发明内容
鉴于上述状况,本申请提供一种打磨机构、打磨装置及打磨方法,以解决上述问题。
本申请提出了一种打磨机构,包含:
打磨件;
偏心件,与所述打磨件连接;及
驱动件,与所述偏心件连接,用于驱动所述偏心件转动以带动所述打磨件沿一维方向往复运动,以使所述打磨机构与工件相对位置固定时,所述打磨件以平移打磨面的方式打磨所述工件。
进一步地,所述打磨机构包含:
固定件,与所述打磨件连接,包含贯穿所述固定件相对两侧面的通孔;
所述偏心件穿设于所述通孔,所述偏心件用于带动所述固定件及所述打磨件沿所述一维方向往复运动。
进一步地,所述打磨机构包含:
滑块,设于所述驱动件上;
滑轨,设于所述打磨件上,且沿所述一维方向延伸,所述打磨件通过所述滑轨与所述滑块形成移动副;
所述偏心件用于带动所述打磨件在所述一维方向往复运动。
进一步地,所述驱动件包含:
主体;
转轴,设于所述主体内,与所述主体形成转动副;
所述滑块设于所述主体上;
所述偏心件设于所述转轴上,且偏离所述转轴的中心轴线设置。
进一步地,所述驱动件包含:
流量感测器,用于感测通入所述主体的介质的流量;
通信器,与所述流量感测器耦接,用于接收所述流量感测器发送的流量信息;
处理器,与所述通信器耦接,用于根据所述流量信息,判断所述打磨机构的工作状态。
进一步地,所述打磨机构包含:
支撑件,包含一弧形面;及
打磨部,设于所述弧形面上,用于打磨工件,所述打磨部在所述一维方向的打磨宽度小于工件的待打磨面的宽度;
所述偏心件与所述支撑件相连,用于带动所述支撑件及所述打磨部沿所述一维方向往复运动。
进一步地,所述打磨机构包含:
振动感测器,设于所述驱动件上,用于感测所述驱动件的振动信息;
通信器,与所述振动感测器耦接,用于接收所述振动感测器发送的振动信息;
处理器,与所述通信器耦接,用于根据所述振动信息,判断所述打磨机构的工作状态,以发出报警指令。
本申请还提出了一种打磨装置,包含:
多个上述的打磨机构;
连接件,多个所述打磨机构间隔设于所述连接件的外周面;及
移动件,与所述连接件连接,用于驱动所述连接件及所述打磨机构沿所述一维方向往复移动,以使至少一个所述打磨机构对工件进行打磨。
本申请还提出了一种打磨方法,包含
确定工件的待打磨厚度;
令打磨介质沿一维方向往复运动,以使所述打磨介质以平移打磨面的方式打磨所述工件,待所述工件打磨所述待打磨厚度后,停止所述打磨介质的运动。
进一步地,所述方法还包含:
确定所述工件的打磨宽度;
根据所述打磨宽度,调整所述打磨介质打磨所述工件时形成的形变量。
进一步地,所述确定所述工件的打磨宽度的步骤,包含:
所述打磨介质安装在打磨机构时形成凸面,根据所述凸面形成半径;
预估所述凸面与所述工件接触产生的进深量;
根据所述半径及所述进深量,确定所述工件的打磨宽度。
本申请提供的打磨机构通过驱动件驱动偏心件转动以带动打磨件沿一维方向往复运动,以使打磨机构与工件相对位置固定时,打磨件以平移打磨面的方式打磨所述工件;本申请提供的打磨装置通过移动件驱动连接件及打磨机构沿一维方向往复移动,以使至少一个打磨机构对工件进行打磨;本申请提供的打磨方法通过打磨介质沿一维方向往复运动,以使打磨介质对工件进行打磨待打磨厚度。相对于现有技术,本申请的打磨机构、打磨装置及打磨方法打磨后的工件的表面较为完整,打磨质量较高,且避免了现有打磨机在打磨工件的边缘处时容易出现塌陷的问题。
本申请实施例的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、顺时针”、“逆时针”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申请和简化描述,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申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包含一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包含第一和第二特征直接接触,也可以包含第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包含第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包含第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本申请。此外,本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
由于现有的打磨机与其上实际打磨工件的打磨件之间的位置是固定的,打磨件通过自身旋转在固定的打磨面上对工件进行反复打磨,这种打磨方式在本申请中示意性的被定义为以“固定打磨面打磨”的方式,如图1所示,这种打磨方式决定了打磨精度和效率完全取决于打磨机构1对打磨件2位置的稳定控制(如移动打磨件2时精度足够高),以及打磨件2本身的转速、打磨面3的大小等。在实际使用中,容易由于振动问题,以“固定打磨面3打磨”的方式将导致打磨工件4边缘时发生的塌边,以及工件4上的一些平面打磨精度不够(例如打磨的平面度达不到要求)的问题。
请参见图2,本申请实施例提出了一种打磨机构10,用于打磨工件200。示意性的,本实施例中的工件200为框形,套设于图1中的定位治具上,打磨机构10设置在工件200的一侧。
参见图3,在一种实施方式中,打磨机构10包含打磨件11、偏心件12及驱动件13。
具体地,打磨件11用于打磨工件200。偏心件12与打磨件11连接。驱动件13与偏心件12连接,用于驱动偏心件12转动以带动打磨件11沿一维方向往复运动,以使打磨机构10与工件200相对位置固定时,打磨件11以平移打磨面的方式打磨工件200。
需要说明的是,一维方向为本实施例中的X轴方向。术语“平移打磨面”的方式是相对于上述“固定打磨面打磨”的方式而限定的,打磨机构10与打磨件11的相对位置固定,但本申请中的打磨件11示例性的与工件200之间可相互横向移动,即沿一维方向移动,由于打磨件11会以过压的方式与工件接触形成类半圆柱形侧面的打磨面,因此在打磨机构10与工件200相对位置固定时,随着打磨件11与工件200的相对移动,该打磨面被平移。
打磨件11包含支撑件111和打磨部112。
支撑件111大致为板状。支撑件111包含一弧形面1111。
打磨部112设于弧形面1111上,用于打磨工件200,其中打磨部112在一维方向的打磨宽度小于工件200的打磨面的宽度。本实施例中的打磨部112示例性的为砂纸,砂纸通过魔术贴设置于弧形面1111上。
由于在打磨工件200时,打磨部112的弧形面1111与工件200直接接触,两者的打磨面较小,趋近于线接触,故在打磨时不会出现过度打磨或打磨面太大而塌边的问题,从而提高了打磨精度。
偏心件12为偏心轴。偏心件12与支撑件111相连,偏心件12在驱动件13的带动下可带动支撑件111及打磨部112沿一维方向往复运动。可以理解地,偏心件12的外侧也可根据实际需要套设轴承。
驱动件13包含主体131和转轴132。
转轴132设于主体131内,并与主体131形成转动副,偏心件12设于转轴132上,且偏离转轴132的中心轴线设置。在本实施例中,打磨机构10还包含配重块14,配重块14设于转轴132的一侧,用于平衡偏心件12在转动过程中受到的偏心力。
在本实施例中,驱动件13为气动马达。现有的气动打磨机(又称风磨机)一般用于加工金属如不锈钢、铝件,且通常采用湿式抛光,打磨效率取决因素包含转速。由于振动问题,现有的风磨机打磨剔除量一般为0.1mm,但本申请的打磨机构的打磨剔除量可精确到0.006mm-0.007mm,且打磨效率取决因素并不包含转速,因此可以降低对驱动件的要求,以降低成本。
在本实施例中,还可根据需要计算打磨部112在一维方向的位移和速度,以对工件200进行精准打磨。其中打磨部112的位移可选地满足以下公式:
S=a*cos(πn/30)*t;
打磨部112的速度可选地满足以下公式:
V=-(aπn/30)*sin(πn/30)*t;
其中,a为偏心件12的中心轴线与转轴132的中心轴线之间的距离,即偏心件12在一维方向的偏移量,单位为毫米;n为驱动件13的转速,单位为转/分;t为时间,单位为秒。
在一实施例中,打磨机构10还包含与打磨件11连接的固定件15。
固定件15大致为矩形板状。固定件15包含贯穿相对两侧面的通孔151。偏心件12穿设于通孔151内,用于带动固定件15及打磨件11沿一维方向运动,固定件15能够对偏心件12形成约束,以降低打磨件11因偏心件12振动引起的误差。
使用中,驱动件13驱动偏心件12转动,由于偏心件12偏离转轴132的中心轴线设置,偏心件12带动固定件15及打磨件11沿一维方向往复运动,对工件200进行打磨。
在一实施例中,打磨机构10还包含滑块16和滑轨17。
滑块16设置于驱动件13的主体131上。
滑轨17设于打磨件11上,且沿一维方向(这里指X轴)延伸。其中打磨件11通过滑轨17与滑块16形成移动副,以使偏心件12带动打磨件11在一维方向往复运动时,对打磨件11形成约束,避免打磨件11发生Y轴方向的位移,影响打磨精度。
在一实施例中,请参见图4,打磨机构10还包含流量感测器18、通信器19及处理器21。
流量感测器18用于感测通入主体131的介质的流量,其中介质包含不限于是气体、液体,例如空气、液压油。
通信器19与流量感测器18耦接,用于接收流量感测器18发送的流量信息。通信器19具有一接口,该接口可提供USB端口、UART端口和/或火线端口,经由该通信端口,其他设备(例如流量感测器18和处理器21)可与该接口通信。
处理器21与通信器19耦接,用于根据流量信息,判断打磨机构10的工作状态,工作状态包含对驱动件是否正常运行,打磨件11的打磨部112是否需要更换的判断。在本实施例中,处理器21包含但不限于是中央处理器(Central Processing unit,CPU)、数字信号处理器或者单片机等。
使用中,通过流量感测器18可实现处理器21对驱动件13的转速及介质流量的实时数据采集,通过对众多打磨机构10的数据进行大数据分析,了解打磨机构10的实时运行状态,打磨机构10可提前预知打磨机构10寿命,打磨机构10损坏前还可以提前预警,即发出报警指令。与此同时,通过工业互联网,可以根据生产实际,远程控制通入打磨机构10的介质流量,实现对打磨机构10的远程控制。同时,根据前述打磨部112的位移及速度的计算公式,可由流量感测器18测算打磨部112的打磨次数,从而预设需要打磨部112更换的时间(类似汽车领域按驾驶公里数计算检修时间的概念)。例如,打磨部112可选为3500目砂纸,通过流量感测器18计算打磨次数后(即打磨件11单向单次带动打磨部112移动最大位移为一次),再根据历史观测数据形成更换砂纸的条件(示例性最高为打磨3000次),处理器21可在接收到打磨次数超过预警值(例如2500次)时,发出报警指令,通知管理人员到现场观测砂纸,判断是否需要进行更换以及多久后再进行更换,在达到更换条件后,打磨机构10自动停机,从而提高成品的良率。
在一实施例中,请继续参见图3,打磨机构10还包含振动感测器22。
振动感测器22设于驱动件13上,用于感测驱动件13的振动信息。通信器19与振动感测器22耦接,用于接收振动感测器22发送的振动信息。处理器21与通信器19耦接,用于根据振动信息,判断打磨机构10的工作状态。
使用中,通过振动感测器22可以实时监测驱动件13的振动,记录分析数据,可以评估振动对打磨质量的影响,以此为基础进一步优化相关结构及参数,提升打磨质量;与此同时,通过对振动量的分析可以判别打磨机构10是否处于正常工作状态,当处理器21判断振动异常时,发出报警指令,提示人工检修或更换。
请参见图5,本申请实施例还提出了一种打磨装置100,包含多个上述的打磨机构10、连接件20及移动件30。
具体地,多个打磨机构10间隔设于连接件20的外周面。移动件30与连接件20连接,用于驱动连接件20及打磨机构10沿一维方向往复移动,以使至少一个打磨机构10对工件200进行打磨。
本实施例中,连接件20大致为三棱柱状。连接件20上设有连接柱,该连接柱通过一法兰盘固定于移动件30。
本实施例中,移动件30为机械手或机械臂。
在一实施例中,请参见图6,垂直连接件20的中轴线23形成一投影面24,连接件20的中轴线23与投影面24形成一交点25,支撑件111的弧形面1111与投影面24的交线形成一曲线1112,曲线1112的密切圆圆心与交点25重合。其中密切圆也称曲率圆。在曲线上一点M的法线上,在凹的一侧取一点D,使DM等于该点处的曲率半径,以D为圆心,DM为半径作圆,这个圆叫做曲线在点处的曲率圆。通过这种方式,能够便于在打磨机构10偏移时,更容易计算和调整,提高调整的速度。
请参见图7,本申请实施例还提出了一种打磨方法,包含以下步骤:
S10:确定工件200的待打磨厚度。
在进行打磨作业前,需根据实际情况确定将工件200打磨多少厚度。
S20:令打磨介质沿一维方向往复运动,以使所述打磨介质以平移打磨面的方式打磨所述工件200,待工件200打磨待打磨厚度后,停止打磨介质的运动。
其中打磨介质可以为磨砂材料制成的产品,例如砂纸、砂轮等。
在一实施例中,请参见图8,确定工件200的待打磨厚度之前,该方法还包含以下步骤:
S30:确定工件200的打磨宽度。
S40:根据所述打磨宽度,调整所述打磨介质打磨所述工件200时形成的形变量。
为了避免打磨时工件200出现塌边的问题,可根据所述打磨宽度,调整所述打磨介质打磨所述工件200时形成的形变量,以使打磨介质在一维方向的打磨宽度小于工件200的打磨面的宽度,使得打磨介质对工件200精准打磨。
请参见图9,其中确定工件200的打磨宽度的步骤具体包含:
S31:打磨介质安装在打磨机构10时形成凸面,根据凸面形成半径r。
具体地,该打磨介质对应于打磨机构10的打磨部112,打磨机构10包含具有弧形面1111的支撑件111,本实施例中的打磨部112为砂纸,该砂纸通过魔术贴贴设于弧形面1111上时可形成一弧状的凸面,且该凸面可形成半径r,也即是说,该凸面与投影面24的交线形成一曲线1112,半径r为曲线1112的密切圆半径。
S32:预估凸面与工件200接触产生的进深量。
具体地,凸面为弧形面,打磨介质在打磨过程中与工件200为弧面和平面接触,打磨后工件200的打磨面210为弧面,进深量为打磨介质打磨的最大深度,也即为图10中的标号c。
S33:请参阅图10,根据半径r及进深量c,确定工件200的打磨宽度。
具体地,工件200的打磨宽度满足以下公式:
其中b为工件200的打磨宽度,c为工件200的进深量,r为凸面的半径。
本申请提供的打磨机构10通过驱动件13驱动偏心件12转动以带动打磨件11沿一维方向往复运动,以使打磨件11以平移打磨面的方式对工件200进行打磨;本申请提供的打磨装置100通过移动件30驱动连接件20及打磨机构10沿一维方向往复移动,以使至少一个打磨机构10对工件200进行打磨;本申请提供的打磨方法通过打磨介质沿一维方向往复运动,以使打磨介质对工件200以平移打磨面的方式打磨所述工件200。相对于现有技术,本申请的打磨机构10、打磨装置100及打磨方法在将工件200打磨后工件200表面较为完整,打磨质量较高,且避免了工件200的边缘处在打磨过程中容易出现塌陷的问题。
对于本领域技术人员而言,显然本申请不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本申请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申请。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,本申请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涵括在本申请内。
最后应说明的是,以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换,而不脱离本申请技术方案的精神和范围。