CN112662854A - 用于处理金属薄板的自动超声喷丸装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于处理金属薄板的自动超声喷丸装置及方法，该自动超声喷丸装置包括：超声喷丸枪，其用于对待处理的金属薄板进行喷丸处理；喷丸枪固定机构，其用于固定超声喷丸枪；运动机构，其设置为能够沿X轴、Y轴或Z轴方向运动；所述喷丸枪固定机构设置于所述运动机构上；所述运动机构用于使得喷丸枪固定机构沿X轴、Y轴或Z轴方向运动，从而使得超声喷丸枪能够沿X轴、Y轴或Z轴方向运动；框架稳定机构，其用于支撑所述运动机构；金属薄板固定机构，所述金属薄板固定机构用于固定待处理的金属薄板。本发明的自动超声喷丸装置能够实现对金属薄板的自动化喷丸处理。

Description

用于处理金属薄板的自动超声喷丸装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于处理金属薄板的自动超声喷丸装置及方法。

背景技术

针式超声喷丸表面强化处理技术又称超声喷丸技术，其主要工作原理是：超声喷丸枪中的换能器，将电能转化为机械能，驱动阵列冲击针震动，冲击构件表面，在构件表面引入残余压应力。超声喷丸主要适用于不同尺寸薄板的成型、校型、增强与延寿。飞机蒙皮、火箭导弹外壳等大型薄板结构在生产时存在成型困难而采用超声喷丸。用于科研试验的小型薄板材料也采用超声喷丸处理，以用于研究不同喷丸参数的影响。

目前仍采用人工手持方式对小型金属薄板进行超声喷丸表面强化处理，不能连续处理操作，不能实现处理过程自动化。超声喷丸处理过程中会产生严重的噪声及金属屑飞溅，以及超声喷丸枪振动可能会引起身体不适，对操作人员的身体健康有影响。此外，人工手持超声喷丸表面强化处理中，还存在以下缺点：喷丸枪阵列冲击针无法保证垂直冲击材料表面、冲击振幅无法锁定、喷丸区冲击时间不均一、喷丸移动速度与移动路径不可精确控制等。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种用于处理金属薄板的自动超声喷丸装置。本发明能够实现超声喷丸处理金属薄板的自动化操作，提高喷丸处理效率。进一步地，本发明可以实现喷丸处理的精确控制，提高喷丸处理质量。本发明的另一个目的在于提供一种用于处理金属薄板的自动超声喷丸装置的喷丸方法。本发明的目的是通过如下技术方案实现的。

本发明提供一种用于处理金属薄板的自动超声喷丸装置，包括：

超声喷丸枪，其用于对待处理的金属薄板进行喷丸处理；

喷丸枪固定机构，其用于固定所述超声喷丸枪；

运动机构，其设置为能够沿X轴、Y轴或Z轴方向运动；所述喷丸枪固定机构设置于所述运动机构上；所述运动机构用于使得所述喷丸枪固定机构沿X轴、Y轴或Z轴方向运动，从而使得所述超声喷丸枪能够沿X轴、Y轴或Z轴方向运动；

框架稳定机构，其设置于所述运动机构的下方，用于支撑所述运动机构；

金属薄板固定机构，其设置于所述框架稳定机构上并位于所述超声喷丸枪的下方，所述金属薄板固定机构用于固定待处理的金属薄板。

在本发明中，金属薄板优选为小型金属薄板，其长度为小于等于800mm，宽度为小于等于600mm，厚度小于30mm。

正如背景技术中所述，目前仍采用人工手持(针式)超声喷丸枪对金属薄板进行喷丸处理。而若使用通用工业机械臂机器人进行处理，则成本昂贵，而且通用机械臂并不适用于超声震动的喷丸处理过程，超声振动会容易导致喷丸枪脱落，冲击覆盖率不均匀等问题。本发明的自动超声喷丸装置操作简单，成本低，且能实现对金属薄板的自动化喷丸处理。

在本发明中，所述X轴、Y轴和Z轴方向分别指的是运动机构的三个不同的运动方向，如图1所示。

根据本发明的自动超声喷丸装置，优选地，所述运动机构包括横向单元、纵向单元和竖向单元；

所述横向单元包括X1滑动单元和X2限位滑动单元，所述X1滑动单元和所述X2限位滑动单元沿X轴方向平行设置；

所述纵向单元沿Y轴方向设置，所述纵向单元的两端分别固定于所述X1滑动单元和所述X2限位滑动单元上，且所述纵向单元设置为能够沿X轴方向运动；

所述竖向单元设置于所述纵向单元上并沿Z轴方向设置，所述喷丸枪固定机构设置于所述竖向单元上，所述竖向单元设置为能够使得所述喷丸枪固定机构沿Z轴方向运动，从而带动所述超声喷丸枪沿Z轴方向运动；所述竖向单元还设置为能够沿Y轴方向运动，从而带动所述喷丸枪固定机构和超声喷丸枪沿Y轴方向运动；且所述纵向单元沿X轴方向的运动能够使得所述竖向单元沿X轴方向运动，从而使得所述超声喷丸枪沿X轴方向运动。

在本发明中，通过设置具有横向单元、纵向单元和竖向单元的运动机构，从而可以实现超声喷丸枪沿X轴、Y轴和Z轴方向的运动，从而有利于完成对金属薄板的自动化喷丸处理。在本发明中，具体地，X轴方向即为横向单元的长度方向，Y轴方向即为纵向单元的长度方向，Z轴方向即为竖向单元的长度方向。

根据本发明的自动超声喷丸装置，优选地，所述X1滑动单元包括第一轨道卡槽、第一滑动导轨、第一移动滑块、第一传动丝杆和第一伺服电机；所述第一滑动导轨的至少一部分容纳于所述第一轨道卡槽内，所述第一移动滑块滑动设置于所述第一滑动导轨上，所述第一滑动导轨为至少两根，第一传动丝杆设置在第一滑动导轨之间；所述第一传动丝杆的一端与第一伺服电机连接；所述第一移动套设在所述第一传动丝杆上；所述第一伺服电机驱动第一传动丝杆转动，从而带动第一移动滑块沿着第一滑动导轨运动；

所述X2限位滑动单元包括第二轨道卡槽、第二滑动导轨、第二移动滑块、第二传动丝杆和第二伺服电机；所述第二滑动导轨的至少一部分容纳于第二轨道卡槽内，所述第二移动滑滑动设置于所述第二滑动导轨上，所述第二滑动导轨为至少两根，第二传动丝杆设置在第二滑动导轨之间；所述第二传动丝杆的一端与第二伺服电机连接；所述第二移动滑块套设在所述第二传动丝杆上；所述第二伺服电机驱动第二传动丝杆转动，从而带动第二移动滑块沿着第二滑动导轨运动；

所述X2限位滑动单元还包括前限位卡扣和后限位卡扣；所述前限位卡扣和后限位卡扣分别设置于第二轨道卡槽的同一侧；所述后限位卡扣靠近第二伺服电机；所述前限位卡扣远离第二伺服电机；所述前限位卡扣和后限位卡扣分别用于对所述第二移动滑块限位；

所述纵向单元的两端分别固定于所述第一移动滑块和第二移动滑块上。这样有利于实现超声喷丸枪对金属薄板的自动化喷丸处理操作，并确保喷丸处理的操作的准确性，确保喷丸处理的质量。

在本发明中，所述X1滑动单元和X2限位滑动单元的主体结构基本相同。第一轨道卡槽用于支撑第一滑动导轨。第一传动丝杆设置于第一轨道卡槽的槽内。第一移动滑块可以为组合结构。第一限位导轨穿过第一移动滑块的内部。第一传动丝杆、第二传动丝杆上还可以设置有限位块，分别用于防止第一移动滑块、第二移动滑块脱离导轨。

在本发明中，前限位卡扣和后限位卡扣的具体结构没有特别限定，能够实现本发明的功能即可。

根据本发明的自动超声喷丸装置，优选地，所述纵向单元包括第三轨道卡槽、纵向滑轨、纵向运动滑块、纵向传动丝杆和第三伺服电机；所述第三轨道卡槽的两端分别固定于所述第一移动滑块和第二移动滑块上；所述第三轨道卡槽的槽口方向与所述横向单元平行；所述纵向滑轨的至少一部分容纳于所述第三轨道卡槽内；所述纵向运动滑块滑动设置于所述纵向滑轨上，所述纵向滑轨为至少两根，所述纵向传动丝杆设置在所述纵向滑轨之间；所述纵向传动丝杆的一端与所述第三伺服电机连接；所述纵向运动滑块套设在所述纵向传动丝杆上；所述第三伺服电机驱动所述纵向传动丝杆转动，从而带动所述纵向运动滑块沿着所述纵向滑轨运动；

所述竖向单元固定于所述纵向运动滑块上。这样有利于实现超声喷丸枪沿Y轴方向运动。

在本发明中，纵向单元的第三轨道卡槽的槽口方向与X轴方向一致。

根据本发明的一个实施方式，纵向传动丝杆穿过纵向运动滑块，竖向单元固定于纵向运动滑块上。

根据本发明的自动超声喷丸装置，优选地，所述竖向单元包括第四伺服电机、第四轨道卡槽、竖向滑轨、竖向传动丝杆和竖向滑块；其中，所述竖向滑轨的至少一部分容纳于所述第四轨道卡槽内；所述竖向滑块滑动设置于所述竖向滑轨上；所述竖向滑轨为至少两根，竖向传动丝杆设置在竖向滑轨之间；竖向传动丝杆的一端与第四伺服电机连接；所述竖向滑块套设在所述竖向传动丝杆上；所述第四伺服电机驱动竖向传动丝杆转动，从而带动竖向滑块沿着竖向滑轨运动；所述纵向运动滑块与所述第四轨道卡槽固定连接。这样有利于实现超声喷丸枪沿Z轴方向运动，从而调节超声喷丸枪与待处理的金属薄板之间的距离。

在某些实施方案中，第四轨道卡槽的背面(即与槽口方向相反的一面)设置有加强板，所述纵向运动滑块与加强板相连，这样有利于竖向单元的稳定。

在本发明中，第一轨道卡槽、第二轨道卡槽、第三轨道卡槽和第四轨道卡槽的结构基本相同。

根据本发明的自动超声喷丸装置，优选地，所述竖向单元还包括枪口防撞针和防撞针固定板；其中，所述防撞针固定板的一端与所述竖向单元的第四轨道卡槽的一侧通过小滑块相连，所述防撞针固定板的另一端与所述枪口防撞针相连；所述小滑块的上方和下方分别设置有限位开关。当枪口防撞针触碰到待处理的金属薄板时，小滑块向上滑动并触发限位开关，从而能够使得竖向单元停止向下运动。这样有利于保护超声喷丸枪的枪口，避免其与金属薄板之间的碰撞。

在某些实施方案中，竖向单元还包括第一竖向限位卡扣、第二竖向限位卡扣和限位杆。第一竖向限位卡扣和第二竖向限位卡扣设置于第四轨道卡槽的同一侧，用于对竖向滑块限位。限位杆设置于第一竖向限位卡扣的上方并垂直于第四轨道卡槽设置，用于对竖向滑块进一步限位。第一竖向限位卡扣、第二竖向限位卡扣和限位杆的结构没有特别限定，能够实现本发明的功能即可。

根据本发明的自动超声喷丸装置，优选地，所述喷丸枪固定机构包括喷枪固定板、喷枪导向架、喷枪定位紧固架和枪口紧固架；其中，所述喷枪固定板固定于所述竖向滑块上，所述喷枪导向架、喷枪定位紧固架和枪口紧固架从上到下依次设置于所述喷枪固定板上；所述喷枪导向架、喷枪定位紧固架和枪口紧固架用于将所述超声喷丸枪沿Z轴方向固定。这样有利于将超声喷丸枪固定。

根据本发明的自动超声喷丸装置，优选地，所述喷枪固定机构还包括橡胶减震环和枪口保护罩；其中，所述橡胶减震环位于所述喷枪定位紧固架和所述枪口紧固架之间；所述枪口保护罩与所述喷枪固定板固定连接，所述枪口保护罩设置为能够罩在所述枪口紧固架的外围，所述枪口保护罩用于保护所述超声喷丸枪。这样有利于保护超声喷丸枪。

在某些实施方案中，枪口保护罩上可以均匀设置有多个小孔，用于散热。

根据本发明的自动超声喷丸装置，优选地，所述框架稳定机构包括底座、运动机构支架和运动机构安装板；所述运动机构支架至少为两组，且分别设置于所述底座的顶部的两侧；所述运动机构安装板设置于所述运动机构支架上；所述横向单元设置于所述运动机构安装板上；

所述金属薄板固定机构包括上衬板、下衬板、支撑腿和喷丸处理平台；所述下衬板设置于所述底座的顶部；所述上衬板与所述下衬板重叠设置，且所述上衬板位于所述下衬板的上方；所述支撑腿为至少四根且均匀设置，所述支撑腿的两端分别与所述上衬板和所述喷丸处理平台垂直连接；所述喷丸处理平台的顶部设置有限位槽；所述限位槽用于固定待处理的金属薄板；

所述自动超声喷丸装置还包括控制单元，所述控制单元用于控制所述超声喷丸枪沿预定轨迹对待处理的金属薄板进行喷丸处理。

在本发明中，上衬板、下衬板用于提高金属薄板固定机构以及框架稳定机构的稳固性。限位槽上设置有螺栓孔，螺栓孔用于通过螺栓和固定卡扣将金属薄板固定于限位槽内。

在本发明中，运动机构支架的高度可以调节。底座可以为框架结构。

根据本发明的一个具体实施方式，限位槽的长度为800mm，宽度为600mm。

本发明还提供一种采用如上所述的自动超声喷丸装置进行喷丸的方法，包括以下步骤：

将超声喷丸枪用所述喷丸枪固定机构固定；将待处理的金属薄板安装到所述金属薄板固定机构上；将超声喷丸枪调节至喷丸处理的起点位置，启动所述运动机构和超声喷丸枪使得超声喷丸枪沿预定轨迹冲击金属薄板构件表面并在其表面引入残余应力，从而完成对金属薄板的喷丸处理。

本发明的用于处理金属薄板的自动超声喷丸装置能够实现超声喷丸处理金属薄板的自动化操作，提高喷丸处理效率。进一步地，本发明可以实现喷丸处理的精确控制，提高喷丸处理质量。此外，本发明可以避免喷丸处理过程中产生的金属飞屑对操作人员造成的损伤，以及避免噪声对操作人员健康的不良影响。

附图说明

图1为本发明的一种用于处理金属薄板的自动超声喷丸装置的整体示意图。

图2为本发明的一种运动机构的整体示意图。

图3为本发明的运动机构的横向单元的X1滑动单元的爆炸示意图。

图4为本发明的运动机构的纵向单元的部分示意图。

图5为本发明的运动机构的竖向单元的侧面示意图。

图6为本发明的运动机构的竖向单元的正面示意图。

图7为本发明的一种喷丸枪固定机构的爆炸示意图。

图8为本发明的一种框架稳定机构的示意图。

图9为本发明的一种金属薄板固定机构的示意图。

图10为本发明的对金属薄板进行喷丸处理的一种预定轨迹的示意图。

图11为本发明的对金属薄板进行喷丸处理的另一种预定轨迹的示意图。

附图标记说明：100-超声喷丸枪；200-喷丸枪固定机构；210-喷枪固定板；220-喷枪导向架；230-喷枪定位紧固架；240-枪口紧固架；250-橡胶减震环；260-枪口保护罩；300-运动机构；310-横向单元；311-第一轨道卡槽；312-第一滑动导轨；313-第一移动滑块；314-第一伺服电机；315-第一限位导轨；316-第一传动丝杆；321-第二轨道卡槽；322-第二滑动导轨；323-第二移动滑块；324-第二伺服电机；325-前限位卡扣；326-后限位卡扣；327-第二限位导轨；330-纵向单元；331-第三轨道卡槽；332-纵向滑轨；333-纵向运动滑块；334-第三伺服电机；335-第三限位导轨；336-纵向传动丝杆；350-竖向单元；351-第四伺服电机；352-第四轨道卡槽；3521-加强板；353-竖向滑轨；3531-竖向传动丝杆；3532-传动丝杆固定块；354-竖向滑块；355-第一竖向限位卡扣；356-第二竖向限位卡扣；357-限位杆；358-枪口防撞针；359-防撞针固定板；400-框架稳定机构；410-底座；420-运动机构支架；430-运动机构安装板；500-金属薄板固定机构；510-上衬板；520-下衬板；530-支撑腿；540-喷丸处理平台；541-限位槽；542-螺栓孔；543-固定卡扣；10-小滑块；11-小滑块轨道；20-限位开关。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

图1为本发明的一种用于处理金属薄板的自动超声喷丸装置的整体示意图。

如图1所示，本发明的用于处理金属薄板的自动超声喷丸装置包括：超声喷丸枪100、喷丸枪固定机构200、运动机构300、框架稳定机构400和金属薄板固定机构500。

超声喷丸枪100对待处理的小型金属薄板进行喷丸处理。

喷丸枪固定机构200将超声喷丸枪100固定在运动机构300上。

运动机构300可以沿X轴、Y轴或Z轴方向运动，带动喷丸枪固定机构200沿X轴、Y轴或Z轴方向运动，从而使得超声喷丸枪100能够沿X轴、Y轴或Z轴方向运动。

图2为本发明的一种运动机构的整体示意图。图3为本发明的运动机构的横向单元的X1滑动单元的爆炸示意图。如图1、图2和图3所示，运动机构300包括横向单元310、纵向单元330和竖向单元350。

横向单元310包括X1滑动单元和X2限位滑动单元。X1滑动单元和X2限位滑动单元沿X轴方向平行设置。

X1滑动单元包括第一轨道卡槽311、第一滑动导轨312、第一移动滑块313、第一伺服电机314、第一限位导轨315和第一传动丝杠316。第一滑动导轨312的至少一部分容纳于第一轨道卡槽311内。第一移动滑块313滑动设置于第一滑动导轨312上。第一滑动导轨312为至少两根，第一传动丝杠316设置在第一滑动导轨312之间。第一传动丝杠316的一端与第一伺服电机314连接。第一移动滑块313套设在第一传动丝杠316上。第一伺服电机314驱动第一传动丝杠316转动，从而带动第一移动滑块313沿着第一滑动导轨312运动(X轴方向)。第一限位导轨315与第一轨道卡槽311相对设置，且位于第一滑动导轨312的上方。第一限位导轨315穿过第一移动滑块313的内部，对第一移动滑块313进一步限位。

X2限位滑动单元包括第二轨道卡槽321、第二滑动导轨322、第二移动滑块323、第二伺服电机324、前限位卡扣325、后限位卡扣326、第二限位导轨327和第二传动丝杠(未示出)。第二滑动导轨322的至少一部分容纳于第二轨道卡槽321内。第二移动滑块323滑动设置于第二滑动导轨322上。第二滑动导轨322为至少两根。第二传动丝杠设置在第二滑动导轨322之间。第二传动丝杠的一端与第二伺服电机324连接。第二移动滑块323套设在第二传动丝杠上。第二伺服电机324驱动第二传动丝杠转动，从而带动第二移动滑块323沿着第二滑动导轨322运动(X轴方向)。第二限位导轨327与第二轨道卡槽321相对设置，且位于第二滑动导轨322的上方。第二限位导轨327穿过第二移动滑块323的内部，对第二移动滑块323进一步限位。前限位卡扣325和后限位卡扣326分别设置于第二轨道卡槽321的同一侧。且后限位卡扣326靠近第二伺服电机324；前限位卡扣325远离第二伺服电机324。前限位卡扣325和后限位卡扣326分别对第二移动滑块323限位。

图4为本发明的运动机构的纵向单元的部分示意图。如图1、图3和图4所示，纵向单元330沿Y轴方向设置。纵向单元330的两端分别固定在X1滑动单元的第一移动滑块313上和X2限位滑动单元的第二移动滑块323上，使得纵向单元330能够沿X轴方向运动。

纵向单元330包括第三轨道卡槽331、纵向滑轨332、纵向运动滑块333、第三伺服电机334、第三限位导轨335和纵向传动丝杆336。第三轨道卡槽331的槽口方向与横向单元310平行。第三轨道卡槽331的两端分别固定于第一移动滑块313和第二移动滑块323上。纵向滑轨332的至少一部分容纳于第三轨道卡槽331内。纵向滑轨332为至少两根，纵向传动丝杆336设置在纵向滑轨332之间。纵向滑轨332滑动穿过纵向运动滑块333。纵向运动滑块333与竖向单元350固定连接。纵向运动滑块333设置有凹槽。第三限位导轨335穿过纵向运动滑块333的凹槽。纵向传动丝杆336的一端与第三伺服电机334连接。纵向运动滑块333套设在纵向传动丝杆336上。第三伺服电机334驱动纵向传动丝杆336转动，从而带动纵向运动滑块333沿着纵向滑轨332运动(Y轴方向)。

图5为本发明的运动机构的竖向单元的侧面示意图。图6为本发明的运动机构的竖向单元的正面示意图。

如图1、图3、图5和图6所示，竖向单元350设置于纵向单元330上并沿Z轴方向设置。喷丸枪固定机构200设置于竖向单元350上。竖向单元350能够使得喷丸枪固定机构200沿Z轴方向运动，从而带动超声喷丸枪100沿Z轴方向运动。竖向单元350能够沿Y轴方向运动，从而带动喷丸枪固定机构200和超声喷丸枪100沿Y轴方向运动。竖向单元350与纵向单元330的纵向运动滑块333相连，纵向运动滑块333沿Y轴方向的运动使得竖向单元350沿Y轴方向运动，从而使得超声喷丸枪100沿Y轴方向运动。纵向单元330沿X轴方向的运动带动竖向单元350沿X轴方向运动，从而带动超声喷丸枪100沿X轴方向运动。

竖向单元350包括第四伺服电机351、第四轨道卡槽352、加强板3521、竖向滑轨353、竖向滑块354、竖向传动丝杆3531、传动丝杆固定块3532、第一竖向限位卡扣355、第二竖向限位卡扣356、限位杆357、枪口防撞针358、防撞针固定板359、小滑块10、小滑块轨道11和限位开关20。

第四轨道卡槽352的背面(与槽口方向相反的一面)设置有加强板3521。纵向运动滑块333固定于加强板3521上。竖向滑轨353的至少一部分容纳于第四轨道卡槽352内。竖向滑块354滑动设置于竖向滑轨353上。竖向滑轨353为至少两根，竖向传动丝杆3531设置在竖向滑轨353之间。竖向传动丝杆3531的一端与第四伺服电机351连接。竖向滑块354套设在竖向传动丝杆3531上。第四伺服电机351驱动竖向传动丝杆3531转动，从而带动竖向滑块354沿着竖向滑轨353运动(Z轴方向)。传动丝杆固定块3532设置于竖向传动丝杆3531的端部，防止竖向滑块354脱离竖向滑轨353。

第一竖向限位卡扣355和第二竖向限位卡扣356设置于第四轨道卡槽352的同一侧，用于对竖向滑块354限位。限位杆357设置于第一竖向限位卡扣355的上方，对竖向滑块354进一步限位。

防撞针固定板359的一端与竖向单元350的第四轨道卡槽352的一侧通过小滑块10相连，防撞针固定板359的另一端与枪口防撞针358相连。第四轨道卡槽352的一侧设置有小滑块轨道11，小滑块10沿小滑块轨道11运动。小滑块10的上方和下方分别设置有限位开关20。当枪口防撞针358触碰到待处理的小型金属薄板时，使得小滑块10向上滑动；当小滑块10触发上方的限位开关20时，触发运动机构300的竖向单元350沿Z轴方向的运动停止电路，使得竖向单元350停止向下运动。

图7为本发明的一种喷丸枪固定机构的爆炸示意图。如图1和图7所示，喷丸枪固定机构200设置于竖向单元350的竖向滑块354上。喷丸枪固定机构200包括喷枪固定板210、喷枪导向架220、喷枪定位紧固架230、枪口紧固架240。喷枪固定板210与竖向滑块354固定连接。喷枪导向架220、喷枪定位紧固架230和枪口紧固架240从上到下依次设置于喷枪固定板210上。喷枪导向架220、喷枪定位紧固架230和枪口紧固架240将超声喷丸枪100沿Z轴方向固定。

图8为本发明的一种框架稳定机构的示意图。如图1和图8所示，运动机构300设置于框架稳定机构400上。框架稳定机构400支撑运动机构300。框架稳定机构400包括底座410、运动机构支架420和运动机构安装板430。运动机构支架420至少为两组，且分别设置于底座410的顶部的两侧。运动机构安装板430设置于运动机构支架420上。运动机构300的横向单元310设置于运动机构安装板430上。本实施例的运动机构支架420的高度可以调节。

图9为本发明的一种金属薄板固定机构的示意图。如图1，图8和图9所示，金属薄板固定机构500设置于框架稳定机构400上并位于超声喷丸枪100的下方，金属薄板固定机构500固定待处理的小型金属薄板。金属薄板固定机构500包括上衬板510、下衬板520、支撑腿530和喷丸处理平台540。下衬板520设置于底座410的顶部，且位于运动机构支架420之间。上衬板510与下衬板520重叠设置，且上衬板510位于下衬板520的上方。支撑腿530为四根。四根支撑腿530均匀设置。四根支撑腿530的两端分别与上衬板510和喷丸处理平台540垂直连接，支撑腿530支撑喷丸处理平台540。喷丸处理平台540的顶部设置有限位槽541。限位槽541固定待处理的小型金属薄板。限位槽541上设置有螺栓孔542。通过螺栓和固定卡扣543将小型金属薄板固定于限位槽541内。

本实施例的自动超声喷丸装置还包括控制单元。控制单元用于控制运动机构300和超声喷丸枪100，并使得超声喷丸枪100沿预定轨迹对待处理的小型金属薄板进行喷丸处理。

采用如上所述的自动超声喷丸装置进行超声喷丸的方法包括以下步骤：将超声喷丸枪100用喷丸枪固定机构200固定。将待处理的小型金属薄板安装到金属薄板固定机构500上。将超声喷丸枪100调节至喷丸处理的起点位置，启动运动机构300和超声喷丸枪100使得超声喷丸枪100沿预定轨迹冲击小型金属薄板构件表面并在其表面引入残余应力，从而完成对小型金属薄板的喷丸处理。

在本实施例中，预定轨迹可以为如图10所示(沿待处理的小型金属薄板的长度方向)，或如图11所示(沿待处理的小型金属薄板的宽度方向)。

实施例2

与实施例1的区别仅在于，实施例2的喷枪固定机构200还包括橡胶减震环250和枪口保护罩260。如图1和图7所示，橡胶减震环250位于喷枪定位紧固架230和枪口紧固架240之间。枪口保护罩260与喷枪固定板210相连，枪口保护罩260罩在枪口紧固架240的外围，以保护超声喷丸枪100。枪口保护罩260上设置有均匀分布的小孔。

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (10)

1.一种用于处理金属薄板的自动超声喷丸装置，其特征在于，包括：

超声喷丸枪，其用于对待处理的金属薄板进行喷丸处理；

喷丸枪固定机构，其用于固定所述超声喷丸枪；

运动机构，其设置为能够沿X轴、Y轴或Z轴方向运动；所述喷丸枪固定机构设置于所述运动机构上；所述运动机构用于使得所述喷丸枪固定机构沿X轴、Y轴或Z轴方向运动，从而使得所述超声喷丸枪能够沿X轴、Y轴或Z轴方向运动；

框架稳定机构，其设置于所述运动机构的下方，用于支撑所述运动机构；

金属薄板固定机构，其设置于所述框架稳定机构上并位于所述超声喷丸枪的下方，所述金属薄板固定机构用于固定待处理的金属薄板。

2.根据权利要求1所述的自动超声喷丸装置，其特征在于，所述运动机构包括横向单元、纵向单元和竖向单元；

所述横向单元包括X1滑动单元和X2限位滑动单元，所述X1滑动单元和所述X2限位滑动单元沿X轴方向平行设置；

所述纵向单元沿Y轴方向设置，所述纵向单元的两端分别固定于所述X1滑动单元和所述X2限位滑动单元上，且所述纵向单元设置为能够沿X轴方向运动；

所述竖向单元设置于所述纵向单元上并沿Z轴方向设置，所述喷丸枪固定机构设置于所述竖向单元上，所述竖向单元设置为能够使得所述喷丸枪固定机构沿Z轴方向运动，从而带动所述超声喷丸枪沿Z轴方向运动；所述竖向单元还设置为能够沿Y轴方向运动，从而带动所述喷丸枪固定机构和超声喷丸枪沿Y轴方向运动；且所述纵向单元沿X轴方向的运动能够使得所述竖向单元沿X轴方向运动，从而使得所述超声喷丸枪沿X轴方向运动。

3.根据权利要求2所述的自动超声喷丸装置，其特征在于，所述X1滑动单元包括第一轨道卡槽、第一滑动导轨、第一移动滑块、第一传动丝杆和第一伺服电机；所述第一滑动导轨的至少一部分容纳于所述第一轨道卡槽内，所述第一移动滑块滑动设置于所述第一滑动导轨上，所述第一滑动导轨为至少两根，所述第一传动丝杆设置在第一滑动导轨之间；所述第一传动丝杆的一端与第一伺服电机连接；第一移动滑块套设在所述第一传动丝杆上；所述第一伺服电机驱动所述第一传动丝杆转动，从而带动第一移动滑块沿着第一滑动导轨运动；

所述X2限位滑动单元包括第二轨道卡槽、第二滑动导轨、第二移动滑块、第二传动丝杆和第二伺服电机；所述第二滑动导轨的至少一部分容纳于第二轨道卡槽内，所述第二移动滑滑动设置于所述第二滑动导轨上，所述第二滑动导轨为至少两根，第二传动丝杆设置在第二滑动导轨之间；所述第二传动丝杆的一端与第二伺服电机连接；第二移动滑块套设在所述第二传动丝杆上；所述第二伺服电机驱动第二传动丝杆转动，从而带动第二移动滑块沿着第二滑动导轨运动；

所述X2限位滑动单元还包括前限位卡扣和后限位卡扣；所述前限位卡扣和后限位卡扣分别设置于第二轨道卡槽的同一侧；所述后限位卡扣靠近第二伺服电机；所述前限位卡扣远离第二伺服电机；所述前限位卡扣和后限位卡扣分别用于对所述第二移动滑块限位；

所述纵向单元的两端分别固定于所述第一移动滑块和第二移动滑块上。

4.根据权利要求3所述的自动超声喷丸装置，其特征在于，所述纵向单元包括第三轨道卡槽、纵向滑轨、纵向运动滑块、纵向传动丝杆和第三伺服电机；所述第三轨道卡槽的两端分别固定于所述第一移动滑块和第二移动滑块上；所述第三轨道卡槽的槽口方向与所述横向单元平行；所述纵向滑轨的至少一部分容纳于所述第三轨道卡槽内；所述纵向运动滑块滑动设置于所述纵向滑轨上，所述纵向滑轨为至少两根，所述纵向传动丝杆设置在所述纵向滑轨之间；所述纵向传动丝杆的一端与所述第三伺服电机连接；所述纵向运动滑块套设在所述纵向传动丝杆上；所述第三伺服电机驱动所述纵向传动丝杆转动，从而带动所述纵向运动滑块沿着所述纵向滑轨运动；

所述竖向单元固定于所述纵向运动滑块上。

5.根据权利要求4所述的自动超声喷丸装置，其特征在于，所述竖向单元包括第四伺服电机、第四轨道卡槽、竖向滑轨、竖向传动丝杆和竖向滑块；其中，所述竖向滑轨的至少一部分容纳于所述第四轨道卡槽内；所述竖向滑块滑动设置于所述竖向滑轨上；所述竖向滑轨为至少两根，竖向传动丝杆设置在竖向滑轨之间；所述竖向传动丝杆的一端与第四伺服电机连接；所述竖向滑块套设在所述竖向传动丝杆上；所述第四伺服电机驱动竖向传动丝杆转动，从而带动竖向滑块沿着竖向滑轨运动；所述纵向运动滑块与所述第四轨道卡槽固定连接。

6.根据权利要求5所述的自动超声喷丸装置，其特征在于，所述竖向单元还包括枪口防撞针和防撞针固定板；其中，所述防撞针固定板的一端与所述竖向单元的第四轨道卡槽的一侧通过小滑块相连，所述防撞针固定板的另一端与所述枪口防撞针相连；所述小滑块的上方和下方分别设置有限位开关。

7.根据权利要求5所述的自动超声喷丸装置，其特征在于，所述喷丸枪固定机构包括喷枪固定板、喷枪导向架、喷枪定位紧固架和枪口紧固架；其中，所述喷枪固定板固定于所述竖向滑块上，所述喷枪导向架、喷枪定位紧固架和枪口紧固架从上到下依次设置于所述喷枪固定板上；所述喷枪导向架、喷枪定位紧固架和枪口紧固架用于将所述超声喷丸枪沿Z轴方向固定。

8.根据权利要求7所述的自动超声喷丸装置，其特征在于，所述喷枪固定机构还包括橡胶减震环和枪口保护罩；其中，所述橡胶减震环位于所述喷枪定位紧固架和所述枪口紧固架之间；所述枪口保护罩与所述喷枪固定板固定连接，所述枪口保护罩设置为能够罩在所述枪口紧固架的外围，所述枪口保护罩用于保护所述超声喷丸枪。

9.根据权利要求2～8任一项所述的自动超声喷丸装置，其特征在于，所述框架稳定机构包括底座、运动机构支架和运动机构安装板；所述运动机构支架至少为两组，且分别设置于所述底座的顶部的两侧；所述运动机构安装板设置于所述运动机构支架上；所述横向单元设置于所述运动机构安装板上；

所述金属薄板固定机构包括上衬板、下衬板、支撑腿和喷丸处理平台；所述下衬板设置于所述底座的顶部；所述上衬板与所述下衬板重叠设置，且所述上衬板位于所述下衬板的上方；所述支撑腿为至少四根且均匀设置，所述支撑腿的两端分别与所述上衬板和所述喷丸处理平台垂直连接；所述喷丸处理平台的顶部设置有限位槽；所述限位槽用于固定待处理的金属薄板；

所述自动超声喷丸装置还包括控制单元，所述控制单元用于控制所述超声喷丸枪沿预定轨迹对待处理的金属薄板进行喷丸处理。

10.采用权利要求1～9任一项所述的自动超声喷丸装置进行喷丸的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将超声喷丸枪用所述喷丸枪固定机构固定；将待处理的金属薄板安装到所述金属薄板固定机构上；将超声喷丸枪调节至喷丸处理的起点位置，启动所述运动机构和超声喷丸枪使得超声喷丸枪沿预定轨迹冲击金属薄板表面并在其表面引入残余应力，从而完成对金属薄板的喷丸处理。

Images