CN112720152A - 一种力控与位控组合控制的铸件打磨方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及力控与位控组合控制的铸件打磨方法和装置，采用力控和位控组合控制的方法，即能实现对浇冒口的打磨，又能对一般批缝进行打磨。可以实现整个铸件的自动化打磨。并且在位控的同时监测气缸力的大小，确保打磨力过大时，采用多次反复磨削来降低打磨力，也就是降低功率，保护电机不过载。同时也保证在打磨力小时功率得到充分利用。

Description

一种力控与位控组合控制的铸件打磨方法与装置
技术领域
本发明属于铸件打磨技术领域，具体涉及一种力控与位控组合控制的铸件打磨方法及打磨装置。
背景技术
铸件在生产过程中，浇口、合模等处会产生飞边或毛刺，影响产品的质量和使用，需要对飞边和毛刺等进行清理修复。以前这过程一般采用人工进行处理，存在着工作效率低、劳动强度大、作业环境污染严重、安全隐患大等问题。
现在也有使用机器人和机床代替人工对铸件进行清理打磨。由于铸造工艺的特点和铸造模具精度等各方面因素，铸件总会存在铸造飞边、分模线和铸造尺寸公差和形位公差。铸件的偏差性或不一致性，如果不加调整，每次打磨时，设备的打磨头完全按照示教的轨迹进行运动，无柔性调整环节，无法根据工件实际轮廓进行轨迹调节。如果工件的一致性不好，造成打磨不够或者过打磨现象。因此造成设备打磨适应性不强。
另外，现在也有采用浮动打磨技术的。浮动打磨技术是一种柔性恒力打磨技术，通过在打磨机床或机器人上安装浮动装置可以实现浮动打磨。其基本原理为通过气缸提供恒定的力，使打磨头和铸件之间的接触力保持恒定，打磨头根据铸件的实际轮廓进行浮动，保证打磨厚度恒定。采用浮动打磨技术，铸件一致性的偏差通过浮动可以吸收的。在一定的偏差范围内浮动装置可以令打磨头和打磨铸件保持贴合。但是每个铸件的浇冒口突出高度差别很大，采用恒力打磨无法打磨合适的深度，无法打磨出合适的效果，亟需研究一种新的力控与位控组合控制的铸件打磨方法以解决存在的上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种力控与位控组合控制的铸件打磨方法和装置，其在采用浮动打磨技术的同时，也能较好地对铸件的浇冒口进行打磨。
上述目的是通过如下技术方案实现：一种力控与位控组合控制的铸件打磨方法，包括如下步骤：
S01、采用预设的打磨力对铸件进行打磨，并监测打磨砂轮的位移；
S02、当打磨砂轮的位移超过预设值时，则将打磨砂轮的位移保持在指令值对铸件进行打磨；否则继续执行步骤S01。
进一步的技术方案是，在步骤S01中，监测打磨砂轮位移的具体方法为监控与打磨砂轮相连的气缸的位移。
进一步的技术方案是，在步骤S02中，将打磨砂轮的位移保持在指令值的具体方法为将与打磨砂轮相连的气缸的位移保持在指令值。
进一步的技术方案是，所述将打磨砂轮的位移保持在指令值对铸件进行打磨具体为将打磨砂轮的位移保持在固定值或预设规律变化值对铸件进行打磨。
进一步的技术方案是，在步骤S02中还包括同时监控对铸件的打磨力，当对铸件的打磨力超过打磨设备的额定打磨力时，则调低对铸件的打磨力，并将打磨方式从打磨砂轮的位移保持在指令值对铸件进行打磨变换成采用固定的打磨力对铸件进行打磨。
进一步的技术方案是，当打磨方式换成采用固定的打磨力对铸件进行打磨时，则打磨方法跳转到步骤S01进行来回反复打磨。
进一步的技术方案是，在步骤S02中还包括同时监控对铸件的打磨力，当对铸件的打磨力超过打磨设备的额定打磨力时，则调低打磨砂轮的运动速度，直到对铸件的打磨力小于打磨设备的额定打磨力。
进一步的技术方案是，当对铸件的打磨力调整到小于打磨设备的额定打磨力时，则打磨方法跳转到步骤S01继续进行打磨。
本发明还提供一种用于力控与位控组合控制的铸件打磨的装置，包括打磨砂轮、气缸，打磨砂轮与气缸的活塞杆相连，其中，还包括用于调解气缸压力的比例减压阀、用于监测气缸位移的位移传感器和用于监测气缸压力的气压传感器，所述比例减压阀安装在气缸的输入气源通路上。
进一步的技术方案是，还包括用于调节打磨砂轮运动速度的运动驱动机构，所述运动驱动机构与打磨砂轮连接。
相比于现有技术，本发明所述的力控与位控组合控制的铸件打磨方法和装置，采用力控与位控组合控制的方法。在一般情况下，采用力控的办法，控制打磨力恒定，通过打磨力的恒定控制，保证打磨厚度一定，确保一般的批缝打磨效果良好。在进行力控的同时，同时监测气缸的位移。当位移的值在合理之内，则表明浮动量在合理范围。当检测到位移出现较大值时，表明打磨线路上出现了较大的突起，这些突起是浇冒口之类的。需要将这些突起磨平，此时需要将力控转化为位控，确保将浇冒口等磨平。在进行位控的同时，同时也监控气缸力。在此情况下，突起高度越大，气缸力也越大。如果突起高度较高，气缸的力过大，则打磨功率大到超过额定功率，造成过载无法打磨。因此对于这种情况，当监测气缸力过大时，转化为力控，并记录这段超高的区域。然后对这区域进行反复打磨，磨平后在进入下一区域进行力控打磨。通过力控和位控的组合控制打磨，确保打磨的质量达到要求。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一种实施方式所涉及的力控与位控组合控制的铸件打磨装置的原理图；
图2为本发明一种实施方式所涉及的力控与位控组合控制的铸件打磨装置打磨过程的示意图。
图中：
1截止阀 2过滤器 3减压阀 4比例减压阀 5气压传感器
6气缸 7位移传感器 8消声器 9打磨砂轮
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
本发明实施例如下，一种力控与位控组合控制的铸件打磨方法，包括如下步骤：
S01、采用预设的打磨力对铸件进行打磨，并监测打磨砂轮的位移；
S02、当打磨砂轮的位移超过预设值时，则将打磨砂轮的位移保持在指令值对铸件进行打磨；否则继续执行步骤S01。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，在步骤S01中，监测打磨砂轮位移的具体方法为监控与打磨砂轮相连的气缸的位移。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，在步骤S02中，将打磨砂轮的位移保持在指令值的具体方法为将与打磨砂轮相连的气缸的位移保持在指令值。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述将打磨砂轮的位移保持在指令值对铸件进行打磨具体为将打磨砂轮的位移保持在固定值或预设规律变化值对铸件进行打磨。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，在步骤S02中还包括同时监控对铸件的打磨力，当对铸件的打磨力超过打磨设备的额定打磨力时，则调低对铸件的打磨力，并将打磨方式从打磨砂轮的位移保持在指令值对铸件进行打磨变换成采用固定的打磨力对铸件进行打磨。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，当打磨方式换成采用固定的打磨力对铸件进行打磨时，则打磨方法跳转到步骤S01进行来回反复打磨。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，在步骤S02中还包括同时监控对铸件的打磨力，当对铸件的打磨力超过打磨设备的额定打磨力时，则调低打磨砂轮的运动速度，直到对铸件的打磨力小于打磨设备的额定打磨力。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，当对铸件的打磨力调整到小于打磨设备的额定打磨力时，则打磨方法跳转到步骤S01继续进行打磨。
本发明还提供一种用于力控与位控组合控制的铸件打磨的装置，如图1所示，包括打磨砂轮9用于执行打磨、气缸6为执行机构，打磨砂轮9的圆心与气缸6的活塞杆相连，打磨砂轮9可绕圆心转动，其中，还包括用于调解气缸压力的比例减压阀4、用于监测气缸位移的位移传感器7和用于监测气缸压力的气压传感器5，所述比例减压阀4安装在气缸的输入气源通路上。优选的是，所述用于力控与位控组合控制的铸件打磨的装置还包括用于通断气路的截止阀1、用于过滤净化气路上的气体的过滤器2、用于减压和稳压的减压阀3、用于消声的消声器8。其中所述截止阀1、过滤器2、减压阀3、比例减压阀4都安装在气缸的输入气源通路上。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，还包括用于调节打磨砂轮运动速度的运动驱动机构，所述运动驱动机构与打磨砂轮连接。
气源通过截止阀1、过滤器2，到达减压阀3进行减压和稳压。然后通过控制比例减压阀4控制减压后的压力，压力传感器5用于检测减压后的压力是否达到所要求值。减压后的压力进入气缸推动气缸进行运动，活塞杆与打磨砂轮9的圆心相连，打磨砂轮9可绕圆心转动。因为活塞面积一定，如果气体压力不变则气缸的推力不变，即打磨力不变。通过调节气压的大小则可调节打磨力的大小。气缸6上安装了消声器8，用于消声。安装了位移传感器7，用于测量活塞相对与气缸体的相对位移。气缸体固定在运动驱动机构的末端，运动驱动机构在驱动力作用下作轨迹运动。
如图2所示，为一种打磨过程示意，假定需打磨的铸件的轮廓双点画线所示。首先进行打磨编程，打磨的轨迹为AB直线，即打磨装置不发生浮动时，气缸在驱动机构的驱动下，打磨接触点M的运动轨迹为AB直线。AB线要位于轮廓的偏向内部，保证打磨过程中一直处于浮动状态下。需要说明的是，以下说明中“力控”是指通过控制，使打磨力保持在指令值的水平。“位控”是指通过控制，使打磨时气缸的位移保持在指令值的水平。
在打磨过程中，通过位移传感器监测活塞的浮动位移u。
1)u＝0
在程序运行轨迹，出现此情况，说明砂轮未与工件接触，未产生相互作用力，故位移为0。出现此情况应该停机。驱动轨迹应该进行优化。
2)0＜u＜u1
此情况下说明批缝均匀，无超差。采用力控控制，维持设定力p＝p1，确保打磨质量达到较好水平。同时检测位移，如位移一直维持在此水平，则维持此控制，确保打磨质量。因为在恒定的移动速度下，打磨的厚度不变。如图2中CD段。
3)u＝u2
此情况下则说明位移将要超差，需将力控转化位控。如图2中DE段。
在进行位控的同时，同时检测气缸的压力p，因为如果气缸力过大，则打磨功率可能超过打磨电机的功率。因此同时监测压力。
当p＜p2时
此时按力控执行，执行如上操作。
当p＝p2时
此时气缸力已达最大，如果还采用位控模式，造成打磨电机过载。有两种处理方法：
方法一：记录起始点位置E点，并变位控为力控。
同时进行测量位移u,当u＜u2时，即为超差结束点，记录此点位置E。然后自动运行打磨程序，在EG线段来回反复打磨，控制方式为力控。当运行一定次数后，EG线段被磨平。然后进入下一段打磨，采用力控p＝p1，直达程序运行结束。
方法二：还是采用位控，然后调低轨迹的运动速度至80％，如果气缸压力还是比较大，继续调低轨迹的运动速度至80％，直至压力到合适值位置。当监测到气缸力处于较小值，说明已越过此区域，则恢复为力控方式，进行下一步打磨。
4)u＝u3
在打磨过程中，只要出现此情况，说明铸件的实际轨迹误差超差，超过设备的容许设计范围，报警及停机以保护设备不受损害。此铸件的打磨超过设备的范围，不能用此打磨。如图2中打磨轨迹的最外点F点为超过最外的直线，则可以进行打磨。
本发明所述的力控与位控组合控制的铸件打磨方法和装置，采用力控和位控组合控制的方法，即能实现对浇冒口的打磨，又能对一般批缝进行打磨。可以实现整个铸件的自动化打磨。并且在位控的同时监测气缸力的大小，确保打磨力过大时，采用多次反复磨削来降低打磨力，也就是降低功率，保护电机不过载。同时也保证在打磨力小时功率得到充分利用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种力控与位控组合控制的铸件打磨方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01、采用预设的打磨力对铸件进行打磨，并监测打磨砂轮的位移；
S02、当打磨砂轮的位移超过预设值时，则将打磨砂轮的位移保持在指令值对铸件进行打磨；否则继续执行步骤S01。
2.根据权利要求1所述的力控与位控组合控制的铸件打磨方法，其特征在于，在步骤S01中，监测打磨砂轮位移的具体方法为监控与打磨砂轮相连的气缸的位移。
3.根据权利要求1所述的力控与位控组合控制的铸件打磨方法，其特征在于，在步骤S02中，将打磨砂轮的位移保持在指令值的具体方法为将与打磨砂轮相连的气缸的位移保持在指令值。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的力控与位控组合控制的铸件打磨方法，其特征在于，所述将打磨砂轮的位移保持在指令值对铸件进行打磨具体为将打磨砂轮的位移保持在固定值或预设规律变化值对铸件进行打磨。
5.根据权利要求4所述的力控与位控组合控制的铸件打磨方法，其特征在于，在步骤S02中还包括同时监控对铸件的打磨力，当对铸件的打磨力超过打磨设备的额定打磨力时，则调低对铸件的打磨力，并将打磨方式从打磨砂轮的位移保持在指令值对铸件进行打磨变换成采用固定的打磨力对铸件进行打磨。
6.根据权利要求5所述的力控与位控组合控制的铸件打磨方法，其特征在于，当打磨方式换成采用固定的打磨力对铸件进行打磨时，则打磨方法跳转到步骤S01进行来回反复打磨。
7.根据权利要求4所述的力控与位控组合控制的铸件打磨方法，其特征在于，在步骤S02中还包括同时监控对铸件的打磨力，当对铸件的打磨力超过打磨设备的额定打磨力时，则调低打磨砂轮的运动速度，直到对铸件的打磨力小于打磨设备的额定打磨力。
8.根据权利要求7所述的力控与位控组合控制的铸件打磨方法，其特征在于，当对铸件的打磨力调整到小于打磨设备的额定打磨力时，则打磨方法跳转到步骤S01继续进行打磨。
9.一种用于力控与位控组合控制的铸件打磨的装置，包括打磨砂轮、气缸，打磨砂轮与气缸的活塞杆相连，其特征在于，还包括用于调解气缸压力的比例减压阀、用于监测气缸位移的位移传感器和用于监测气缸压力的气压传感器，所述比例减压阀安装在气缸的输入气源通路上。
10.根据权利要求9所述的用于力控与位控组合控制的铸件打磨的装置，其特征在于，还包括用于调节打磨砂轮运动速度的运动驱动机构，所述运动驱动机构与打磨砂轮连接。
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