CN111347358B - 以液态金属为基底的研磨盘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以液态金属为基底的研磨盘，包括竖直驱动装置、水平驱动装置、旋转云台、机械抓手、摄像头、抓手气缸、研磨装置和出料装置，所述竖直驱动装置固定在地面上，水平驱动装置安装在竖直驱动装置所驱动的竖直滑块上，所述旋转云台安装在所述水平驱动装置所驱动的水平滑块上，所述旋转云台的下端连接有两个机械抓手，两个机械抓手之间通过抓手气缸连接，通过抓手气缸的运动控制两个机械抓手的开合；所述摄像头设置在旋转云台的底部；本发明能够快速生成利用液态金属抛光液制成的研磨片，制作研磨盘的工艺简单，不会对材料产生浪费，磨损的研磨盘也可以回收再次使用，制作出的研磨盘精度更高。

Description

以液态金属为基底的研磨盘装置

技术领域

本发明涉及液态金属抛光领域，更具体的说，尤其涉及一种以液态金属为基底的研磨盘装置。

背景技术

研磨是利用涂敷或压嵌在研具上的磨料颗粒，通过研具与工件在一定压力下的相对运动对加工表面进行的精整加工如切削加工。研磨盘磨料颗粒压入到研磨盘表面，用露出的磨粒尖端对工件表面进行刻划，实现微切削加工。当磨料颗粒尖锐部分磨秃了之后，需要更换新的研磨片，被替换的研磨片直接废弃处理，浪费材料，不利于材料回收与利用。现有研磨片在研磨工件时会与工件表面摩擦，产生大量的热，大量的热容易导致工件表面软化与变形，破坏工件结构，会产生许多废弃件。

现有研磨片的制作一般采用磨料、填料和胶液作为混合液，经过烧制或者压制制成研磨片。加工环境差，加工温度高，加工设备要求高，研磨盘的生长制作时间长，导致制作出来的研磨盘精度差，偏差较高。

液态金属通常是指是一种低熔点合金材料。液态金属强度很高，其强度为不锈钢的3倍，铝、镁合金的10倍以上，钛合金的1.5倍以上。液态金属有很强的硬度，使得液态金属在耐磨或抗划痕的领域能够得到广泛的应用。液态金属通常是指在常温下呈液态的合金功能材料，如熔点在30℃以下的金属及其合金材料，也包括在40℃~300℃工作温区内呈液态的低熔点合金材料。液态金属研磨盘指使用液态金属制作的研磨盘，由液态金属制成的研磨盘熔点低，研磨盘上磨料颗粒磨秃后，可融化研磨盘回收液态金属再制成新的研磨盘。

发明内容

本发明的目的在于解决现有研磨盘制作过程中加工工艺复杂、浪费材料、不可回收以及精度差的问题，提出了一种以液态金属为基底的研磨盘装置。制作研磨盘的工艺简单，不会对材料产生浪费，磨损的研磨盘也可以回收再次使用，制作出的研磨盘精度更高。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种以液态金属为基底的研磨盘装置，包括竖直驱动装置、水平驱动装置、旋转云台、机械抓手、摄像头、抓手气缸、研磨盘和出料装置，所述竖直驱动装置固定在地面上，水平驱动装置安装在竖直驱动装置所驱动的竖直滑块上，所述旋转云台安装在所述水平驱动装置所驱动的水平滑块上，所述旋转云台的下端连接有两个机械抓手，两个机械抓手之间通过抓手气缸连接，通过抓手气缸的运动控制两个机械抓手的开合；所述摄像头设置在旋转云台的底部；

所述研磨盘包括直线驱动气缸、活动板、半导体制冷片、正电极、圆柱外壳、研磨基座板和圆柱底板，所述圆柱底板固定在竖直设置的圆柱外壳的底部，直线驱动气缸固定在圆柱底板上，直线驱动气缸的输出轴竖直设置，且直线驱动气缸的输出轴上端连接活动板的底部，所述活动板为水平设置的活塞型圆板，活动板的四周通过O型密封圈与圆柱外壳的内壁密封连接，所述半导体制冷片固定在所述活动板的上端面上；所述正电极固定在半导体制冷片上表面上，所述研磨基座板固定在圆柱外壳的近上端，研磨基座板的边缘与圆柱外壳的内壁固定连接；所述研磨基座板上设置有多个上下贯穿的通孔和均匀分布的凸起；研磨基座板和活动板之间的圆柱外壳内部灌装有液态金属抛光液；直线驱动气缸运动时推动活动板向上移动，带动液态金属抛光液向上移动并由研磨基座板的通孔向上渗出，直至淹没研磨基座板上的凸起；

所述出料装置设置在研磨盘侧面，出料装置包括工作台、旋转电机、齿轮、齿条、直线导轨、移动板、料斗、料斗盖、出料电机，所述旋转电机固定在工作台上，旋转电机的输出轴连接齿轮，所述齿轮与齿条相啮合，所述齿条套装在水平设置的直线导轨上，所述直线导轨固定在工作台上，所述移动板固定在齿条上；所述出料电机和料斗均固定在移动板，所述料斗盖设置在料斗上，出料电机连接料斗盖，出料电机运动时控制料斗盖从料斗的进料口处移开。

进一步的，所述以液态金属为基底的研磨盘还包括除料装置，所述除料装置设置在移动板上，所述除料装置包括吸气口、气管、储尘桶、驱动电机和风扇，所述驱动电机设置在储尘桶内部，所述气管的一端连接储尘桶，气管的另一端连接吸气口，驱动电机的输出轴连接风扇，驱动电机运动时带动风扇进行转动，使气管另一端的吸气口产生吸力，将研磨基座板上方的灰尘或物料吸走。

进一步的，所述摄像头识别研磨盘，并将研磨盘信息传输给控制系统，控制系统计算研磨盘位置、计算研磨盘需要移动的距离，控制系统根据计算结果控制竖直驱动装置、水平驱动装置进行运动，使旋转云台移动到研磨盘的正上方，再利用抓手气缸的开合使机械抓手抓取研磨盘。

进一步的，所述研磨基座板上方的直线驱动气缸内壁沿周向设置有多个横向凸起。

本发明的具体工作流程如下：初始制作研磨盘时，将整个装置安装好后，启动直线驱动气缸，直线驱动气缸推动制动装置向上运动；并将液态金属抛光液向上推，液态金属抛光液随着制动装置的推动经过气缸顶板的通孔被挤入气缸筒上端与气缸顶板构成的圆槽内；同时启动半导体制冷片的制热功能，半导体制冷片启动时产生热量，传递到液态金属抛光液上，使液态金属抛光液处于液化状态，同时启动正电极，正电极产生磁场，促使液态金属抛光液中的金属粒子沿着磁场方向运动，当气缸顶板上的液态金属抛光液具有一定量时，再在液态金属抛光液中撒入一定量的磨粒，液态金属抛光液中的金属粒子运动时带动磨粒一起运动，使磨粒在液态金属抛光液中的分布更加均匀；待磨粒加入完成且均匀混入液态金属抛光液中时，切换半导体制冷片为制冷状态，促使气缸顶板上的液态金属抛光液快速冷却，在气缸顶板上方形成研磨片；由于初制状态下液态金属是由液态开始冷却到固态的，因此能够很大程度上保证研磨片表面的平整。

当研磨盘初始完成进行研磨加工时，根据需要开启半导体制冷片的制冷功能，由于研磨片在加工时产生比较多的热量，半导体制冷片以将这部分热量吸走，保证液态金属基底不会被融化。当研磨盘加工数次产生比较多，导致表面磨损较多时，即可进行自修复，即半导体制冷片的制热功能融化研磨层表面的液态金属抛光液，并在此利用直线驱动气缸向上推动，更多的液态金属抛光液随着制动装置的推动经过气缸顶板的通孔被挤入气缸筒上端与气缸顶板构成的圆槽内，生成新的研磨片，从而实现研磨盘的自修整。本申请中活动板上方需要密封，下方则不需要密封，方便半导体制冷片另一面的散热或吸热。

初始制作研磨盘或中途使用时，利用设置在制成的研磨片上方的除料装置将附近的灰尘和残余物料吸走，保持研磨盘表面的洁净，很大程度上保障了制成研磨盘表面的平整度。

本发明的有益效果如下：

1、本发明能够快速生成利用液态金属抛光液制成的研磨片，制作研磨盘的工艺简单，不会对材料产生浪费，磨损的研磨盘也可以回收再次使用，制作出的研磨盘精度更高。

2、本发明在研磨盘的气缸顶板上设置多个均匀分布的凸起，使得液态金属抛光液固化成型后其具有限位机构，保证液态金属抛光液固化后形成的研磨片不会从气缸顶板上方中掉落或脱开，保障液态金属抛光液固化成型后的稳定性。

3、本发明利用液态金属抛光液在制动装置推动作用下上下运动的方式，能快速精准的为研磨片制作时液态金属抛光液的液面高度进行定位，即对生成的研磨片的厚度进行定位；同时利用制动装置的快速冷却促进液态金属抛光液的凝固，加速研磨盘的生成过程。

4、本发明制作研磨盘的方式采用液态金属抛光液的降温固化，成型过程中能够实现研磨盘的自平整，由液体直接转化为固体后研磨盘的表面具有很高的平整度。

5、本发明只需要调节液态金属抛光液中的粒子浓度即可实现研磨盘硬度的调整，实现了研磨盘的硬度可调，在实际加工中也可以根据实际需求增加液态金属抛光液中的粒子浓度实现研磨盘硬度的调整。

6、本发明的研磨盘可以实现快速修复，启动加热层的电热丝融化研磨盘表面的液态金属抛光液，再注入新的液态金属抛光液即可实现研磨层的快速修复。

7、本发明的研磨盘可以实现自修复，启动加热层的电热丝融化研磨盘表面的液态金属抛光液，再利用电极组驱动金属离子运动，推动磨粒运动，使磨粒的新刃露出到研磨片表面，即可实现研磨层的自修复，即使研磨片消耗一定程度后，也可以推动制动装置往上运动，利用制动装置先制热液化液态金属，再冷却后表面继续变为平整，使得可以继续进行研磨抛光操作。

8、本发明的研磨盘在加工过程中可以利用制冷装置持续吸热，保证研磨盘加工过程中不会因为温度过热导致液化从而降低研抛效果。

9、本发明利用除料装置在研磨盘生产过程中将气缸板上方的灰尘和废料吸走，减少研抛盘在加工过程误差，提高工件表面质量。

附图说明

图1是本发明一种以液态金属为基底的研磨盘装置的整体结构示意图。

图2是本发明研磨盘的整体结构示意图。

图中， 1-竖直驱动装置、2-水平驱动装置、3-旋转云台、4-抓手气缸、5-摄像头、6-研磨盘、7-机械抓手、8-工作台、9-旋转电机、10-齿轮、11-齿条、12-直线导轨、13-移动板、14-料斗、15-料斗盖、16-吸气口、17-气管、18-储尘桶、19-驱动电机、20-风扇、21-直线驱动气缸、22-活动板、23-半导体制冷片、24-正电极、25-圆柱外壳、26-研磨基座板、27-圆柱底板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1~2所示，一种以液态金属为基底的研磨盘装置，包括竖直驱动装置1、水平驱动装置2、旋转云台3、机械抓手7、摄像头5、抓手气缸4、研磨盘6和出料装置，所述竖直驱动装置1固定在地面上，水平驱动装置2安装在竖直驱动装置1所驱动的竖直滑块上，所述旋转云台3安装在所述水平驱动装置2所驱动的水平滑块上，所述旋转云台3的下端连接有两个机械抓手7，两个机械抓手7之间通过抓手气缸4连接，通过抓手气缸4的运动控制两个机械抓手7的开合；所述摄像头5设置在旋转云台3的底部。

所述研磨盘6包括直线驱动气缸21、活动板22、半导体制冷片23、正电极24、圆柱外壳25、研磨基座板26和圆柱底板27，所述圆柱底板27固定在竖直设置的圆柱外壳25的底部，直线驱动气缸21固定在圆柱底板27上，直线驱动气缸21的输出轴竖直设置，且直线驱动气缸21的输出轴上端连接活动板22的底部，所述活动板22为水平设置的活塞型圆板，活动板22的四周通过O型密封圈与圆柱外壳25的内壁密封连接，所述半导体制冷片23固定在所述活动板22的上端面上；所述正电极24固定在半导体制冷片23上表面上，所述研磨基座板26固定在圆柱外壳25的近上端，研磨基座板26的边缘与圆柱外壳25的内壁固定连接；所述研磨基座板26上设置有多个上下贯穿的通孔和均匀分布的凸起；研磨基座板26和活动板22之间的圆柱外壳25内部灌装有液态金属抛光液；直线驱动气缸21运动时推动活动板22向上移动，带动液态金属抛光液向上移动并由研磨基座板26的通孔向上渗出，直至淹没研磨基座板26上的凸起。

所述出料装置设置在研磨盘侧面，出料装置包括工作台8、旋转电机9、齿轮10、齿条11、直线导轨12、移动板13、料斗14、料斗盖15、出料电机，所述旋转电机9固定在工作台8上，旋转电机9的输出轴连接齿轮10，所述齿轮10与齿条11相啮合，所述齿条11套装在水平设置的直线导轨12上，所述直线导轨12固定在工作台8上，所述移动板13固定在齿条11上；所述出料电机和料斗14均固定在移动板13，所述料斗盖15设置在料斗14上，出料电机连接料斗盖15，出料电机运动时控制料斗盖15从料斗14的进料口处移开。

所述以液态金属为基底的研磨盘还包括除料装置，所述除料装置设置在移动板13上，所述除料装置包括吸气口16、气管17、储尘桶18、驱动电机19和风扇20，所述驱动电机19设置在储尘桶18内部，所述气管17的一端连接储尘桶，气管17的另一端连接吸气口16，驱动电机19的输出轴连接风扇20，驱动电机19运动时带动风扇20进行转动，使气管17另一端的吸气口16产生吸力，将研磨基座板26上方的灰尘或物料吸走。

所述摄像头5识别研磨盘6，并将研磨盘6信息传输给控制系统，控制系统计算研磨盘6位置、计算研磨盘6需要移动的距离，控制系统根据计算结果控制竖直驱动装置1、水平驱动装置2进行运动，使旋转云台3移动到研磨盘6的正上方，再利用抓手气缸4的开合使机械抓手7抓取研磨盘6。

所述研磨基座板26上方的直线驱动气缸21内壁沿周向设置有多个横向凸起。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (4)

1.一种以液态金属为基底的研磨盘装置，其特征在于：包括竖直驱动装置（1）、水平驱动装置（2）、旋转云台（3）、机械抓手（7）、摄像头（5）、抓手气缸（4）、研磨盘（6）和出料装置，所述竖直驱动装置（1）固定在地面上，水平驱动装置（2）安装在竖直驱动装置（1）所驱动的竖直滑块上，所述旋转云台（3）安装在所述水平驱动装置（2）所驱动的水平滑块上，所述旋转云台（3）的下端连接有两个机械抓手（7），两个机械抓手（7）之间通过抓手气缸（4）连接，通过抓手气缸（4）的运动控制两个机械抓手（7）的开合；所述摄像头（5）设置在旋转云台（3）的底部；

所述研磨盘（6）包括直线驱动气缸（21）、活动板（22）、半导体制冷片（23）、正电极（24）、圆柱外壳（25）、研磨基座板（26）和圆柱底板（27），所述圆柱底板（27）固定在竖直设置的圆柱外壳（25）的底部，直线驱动气缸（21）固定在圆柱底板（27）上，直线驱动气缸（21）的输出轴竖直设置，且直线驱动气缸（21）的输出轴上端连接活动板（22）的底部，所述活动板（22）为水平设置的活塞型圆板，活动板（22）的四周通过O型密封圈与圆柱外壳（25）的内壁密封连接，所述半导体制冷片（23）固定在所述活动板（22）的上端面上；所述正电极（24）固定在半导体制冷片（23）上表面上，所述研磨基座板（26）固定在圆柱外壳（25）的近上端，研磨基座板（26）的边缘与圆柱外壳（25）的内壁固定连接；所述研磨基座板（26）上设置有多个上下贯穿的通孔和均匀分布的凸起；研磨基座板（26）和活动板（22）之间的圆柱外壳（25）内部灌装有液态金属抛光液；直线驱动气缸（21）运动时推动活动板（22）向上移动，带动液态金属抛光液向上移动并由研磨基座板（26）的通孔向上渗出，直至淹没研磨基座板（26）上的凸起；

所述出料装置设置在研磨盘（6）侧面，出料装置包括工作台（8）、旋转电机（9）、齿轮（10）、齿条（11）、直线导轨（12）、移动板（13）、料斗（14）、料斗盖（15）、出料电机，所述旋转电机（9）固定在工作台（8）上，旋转电机（9）的输出轴连接齿轮（10），所述齿轮（10）与齿条（11）相啮合，所述齿条（11）套装在水平设置的直线导轨（12）上，所述直线导轨（12）固定在工作台（8）上，所述移动板（13）固定在齿条（11）上；所述出料电机和料斗（14）均固定在移动板（13），所述料斗盖（15）设置在料斗（14）上，出料电机连接料斗盖（15），出料电机运动时控制料斗盖（15）从料斗（14）的进料口处移开。

2.根据权利要求1所述的以液态金属为基底的研磨盘装置，其特征在于：所述以液态金属为基底的研磨盘装置还包括除料装置，所述除料装置设置在移动板（13）上，所述除料装置包括吸气口（16）、气管（17）、储尘桶（18）、驱动电机（19）和风扇（20），所述驱动电机（19）设置在储尘桶（18）内部，所述气管（17）的一端连接储尘桶，气管（17）的另一端连接吸气口（16），驱动电机（19）的输出轴连接风扇（20），驱动电机（19）运动时带动风扇（20）进行转动，使气管（17）另一端的吸气口（16）产生吸力，将研磨基座板（26）上方的灰尘或物料吸走。

3.根据权利要求2所述的以液态金属为基底的研磨盘装置，其特征在于：所述摄像头（5）识别研磨盘（6），并将研磨盘（6）信息传输给控制系统，控制系统计算研磨盘（6）位置、计算研磨盘（6）需要移动的距离，控制系统根据计算结果控制竖直驱动装置（1）、水平驱动装置（2）进行运动，使旋转云台（3）移动到研磨盘（6）的正上方，再利用抓手气缸（4）的开合使机械抓手（7）抓取研磨盘（6）。

4.根据权利要求3所述的以液态金属为基底的研磨盘装置，其特征在于：所述研磨基座板（26）上方的直线驱动气缸（21）内壁沿周向设置有多个横向凸起。

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