倒角模作为研磨工具，可以用于加工圆形元器件，倒边打磨时元器件与倒角模的接触点组成一个完整的圆形，相对传统的砂轮单侧受力而言使用本发明的球形倒角模受力更均匀，可以实现均匀倒边。作为对比，图5中，为改进前的倒角模2，所述倒角模未倾斜，元器件旋转轴A1与倒角模旋转轴A2共线，元器件10研磨时，倒角模使用范围为一条圆形线，图6中倒角模倾斜一定的角度使得所述倒角模的旋转轴线和元器件的旋转轴线之间存在一定的夹角ψ，元器件10与倒角模2反向旋转，加压方向P垂直元器件表面，此时倒角模使用范围B转变为一段环形的圆球面；大大增加了工作过程中元器件打磨过程与倒角模使用范围，延长倒角模的使用寿命，可长时间大批次自动化生产，不会因为倒角模磨损和影响加工精度。

本实施例的具有倾斜倒角模的自动倒边机可用于批次加工多个同型号的圆形元器件，提高加工效率，当更换不用型号的元器件进行加工时只需更换样板，通过预留的安装孔可以轻松固定，然后选择不同的运行的程序就可加工不同的产品。当不需要保证倒角为45°时，一个倒角模可以同时用于加工不同直径的圆形元器件，适用性广，避免更换打磨工具影响生产效率；由于倒角模的使用范围大，磨损小，可保证加工精度高。当需要保证45°夹角时，可以更换合适的倒角模进行加工。

具体地，所述控制系统由计算机、控制软件与控制箱组成；采用数控G代码的程序控制，利用控制软件预先编辑好加工程序，然后通过计算机将数据转化为各种G代码，控制元器件进行直线或圆弧等机械运动，实现自动化。通过控制系统可以精准控制元器件的移动轨迹并设定电机转速和真空吸盘的松紧等。三轴移动机构采用类似数控机床的结构，包括水平横向移动机构，水平纵向移动机构和高度调节机构，通过控制珠丝杆来回移动，控制吸盘和元器件在工作台上做三维移动，具有较高的稳定性且运转灵活可靠，同时能实现位移量精确控制。

工作时控制系统先控制开启第一电机带动倒角模旋转，同时利用电磁阀控制真空发生器以调节真空吸盘对产品的吸附装夹；然后根据预先编辑好数控加工程序，由计算机与数控控制器识别G代码程序、准确的找到元器件产品的位置，夹紧该产品，控制产品运动，使其沿着倒角模相反的运动方向运动，根据运动的时间长短，电机的转速，压力大小，精确控制倒角深度；加工完成一个产品后，机器返回该产品的原始位置作为一个运动周期，往复运动。采用自动化程序，大大提高工作效率，降低生产成本，减少工作人员的加工强度，保证了产品的一致性。

实施例2

与实施例1相比，本实施例的倾斜连接件采用两个伸缩杆分别设置在倒角模下方两侧，伸缩杆均由伺服直线电机驱动，伺服直线电机也由控制系统控制。其它与实施例1相同，本实施例的倒边机，可根据倒边需求，通过控制系统控制电机驱动伸缩杆的高度，既可以向左倾斜也可以向右倾斜，且自动调节倒角模的倾斜角度，更方便调节旋转轴线和元器件的旋转轴线之间的夹角。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种具有倾斜倒角模的自动倒边机，其特征在于，包括控制系统、电机、倒角模、三轴移动机构、真空吸盘和工作平台；所述真空吸盘通过连接杆安装在三轴移动机构上且真空吸盘上设有调压弹簧用于控制压力的大小；第一电机带动倒角模旋转；所述控制系统控制所述三轴移动机构上的真空吸盘吸取工作平台上的元器件，并将元器件移动至倒角模内，第二电机通过连接杆驱动元器件在研磨过程中与倒角模朝反方向旋转打磨元器件，完成一个元器件加工后，再控制真空吸盘将元器件放回原始位置；所述倒角模的研磨面为中空半球形；倒角模通过斜置连接件倾斜设置使得所述倒角模的旋转轴线和元器件的旋转轴线之间存在一定的夹角,所述倒角模外表面为圆柱形，圆柱的上表面向下设有半球形凹槽，球心位于圆柱上表面，圆柱中轴线与半球的中轴线重合；所述元器件与倒角模的接触点组成的端面与倒角模的法线成90°夹角。

2.根据权利要求1所述的具有倾斜倒角模的自动倒边机，其特征在于，所述倒角模的旋转轴线和元器件的旋转轴线之间的夹角为5～40°。

3.根据权利要求1所述的具有倾斜倒角模的自动倒边机，其特征在于，所述工作平台上设有按照一定规律排布的多模穴的样板，多个元器件定点放置在样板的模穴中。

4.根据权利要求3所述的具有倾斜倒角模的自动倒边机，其特征在于，所述工作平台上预留多个安装孔用于安装不同的样板。

5.根据权利要求1到4任一项所述的具有倾斜倒角模的自动倒边机，其特征在于，所述电机均为伺服电机且伺服电机的驱动器连接控制系统进行自动控制调速。

6.根据权利要求1到4任一项所述的具有倾斜倒角模的自动倒边机，其特征在于，所述真空吸盘通过电磁阀连接真空发生器；所述电磁阀连接控制系统用于控制真空吸盘的松紧状态。

7.根据权利要求1到4任一项所述的具有倾斜倒角模的自动倒边机，其特征在于，所述倒角模设置在清洗箱中，清洗箱上设有冲洗液管道，冲洗液管道上设置电动阀门，电动阀门由控制系统控制。

8.根据权利要求7所述的具有倾斜倒角模的自动倒边机，其特征在于，所述斜置 连接件为伸缩杆， 由伺服直线电机驱动。