CN110355646A - 一种金相试样的智能磨削装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金相试样的智能磨削装置，包括固定机构、压平机构和磨削机构，固定机构包括支撑盘、盘状夹具，夹同轴支撑在所述支撑盘上方，所述夹具具有放置试样的孔，对应孔设置有张紧带，所述张紧带横向贯穿所述孔，拉紧所述张紧带将孔内的试样压紧在孔内壁实现试样的固定；压平机构包括活动的压头，用于下压所述孔内的试样；所述磨削机构包括活动的磨盘，用于磨削所述孔内的试样表面；压平机构、磨削机构相对固定机构活动设置而使压平机构和磨削机构能够分别位移到孔上方。实现了对规则或不规则形状的试样实现万能固定而不受试样外形的限制。
Description
技术领域
本发明涉及块状试验的固定和研磨装置，尤其涉及对不规则试样的固定和研磨装置及实现方法。
背景技术
试样磨削(研磨)是材料金相分析的重要基础。目前在行业中，金相试样处理还处在传统阶段，自动化程度低，并且仅适用于规则外形的试样，这在很大程度上限制了技术人员的科研效率。
公告号CN205607735U的中国实用新型专利公开了一种金相试样研磨机，包含研磨机本体，该研磨机本体的一侧设置有第一缸槽，所述的第一缸槽内安装有第一伸缩缸，该第一伸缩缸的活塞轴端设置有试样固定杆，所述试样固定杆的端部向内开设有第二缸槽，该第二缸槽内安装有第二伸缩缸，所述第二伸缩缸的活塞轴端设置有试样定位杆，所述试样固定杆的一侧设置有定位盘，该定位盘上开设有数个与研磨盘相对应的金相试样插孔，所述定位盘的上顶面处设置有接水盘，所述试样定位杆的一侧设置有定位支架，该定位支架的底部设置有定位片，所述定位片的中部向上延伸出轴，该轴的端部穿过定位支架与定位板相连，所述的轴上套设有复位弹簧，该复位弹簧的一端顶在定位支架的底部，其另一端顶在定位片的顶部。
上述研磨机的定位盘上开设有固定的金相试样插孔即试样是固定在该插孔内的，对于研磨机而言，所匹配的试样必须加工成与插孔吻合的规格，无法对不规格的试样进行有效规定。
为了解决这一问题，本发明提出了一种金相试样的智能固定和磨削方法。可以针对不规则外形的试样自动固定和磨削。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于不规则试样的磨削装置和研磨的方法。
一种金相试样的智能磨削装置，包括固定机构、压平机构和磨削机构，所述固定机构包括支撑盘、盘状夹具，所述夹具同轴支撑在所述支撑盘上方，所述夹具具有放置试样的孔，对应所述孔设置有张紧带，所述张紧带横向贯穿所述孔，拉紧所述张紧带将孔内的试样压紧在孔内壁实现试样的固定；所述压平机构包括活动的压头，用于下压所述孔内的试样；所述磨削机构包括活动的磨盘，用于磨削所述孔内的试样表面；所述压平机构、磨削机构相对固定机构活动设置而使压平机构和磨削机构能够分别位移到所述孔上方。
可选地，所述固定机构设置在工作台上，该工作台上设置有第一滑轨，所述第一滑轨上竖立支撑臂，所述支撑臂上部支撑第二滑轨，所述第二滑轨横向延伸，所述支撑臂能够沿着第一滑轨滑动使第二滑轨移动到所述固定机构上方，所述压平机构和磨削机构滑动设置在所述第二滑轨上。
可选地，所述夹具有两个，所述支撑盘的盘心竖立双向棘轮轴，两个所述夹具上下间隔设置在所述双向棘轮轴上，且两夹具的所述孔上下对称，所述张紧带位于两夹具之间，拉紧所述张紧带将试样同时压紧在上下对称的两孔的内壁。
可选地，所述张紧带的一端固定，另一端缠绕在收卷轴上，利用收卷轴收卷张紧带使张紧带从侧面箍紧试样使压于孔内壁，或释放张紧带使张紧带松弛解除对试样的箍紧作用。
可选地，所述第二滑轨上设置有能够沿所述第二滑轨滑动的第一滑块和第二滑块，所述压头与第一滑块上下滑动配合使压头与试样上下相对位移，所述磨盘与所述第二滑块上下滑动配合使磨盘与试样上下相对位移。
上述金相试样的智能磨削装置，还包括视觉模块和控制系统，所述视觉模块扫描所述孔内是否有试样，试样的位置、规格，所述控制系统与所述视觉模块通信，接收所述视觉模块扫描到的试样信息；所述控制系统与固定机构通信，向固定机构发出控制指令，使收卷轴收紧张紧带使试样箍紧在孔内壁，磨削结束后再控制固定机构复位，释放试样；所述控制系统与压平机构通信，向压平机构发出控制指令，使第一滑块沿着第二滑轨滑到试样上方，然后使压头相对第一滑块下移向下压住试样，结束后再控制压平机构复位；所述控制系统与磨削机构通信，向磨削机构发出控制指令，使第二滑块沿着第二滑轨滑到试样上方，然后使磨盘相对第二滑块下移指导接触试样表面，磨盘转动对试样表面打磨，结束后再控制磨削机构复位。
所述控制系统可以是PLC、单片机或计算机。
对试样的智能磨削操作：将试样置入夹具的所述孔内，放置试样的时候不要压到张紧带，接着控制系统开始工作，首先视觉模块开始检测孔内试样的位置、形状和尺寸信息，并将信息传输给控制系统，控制系统分析试样信息控制固定机构开始工作，使收卷轴收卷张紧带使绷紧并使试样被张紧带挤压到孔的内壁上；然后，压平机构开始作业，根据试样的位置信息，支撑臂带着第二滑轨移动到试样上方，第一滑块沿着第二滑轨滑动使压头对准试样正上方，压头下压将试样可靠压紧在支撑盘上；之后，收卷轴进一步收卷张紧带使试样被完全压紧固定；视觉模块重新检测试样的位置，并将位置信息传输给控制系统，控制系统启动磨削机构，使第二滑块沿着第二滑轨滑动使磨盘对准试样正上方，磨盘下压并开始转动对试样表面进行打磨；打磨结束后，磨削机构复位，第二滑轨复位，防松张紧带，解除对试样的固定，取出试样。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本申请可以对规则或不规则形状的试样实现万能固定而不受试样外形的限制，属于一种通用的万能的固定方式，同时采用了智能磨削方法，利用视觉技术(视觉模块)自动识别试样的位置、形状、尺寸等信息，然后驱动磨盘对试样自动打磨。这种方法可以极大地提高了操作人员的工作效率。
附图说明
图1为金相试样智能磨削装置的整体结构示意图；
图2为金金相试样智能磨削装置的俯视图；
图3为固定机构的结构示意图；
图4为固定机构的轴向剖视图；
图5为固定机构的俯视图；
图6为固定机构的局部剖视图；
图7张紧带对试样的作用示意图；
图8张紧带张紧作用的结构示意图；
图9张紧带拉紧状态图；
图10视觉模块工作状态图；
图11为压平机构工作状态图；
图12为磨削机构工作状态图；
1工作平台、2夹具、3支撑盘、4金相试样、5第二滑轨、6第二滑块、7磨削机构、8压平机构、9视觉模块、10动力装置：驱动第一、二滑块在第二滑轨上滑动以及压头、磨盘下压及磨盘转动动力装置、11支撑臂、12第一滑轨、13驱动支撑臂在第一滑轨滑动的动力装置、14张紧带、15卷紧轴及驱动其转动的电机、16双向棘轮轴、17第一滑块、18压头、19磨盘
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本实施例涉及一种金相试样的智能磨削装置，包括控制系统、视觉模块9、固定机构、压平机构7和磨削机构8。
其中固定机构设置在工作平台1上，固定机构包括支撑盘3、两块盘状夹具2，两夹具2通过双向棘轮轴16同轴设置在支撑盘3上，且上下两夹具2之间空着层间间隙。为了固定试样，在夹具上开设有用于放置试样的孔，上下两夹具的所述孔上下对称，使试样同时置于上下对称的孔内。为了对试样的固定，进一步设置有张紧带14，该张紧带14位于两夹具的层间隙中，张紧带14的一端固定在固定轴上，该固定轴再固定设置在套在所述双向棘轮轴16上的固定盘上，张紧带14的另一端缠绕在收卷轴15上，张紧带14两端的连线贯穿孔，利用收卷轴15收卷张紧带使张紧带从侧面箍紧孔内的试样使压于孔内壁；另外，当需要从孔内取出试样时，收卷轴15释放张紧带14使张紧带解除对试样的箍紧作用。
如图7、8所示，张紧带为柔性带，为了使柔性带与不规格试样的更好的接触，柔性带由多条带组成，多个条带可以适应不规则试样不规则的楞面。
压平机构7和磨削机构8、视觉模块9应安装在夹具2的上方，在工作平台1上安装有第一滑轨12、第二滑轨5，第二滑轨5横向设置、第一滑轨12纵向设置，第一滑轨12上滑动设置支撑臂11，第二滑轨5固定在支撑臂11上端，支撑臂11能够带着第二滑轨5沿着第一滑轨12纵向滑动，使第二滑轨5能够滑到固定机构上方。第一滑轨12端部配置有驱动装置13，为支撑臂11沿第一滑轨12的滑动提供驱动。
视觉模块9设置在第二滑轨5的合适位置，使能够对固定机构上的试样进行扫描。所述第二滑轨5上进一步设置第一滑块17和第二滑块6，两个滑块能够沿第二滑轨5滑动，压平机构的压头18与第一滑块17通过上下滑轨配合，使压头18能够相对第一滑块17上下移动，压头18下压将试样再次固定，使固定稳定。磨削机构包括磨盘19用于安装磨盘19的结构块与第二滑块6通过上下滑轨配合，使磨盘19相对第二滑轨6上下移动，其中下移可以对试样上表面磨削。第二滑轨5端面配置有驱动装置10为第一、二滑块的滑动在以及压头、磨盘下压及磨盘转动的动力。
视觉模块9和控制系统(例如计算机)是通信的，视觉模块9扫描所述孔内是否有试样，试样的位置、规格，所述控制系统与所述视觉模块通信，接收所述视觉模块扫描到的试样信息；所述控制系统与固定机构通信，向固定机构发出控制指令，使收卷轴收紧张紧带使试样箍紧在孔内壁，磨削结束后再控制固定机构复位，释放试样；所述控制系统与压平机构通信，向压平机构发出控制指令，使第一滑块沿着第二滑轨滑到试样上方，然后使压头相对第一滑块下移向下压住试样，结束后再控制压平机构复位；所述控制系统与磨削机构通信，向磨削机构发出控制指令，使第二滑块沿着第二滑轨滑到试样上方，然后使磨盘相对第二滑块下移指导接触试样表面，磨盘转动对试样表面打磨，结束后再控制磨削机构复位。
实施例2
一种金相试样智能磨削方法：将试样置入夹具的所述孔内，放置试样的时候不要压到张紧带，接着控制系统开始工作，首先视觉模块开始检测孔内试样的位置、形状和尺寸信息，并将信息传输给控制系统，控制系统分析试样信息控制固定机构开始工作，使收卷轴收卷张紧带使绷紧并使试样被张紧带挤压到孔的内壁上；然后，压平机构开始作业，根据试样的位置信息，支撑臂带着第二滑轨移动到试样上方，第一滑块沿着第二滑轨滑动使压头对准试样正上方，压头下压将试样可靠压紧在支撑盘上；之后，收卷轴进一步收卷张紧带使试样被完全压紧固定；视觉模块重新检测试样的位置，并将位置信息传输给控制系统，控制系统启动磨削机构，使第二滑块沿着第二滑轨滑动使磨盘对准试样正上方，磨盘下压并开始转动对试样表面进行打磨；打磨结束后，磨削机构复位，第二滑轨复位，防松张紧带，解除对试样的固定，取出试样。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种金相试样的智能磨削装置，其特征在于：包括固定机构、压平机构(7)和磨削机构(8)，
所述固定机构包括支撑盘(3)、盘状夹具(2)，所述夹具(2)同轴支撑在所述支撑盘上方，所述夹具具有放置试样的孔，对应所述孔设置有张紧带，所述张紧带横向贯穿所述孔，拉紧所述张紧带将孔内的试样压紧在孔内壁实现试样的固定；
所述压平机构包括活动的压头(18)，用于下压所述孔内的试样；所述磨削机构包括活动的磨盘(19)，用于磨削所述孔内的试样表面；
所述压平机构、磨削机构相对固定机构活动设置而使压平机构和磨削机构能够分别位移到所述孔上方。
2.根据权利要求1所述的一种金相试样的智能磨削装置，其特征在于：所述固定机构设置在工作台上，该工作台上设置有第一滑轨(12)，所述第一滑轨上竖立支撑臂(11)，所述支撑臂(11)上部支撑第二滑轨(5)，所述第二滑轨(5)横向延伸，所述支撑臂(11)能够沿着第一滑轨滑动使第二滑轨移动到所述固定机构上方，所述压平机构和磨削机构滑动设置在所述第二滑轨上。
3.根据权利要求1所述的一种金相试样的智能磨削装置，其特征在于：所述夹具(2)有两个，所述支撑盘(3)的盘心竖立双向棘轮轴，两个所述夹具上下间隔设置在所述双向棘轮轴上，且两夹具的所述孔上下对称，所述张紧带位于两夹具之间，拉紧所述张紧带将试样同时压紧在上下对称的两孔的内壁。
4.根据权利要求3所述的一种金相试样的智能磨削装置，其特征在于：所述张紧带的一端固定，另一端缠绕在收卷轴上，利用收卷轴收卷张紧带使张紧带从侧面箍紧试样使压于孔内壁，或释放张紧带使张紧带松弛解除对试样的箍紧作用。
5.根据权利要求2所述的一种金相试样的智能磨削装置，其特征在于：所述第二滑轨上设置有能够沿所述第二滑轨滑动的第一滑块和第二滑块，所述压头与第一滑块上下滑动配合使压头与试样上下相对位移，所述磨盘与所述第二滑块上下滑动配合使磨盘与试样上下相对位移。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的金相试样的智能磨削装置，其特征在于：还包括视觉模块和控制系统，所述视觉模块扫描所述孔内是否有试样，试样的位置、规格，所述控制系统与所述视觉模块通信，接收所述视觉模块扫描到的试样信息；所述控制系统与固定机构通信，向固定机构发出控制指令，使收卷轴收紧张紧带使试样箍紧在孔内壁，磨削结束后再控制固定机构复位，释放试样；所述控制系统与压平机构通信，向压平机构发出控制指令，使第一滑块沿着第二滑轨滑到试样上方，然后使压头相对第一滑块下移向下压住试样，结束后再控制压平机构复位；所述控制系统与磨削机构通信，向磨削机构发出控制指令，使第二滑块沿着第二滑轨滑到试样上方，然后使磨盘相对第二滑块下移指导接触试样表面，磨盘转动对试样表面打磨，结束后再控制磨削机构复位。
7.根据权利要求6所述的金相试样的智能磨削装置的实现方法，其特征在于：将试样置入夹具的所述孔内，放置试样的时候不要压到张紧带，接着控制系统开始工作，首先视觉模块开始检测孔内试样的位置、形状和尺寸信息，并将信息传输给控制系统，控制系统分析试样信息控制固定机构开始工作，使收卷轴收卷张紧带使绷紧并使试样被张紧带挤压到孔的内壁上；然后，压平机构开始作业，根据试样的位置信息，支撑臂带着第二滑轨移动到试样上方，第一滑块沿着第二滑轨滑动使压头对准试样正上方，压头下压将试样可靠压紧在支撑盘上；之后，收卷轴进一步收卷张紧带使试样被完全压紧固定；视觉模块重新检测试样的位置，并将位置信息传输给控制系统，控制系统启动磨削机构，使第二滑块沿着第二滑轨滑动使磨盘对准试样正上方，磨盘下压并开始转动对试样表面进行打磨；打磨结束后，磨削机构复位，第二滑轨复位，防松张紧带，解除对试样的固定，取出试样。
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| CN110802505A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-02-18 | 汪娟 | 一种便于固定的化学机械抛光设备 |
| CN113579921A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-11-02 | 包头钢铁（集团）有限责任公司 | 一种全自动磨抛机磨制不规则试样的夹具 |
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